接音響學(xué)基礎(chǔ)知識一
▌ 聲波輻射特性
聲波由聲源向四周傳播，稱為聲輻射。在我們的印象中，習(xí)慣地認為，聲音傳播時前后左右上下的音強度（音量）是相等的。其實不然。因為物體振動時通常不是整體均衡振動，而是局部振動，物體充分振動的一面亦即振幅最大的一面，它所輻射的聲波也最強。因此，在一個普通的聲場環(huán)境中，有些位置我們聽到的聲音就響些，有些位置聽起來聲音就弱些。
點聲源的球面波輻射
這就是說，同一個聲源，在同樣距離的不同方位上，聲輻射時存在著音量強度的差別。簡言之，聲輻射具有方向性。聲波在輻射過程中，能量隨傳播距離而減弱，對于一個合成波來說，隨著傳播距離的增大，音色亦會發(fā)生變化。這是因為各個諧波的頻率不同、振幅不同，在傳播介質(zhì)中受到的阻力不同，衰減的系數(shù)不同，一些頻率高振幅小的諧波在輻射過程中消失了，構(gòu)成音色的泛音成分發(fā)生變化。
因此，聲音傳得越遠，光澤就越小。雷電就是一個例子：近處的雷聲響而脆，遠方的雷聲悶而沉。如前所述，20kHz以上的頻率稱為超聲。由于超聲波的波長很短，形成其福射的直線傳播有方向性、遇障礙反射等物理屬性。實際上超聲波的這些屬性并不限于20kHz以上的頻率，聲頻中從5kHz開始逐漸形成超聲屬性。
也就是說，超聲波的直線傳播、有方向性、遇障礙反射等特性在人耳的聽覺范圍之內(nèi)也是經(jīng)常遇到的。例如，鋼琴上的C2音基頻為493.88Hz，其上方第十三泛音為6914.32Hz，十五泛音為7902Hz，這些音的轄射都具有超聲特性。由此可見，凡復(fù)合波的基頻倘若超過500Hz，其高次諧波均帶有超聲屬性。聲場中，由聲源直抵人耳的聲輻射（直達聲），是聽覺器官感受聲音的強弱、音高、音色和方位的主要信號依據(jù)。歡迎光臨阿強家庭影院導(dǎo)購網(wǎng)！
（一）衍射
聲波在傳播時，如果被一個近于或小于波長的物體阻擋，就繞過這個物體繼續(xù)前進；如果通過一個近于或小于波長的孔，則以孔為中心，形成環(huán)形波向前傳播，這種現(xiàn)象叫衍射，又稱繞射。
雙縫衍射示意圖
通過障礙和孔洞傳播的衍射聲，造成能量的損失，所以衍射聲比直達聲音量要弱，同時因為諧波響度的減弱，造成音色變化。所以通過門縫聽人講話，往往聽不清楚講話內(nèi)容，而且不容易辨認出講話人是誰。衍射聲還影響聽覺器官對原聲源的方位感覺，造成了 “匙孔效應(yīng)”。但就雙耳效應(yīng)來說，衍射又幫助人耳去辨認聲源方位。
（二）匙孔效應(yīng)
所謂匙孔效應(yīng)，是指聲波通過孔洞之后形成的衍射聲音響效果。因為衍射過程中，聲波失去了原先的輔射方向，聽音者無法辨認原聲場點聲源或陣聲源的具體方位，而將孔洞視為聲源。因此，無論原先聲場陣聲源布局如何復(fù)雜，匙孔效果仍給聽音者以點聲源的感覺。匙孔效應(yīng)是單聲道平面音像的理論依據(jù)。
（三）反射聲、回聲、混響
聲波在傳播過程中遇到障礙物時折返的現(xiàn)象稱為反射。反射聲的能量損失多少要視障礙物的結(jié)構(gòu)情況來定�？偟恼f，障礙材料越是吸音，反射聲的能量損失就越大。當(dāng)反射聲同直達聲（原發(fā)聲）傳到人耳的時間差超過1/20秒時，人耳就明顯地產(chǎn)生回聲感。
回聲是人耳辨認聲場寬度和深度的重要依據(jù)。但是回聲又會妨礙聽音，成為劇院和大廳建筑需要注意的問題。當(dāng)反射聲同直達聲的時間差小于1/20秒時，稱為有用反射聲。有用反射聲不僅不影響聽音，而旦會豐滿和加強直達聲。原發(fā)聲同許多個不同方向不同時差的有用反射聲交混在一起時，形成混響。
