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试重写音响系统XX要 [复制链接]

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!!!
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感谢,真乃发烧友之福!
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抱歉,一天只能上传3图,只好明天再续,但明天的图很多,一开始就超越3图,怎办?难道再等到后天?
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向搂主老爷子致以崇高敬意。这不是一件简单的事,不是一件容易的事,工程浩大,求证繁琐。然而harvey老兄一日间已然脱稿洋洋数千言矣。可见几十年所历、所思、所蓄。。。。非一般人可比。我们盼望您完成此造福于众烧友之空前事业。并请保重身体!
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没说的,坚决支持。

已经保存准备详加阅读,并继续期待~~~
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(续)
d 听觉对声音的感知
听觉感知系统是人接收信息的主要系统之一,我们的听觉系统,人类语言交流需要听觉的辅助,语言的应用就锻炼了人类的听觉。人类的耳朵具有“选择收听”的特性,我们说话的能力和我们听觉的需求,影响了人类大脑处理声音的方式,令我们的听觉系统希望听到的,不是支离破碎的声音,而是有意义的连贯话语。而听觉的接收习惯也会影响人的审美判断行为。

听觉的特殊感受是指人们聆听到的谐音与噪音。一种具有和谐性逻辑,一种具有非和谐性逻辑。其实噪音与谐音的区别,仅是谐音是合乎逻辑的声音频率,优美的音乐不会让耳朵产生不适感,反而让人们产生欣喜的感觉;而噪音的构成是没有逻辑性,或者是一个声音的反复,往往噪音会给人造成不适感或让视觉系统感觉疼痛,让人的内心感到压抑和崩溃。因此我们考虑选购音响器材时,应该抱着像在谱写一首乐曲的心态,去仔细欣赏这首曲子的回放出来的效果。我们必须考虑音响器材的整体定位,和聆听过程中的特殊感受,我们的追求不仅仅是具有回放功能,而应该同时要求音响器材具备可欣赏性和可理解性。
e 触觉对声音的感知
触觉不同于其它感觉,触觉没有局限于感觉器官,而是覆盖在我们整个身体的表面,触觉为我们提供了三种类型的感觉信息——触压觉、温度觉和痛觉。人们可以分析信息得出相应的行为措施以适应新的环境需求。
我们的皮肤对外界的刺激相当敏感,仿佛一道屏障抵御着外面的世界,与此同时他也丛外界收集很多必要的信息。当我们聆听到一个利器括金属的尖锐高音时,皮肤毛发瞬息间便竖起鸡皮疙瘩;爱人轻轻抚摸皮肤毛发移动这样细微的压力、温度和位移的变化,这使我们产生愉快的感觉。如果这种刺激过于强烈则感到疼痛,然而身体不同的区域对触觉有不同的敏感性,人们大约有一半的躯体感觉受愿望、习惯以及文化的影响。触觉的感知愉快信息的经验同时也影响了一个人的审美观。
聆听音乐的泛音余韵,其实已经多数不是经由耳朵,而是藉助于我们的触觉了。触觉补充了我们听觉的不足,令音乐的频率响应范围扩充得更广阔,聆听起来更绚烂、更丰富甜美。
f 人类两耳听觉有分工
用神经影像技术对大脑进行扫描,并对结果进行详细的分析得出了这样的结论:音乐活动是在大脑的不同区域内同时展开的,人脑的每个部分都“各司其职”,假如人的左脑受损,那么他对音阶的识别能力就会极度下降,而如果受损的是大脑的右半部分,那么此人将无法感受到音乐旋律的跌宕起伏。
最近的研究人员近来发现,就像人的左右脑有分工一样,人的左右耳朵也有不同的听觉:右耳能更好地处理语音,而左耳则擅长处理音调和音乐。人们一般以为人的左右耳是以同样的方式来处理声音的,因而认为无论是人的哪一只耳朵出了问题,对人的伤害都一样。但其实不是这样。

