最新音响技术与声学原理知识
现场音响所用的音箱，为着要把很大的声压传达绘在远间隔的观众，所以它们是需求很高效率的。下面是小编为大家分享整理的最新音响技术与声学原理知识，欢迎大家阅读浏览。
(1)声学历史
当森林中有一棵树倒塌下来时，宣布一阵轰然大响声响，可是没有人在这个原始森林中，所以就听不到这声响。这是不是有声响宣布来呢?声响是必定宣布来了，由于当树干及树枝触摸地上时，它们都会发生某些声响，可是没有人听见，但这声响关于人类或其他动物所听到的是有所不相同，所以这便是声学上所说的心思(Psychoacoustics)。
我在这儿讲的声学原理，最首要是让一个调音员能够了解声学的各方面，而不是进行声学研讨，或是硕士、博士的声学论文，所以我在这书内讲的声学理论都是实践能够给在现场操作音响的人用得上的。
1915年，有一个美国人名叫 E. S. Pridham将一个其时的电话收听器套在一个播放唱片音响的号角上，而声响能够给一群在旧金山市庆祝圣诞的大众听时，电声学就诞生了。当第一次世界大战完毕以后，在美国哈定总统(Harding)就职典礼上，美国贝尔公司把电话的动圈收听器衔接在其时的唱片唱机的号角上，就能够把声响传给观看总统就职典礼的一大群大众，因此就发生了许多专业的音响研讨及开发了扩声工程这门学识。音响研讨人员不单纯是努力地把音响器件进行改进，也做了各类不相同的试验来了解人类对听觉的反响。但第一流的音响研讨人同都明白音响学是要全体的研讨，要了解音响器件的每一个环节，及人类对听觉的生理反响，他们在曩昔多年内直至如今都作出了很大的奉献。
早在1877年，英国的莱李爵士(Lord Raleigh)就已经做过声学的研讨，他从前说过：“一切不管直接或直接有关音响的疑问，必定要用咱们的耳朵来做决议，由于它是咱们的听觉的器官，而耳朵的决议就应该算是最终决议，是不需求再承受上诉的。但这不是等于一切的音响研讨都是单靠用耳朵来进行。当咱们发现声响的根基是一个物理的景象时，咱们探测这个音响境地就要转到另外一个范畴规模，它便是物理学。首要的定率是能够从研讨这方面而来，而咱们的听觉感应也必定要承受这些定率。”咱们能够从以上一段文字看到，就算在没有电声响响学发生的时分，老前辈科学家都认为这个是物理的范畴。
出名科学家英国的卡尔文勋爵常常说：“当你衡量你所述的事物，而能用数字来表达它，你对这事物已有些常识。但假如你不能用数字来表达它，那么你的常识仍然是粗陋的和不完美的;对任何事物而言，这可能是常识的始源，但你的意念还未到达科学的境地。”卡尔文勋爵(1824—1907)是19世纪最出色的科学家之一，后世的科学家为了要留念这位巨人，把绝对温度—273.16摄氏度命名为0度卡尔文度。
戴维斯夫妇(Don& Carolyn Davis)是《音响系统工程》(Sound System Engineering)这本书的作者。这书被称为音响圣经，几乎是每一个外国研讨音响的人必读之物。我引述他书内这一段：“具有数学和物理学的常识，是实质上了解音响工程学的必要条件。对这两种科学认识越深，越能使你跨过从感觉上所得到的意念，而到达用科学来引用事实。出名音响家占士摩亚从前说过：‘在音响学中，任安在外表看来很明显的事情，一般都是过错的’。”
我在以上引述了几位科学家及音响学家的训言，首要是由于如今大部分做音响的人士，他们当然是对音响及音乐很有爱好，可是认为光靠他们的听觉就能够判定啥是好或欠好的音响，不明白这是一门专业的工程学识，是做欠好音响的。远在19世纪的莱李爵士已经指出这是一个科学的境地，现代的音响工程学也像其它科学学术相同正在努力地开展，所以音响工程学是离不开数学及物理学的。