混響聲由最大值衰減至低于60dB所需的時間，稱作混響時間。各個頻段的混響時間是劇場與音樂廳的重要聲學(xué)參數(shù)。
▌ 聲源定位
聲源方位是聲音的重要屬性。對于人的聽覺器官來說，聲源方位是產(chǎn)生立體聲像的主要依據(jù)。
廣義地說，一個有聲音存在的地方，就是一個立體聲場。因為人耳只要聽到聲音，就必然注意到聲音的來源，就必然產(chǎn)生具體的聲源方位感。從這點說，聲源方位屬于生理和心理概念。然而人耳的聲源方位感的依據(jù)是客觀的物理定量。它主要表現(xiàn)為振動體所處的聲場位置和聽者正前方中軸線之間的關(guān)系。
（一）點聲源、陣聲源和移動聲源
在聲場中，只有一件物體在發(fā)聲（如一把小提琴在演奏、一個人在講話、一個揚聲器在放聲等），這種情況，稱為點聲源。
在聲場中，如果有多個點聲源同時發(fā)聲（如一個樂隊在演奏，許多個人在不同位置上講話等），這種情況，稱為陣聲源。
聲場中，物體在移動中發(fā)聲（如行馳著的汽車、飛機、火車等），這種情況，稱為移動聲源。
（二）廣場聲學(xué)屬性
廣場聲學(xué)屬性是指點聲源、陣聲源或移動聲源處于廣闊的、無阻攔的聲場環(huán)境。這時，聲波向四面八方福射，一般地極少產(chǎn)生衍射、反射或混響。因此，聲音處于原始階段，音色、音量未被加工，而且聲輻射按常規(guī)衰減參數(shù)進行。在這樣的聲場環(huán)境中，人耳主要憑籍平面的直達聲來產(chǎn)生聲源方位感。因為缺少從上方和后方來的反射聲和混響聲，所以在通常情況下，聲像不能形成環(huán)繞聲效應(yīng)。
（三）音樂廳聲學(xué)屬性
當(dāng)點聲源、陣聲源在一個大廳中發(fā)聲時，因大廳的空間結(jié)構(gòu)及吸音材料等因素，使聲音信號構(gòu)成一組相當(dāng)復(fù)雜的傳播系列。這個傳播系列稱為音樂廳聲學(xué)屬性。
樂隊在音樂廳演奏，到達聽眾席的聲音由下列信號組成：
（1）直達聲，這是各樂器直達聽眾席的原發(fā)聲。隨著舞臺與聽眾席的距離不同，聲波滯后時間（即由發(fā)聲體傳輸?shù)铰牨娤臅r間）亦不同，這個延時平均在4050ms左右。直達聲是聲場中最主要的聲信號。
（2）近次反射聲，是指由舞臺前斜頂和舞臺兩側(cè)墻反射到聽眾席的聲音。由于聲音經(jīng)過反射才到達聽眾席，其延時量（比直達聲遲到）約在2050ms之間，故稱近次反射聲，。它對直達聲起加重加寬作用。所以又稱有用反射聲。
（3）混響聲，由聲場墻壁、斜頂、頂棚等對聲波形成多次反射及共振形成。理想的音樂廳浪響時值為1.8s——2.2s之間。混響聲對直達聲起潤色作用，使直達聲的能量損耗得到一定補償，對聽音的真實感也起一定作用。然而當(dāng)混響聲超過2.2s的時候，直達聲的清晰程度將受影響，聲音變成混淆一片。
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音樂廳聲學(xué)屬性是建立在生理學(xué)，美學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)上的聲學(xué)原則，是立體聲技術(shù)的主要依據(jù)。
小結(jié)：掌握聲音聲波輻射特性與聲源定位，能夠更好地幫助我們?nèi)チ私庖繇懏a(chǎn)品、室內(nèi)建筑的聲學(xué)特性，有利于打造優(yōu)秀的視聽環(huán)境。 未完待續(xù)...
