003声级及听觉特性

第一章声波的传播特性及听觉特性第一节声波的传播特性声波是由物体振动产生的，当振动在一定的频率和强度范围内时，人耳就可听到。

振动发声的物体称为声源，有声波传播的空间称为声场。

当声源在空气中发声时，媒质质点在平衡位置附近作往复振动，媒质中振动着的质点的位移会作用到相邻质点，使后者也产生振动，于是，振动形成波动，在空间传播开来，在声源周围形成疏密交替的空气压力波，称为声波。

声波在150C时，大约以340m/s的速度由声源向外传播。

气体中的声波属于纵波，即波的前进方向与媒质质点的振动方向在一条直线上。

在传播过程中不受反射而向前行进的声波，称为行波。

在某一时刻，空间行波相位相同各点的轨迹曲面称为波阵面，也称为波前。

波阵面为平面的声波称为平面声波。

尺寸比波长小的声源所发出的声波是以球面扩展的，波阵面为球面，称为球面声波。

这种声源称为点声源。

现实中的声源，即使具有一定尺寸，但在距离与声源尺寸相比充分远时，也可将它看作点声源，在这样的距离处得到球面声波。

当距离远到一定程度时，波阵面即与平面声波的波阵面相接近，可看作平面声波。

声能从声源沿波阵面的法线方向传播的路径称为声线，在各向同性的媒质中，声线是代表声波的传播方向。

例如球面声波的声线就是球面的半径线。

声波的瞬时状态可用声压、媒质质点振速和媒质密度中的任何一个来描述。

（1）声压：有声波存在时，在静态大气压强上叠加的变化分量称为声压。

（2）质点振速：有声波存在时，媒质质点的振动速度。

单位为m/s。

（3）媒质密度：单位体积内的媒质质量称为媒质密度。

有声波存在时，媒质密度要产生稠密稀疏的变化。

单位为kg/m3。

一、声波的反射声波在前进过程中如果遇到尺寸甚大于声波波长的坚硬界面，会产生反射。

声波从界面反射的角度与声波入射到界面的角度相等，即反射角等于入射角。

反射的声波如同从界面后面与声源相对应位置处发射出来的一样，即如同在该位置处有一声源，称为虚声源，也称为镜像声源，它与界面的距离等于声源与界面的距离，如图1-1所示。

心理学声音的特性包括声音的心理特性声波是听觉的适宜刺激。

声波的物理特性包括频率、振幅和波形。

频率指发声物体每秒振动的次数。

振幅是振动物体偏离起始位置的大小。

正弦波得到的声音就是纯音。

复合音是由不同频率和振幅的正弦波叠加而成的。

声波的物理特性决定了听觉的基本特性：音响、音调和音色。

(1)音响①音响的强度和单位响度：又称声强、音量或者声压级，它主要反映声音能量的强弱程度，是由声波振幅的大小决定的，声波振幅越大，响度越大。

其单位是宋(sone)，一个宋为 40 分贝时所听到的 1000Hz 的音调的响度。

声音持续时间越短，阈限值就越高;声音持续时间越长，阈限值就越低。

②等响曲线等响曲线：响度水平相同的各频率的纯音的声压级(单位phon，方)连成的曲线。

在该曲线上，横坐标为各纯音的频率，纵坐标为达到各响度水平所需的声压级(分贝)，每一条曲线代表一个响度水平。

下方虚线是听觉的绝对阈限，最上方的响度曲线为情感阈限，即再加强声压会造成疼痛以致被试无法接受。

等响曲线反映出响度听觉有如下一些特点：a. 响度级受声强的制约，声强越高，响度级也相应增加;b. 频率也是影响响度的一个因素;c. 不同频率的声音有不同的响度增长率。