据报道,斯宁格和她的同事在3000多名新生儿中做了听力研究,在婴儿的耳朵里嵌入微型探测器,使其感应两种不同的声音,并测量声音进入耳朵后所引起的振动。 研究结果显示,语音能在右耳内引起更大的振动,而左耳则感应音调和音乐比较强烈。这与人脑两个半球对语言和音乐能力的处理能力不同是一样的,只不过位置刚好相反而已。同时,这项发现也证明了听觉的产生先于大脑收到声音信息之前,耳朵能分辨出不同类型的声音,然后再把它传递给大脑。

g 听觉的主观性

一般说.对音响器材音色好、丑的定夺,是凭个人的口味。任何人购到一些由Hi Fi播出的音响,都马上直觉地知道自己喜不喜欢这一种音色。此外,Hi Fi的好丑,又可凭听觉所分析出来的可闻失真而定高低。所谓可闻失真,是指互调失真(IM)和谐波失真(HD)。至于线性失真、瞬态失真或相位失真等,对一股玩家而言,均可列入不可闻失真的范围内。

2    声音的三要素
a 响度 (Loudness)响度是人耳对声音强弱程度的感觉,即是声波振幅的大小。响度变化大致同声强变化的对数成比例。声音的响度虽主要取决于其强度,但也与其频率和波形有关,人耳对中频的音量变化比之低频和高频更为敏感,所以听觉是非线性的。对声音各频率与1000Hz声音在响度上相等的曲线,称为等响曲线响度的计量单位是方(Phon),人耳在1000~3000Hz频率范围内听觉最灵敏,声压越低,听觉的频率范围越窄,声压越高,频率范围越宽,当响度级达到80Phon以上时,听觉的频率响应趋于平坦。表示声音的响度通常以声压(达因/平方厘米) ,或声强(瓦特/平方厘米)来计量,其它的声压的单位为帕(Pa) ;对于响度的心理感受,一般用单位宋(Sone)来度量,并定义l kHz、40dB的纯音的响度为1宋。可见表示声音的响度是随着应用场合而不同,我们只要知道音响领域的习惯,以基准声压比值的对数值称为声压级,单位是分贝(dB) 就可以了。
响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围为0dB—140dB(也有人认为是-5dB—130dB)。固然,超出人耳的可听频率范围(即频域)的声音,即使响度再大,人耳也听不出来(即响度为零)。但在人耳的可听频域内,若声音弱到或强到一定程度,人耳同样是听不到的。当声音减弱到人耳刚刚可以听见时,此时的声音强度称为“听阈”。一般以1kHz纯音为准进行测量,人耳刚能听到的声压为0 dB(通常大于0.3dB即有感受)、而当声音增强到使人耳感到疼痛时,这个阈值称为“痛阈”。仍以1kHz纯音为准来进行测量,使人耳感到疼痛时的声压级约达到140dB左右。人类的整个躯体,根本是听觉体系之延续。1950年代,人们已经体验到二万赫以上的音频,听觉听不到,皮肤却感到它的存在。在音乐厅里,同相位的音波相遇,会产生新的「合拼」音;反相的音波相遇却会产生新的「差分」音(Sum and Difference tones),前者是两音波频率的总和,后者是它们的差额。这些闻限内外音波把HiFi回放频带拓展至由DC-1000 Hz,不用说,这个范围已是远远超越了一切人类科技所能达到的录音极限。

人耳能听到声音的最微弱强度,称为听觉阈,产生疼痛感的最高声音强度,称为痛觉阈。声音的有用音量范围,即最大值与最小值之比,称为动态范围(dynamic range)。在一般家庭中重播音乐的声压级的平均值约需75-85db,音量太低,不能正确鉴定声音质量的好坏。

b 声音的强度
    声音的强度系用"分贝"来测量,人类耳朵能听到最弱的声音是从零开始。







  
分贝强度    举例    分贝强度    举例
20    嗡嗡声    110-115    机车排废气声
25    猫的噪音    110-120    一般飞机引擎声
40    街头低的噪音    150    喷射机起飞时声音
60    一般谈话    180    火箭
80    重型车辆,如卡车    180以上    太强爆炸声
 

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人耳的听觉范围是闻阈和痛阈随频率变化的等响度曲线之间的区域。对于1kHz纯音:

