录音技术声学基础.pptx
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1、录音技术基础 主讲:作曲与作曲技术理论硕士 张晨明课程体系内容第一章 声学基础第二章 传声器的原理与应用第三章 调音台第四章 音频信号处理设备第五章 模拟磁带录音机第六章 数字录音技术第七章 还音设备第八章 音响系统技术第一章 声学基础都讲些什么?物理属性传播特性环境空间的影响人耳主观听音特点及其对不同声音的主观感受第一节 声音的物理属性主讲:作曲与作曲技术理论硕士 张晨明声音是怎样产生的?又是怎样形成其特有的声音空间的呢?一、声音的产生及传播1.声源和声波声源:能够发出声音的物体介质:有弹性的空气分子充当了声音传播的介质声波:声音的波形,空气压力的变化2.声速、频率和波长 密度大的介质,传播
2、声音速度较快,密度小的传播速度慢,空气中的速度是340m/s,水中1450m/s,钢铁为5100m/s,气温每上升一度,声速加快0.6m。1秒钟震动的次数称为频率单位是Hz。声波的频率越高,其波长越短,频率越低,波长越长。频率100Hz的声波,其波长为3.4m,频率到1000Hz,波长缩短到0.34m。X人耳是否能够听到自然界所有声音?可听声:只有20Hz-20kHz的声波才能被人们感觉到次声波:低于20Hz 超声波:高于20kHz次声波和超声波都不能使人产生声音的感觉3.声音的反射、吸收和衍射直达声:从声音直接到接收点的声音反射声:声音进过反射之后的声音 声音的反射量与什么有关呢?8声音只有
3、反射一种吗?衍射现象:当障碍物体积较小时,其大小尺寸接近于或小于波长时,声波就会绕过这个物体,继续传播。9由于声波的反射,当声源在一个凹界面声波会产生聚集,而在凸界面会发生扩散。二、声音大小的度量1.声压和声功率声压和声功率是从不同侧面来表征声波在传播过程中的声波的强弱,实际中常用声压,单位Pa。人耳听到最小的声压为0.0002u Pa,最高承受的是200 uPa,即20 Pa。帕斯卡和微帕的换算单位是1 Pa=10u Pa声压具有瞬时值2.分贝 分贝用来表示声波强度的声压级,在录音设备用来表示输入及输出电平的高低。规定 0.0002u Pa为0dB0-120dB三、声音的混合叠加1.声音的干
4、涉 声音的相位即描述一个变化着的声波在某一时刻某一位置所处的声压变化状态。当两个声音的相位差为180时便会抵消 相位差为0时便会加强 产生干涉的声波称为相干声波,相应的声源称为相干声源 为什么我们生活中的声音没有时强时弱?自然界中的声音基本上都是复音仅包含一个频率的声音信号称为纯音或单音,除此之外的都成为复音或复合信号。13 日常生活中听到的大部分声音都是由多种频率的波动共同合成的。在系列单音信号中,频率最低的称为基频又叫基音,其他高于基频频率整倍数的频率信号称为谐波,也叫谐音。不是所有的复音都是由基波和谐波组成。不同的乐器出来的频谱图是不同的。复习巩固思考:第一节一、声音的产生与传播1声源和
5、声波 2声速 频率 波长 3声音的反射 吸收 衍射二、声音大小的度量1声压 2声压级与分贝三、声音的叠加与混合1声音干涉 2基音 谐音 频谱图第二节 人耳听觉特性主讲:作曲与作曲技术理论 硕士 张晨明1、有的人喜欢听古典音乐,有的人喜欢听摇滚音乐这是为什么?2、小王在敲架子鼓,隔壁的大婶来敲门说你声音太大了。而小王却觉得声音没有那么大,大婶的儿子也觉得声音还好,这是为什么?一、人耳的生理和听觉特点1.人耳的听觉结构 思考:耳朵与电脑对声音处理接收方式的异同?传声器放大器示波器(电平表)特点:线性鼓膜听小骨听神经大脑特点:非线性 与 听音者身体状况 受训情况 某些主观知识有关可辨别 方向 时间差
6、那么人耳的听觉特点是什么呢?1.人耳听音的频率范围:20Hz-20kHz 2.年龄越大,超过25岁对15kHz以上的随年龄灵敏度逐渐降低,超过60岁对4kHz以上频率的声音听力损失会达30dB。3.人耳听音的响度范围:0dB-120dB 又叫听觉动态范围 人的语言一般在40dB的左右 音乐在80dB左右看图思考人对多少频率范围的声音最敏感?4.人耳对声音的分辨能力思考题一个耳朵能决定人耳的分辨能力吗?双耳效应是怎么产生的?立体声跟双耳效应有关吗?带耳机跟用音响对听辩能力有影响吗?你觉得你对噪音更敏感还是乐音?你对高频敏感还是低频敏感?你对直达声敏感?还是反射声?二、声音的三要素声波:振幅、频率