(2)现场音晌与录音室音晌的别离
在这儿所解说的现场音响地操作，它与录音技能是有许多不相同的当地，有许多人认为音响的最高境地便是录音技能，这是不全面的。在录音技能上，基本是没有碰到反馈的状况，由于在一个录音室内进行操作时，一切的外围因数都能够得到操控，可是在现场音响重播时，咱们是不能够防止有许多现场音响的疑问，所以现场音响和录音音响是两种不相同的学识。现场音响跟录音室音响的要求是不相同的，所以有许多器件也是不相同的。例如在录音室内所用的调音台，它们的每路输入都有多个参数均衡，让录音师能够把每路输入的音源尽量做最精细地微调，必定到达最佳的音源作用。一个用来做现场音响的调音台，一般在它的每路输入，均衡都是对比简单的。由于许多时分，现场调音师底子就没有许多时刻把每路的音源做很细心地微调，而在现场音响的调音台每路的音量操控推杆，它们除了能够把音量做衰减外，也能够增益10—14 dB。
假如做录音室用的调音台，这推杆许多时分是不需求做增益的，所以这推杆的英文名称便是 fader，意思便是衰减器。用在现场音响的大功率功放，它们都会有电扇作为散热用处，由于现场音响的功放是常常在最大功率输出的状况下工作，并且有许多时分是在户外做现场音响时，周围的温度可能适当高。假如在录音室内，一般都必定会有空调，温度当然不会太高，而录音室内的功放，首要是用来推监听音箱用的，当然不需求输出很大的功率，所以功放只需求用普通的散热器，就能够把很小的热量散走。假如功放装有电扇的话，电扇宣布来的声响反而形成噪音，所以在录音室内的功放基本上是不需求电扇的。
现场音响所用的音箱，为着要把很大的声压传达绘在远间隔的观众，所以它们是需求很高效率的，但在录音室内所用的监听音箱，是录音师用来监听声源或录音的最终成果，录音师是坐在距监听音箱很近的当地来监听，所以监听音箱是一种近音场的音箱，不需求高灵敏度，作用跟现场音响音箱是彻底不相同的。
(3)音频与波长的联系
许多现场调音师都没有理会到音频与波长的联系，其实这是很首要的：音频及波长与声响的速度是有直接的联系。在海拔空气压力下，21摄氏温度时，声响速度为344m/s，而我触摸国内的调音师，他们常用的声响速度是34Om/s，这个是在15摄氏度的温度时声响的速度，但咱们最首要记住便是声响的速度会跟着空气温度及空气压力而改动的，温度越低，空气里的分子密度就会增高，所以声响的速度就会下降，而假如在高海拔的当地做现场音响，由于空气压力削减，空气内的分子变得稀疏，声响速度就会添加。音频及波长与声响的联系是：波长=声响速度/频率; λ=v/f，假如假定音速是344 m/s时，100Hz的音频的波长便是3.44 m，1000hz(即lkHz)的波长便是34.4 cm，而一个20kHz的音频波长为1.7cm。
(4)音箱的高、中、低频率
例如咱们如今有一个18时的纸盆扬声器单元，设备在一个用木材造的音箱内，而这音箱的面板面积是 l平方米，即这面板的高度及宽度均是 l米。咱们怎样核算这音箱的高、中、低频率呢?首要咱们要核算这音箱面板的对角长度，是2的方根=1.414m，任何频率的 l/4波长是超越1.414m时，对这音箱来说它便是低频;假如一个频率的 l/4波长是1.414m时，波长便是4×1.414m= 5.656m，这频率=344m/s÷5.656m=60.8/s=60.8Hz，所以任何音频低于60.8Hz时，对这音箱来说便是它的低频率。当60.8Hz或更低的频率从这音箱传达出来时，它们的分散形象是球型的，等于假如咱们把这音箱悬挂在一个房间基地时，这些频率的音量在音箱的前后左右及上下所宣布来的声压都是差不多的，放出来的声响成为没有方向性。当某频率的 l/4波长是小于音箱面板的对角长度，但这波长又大于扬声器的半径时，这段频率便是这音箱的中频率。
