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音響技術(shù)中的定律、效應(yīng)介紹

來源:HiFi音響網(wǎng)        編輯:小月亮    2021-01-20 19:49:14     加入收藏

頻率域中最重要的主觀感覺是音調(diào),像響度一樣音調(diào)也是一種聽覺的主觀心理量,它是聽覺判斷聲音調(diào)門高低的屬性。

  1.頻率域的主觀感覺

  頻率域中最重要的主觀感覺是音調(diào),像響度一樣音調(diào)也是一種聽覺的主觀心理量,它是聽覺判斷聲音調(diào)門高低的屬性。

  心理學(xué)中的音調(diào)和音樂中音階之間的區(qū)別是,前者是純音的音調(diào),而后者是音樂這類復(fù)合聲音的音調(diào)。復(fù)合聲音的音調(diào)不單純是頻率解析,也是聽覺神經(jīng)系統(tǒng)的作用,受到聽音者聽音經(jīng)驗和學(xué)習(xí)的影響。

  2.時間域的主觀感覺

  如果聲音的時間長度超過大約300ms,那么聲音的時間長度增減對聽覺的閥值變化不起作用。對于音調(diào)的感受也與聲音的時間長短有關(guān)。當(dāng)聲音持續(xù)的時間很短時,聽不出音調(diào)來,只是聽到“咔啦”一聲。聲音的持續(xù)時間加長,才能有音調(diào)的感受,只有聲音持續(xù)數(shù)十毫秒以上時,感覺的音調(diào)才能穩(wěn)定。

  時間域的另一個主觀感覺特性是回聲。

  3.空間域的主觀感覺

  人耳用雙耳聽音比用單耳聽音具有明顯的優(yōu)勢,其靈敏度高、聽閥低、對聲源具有方向感,而且有比較強的抗干擾能力。在立體聲條件下,用揚聲器和用立體聲耳機聽音獲得的空間感是不相同的,前者聽到的聲音似乎位于周圍環(huán)境中,而后者聽到的聲音位置在頭的內(nèi)部,為了區(qū)別這兩種空間感,將前者稱為定向,后者稱為定位。

  4.聽覺的韋伯定律

  韋伯定律表明了人耳聽聲音的主觀感受量與客觀刺激量的對數(shù)成正比關(guān)系。當(dāng)聲音較小,增大聲波振幅時,人耳的主觀感受音量增大量較大;當(dāng)聲音強度較大,增大相同的聲波振幅時,人耳主觀感受音量的增大量較小。

  根據(jù)人耳的上述聽音特性,在設(shè)計音量控制電路時要求采用指數(shù)型電位器作為音量控制器,這樣均勻旋轉(zhuǎn)電位器轉(zhuǎn)柄時,音量是線性增大的。

  5.聽覺的歐姆定律

  著名科學(xué)家歐姆發(fā)現(xiàn)了電學(xué)中的歐姆定律,同時他還發(fā)現(xiàn)了人耳聽覺上的歐姆定律,這一定律揭示:人耳的聽覺只與聲音中各分音的頻率和強度有關(guān),而與各分音之間的相位無關(guān)。根據(jù)這一定律,音響系統(tǒng)中的記錄、重放等過程的控制可以不去考慮復(fù)雜聲音中各分音的相位關(guān)系。

  人耳是一個頻率分析器,可以將復(fù)音中的各諧音分開,人耳對頻率的分辨靈敏度很高,在這一點上人耳比眼睛的分辨度高,人眼無法看出白光中的各種彩色光分量。

  6.掩蔽效應(yīng)

  環(huán)境中的其他聲音會使聽音者對某一個聲音的聽力降低,這稱之為掩蔽。當(dāng)一個聲音的強度遠(yuǎn)比另一個聲音大,當(dāng)大到一定程度而這兩個聲音同時存在時,人們只能聽到響的那個聲音存在,而覺察不到另一個聲音存在。掩蔽量與掩蔽聲的聲壓有關(guān),掩蔽聲的聲壓級增加,掩蔽量隨之增大。另外,低頻聲的掩蔽范圍大于高頻聲的掩蔽范圍。

  人耳的這一聽覺特性給設(shè)計降低噪聲電路提供了重要啟發(fā)。磁帶放音中,有這樣的聽音體會,當(dāng)音樂節(jié)目在連續(xù)變化且聲音較大時,我們不會聽到磁帶的本底噪聲,可當(dāng)音樂節(jié)目結(jié)束(空白段磁帶)時,便能感覺到磁帶的“咝……”噪聲存在。

