接音響學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一
▌ 聲波輻射特性
聲波由聲源向四周傳播，稱(chēng)為聲輻射。在我們的印象中，習(xí)慣地認(rèn)為，聲音傳播時(shí)前后左右上下的音強(qiáng)度（音量）是相等的。其實(shí)不然。因?yàn)槲矬w振動(dòng)時(shí)通常不是整體均衡振動(dòng)，而是局部振動(dòng)，物體充分振動(dòng)的一面亦即振幅最大的一面，它所輻射的聲波也最強(qiáng)。因此，在一個(gè)普通的聲場(chǎng)環(huán)境中，有些位置我們聽(tīng)到的聲音就響些，有些位置聽(tīng)起來(lái)聲音就弱些。
點(diǎn)聲源的球面波輻射
這就是說(shuō)，同一個(gè)聲源，在同樣距離的不同方位上，聲輻射時(shí)存在著音量強(qiáng)度的差別。簡(jiǎn)言之，聲輻射具有方向性。聲波在輻射過(guò)程中，能量隨傳播距離而減弱，對(duì)于一個(gè)合成波來(lái)說(shuō)，隨著傳播距離的增大，音色亦會(huì)發(fā)生變化。這是因?yàn)楦鱾�(gè)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(guò)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(yuǎn)，光澤就越小。雷電就是一個(gè)例子：近處的雷聲響而脆，遠(yuǎn)方的雷聲悶而沉。如前所述，20kHz以上的頻率稱(chēng)為超聲。由于超聲波的波長(zhǎng)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(shí)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(kāi)始逐漸形成超聲屬性。
也就是說(shuō)，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(tīng)覺(jué)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(jiàn)，凡復(fù)合波的基頻倘若超過(guò)500Hz，其高次諧波均帶有超聲屬性。聲場(chǎng)中，由聲源直抵人耳的聲輻射（直達(dá)聲），是聽(tīng)覺(jué)器官感受聲音的強(qiáng)弱、音高、音色和方位的主要信號(hào)依據(jù)。歡迎光臨阿強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)！
（一）衍射
聲波在傳播時(shí)，如果被一個(gè)近于或小于波長(zhǎng)的物體阻擋，就繞過(guò)這個(gè)物體繼續(xù)前進(jìn)；如果通過(guò)一個(gè)近于或小于波長(zhǎng)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(chēng)繞射。
雙縫衍射示意圖
通過(guò)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(dá)聲音量要弱，同時(shí)因?yàn)橹C波響度的減弱，造成音色變化。所以通過(guò)門(mén)縫聽(tīng)人講話，往往聽(tīng)不清楚講話內(nèi)容，而且不容易辨認(rèn)出講話人是誰(shuí)。衍射聲還影響聽(tīng)覺(jué)器官對(duì)原聲源的方位感覺(jué)，造成了 “匙孔效應(yīng)”。但就雙耳效應(yīng)來(lái)說(shuō)，衍射又幫助人耳去辨認(rèn)聲源方位。
（二）匙孔效應(yīng)
所謂匙孔效應(yīng)，是指聲波通過(guò)孔洞之后形成的衍射聲音響效果。因?yàn)檠苌溥^(guò)程中，聲波失去了原先的輔射方向，聽(tīng)音者無(wú)法辨認(rèn)原聲場(chǎng)點(diǎn)聲源或陣聲源的具體方位，而將孔洞視為聲源。因此，無(wú)論原先聲場(chǎng)陣聲源布局如何復(fù)雜，匙孔效果仍給聽(tīng)音者以點(diǎn)聲源的感覺(jué)。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(guò)程中遇到障礙物時(shí)折返的現(xiàn)象稱(chēng)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(lái)定�？偟恼f(shuō)，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(dá)聲（原發(fā)聲）傳到人耳的時(shí)間差超過(guò)1/20秒時(shí)，人耳就明顯地產(chǎn)生回聲感。