例如咱们如今是用一个18时单元，这单元的半径为9寸，便是22.86cm=0.2286m,这个音频为344m/s÷0.2286m=1505Hz,从60.8Hz-1505HZ频便是这音箱的中频率。中频率从这音箱所分散出来的形状是半球形的，即假如咱们把这段频率从方才悬挂在房间基地的音箱放出来时，声响从音箱面板分散出来的形状是半球形。在音箱后边是听不到这段频率的声响。1505Hz及更高的频率，对这音箱来说便是它的高频率。高频率从音箱分散出来的声响形状是锥形的，频率越高，锥的形状越窄。一般假如频率超越开始高音频的4倍时，声响分散出来的'形状会慢慢成为一条直线而不分散，假如不是坐在对正单元的方位，就听不到这些高频率。所以许多高频率单元假如是纸盆型的话，这纸盆的直径是很小的，把这音箱的高频下限尽量进步，期望能够使高频分散的宽度添加。咱们常常见到家庭音响音箱中的高音单元，一般会用 l—2时的纸盆单元，或半球状的单元，理由便是这个因素。而专业现场音响的高音单元，由于要宣布很大的高频声压，所以说必定是选用号角处理的。
(5)各类不相同的音场
当一个纸盆扬声器承受了从功放传过来的信号后，纸盆就会作出前后的摇摆，当纸盆向前推动时，纸盆撞击到它前面的空气分子，在纸盆前面的空气就会添加压力，这些分子就会继续向前推动，磕碰它们前面的空气分子，形成纤细的高气压。当纸盆向撤退时，纸盆前面的空气分子就会发生纤细的真空，然后这些分子会跟着纸盆的撤退，形成这儿的空气有纤细的压力削减。但咱们不要忘掉，空气是有弹力的，但在纸盆前面的空气是刚刚被纸盆的动作摇摆，不能到达空气自身的弹力，这时咱们便要看这频率的波长，声响是要直到脱离纸盆的间隔有2.5倍波长时，这些空气才发挥出形成声响的弹力。例如一个100Hz的频率，它的波长是3.44米，所以声响要脱离纸盆2.5×3.44米=8.6米以外，才是真正的这个100Hz的声响。假如用10OHz来算，脱离纸盆的间隔还没到达8.6米就为 lOOHz的近音场，而超越8.6米才是100Hz的远音场。
为啥咱们要了解远近音场呢?许多时分在一队乐队中的电贝司手，他一般都不了解近音场的作用，而在他的电贝司音箱上，有一个均衡旋钮便是写着贝司(Bass) ，恰是这乐手的称谓。电贝司手一般会站在脱离电贝司音箱不远的当地做演奏，假如他站在近音场时，有时会觉得低声缺乏，就会把这Bass的均衡旋钮尽量调大，但听众在他们的方位就会听得到很激烈的低声，许多时分形成欠好的作用。这些激烈的低声也会跑进歌手的话筒，假如调音师由于觉得歌手的声响缺乏够时，就会把歌手这一路的声响进步，但也一起把电贝司的低声量也进步了，调音就遇上了艰难。电贝司的最低E弦是41Hz，但由于拾音器是放在弦的末段，所以41hz第一个谐音82Hz才是首要的电贝司低频率，82Hz的波长是 4.2米(344m/s 除以82/s=4.195m)，所以差不多要脱离电贝司音箱 10米左右才是这82Hz的远音场，而由于电贝司手不会站到脱离他的音箱这么远的间隔时，他听到的声响仅仅近音场，而不是听众所听得到的声响。
所以咱们当说到扬声器的远近音场时，最首要是注意到频率及它的波长，而不是单纯看脱离音箱多远便是等于远或近音场，最首要便是记住咱们当赏识音乐时，是要在远音场的方位，而不是在近音场的方位。
(6)直接音场、反射音场、不直接音场