(2)音调音调又叫音高，音高主要受声音的频率、声音的声压级、声音的持续作用时间、年龄发展因素以及个体差异等因素的影响。

音高单位为Mel。

响度级为40Phon、频率为1000Hz的纯音音高被定为1000Mel。

可以采用二分或多分法在可听的范围内把音高从低到高地分成等级制作音高量表。

音高随着声音频率有变化，两者之间的关系可以用音高量表表示。

根据个体对不同频率声音的主观强度感受的测量，可以绘制出听觉的等高曲线。

等高曲线是反应声音频率和强度的关系的曲线。

(3)音色：由声音波形的谐波频谱决定。

听觉的基本特征
1、听觉范围。

人耳能够听到声波范围有两个方面，一个是声波的频率范围：人耳可听到范围，一个是声压的幅值范围：被听觉阈值（最低声压级，和声音的频率有关）和痛域（使人耳感到疼痛的声压级，与声音的频率关系不大）决定。

2、听觉的等响特性。

反映人们对不同频率的纯音乐的响度感觉的基本特性。

说明认为判断声音和相对与声压级和频率都有关系。

以低于或者高于原始声音的声压级重放音源，则会改变原始声音中的各频成分的相对响度关系，产生音色变化。

3、听觉阈值。

如果把可闻频段的信号保留，把不敏感频段的信号只反映强信号，对难以察觉的弱信号忽略不计，这样可以使信息量大大减少，从而压缩声音信息量。

4、听觉得掩蔽特性。

听觉得掩蔽性是指一个比较强的声音往往会掩盖较弱的声音，从而使其不能被听到，分为频域掩蔽和时域掩蔽
频域掩蔽：稳定条件下，一个包含多种频率成分的声音同时发声时，幅值较大的频率信号会掩蔽相邻幅值较小的频率信号，使之完全听不见，而且低于该频率的掩蔽交窄，高于该频率的掩蔽范围较宽，可达该频率的数倍。

时域掩蔽：人耳除了对同时发出的声音在相邻频率信号之间有掩蔽现象意外，在时间上相邻的声音之间也存在掩蔽现象。

噪声分贝（dB）1、声音1.1 分贝的感觉当物体振动时，在它周围就会产生声波，声波不断向外传播，被人们听到成为声音。

人耳的听觉下限是0dB，低于15dB的环境是极为安静的环境，安静得会使人不知所措。

乡村的夜晚大多是25-30dB，除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外，其他感觉一片宁静，这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。

城市的夜晚会因区域不同而有所不同。

较为安静区域的室内一般在30-35dB，住在繁华的闹市区或是交通干线附近的居民，将不得不忍受室内40-50dB（甚至更高）的噪声。

人们正常讲话的声音大约是60-70dB，大声呼喊的瞬间可达100dB。

在机器轰鸣的厂房中，持续的噪声可达80-110dB，这种高强度的噪声会损害人耳的听觉，并对神经系统产生不良影响，长期还会导致神经衰弱、消化不良、听力下降、心血管等疾病。

人耳的噪声听觉上限是120dB，超过120dB的声音会耳痛、难以忍受，140dB的声音会使人失去听觉。

高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120dB的声音。

1.2 人耳的感觉人耳听觉非常敏感，正常人能够察觉1dB的声音变化，3dB的差异将感到明显不同。

人耳存在掩蔽效应，当一个声音高于另一个声音10dB时，较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解，由于掩蔽效应，在90-100dB的环境中，即使近距离讲话也会听不清。

人耳有感知声音频率的能力，频率高的声音人们会有“高音”的感觉，频率低的声音人们会有“低音”的感觉，人耳正常的听觉频率范围是20-20KHz。

人耳耳道类似一个2-3cm的小管，由于频率共振的原因，在2000-3000Hz的范围内声音被增强，这一频率在语言中的辅音中占主导地位，有利于听清语言和交流，但人耳最先老化的频率也在这个范围内。

一般认为，500Hz以下为低频，500-2000Hz为中频，2000Hz以上为高频。

语言的频率范围主要集中在中频。

人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同，频率越低或越高时敏感度变差，也就是说，同样大小的声音，中频听起来要比低频和高频的声音响。

人耳得听觉特征1、振动产生声波,声波传播至耳,耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢,形成声音得存在感觉。

声音得传播过程(自然状态):当一个物体受外力作用时,产生一个往复得弹性振动,这样就产生了声波,经过介质(物体、空间或水)向四面八方传播。

当人耳接受声波得振动,通过听觉神经传达给大脑。

2、声音得产生就是物理现象,人对声音得感觉就是生理、心理活动。

①构成人耳听觉特性得要素构成声音产生与存在得客观因素就是:振幅、频率、谐波构成人耳对声音得听觉特性得要素就是:响度、音调、音色⑴响度:就是人耳对声音强弱得感觉程度。