回聲是人耳辨認(rèn)聲場(chǎng)寬度和深度的重要依據(jù)。但是回聲又會(huì)妨礙聽(tīng)音，成為劇院和大廳建筑需要注意的問(wèn)題。當(dāng)反射聲同直達(dá)聲的時(shí)間差小于1/20秒時(shí)，稱(chēng)為有用反射聲。有用反射聲不僅不影響聽(tīng)音，而旦會(huì)豐滿和加強(qiáng)直達(dá)聲。原發(fā)聲同許多個(gè)不同方向不同時(shí)差的有用反射聲交混在一起時(shí)，形成混響。
混響聲由最大值衰減至低于60dB所需的時(shí)間，稱(chēng)作混響時(shí)間。各個(gè)頻段的混響時(shí)間是劇場(chǎng)與音樂(lè)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(duì)于人的聽(tīng)覺(jué)器官來(lái)說(shuō)，聲源方位是產(chǎn)生立體聲像的主要依據(jù)。
廣義地說(shuō)，一個(gè)有聲音存在的地方，就是一個(gè)立體聲場(chǎng)。因?yàn)槿硕灰?tīng)到聲音，就必然注意到聲音的來(lái)源，就必然產(chǎn)生具體的聲源方位感。從這點(diǎn)說(shuō)，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(dòng)體所處的聲場(chǎng)位置和聽(tīng)者正前方中軸線之間的關(guān)系。
（一）點(diǎn)聲源、陣聲源和移動(dòng)聲源
在聲場(chǎng)中，只有一件物體在發(fā)聲（如一把小提琴在演奏、一個(gè)人在講話、一個(gè)揚(yáng)聲器在放聲等），這種情況，稱(chēng)為點(diǎn)聲源。
在聲場(chǎng)中，如果有多個(gè)點(diǎn)聲源同時(shí)發(fā)聲（如一個(gè)樂(lè)隊(duì)在演奏，許多個(gè)人在不同位置上講話等），這種情況，稱(chēng)為陣聲源。
聲場(chǎng)中，物體在移動(dòng)中發(fā)聲（如行馳著的汽車(chē)、飛機(jī)、火車(chē)等），這種情況，稱(chēng)為移動(dòng)聲源。
（二）廣場(chǎng)聲學(xué)屬性
廣場(chǎng)聲學(xué)屬性是指點(diǎn)聲源、陣聲源或移動(dòng)聲源處于廣闊的、無(wú)阻攔的聲場(chǎng)環(huán)境。這時(shí)，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(jìn)行。在這樣的聲場(chǎng)環(huán)境中，人耳主要憑籍平面的直達(dá)聲來(lái)產(chǎn)生聲源方位感。因?yàn)槿鄙購(gòu)纳戏胶秃蠓絹?lái)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(lè)廳聲學(xué)屬性
當(dāng)點(diǎn)聲源、陣聲源在一個(gè)大廳中發(fā)聲時(shí)，因大廳的空間結(jié)構(gòu)及吸音材料等因素，使聲音信號(hào)構(gòu)成一組相當(dāng)復(fù)雜的傳播系列。這個(gè)傳播系列稱(chēng)為音樂(lè)廳聲學(xué)屬性。
樂(lè)隊(duì)在音樂(lè)廳演奏，到達(dá)聽(tīng)眾席的聲音由下列信號(hào)組成：
（1）直達(dá)聲，這是各樂(lè)器直達(dá)聽(tīng)眾席的原發(fā)聲。隨著舞臺(tái)與聽(tīng)眾席的距離不同，聲波滯后時(shí)間（即由發(fā)聲體傳輸?shù)铰?tīng)眾席的時(shí)間）亦不同，這個(gè)延時(shí)平均在4050ms左右。直達(dá)聲是聲場(chǎng)中最主要的聲信號(hào)。
（2）近次反射聲，是指由舞臺(tái)前斜頂和舞臺(tái)兩側(cè)墻反射到聽(tīng)眾席的聲音。由于聲音經(jīng)過(guò)反射才到達(dá)聽(tīng)眾席，其延時(shí)量（比直達(dá)聲遲到）約在2050ms之間，故稱(chēng)近次反射聲，。它對(duì)直達(dá)聲起加重加寬作用。所以又稱(chēng)有用反射聲。
（3）混響聲，由聲場(chǎng)墻壁、斜頂、頂棚等對(duì)聲波形成多次反射及共振形成。理想的音樂(lè)廳浪響時(shí)值為1.8s——2.2s之間�；祉懧晫�(duì)直達(dá)聲起潤(rùn)色作用，使直達(dá)聲的能量損耗得到一定補(bǔ)償，對(duì)聽(tīng)音的真實(shí)感也起一定作用。然而當(dāng)混響聲超過(guò)2.2s的時(shí)候，直達(dá)聲的清晰程度將受影響，聲音變成混淆一片。
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音樂(lè)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(tīng)環(huán)境。 未完待續(xù)...
