声音的三要素

hififei · 发表于 2008-9-24 12:40:38

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声音的特性可由三个要素来描述，即响度、音调和音色。
1、响度：人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。响度主要由声波振动的幅度（声压级）决定，且与声音的频率和波形有关。随着频率的不同，即使声波的声压级相同，听起来也会有响度上的差别。
将人耳在听到不同频率纯音时，对所有具有相同音量感的声压用一条曲线表示后所得到的曲线族，称为等响度曲线。

图：等响度曲线
分析等响度曲线可得出一下结论：
① 在小声级时，人耳对中频段最为敏感，对高、低频段的敏感度下降。人耳听到4kHz左右的声音所需的声压级最小，因而对4kHz左右的声音最为敏感。
② 声压级越高，人耳听觉频响越趋平直；声压级越低，人耳听觉频响越不好，高频、低频都会有所损失。
对100Hz以下的低频声，人耳的灵敏度会急剧下降，对20Hz声音的听阈为70dB，因此为了进行有适当低音的调音，监听扬声器的声压级至少应为70dB。通常监听扬声器的声压级取为70dB~90dB。当监听音量减小时，高频、低频声会有所损失，因而改变监听扬声器的声压级会使不同频段的音量平衡发生变化。
③ 曲线族之间的间隔在1kHz附近几乎是均等的，说明人耳对1kHz附近的频率，声压变化的dB值与听觉上的音量感的变化是比较一致的。因此，选定1kHz声音作为各种声音的声压级基准。
人耳对高频端和低频端的敏感程度较差，低频端尤为突出。所以当放音电平（音量）较低时，人们会感到原来平衡较满意的声音变得干瘪，高音、低音显得不足。
根据上述分析可知，当改变重放音量时，各个频率的声音的响度级也将改变，所以人们会感到声音的音色有变化。即使是一个高级的放音装置，在低声压级放音时，也会感到放音频带变窄，声音单薄；相反，即使是一个低级的放音装置，在提高放音音量时，也会感到放音频带展宽，声音较丰满。为了减小等响度曲线的影响，可以在前置放大器部分安装响度控制器，使在低声级放音时，能根据等响度曲线自动地将低声频段和高声频段声音的声级进行反校正，将它们相应提高。
2、音调：人耳对声音高低的感觉，音调主要与声音的基音频率有关，基音频率高则音调高，基音频率低则音调低，但不成正比，而是一种对数关系。
另外，声音强度不同时，也会影响人在主观上对音调高低的感觉，在500Hz频率以下时尤其明显。
声波的发声持续时间短到一定的程度时，也会影响到音调的感觉变化。所以影响音调的因素有：基频、声压级、声音的持续时间。
从日常生活经验可感觉到，音量的大小变化会使音调高低变化：低频声减小音量，会感到音调升高；低频声增大音量，感到音调降低；高频声减小音量，会感到音调降低；高频声增大音量，会感到音调升高。另外，高频声音的持续时间越长，感到音调越高；低频声音的持续时间越长，感到音调越低。
3、音色：即声音的特色，它是一种人们对声音的主观心理感觉，主要由声音的频谱结构决定，即由声音的基频和谐波的数目以及它们之间的相互关系来决定。
语言和音乐都是复音，人能区分不同乐器的演奏，关键就在于它们的音色不同。它主要由声音中的泛音（即谐波）成分多少及相对大小（信号的包络形状）决定。
音色主要取决于声音的声谱结构，与音调及响度也有一定的关系。

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