  為了降低噪聲對節(jié)目聲音的影響,提出了信噪比(SN)的概念,即要求信號強度比噪聲強度足夠的大,這樣聽音便不會覺得有噪聲的存在。一些降噪系統(tǒng)就是利用掩蔽效應(yīng)的原理設(shè)計而成的。

  7.雙耳效應(yīng)

  雙耳效應(yīng)的基本原理是這樣:如果聲音來自聽音者的正前方,此時由于聲源到左、右耳的距離相等,從而聲波到達(dá)左、右耳的時間差(相位差)、音色差為零,此時感受出聲音來自聽音者的正前方,而不是偏向某一側(cè)。聲音強弱不同時,可感受出聲源與聽音者之間的距離。

  8.哈斯效應(yīng)

  哈斯的試驗證明:在兩個聲源同時了聲時,根據(jù)一個聲源與另一個聲源的延時量不同時,雙耳聽音的感受是不同的,可以分成以下三種情況來說明:

  (1)兩個聲源中一個聲源與另一個聲源的延時量在5~35mS以內(nèi)時,就好像兩個聲源合二為一,聽音者只能感覺到超前一個聲源的存在和方向,感覺不到另一個聲源的存在。

  (1)若一個聲源延時另一個聲源30~50mS,已能感覺到兩個聲源的存在,但方向仍由前導(dǎo)所定。

  (3)若一個聲源延時量大于另一個聲源為50mS時,則能感覺到兩個聲源的同時存在,方向由各個聲源來確定,滯后聲為清晰的回聲。

  哈斯效應(yīng)是立體聲系統(tǒng)定向的基礎(chǔ)之一。

  9.德·波埃效應(yīng)

  德·波埃效應(yīng)是立體聲系統(tǒng)定向的另一基礎(chǔ)。德·波埃效應(yīng)的實驗是:放置左、右聲道兩只音箱,聽音者在兩只音箱對稱線上聽音,給兩只音箱饋入不同的信號,可以得到以下幾個定論:

  (1)如果給兩只音箱饋入相同的信號,即強度級差ΔL=0,時間差Δt=0,此時只感覺到一個聲音,且來自兩只音箱的對稱線上。

  (2)如果兩只音箱的強度級差ΔL不為0,此時聽音感覺聲音偏向較響的一只音箱,如果強度級差ΔL大于等于15dB,此時感覺聲音完全來自較響的那一只音箱。

  (3)如果強度級差ΔL=0,但兩只音箱的時間差Δt不為0,此時感覺聲音向先到達(dá)的那只音箱方向移動。如果時間差Δt大于等于3ms時,感覺聲音完全來自先到達(dá)的那只音箱方向。

  10.勞氏效應(yīng)

  勞氏效應(yīng)是一種立體聲范圍的心理聲學(xué)效應(yīng)。勞氏效應(yīng)揭示:如果將延遲后的信號再反相疊加在直達(dá)信號上,會產(chǎn)生一種明顯的空間感,聲音好像來自四面八方,聽音者仿佛置身于樂隊之中。

  11.匙孔效應(yīng)

  單聲道錄放系統(tǒng)使用一只話筒錄音,信號錄在一條軌跡上,放音時使用一路放大器和一只揚聲器,所以重放的聲源是一個點聲源,如同聽音者通過門上的匙孔聆聽室內(nèi)的交響樂,這便是所謂的匙孔效應(yīng)。

  12.浴室效應(yīng)

  身臨浴室時有一個切身感受,浴室內(nèi)發(fā)出的聲音,混響時間過長且過量,這種現(xiàn)象在電聲技術(shù)的音質(zhì)描述中稱為浴室效應(yīng)。當(dāng)?shù)?、中頻某段夸張,有共振、頻率響應(yīng)不平坦、300Hz提升過量時,會出現(xiàn)浴室效應(yīng)。

  13.多普勒效應(yīng)

  多普勒效應(yīng)揭示移動聲音的有關(guān)聽音特性:當(dāng)聲源與聽音者之間存在相對運動時,會感覺某一頻率所確定的聲音其音調(diào)發(fā)生了改變,當(dāng)聲源向聽音者接近時是頻率稍高的音調(diào),當(dāng)聲源離去時是頻率稍降低的音調(diào)。這一頻率的變化量稱為多普勒頻移。移近的聲源在距聽音者同樣距離時比不移動時產(chǎn)生的強度大,而移開的聲源產(chǎn)生的強度要小些,通常聲源向移動方向集中。

  14.李開試驗

  李開試驗證明:兩個聲源的相位相反時,聲像可以超出兩個聲源以外,甚至跳到聽音身后。

  李開試驗還提示,只要適當(dāng)控制兩聲源(左、右聲道揚聲器)的強度、相位,就可以獲得一個范圍廣闊(角度、深度)的聲像移動場。

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