它首先决定于声音得振幅,其次就是频率。

声学中把描述响度、振幅、频率之间得关系曲线叫等响度曲线。

单位:分贝(dB)与振幅得关系:a、声压级越高,人耳感觉声音响度越大b、人耳得声压范围就是:0——120 dB 与频率得关系:a、4—5KHz附近得声音最响,因外耳道与其产生共鸣b、低声压时,低频区得音响度大于高频音得响度c、常见声源得声压级dBλ窃窃私语:20——35女高音:35——105 男λ高音:40——95λ小提琴:40——100 交响乐:80 dB小鼓:55——105 打雷:120λ dBλ教师讲话:50——60 飞机起飞(3m处):140 dB⑵音调(音高):就是人耳对声音高低得感觉,其变化主要取决于声音频率得对数值,其次就是取决于声音得振幅。

频率越高,人耳感觉得音调随之升高,频率增加一倍,声学中称之增加一个“倍频程”,音乐上叫“提高一个八度”。

音调单位:美(mei)音调与频率得关系:a、人耳听觉得频率范围:20Hz——20KHz,其中700——3000Hz为最灵敏区b、语言得频率范围范围就是100——10 KHz音乐得频率范围就是50——15 KHz音调与声压(振幅)得关系:a、1K——2 KHz 以上得高音区,声压增大感觉音调提升b、500 Hz以下得声音,声压增大,感觉声音低沉,音调下降⑶音色(音品):指声音得音调与响度以外得音质差异。