7、和相位思考:如果你是一个录音师,这三个定义你该怎么解释给一个连理论都不懂的客户呢?解决方法:人耳感觉的三个特性响度、音调和音色1.响度:人们对声音强弱大小的主观感受问题响度跟什么有关?响度可不可度量?观察等响曲线回答问题 第二节 人耳的听觉特性(1)声音的三要素主讲:作曲与作曲技术理论硕士 张晨明2 2、音调、音调 2.1 2.1 音调是人耳对声音高低得感觉。音调是人耳对声音高低得感觉。2.2 2.2 音调主要与声音的基音频率有关。同时还与音频成分的声压级、音调主要与声音的基音频率有关。同时还与音频成分的声压级、以及持续时间有关。以及持续时间有关。2.3 2.3 频率相差一倍的两个声音的音程称
8、为倍频程。频率相差一倍的两个声音的音程称为倍频程。看图回答问题!看图回答问题!思考题:人的听觉频率范围包含大约多少个倍频程?20Hz-2KHz20*2*2*约等于2KHz倍频程:通常将可闻频率范围内2020KHz分为十个倍频带,其中心频率按2倍增长,共十一个,为:16 31.5 63 125 500 1K 2K 4K 8K 16K1/3倍频程:将倍频程再分成三个更窄的频带,使频率划分更加细化,其中心频率按倍频的1/3增长,为:12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160.3 3、音色、音色 3.1 3.1 音色即声音的特色,它是一种人们对声音的主观心理感
9、觉。音色即声音的特色,它是一种人们对声音的主观心理感觉。3.2 3.2 音色由声音的频谱决定,即声音的基频与谐波(泛音)数目以及音色由声音的频谱决定,即声音的基频与谐波(泛音)数目以及它们之间的相互关系来决定。它们之间的相互关系来决定。3.3 3.3 由于各种发声体材料结构不同,发声原理也不同,即使发出相同由于各种发声体材料结构不同,发声原理也不同,即使发出相同音调、相同响度的声音,在基频相同的情况下,谐波成分和幅度也会音调、相同响度的声音,在基频相同的情况下,谐波成分和幅度也会有所区别,人耳的主观音色是不同的。有所区别,人耳的主观音色是不同的。小结在我们对人耳结构以及人耳对声音频率与声压级的
10、相互关系做了了解后,我们又对声音的三要素与人耳感觉特性的三要素进行了梳理即:一、人耳的生理与听觉特点1、人耳的听觉结构 2、人耳的听音频率范围 3、人耳听音的响度范围 4、人耳对声音的分辨能力二、声音的三要素1、响度 2、音调 3、音色第二节 人耳的听觉特性(2)声音的空间方位感与常见现象主讲:作曲与作曲技术理论硕士 张晨明 人耳对声源的空间定位能力即对声源空间的方位感,也可以称为人耳的声学透视特性。主要包括人耳对声源的定位、立体感、空间感等几个方面一、声音的空间方位感听觉定位人耳判断声源的远近比较差,但确定声源的方向比较准确。人耳判断声源的方位主要靠双耳定位,对时间差和强度差进行判断。人耳的
11、水平方向感要强于竖直方向感。通常,频率高于1400Hz强度差起主要作用;低于1400Hz时,时间差起主要作用。这就是人为什么对蚊子的定位比较准而对电话铃声的定位比较差的原因。形成原因与特点双耳间的时间差、相位差、声级差、音色差。低频范围时间差是主要定位因素,高频则依靠声级差。非常低频率范围内由于波长太长,人耳基本上无法定位。对于直达声与反射声,当直达声比例大时,说明距离近。当反射声比例大时说明距离远耳朵外轮廓的遮蔽效应以区分前后的声音方位。用双耳可以听到比单耳更小的声音,相差3db左右,当声压级达到35db时,可相差6db左右。人耳能分辨出轻微的声音,但在嘈杂的环境中轻微的声音完全被淹没掉。这
12、种由第一个声音的存在而使第二个声音提高听阈的现象称为掩蔽效应。其特点:1、低频易遮蔽高频2、两个声音频率越接近遮蔽效应越明显3、对于复音,遮蔽效应会影响音色二、几种常见听觉现象掩蔽效应 实验证明人的耳朵有先入为主的特性,当两个强度相等而其中一个经过延时的声音一同进入耳朵时1、延时时间30ms以下只感觉出未经过延时的原始声源。2、30-50ms则会增强声音的响度,使得声音更丰满。3、超过50ms 延时声则不会被掩蔽,听觉上会时一个清晰的回声哈斯效应可以解决扩声系统中声源和声像统一的问题二、几种常见听觉现象哈斯效应 当声源静止,声波将保留同样的基频。但当声源高速移动时即离开与驶向中,那么音调的差异
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