聲學(xué)概論

聲學(xué)是聲音的科學(xué)，研究它的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)。 聲音原始是指人耳能察覺(jué)到的空氣中傳播的振動(dòng)振動(dòng)現(xiàn)象，頻率在20Hz到20KHz之間。現(xiàn)代已經(jīng)使其范圍擴(kuò)大，頻率可在20Hz以下的次聲或20KHz的超聲。

一、人耳對(duì)聲音的感覺(jué)表征于三種特征：（1）聲音的響度；響度相當(dāng)于聲音的“大小”

（2）聲音的音調(diào)；音調(diào)相當(dāng)于聲音的高低;（3）聲音的音色；音色相當(dāng)于聲音的品質(zhì)。

二：聲音的振動(dòng)表征于三種特征:

（1）振幅；

（2）頻率；

（3）頻譜（即聲音的各個(gè)諧波部分）。

聲感覺(jué)和聲振動(dòng)的三種特征有密切的關(guān)系。前者是主觀感覺(jué)，后者是客觀的量度。但前者和后者不是一一對(duì)應(yīng)的；聲音的響度:不僅決定于振幅的大小而且也決定于頻率的高低。振幅單一地決定著聲強(qiáng)度，但并不能單一的決定響度，聲強(qiáng)度僅說(shuō)明聲音具有能量，而聲響度則說(shuō)明聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)被刺激的程度。事實(shí)上，很強(qiáng)的聲不一定就很響。因?yàn)槿硕苈?tīng)到的頻率范圍是從16赫茲到20000赫茲左右。頻率超出這一范圍以外的聲音是不可聞的。

?從廣義來(lái)說(shuō)，聲不但包括可聞的振動(dòng)也包括不可聞的振動(dòng)。頻率低于16赫茲的振動(dòng)稱為次聲振動(dòng)，高于20千赫茲的振動(dòng)稱為超聲振動(dòng)。不可聞的振動(dòng)可能很強(qiáng)，但是它的響度總是等于零。同理，音調(diào)和頻率也不是完全相對(duì)應(yīng)的。當(dāng)然，音調(diào)的高低主要是決定于頻率的高低。但是，事實(shí)上當(dāng)振幅有很大變化時(shí)，盡管在客觀上頻率并沒(méi)有改變，但是在主觀上音調(diào)則好像是變了一些。人耳對(duì)于不同頻率的聲音又完全不同的靈敏度。對(duì)于正常的人來(lái)說(shuō)，在16赫茲以下和20000赫茲以上的聲音都不會(huì)聽(tīng)到。在16赫茲至20000赫茲范圍內(nèi)，雖然可以聽(tīng)得到，但靈敏度也大不相同。最靈敏的區(qū)域是1000至3000赫茲之間。人耳在這一區(qū)域的靈敏度是非常之高的。音色決定于聲音的頻譜成分。所謂頻譜，就是把一個(gè)復(fù)雜的聲音分解為多個(gè)簡(jiǎn)諧（正弦）振動(dòng)的綜合而得到的。

視頻譜特性之不同，復(fù)雜的聲音可分為兩種類型：

?一種是具有連續(xù)譜的聲音。

?另一種是具有線狀譜的聲音。

?前者相當(dāng)于非周期性的振動(dòng)，振動(dòng)的能量連續(xù)地分布于一個(gè)相當(dāng)廣闊的頻率范圍。

?后者多半是相當(dāng)于周期性的（但非正弦的）振動(dòng)，能量分布于各個(gè)諧波頻率的分量。前者產(chǎn)生一種噪聲（沒(méi)有一定音調(diào)的）的感覺(jué)，而后者則產(chǎn)生一種樂(lè)音的感覺(jué)。

?人耳對(duì)于不同頻率的聲音又完全不同的靈敏度。對(duì)于正常的人來(lái)說(shuō)，在16赫茲以下和20000赫茲以上的聲音都不會(huì)聽(tīng)到。

?在16赫茲至20000赫茲范圍內(nèi)，雖然可以聽(tīng)得到，但靈敏度也大不相同。

?最靈敏的區(qū)域是1000至3000赫茲之間。人耳在這一區(qū)域的靈敏度是非常之高的。只有當(dāng)聲強(qiáng)度超過(guò)某一最小值時(shí)人耳才有可能有所感覺(jué)，這一最小值稱為聞閥。

?相反，很強(qiáng)的聲音（無(wú)論是可聞的或不可聞的）會(huì)在耳中引起一種壓力的感覺(jué)，甚至感到痛苦。相當(dāng)于開(kāi)始有這種感覺(jué)的聲強(qiáng)度稱為痛閥。

?痛閥聲強(qiáng)度對(duì)聞閥聲強(qiáng)度的比值稱為動(dòng)態(tài)范圍。

?  音調(diào)的高低主要決定于頻率，但是和振幅的大小也有一定的關(guān)系，這是因?yàn)?，?dāng)振幅很大時(shí)，聲音對(duì)于人耳鼓膜的刺激可能使它漲大或變形，使它的重心移動(dòng)而影響到神經(jīng)上的感覺(jué)。

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