声波的基本概念与特性声波是一种机械波，通过传播介质的震动引起的，能够使人的耳膜振动并产生听觉的波动。

声波在生活中无处不在，我们可以通过声音来感知和交流。

本文将介绍声波的基本概念和特性。

一、声波的基本概念声波是一种机械波，需借助介质传播，无法在真空中传播。

声波通过介质中的分子间碰撞传递能量，以压缩和稀疏的形式传播。

声波的传播速度与介质的性质有关，一般固体传播速度最快，液体次之，气体最慢。

二、声波的特性1. 频率：声波的频率是指单位时间内波动周期的次数，单位为赫兹（Hz）。

频率越高，音调越高。

人类听觉范围一般为20Hz到20kHz。

2. 波长：声波的波长是指一个完整波动的起点到终点的距离。

波长和频率成反比关系，即频率越高，波长越短。

3. 振幅：声波的振幅是指波动的幅度大小，可理解为声音的大小或强度。

振幅越大，声音越响亮。

4. 声速：声速是声波在特定介质中传播的速度，单位是米每秒（m/s）。

在空气中的声速约为343m/s。

5. 声级：声级是用来描述声音强度的一种物理量，单位为分贝（dB）。

声级的计算公式是：L = 10lg(I/I₀)，其中I是声音的强度，I₀是人能听到的最小声音的强度。

声级的增加代表声音的响度增加。

三、声波的应用声波的特性使其在各个领域有广泛的应用：1. 通信领域：声波可以作为电话、无线对讲机等通信工具中的信号传输媒介，用于语音通信。

2. 医学领域：超声波是一种高频声波，可以在医学检查中进行成像，常用于观察胎儿、内脏器官等。

3. 工业领域：声波在工业领域中被广泛应用，如声纳用于水下探测、超声波清洗等。

4. 音乐领域：声波是音乐的基础，不同频率和振幅的声波通过乐器演奏出不同的音调、音色。

5. 环境监测：声波可以用于环境噪音监测和控制，通过测量噪音的强度和频谱来评估环境的噪声状况。

总结：声波是一种机械波，通过介质的震动传播，并引起人的听觉感知。

声波具有频率、波长、振幅、声速和声级等特性。

声学中的声强与声级在我们的日常生活中，声音无处不在。

从清晨鸟儿的鸣叫到夜晚车辆的喧嚣，从悠扬的音乐到嘈杂的施工现场，声音以各种形式和强度影响着我们的生活。

而在声学这一领域中，声强和声级是两个非常重要的概念，它们帮助我们理解和描述声音的特性和能量。

首先，让我们来了解一下声强。

声强，简单来说，就是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声能量。

想象一下，声音就像是一股流动的能量，声强就是测量这股能量流动的速率。

声强的单位是瓦特每平方米（W/m²）。

要更深入地理解声强，我们可以通过一个简单的例子来解释。

假设我们有一个扬声器，它向周围的空间发出声音。

在离扬声器不同距离的地方，我们感受到的声音强度是不同的。

距离越近，声强就越大，因为相同的声能量在较小的面积上传播；距离越远，声强则越小，因为声能量被分散到了更大的面积上。

声强的大小与声源的功率、声波的传播距离以及传播介质的特性都有关系。

声源的功率越大，产生的声强通常也就越大。

而在传播过程中，声音会因为介质的吸收、散射等原因而逐渐减弱，导致声强降低。

接下来，我们再谈谈声级。

声级是对声强的一种对数度量，它更符合人类对声音强弱的感知。

为什么要用对数来度量呢？这是因为人类的听觉系统对声音强度的感知不是线性的，而是近似于对数关系。

声级的单位是分贝（dB）。

在声学中，通常将一个基准声强（I₀）定义为 10⁻¹² W/m²，然后将其他声强（I）与这个基准声强进行比较，计算出声级（L）的大小，公式为：L ＝ 10 log₁₀（I ／ I₀)。

比如说，如果一个声音的声强是基准声强的 10 倍，那么它的声级就是 10 dB；如果声强是基准声强的 100 倍，声级就是 20 dB；声强是基准声强的 1000 倍，声级就是 30 dB，以此类推。

通过声级的表示，我们能够更方便地描述和比较不同强度的声音。

在日常生活中，我们可以用声级来衡量各种环境中的声音。

声学系统名词解释一、声学1、最大声压级：扩声系统在厅堂听众席处产生的最高稳态准峰值声压级。

另一解释：在扩声系统中，音箱所能发出的最大稳态声压级，最大声压级越高，说明系统的功率储备就大，声音听起来底气足、动态大、坚实有力。

决定扩声系统最大声压的因素主要是功放、音箱总功率和声场大小等。

音箱等设备所能达到的最大稳态声压，人耳不能承受120BD的音量，舒服的情况下是85DB，从70DB到73DB声音＋3DB声音放大一倍。

2、最高可用增益：扩声系统在所属厅堂内产生反馈自激临界增益减去6dB时的增益。

另一解释：扩声系统在反馈自激（啸叫）临界状态的增益减去6分贝时的增益，此时扩声系统应绝对没有声反馈现象存在。

在反馈临界状态下，由于还存在振铃现象，即声音停止发声后音箱中会继续有尾音（余音），还会对音质造成破坏，声反馈的影响并没有消除，减去6分贝后这种现象消失，定为最高可用增益。

此值越高，说明话筒路声音的放大能力越强，声反馈啸叫抑制得好，话筒路声音可以开得很大。

当啸叫发生时，下降6DB就达到了设备的最大稳态可用增益。

3、传输频率特性：扩声系统达到最高可用增益时，厅堂内各听众席处稳态声压的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端的电压的幅频响应。

另一解释：扩声系统的频率响应特性，为房间和音响设备共同的频响特性，考察系统是否能够将各频率声音音量比例真实再现，即对各个频率的信号放大量一致，优秀的扩声系统，不应该出现某些频率声音过强、某些频率声音不足的现象。

获得良好的传输频率特性的主要方法有：合理的建声设计、用粉红噪声频谱分析仪法调整均衡器以及采用频率响应特性好的音箱放音等。

在声音处理时频率要平稳，这样表示设备的性能较好，或者说音箱能够较好的还原声音4、传声增益：扩声系统达最高可用增益时，厅堂内和听众席处稳态声压级的平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。