当扬声器在一个房间内宣布声响，听众能够听到直接从扬声器传过来的声响，这便是直接音场(indirectfield)，但也能够听到从墙、天花板及地板所反射过来的声响，这就叫做反射音场(reverberant field)。听众听到越多的直接音场的声响，反射音场的声响就越小时，这声响就越好，由于直接音场的声响是能够操控的，但反射音场的声响是不能操控的，只会把直接育场宣布来的声响加上喧染，把原本声响的清晰度底减低，所以坐得离音箱对比近的听众就会感觉到好一点的音响作用，而坐在后边的听众很可能是他们听到的反射音场声响比直接音场声响更大，音响作用便会对比差及清晰度下降。有时分一队乐队在台上表演时，由于他们没有监听音箱，而两旁的主音箱是放在接近台口的方位，乐队及歌手所听到的声响彻底没有从直接音场放过来的，他们站立的方位就叫做不直接音场，声响作用当然不会好，这也会影响到乐队的扮演水平，令观众听到不太好的表演声响。
(7)界面搅扰
当咱们挑选放置音箱的方位时，很首要的一环是要注意到音箱所宣布来的声响是会遭到它周围的界面影响而形成搅扰。例如放在台口两旁的主音箱，它们的低声纸盆脱离地上及周围的墙面假如是大约在1米的时分，一个4米波长的音频就会遭到这两个界面的搅扰。一个4米波长的频率是 86Hz(344m/s ÷ 4m=86Hz)，当 86HZ的声响从音箱放出来时，大的空气压力在1/4周内正巧碰到地上及墙面，再过l/4周就反射回到音箱的纸盆面前，但这个时分正巧纸盆要撤退，本来从地上及墙面反射过来的大空气压力就会被纸盆撤退的动作抵消许多，形成失去了很首要的低声。假如遇到这个状况，就应该把音箱向台撤退0.5-1米，让音箱所宣布来的声响不能直接射到地上上，而假如能够把音箱移到接近两头的墙面时，更可利用墙面的反射制做出更大的音量。80-100Hz 这段频率是很首要的，它是咱们肺部空间的共识点，也是低声鼓的共识频率，假如是由于不了解界面搅扰而摆错了音箱放置的方位，实在是很不值得的。
(8)高、低声作用
咱们很难指定某一频率以上为高音或某频率以下为低声，咱们常常说人的听觉是从20Hh-20KHz，但20kHz的频率是很少人能够听到的，一般只要20岁以下的青年人，他们的耳朵没有遭到任何的损坏时才能够听得到。假如做听觉检验，最高的测听频率仅仅8 kHz。当声响传出去时，高频率是比低频率衰减快得多，假如用1kHz跟10kHz做对比时，当声响跑了100米后，10kHz的‘频率比起IkHz的音量会衰减30-35dB的。(请参看图①)比起低频率，高频率声响是对比有方向性的。高频率的声响从单元跑了出来后，假如遭到物体的阻挠，高音就不能再传曩昔，这个是跟低频率有很大的不相同，由于高频率的波长是对比短，遭到物体阻挠以后不会转弯，但低频率的波长是对比长，所以许多时分就算有物体在前面阻挠，低频率也能够转弯曩昔。
例如有些专业音箱的规划是把一个高音号角放在它的低声单元前面，但对这个低声单元所宣布来的低频率，它底子就看不到前面是有啥东西阻挠声响似的，所以低频率能够照样传曩昔。 从咱们的听觉上来说，咱们是需求听到高频率的声响来区分各类不相同的声响，但假如单纯是讲人的说话声时，咱们只需求听到4kHz及以下的频率，就能立刻区分是啥人在说话。例如电话的声响传送，高频只到达4kHz，所以有时分当一个好久都没有和你说话的人，当他打电话给你时，只要说：“喂!”，你就立刻便能够辨别他是你好久都没有谈过话的兄弟的声响。咱们听高频也有方向性，便是咱们能够区分高频声响来历的方向。由于高频的声响传到咱们两个耳朵时，已经有了很纤细的时刻差，所以它们来到耳朵的时分有不相同的相位改动，咱们就借着这改动了的相位能够判定?
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