0dB—20dB为宁静声,
30dB--40dB为微弱声,5
0dB—70dB为正常声,
80dB—100dB为响音声,
110dB—130dB为极响声。

而对于1kHz以外的可听声,在同一级等响度曲线上有无数个等效的声压/频率值,例如,200Hz的30dB的声音,和1kHz的10dB的声音在人耳听起来具有相同的响度,这就是所谓的“等响”。

小于0dB闻阈和大于140dB痛阈时为不可听声,即使是人耳最敏感频率范围的声音,人耳也觉察不到。人耳对不同频率的声音闻阈和痛阈不一样,灵敏度也不一样。人耳的痛阈受频率的影响不大,而闻阈随频率变化相当剧烈。人耳对3kHz—5kHz声音最敏感,幅度很小的声音信号都能被人耳听到,而在低频区(如小于800Hz) ,和高频区(如大于5kHz) ,人耳对声音的灵敏度要低得多。响度级较小时,高、低频声音灵敏度降低较明显,而低频段比高频段灵敏度降低更加剧烈,一般应特别重视加强低频音量。通常200Hz--3kHz语音声压级以60dB—70dB为宜,频率范围较宽的音乐声压以80dB—90dB最佳。
人耳对声压级变化3dB,敏感的人会感觉到声压增加一倍,大多数人要在声压级增加6至10dB时,响度才有加倍的感觉。人耳能分辨的最小响度变化是1dB,离声源距离每增大1倍,声压级降低6dB,两个声源并存,声压级增加3dB。
声波在传播过程中,遇到障碍物时,只要障碍物的尺寸大于或接近声波的波长,就会产生反射(reflection)而改变其传播方向(与光的反射一样,入射角等于出射角)。部分声波则能绕过障碍物的边缘传播,而声波传播时通过窄孔,则将趋向均匀扩散(diffusion),这就是声绕射(衍射,diffraction)。对频率越高的声音越不易产生声绕射,其传播辐射的指向性越强。频率越低的声音,由于声绕射作用,障碍物的遮蔽作用越弱。
如果有两个不同声源发出同样的声音,在同一时间以同样强度到达时,声音呈现的方向大致在两个声源之间;如两个同样的声源中的一个延时5-35ms,则感觉声音似乎都来自未延时的声源;如延迟时间在35-50ms时,延时的声源可被识别出来,但其方向仍在未经延时的声源方向;只有延迟时间超过50ms时,第二声源才能象清晰的回声般听到。这种现象就是哈斯效应(Hass effect)。
人类对声源方向的判别,不仅取决于声波传播的物理过程,还与人的听觉生理和心理因素有关。用单只耳朵虽能决定声音的响度、音调和音色等属性,但不能具体确定声源的方向和准确位置,当用两只耳朵听声音时,对声音方向的定位能力就能提高,这就是双耳效应(binaural effect)。双耳效应的依据是声源发出的声音,在到达两只耳朵时,由于距离不等,就存在时间差(Interaural Time Difference)和强度差(Interaural Intensity Difference)。鉴于人的头部双耳间的距离约为16~18cm,是800~1000Hz声音的半波长,所以对频率在800~1000Hz以上的声音,由于头部的遮蔽作用,两耳听到的声音就有强度差异,主要是这种强度差决定了声音在水平面内的定位。频率在800~1000Hz以下的声音,由于声音的绕射作用,双耳的定位能力随着频率的降低而减弱。
双耳效应只能解释前方水平方向上的声音定位,三维空间定位主要依赖于耳廓效应。人类听觉系统的频率响应为声源空间方位角的函数,也就是耳廓对来自各个不同方向的声波频谱进行不同的修正后,才由耳道传到鼓膜,大脑依据声音的频谱特性,就能辨别三维空间中的声源方向。声音从不同角度进入人耳时,由于耳廓的结构会影响声源的定位,所以人类的耳廓对确定声音的空间方向起主要作用,这是美国加州大学Irvine实验室自80年代起所作人类对声源定位的生理和心理研究的结果。
耳廓效应主要对4kHz以上高频段声波产生梳状滤波作用,而且耳廓效应的数学模型HRTF还与人体头部、肩部及躯干对声波的反射、散射及传导等因素有关。双耳效应和耳廓效应赋于人耳全方位辨别声音方向的能力。
2.音高(pitch)