另一解释：扩声系统在使用话筒时，对话筒拾取的声音的放大量，是考察扩声系统声反馈啸叫程度的重要指标，传声增益越高，声反馈啸叫越小（少），话筒声音的放大量越大。

声音:是由物体振动产生，以声波的形式传播。

声音只是声波通过固体或液体、气体传播形成的运动。

声音的要素：声音的强弱、音调的高低、音色的好坏声源：声音来源于震动的物体，辐射声音的振动物体称之为声源。

弹性介质：气体、固体、液体介质：一种物质存在于另一种物质内部时，后者就是前者的介质；某些波状运动（如声波、光波等）借以传播的物质叫做这些波状运动的介质。

也叫媒质波阵面：声波从声源发出，在同一介质中按一定方向传播，在某一时刻，波动所达到的各点包络面称为“波阵面”。

为平面的成“平面波”，为球面的成为“球面波”波长：声波在传播途径上，两相邻同相位质点之间的距离称为波长，记作λ，单位米。

声速是指声波在弹性介质中传播速度记作c,单位是米每秒，声速不是质点振动的速度是振动状态的速度。

它取决于传播介质本身的弹性和惯性声音的传播原理：绕射规律：当声波在传播途径中遇到障板时，不再是直线传播，而是能绕道展板的背后改变原来的传播方向，在他背后继续传播的现象称之为绕射反射规律：1、入射线、反射线和反射面的法线在同一平面内；2、入射线和反射线分别在法线的两侧；3、反射角等于入射角。

干涉概念：当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时，在波重叠的区域内某些点处，振动始终彼此加强，，而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消，这种现象叫做波的干涉。

驻波概念：当两列频率的波在同一直线上相向传播时将形成“驻波”。

驻波是注定的声压起伏，它是由两列在相反方向上传播的同频率、同振幅的声波相互叠加而形成。

驻波形成条件：当单频率平面波在两平行界面之间垂直传播，两个反射面上都满足声压为极大值（位移为零）。

吸收：在声音的传播过程中，由于振动质点的摩擦，将一部分声能转化成热能，称为声吸收吸收是把透射包括在内，也就是声波入射到围蔽结构上不再返回该空间的声能损失透射：声音入射到建筑材料或构件时还有一部分能量穿过材料或建筑部件传播到另一侧空间去。

材料或构件的透射能力是用透射系数来衡量的。

声音的三个特性是什么音调、响度、音色是声音的三个特征；音调指声音的高低，由振动频率决定；响度指声音的强弱或大小，与振幅和距离有关；音色是由发声体本身决定的一个特性。

声音的三个特性是什么1、响度人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅”和人离声源的距离决定，振幅越大响度越大，人和声源的距离越小，响度越大。

人对声音感受的响度不是一个常数，不同的人，不同的特定频率，在不同的声压级（单位：分贝）环境下所感受响度的量级有明显不同结果。

2、音调声音的高低（高音、低音），由“频率”决定，频率越高音调越高（频率单位Hz（hertz），赫兹rl，人耳听觉范围20-20000Hz。

20Hz以下称为次声波，20000Hz以上称为超声波）例如，低音端的声音或更高的声音，如细弦声。

3、音色又称音品，波形决定了声音的音色。

声音因不同物体材料的特性而具有不同特性，音色本身是一种抽象的东西，但波形是把这个抽象直观的表现。

音色不同，波形则不同。

典型的音色波形有方波，锯齿波，正弦波，脉冲波等。

不同的音色，通过波形，完全可以分辨的。

声音的传播需要什么声音的传播需要介质，一切的固体、液体和气体都可以传播声音。

声音是由物体振动产生的声波。

是通过介质传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。

声音在不同介质中传播速度不同。

声音的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质，这个介质可以是空气、水、固体。

当然在真空中，声音不能传播。

声音在不同的介质中传播的速度也是不同的。

物理中声音是由物体振动发生的，物体在一秒钟之内振动的次数叫做频率，单位是赫兹，字母Hz。

人的耳朵可以听到20-20000Hz的声音，最敏感是200-800Hz之间的声音。

声音在不同介质中传播速度一般是固体>液体>气体，声的传播速度与介质的种类和介质的温度有关。

声音是一种压力波：当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时，他们的振动会引起介质——空气分子有节奏的振动，使周围的空气产生疏密变化，形成疏密相间的纵波，这就产生了声波，这种现象会一直延续到振动消失为止。