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音响基础知识-电声学基础之声音强度的表征

作者:站长 来源:广州美托声频 时间:2008-11-18 16:27:07

我们听到的声音,除了与声源的频率有关外,还与声音的强弱有关。声音的强弱可用声压、声压级、声强、声强级等表示。

一、声压

大气静止时存在着一个压力,称为大气压强,简称大气压。当有声波存在时,局部空间产生压缩或膨胀,在压缩的地方压力增强,在膨胀的地方压力减小,于是就在原来的气压上附加了一个压力的起伏变化。这个由声波引起的交变压强称为声压。

声压的大小表明声波的强弱。声场中某一瞬间的声压值,称为瞬时声压。在一定时间内最大的瞬时声压值称为峰值声压,声压随时间的变化是按谐振规律变化的,峰值声压也就是声压的幅值。在一定时间间隔内,瞬时声压对时间取均方根值,称为有效声压。

声压的国际单位为帕(pa),1pa=1N/m2,一个标准大气压为105pa。声压与大气压相比是微弱的,正常人能听到的最弱声音约为2x10-5pa,称为基准声压,用符号p0表示..

 

二、声压级

自然界中,对于1kHz的声音(1kHz在音响中常用来作为各种参数的基准频率),人耳刚能听见的下限声压为2x10-5pa,使耳膜感到疼痛的上限声压为2x10pa,可见人耳容许的声压相差为一百万倍,所以,用声压来表示声音的强弱,数字太大,很不方便。同时,人的听觉与声压或声强不是呈正比例关系,而是近似地与它们的对数值呈正比。因此,人们采用一种按对数方式分级的办法作为表示声音大小的常用单位,这就是声压级。可见,声压级是一个比值,其单位是分贝(dB),用LP表示:LP=20lg(p/p0)。式中基准声压p0=2x10-5pa。

于是,从人耳听阈2x10-5pa到痛阈2x10pa这样声压相差百万位的变化范围,用声压级表示时,就变成0dB到120dB的变化范围。从下面表中可以看出,声压变化10倍,相当于声压级变化20dB,声压变化100倍,相当于声压级变化40dB。

常见声源的声压级示例

 

声压p/pa

声压级LP/dB

相当声源举例具

 

声压p/pa

声压级LP/dB

相当声源举例

100000

194

宇航飞船推进器

0.1

74

对话

10000

174

雷击周围

0.01

54

普通办公室

1000

154

大型喷气式飞机

0.001

34

乡村静夜

100

134

小口径炮声

0.0001

14

高级播音室安静时

10

114

织布车间哭声

0.00002

0

可听阈

1

94

播音集会

 

 

 

 

在我们听到的声音中,声音的高低和频率有关。而声音的强弱与声压、声压级有关,也就是说和声波的振动幅度有关。

我们知道声源振动产生声波,声波通过媒介进入人耳,从而使我们听到了声音。而我们常用的媒质,是空气,空气静止时存在一个压力,称为气压,一个标准大气压为105pa。当声源振动产生声波时,局部空气被压缩或膨胀。在压缩的地方压力增强,在膨胀的地方压力减小,于是就在原来静止的气压上附加了一个压力起伏变化,这个由声波引起的交变压强称为声压。声波的强弱由声压的大小来表示。在声场中某一瞬时达到的声压值,称为瞬时声压。在一定的时间内最大的瞬时值称为峰值声压。声压随时间变化是按谐振规律变化的,峰值声压也就是声压的幅值。

声音强度与人耳的感觉见下表。

声音强度与人耳的感觉

 

人耳的感觉

声压级/dB

举例

很轻的声音

0-10

呼吸的声音、铅笔画线

很微的声音

20-30

宁静的房间、细声交谈

中等响度

40-50

空调声、一般的对话、轻的收音机声

60-70

打字机打字的声音、音乐声音

很响

80-90

交响乐、喧闹的街道噪声

震撼、刺耳的尖鸣

100-110

管弦乐的最强音

震耳欲聋

120-130

摇滚乐、大炮轰鸣

耳膜破例

140以上

喷气式飞机起飞

 

汽车音响大赛中有一个专门为声压设置的奖项“最大声压奖”,许多音响发烧友在追求大声压方面更是一掷千金,志在必得,那如何才能有效地提高声压呢?简单方法就是升级大功率音响器材。那提升功率后的器材与声压的对应关系如何呢?两个相同声压级的声音叠加后的总声压在原来一个声音的声压基础上只增加3dB,而不是增加一倍。

换言之,即使将音响系统总功率提高一倍,声压仅仅增加3db由此可见,比赛时每增加1dB的声压,对器材的要求都是极其苛刻的。我们知道,音响器材尤其是功率每增加一倍付出的金钱也成倍增加,可见“声压大赛”就是“重金考验”。

各类声音除了音调的不同外,还有响度的差别。对于一定频率的声音,其响度主要由声强的强弱来决定,声强的单位是“瓦/厘米2(W/cm2)”。声强级指的是声强与基准声强之比值,单位为dB。在一定条件下,声强级与声压级在数值上相等,声强级概念不常用。

 

三、音质

我们评价音响发出声音效果的好坏,常常会说这套音响的音质好不好。那么什么是音质呢?所谓音质实际上是由音调、音色、音量及音品四大要素组成的。

1、 音调

音调是由声波的频谱所决定的,反映声音频率的高低,主要与音源每秒振动的次数有关。音调是人耳对声音频率高低的主观感受。音调低,音源振动频率就低,声音低沉;音调高,音源振动频率高,声音尖锐。常用形容词有:低沉、尖锐等。

2、 音色

音色也是由声波的频谱所决定的,其与音调的区别是,音调表现的是单一频率,而音色则是由多种频率所组成的复合频率的表现。音色体现了声音的色彩和特点。常用形容词有:甜美、圆润等。

3、 音品

音品是由声波的波形所决定的。在音乐中的声音,其谐波组成和波形的包络,包括声音的起始和结束的瞬态,也就是声音的成长和衰变的过程确定了声音的特征,称为音品。常用的形容词是:清晰、结实有力等。

由于音色、音品都没有什么量化的标准,在人的感觉上两者有相似的地方。常常会将两者结合起来称为音色或音品。

4、 音量

音量是由声波的振幅所决定的,表示声音的强弱程度。它不像声压级有一个量化的标准,一般是人耳对声音大小的一种主观感受。 



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