音高也称音调(sound tone),表示人耳对声音调子高低的主观感受。音调高低与频率高低有密切关系,但声音强度及声音长短都会影响人耳对音调的感觉。声音频率每增加一倍,音调升高八度,也就是一个倍频程(octave)。客观上音高大小主要取决于声波基频的高低,频率高则音调高,反之则低,单位用赫兹(Hz)表示。主观感觉的音高单位是“美”,通常定义响度为40方的1kHz纯音的音高为1000美。赫兹与“美”同样是表示音高的两个不同概念而又有联系的单位。一个声音的听觉阈会因另一个掩蔽声音的存在而上升的现象,称为掩蔽(masking),通常是低频率的声音容易掩蔽较高频率的声音。

人耳对响度的感觉有一个从闻阈到痛阈的范围。人耳对频率的感觉同样有一个从最低可听频率20Hz到最高可听频率别20kHz的范围。响度的测量是以1kHz纯音为基准,同样,音高的测量是以40dB声强的纯音为基准。实验证明,音高与频率之间的变化并非线性关系,除了频率之外,音高还与声音的响度及波形有关。音高的变化与两个频率相对变化的对数成正比。不管原来频率多少,只要两个40dB的纯音频率都增加1个倍频程(即1倍),人耳感受到的音高变化则相同。在音乐声学中,音高的连续变化称为滑音,1个倍频程相当于乐音提高了一个八度音阶。根据人耳对音高的实际感受,人的语音频率范围可放宽到80Hz--12kHz,乐音较宽,效果音则更宽。

3. 音色(timbre or tone quality)

音色是人耳对某种声音独特性质的综合感受。音色与多种因素有关,但主要取决于声音的波形,而声音的波形则决定于存在的泛音多少及各自的强度,也即主要取决于各种谐波的相对强度和最突出的谐波的频率。语言和音乐都是由许多频率的声音所组合而成,都具有脉冲性质,是一系列连续的宽度和强度不等,而且频率差异的声脉冲的组合。所以声音具有瞬变特性,它的频谱是声波能量按频率的分布。

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请参阅上图:振动物体产生的声波,即是空气里的压缩波,传到我们耳朵里就变成各种乐音(tone)、谐音F1,F2(harmonic tone)或噪声(noise)。在声音世界里除基音(fundamental)外,大量存在的是复合音T0,T1,T2(complex),而频率与基音频率成整数倍的分音 (partial) ,如F1就是F2的整数倍的分音,称为谐音,频率比基音高的所有分音,统称泛音(over tone),泛音的频率不必与基音成整数倍关系。乐音内的各个音在频率上都有一定比例,例如,高8度(octave)的音的振动频率,是基音的频率的2倍。如果同时发出两个或两个以上的音,人耳可以听到悦耳的谐音(和声harmony),也可能听到刺耳的噪声。当两个音的振动频率之比为较小的整数比时,如1:2、4:4,会得到悦耳的谐音,当频率比为较大的整数比时,如8:9、8:15,听到的将是令人生厌的噪声。乐器在发出基音的同时,总会伴随着一系列泛音的出现,由于不同乐器的泛音并不相同,所以它们发出的同一个音也不相同,就是这些泛音决定了一个乐器所发声音的音色(timbre)。
频率相同的正弦波(sine wave)之间在时间上的相对位移,称为相位(phase),以度来表示。声波与其它波相同,它整个一周为360°的相位变化,称为周期(period),同相声波互相加强,异相声波互相减弱,或倾向互相抵消。

下图显示音波重迭互相加强情况,左图表示未互相干扰前,右图表示互相干扰后。
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前面提到了听音机理、身理的一些内容,建议再增加一些听音心里方面的内容,不知合适不合适?
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这才叫做论坛学士,好论文!
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我追~~~
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