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音响技术与声学原理

发表时间:2019-05-03【

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(1)树林中一棵树倒下时,会发出很大的声响,但在原始森林中却没有人,所以声音无法听到。这算声音吗?声音肯定是出来的,因为当树枝和树枝接触地面时,会发出一定的声音,但没有人听到,但这种声音对于人类或其他动物来说是不同的。这就是声学所说的心理学。这里所描述的声学原理,主要是让一个说话者了解声学的各个方面,而不是进行声学研究,或硕士或博士声学。所以,我在这本书中所说的声学实际上是对那些在现场操作音响系统的人来说的。1915年,一个叫E. S. Pridham的美国人把当时的电话听筒放在一个喇叭上,喇叭里播放着一种记录的声音,在旧金山庆祝圣诞节的一群人都能听到这种声音,于是电声学就诞生了。第一次世界大战结束后,在美国的哈丁总统就职典礼上,美国贝尔公司当时将电话的铃声收音机连接到了录音机的喇叭上,并能将声音传给观看总统就职典礼的一大群人。


因此,大量专业的声音扩展工程的研究和开发应运而生。健全的研究者不仅要努力改进音响设备,还要做各种实验来了解人类对听觉的反应。然而,最先进的声音研究者都明白声学是一个全面的研究。为了了解听觉设备的各个环节和人类对听觉的生理反应,他们在过去的许多年里做出了巨大的贡献。早在1877年,英国的Lailijueshi就已经做了声学研究。他曾说:“所有与声音有关的问题,无论是直接或间接的,都必须用我们的耳朵来决定。因为它是我们的听证机关,而耳的决定应该是最后的决定,所以没有必要接受上诉。但这并不意味着所有的合理研究都是通过耳朵进行的。当我们发现声音的基础是一种物理现象时,我们对这个声音领域的探测就会转向另一个领域,物理学。重要的速率可以来自研究,我们的听觉感知也必须接受这些速率。"我们从上面的段落中可以看到,即使在没有电的声音反应的时候,旧时的科学家也认为这是物理学的领域。


著名科学家,联合王国的卡尔文国王经常说:“当你测量你所说的,你可以用数字来表达的时候,你已经对这件事有些了解了。但如果你不能用数字来表达它,那么你的知识仍然是简单而不完整的;无论如何,这可能是知识的起源,但你的头脑还没有达到科学的境界。”Calvin Jue(1824-1907)是19世纪最优秀的科学家之一。为了纪念这位伟人,后世的科学家将绝对温度——273.16摄氏度命名为0摄氏度。Carolyn Davis是《声音系统工程》一书的作者。这本书被称为有声圣经,几乎是所有在外国学习有声的人的必读之作。我引用他书中的一段话:“掌握数学和物理知识是理解声学工程的必要条件。木质吸音板你对这两种科学的理解越深入,你就越能超越你从感觉中得到的思想,用科学来列举事实。著名的立体声播放器Zhanshimoya曾说过:“在声学中,表面上看起来显而易见的东西通常都是错的。””我引用了上面几位科学家和声音科学家的言论,主要是因为现在制造声音的人大多当然对声音和音乐非常感兴趣,但他们认为自己可以依靠听觉独自行动。什么是好的声音或坏的声音?我不明白这是一门专业的工程知识,不擅长声音。早在19世纪,Lailijueshi就已经指出这是一个科学领域。现代声学工程的发展也和其他科学一样艰难。因此,声学工程与数学和物理学是分不开的。(2)在此由场景的声音和录音室的声音的差异所解释的现场音频操作与录音技术有很大的不同。


许多人认为声音的最高层次是录音技术。这是不全面的。在录音技术上,基本上没有反馈,因为在录音室操作时,所有的周边因素都可以控制,但是当声音在现场重播时,我们无法避免现场音频的很多问题,所以现场录音和录音是两种不同的知识。现场音频和录音室音频的要求不同,所以有很多不同的设备。例如,在录音室内使用的调音表中,它们的每个输入都被多个参数平衡,使得音响工程师能够尽可能精确地微调每个输入的输入源,以达到最佳的音源效果。用来发出现场声音的调音台通常以各种方式进入都比较简单。因为在很多情况下,现场调音器没有太多时间仔细微调各条道路的来源,并推动了现场声音调音器中各条道路的音量控制。除了减小体积外,还可以获得10-14db。如果你做了一个工作室调音师,这个推音通常不需要做增益,所以这个推音的英文名称是fader,意思是注意者。在场音中使用大功率放大器,它们都会有风扇用于冷却目的,因为场音的放大器经常与最大功率输出一起工作,而且在户外制造场音时也有多次。温度可能相当高。如果录音室内通常有空调,温度不会太高。录音室内的放大器主要用于推动和监视扬声器。当然,它不需要输出大量的功率,所以放大器只需要使用。普通的散热器,你可以去除少量的热量。如果放大器装有风扇,风扇发出的声音就会产生噪音,所以录音室内的放大器基本上不需要风扇。


当前音域中使用的扬声器被设计成将大量的声音压力传递给长距离的听众,因此它们需要非常有效率,但录音室内使用的收听扬声器,被音响工程师用来监控音源。或是录音的最后结果,音响工程师是在靠近收听扬声器的地方收听,所以收听扬声器是声场附近的一种音箱。它不需要高灵敏度,其作用与现场音箱完全不同。(三)音频与波长的关系,许多场调谐器不注意音频与波长的关系。事实上,这是非常重要的:音频和波长与声音的速度有直接的关系。在21摄氏度的高空气压下,声速为344米/秒,我联系国内调谐器。它们常见的音速是34om/s,也就是在15摄氏度的温度下的音速。但最重要的是我们记得,声音的速度随着气温和气压的变化而变化。温度越低,空气中的分子密度就越高,所以声音的速度就会降低,如果你在高空发出活音,随着气压的降低,空气中的分子变得稀少,声速增加。音频与波长和声音的关系为:波长=声速/频率;λ=v/f,如果假设声速为344 m/s,100hz音频的波长为3.44m,1000hz(即lkhz)的波长为34.4厘米,20khz音频的波长为1.7厘米。(4)高、中、低频率的扬声器,例如,我们现在有一个18小时的纸盆扬声器单元,安装在木制的音箱中,这个音箱的面板面积为1平方米,即,这个面板的高度和宽度是1米。我们如何计算这个扬声器的高、中、低频?首先,我们需要计算这个扬声器面板的对角线长度,即2=1414m的平方根。当任何频率的l/4波长超过1,414m时,对这个扬声器来说是低频;如果频率的l/4波长为1,414m,波长为4×1,414m=5.656m,这个频率=344m/s<unk>5.656m=60.8/s=60.8hz,所以任何低于60.8hz的音频对这个扬声器来说都是它的低频。当60.8hz或更低的频率从这个扬声器传输时,它们的扩散图像是球形的,等于如果我们把这个扬声器挂在一个房间的中间。这些频率的体积类似于扬声器的前、后、左、右发出的声音压力,以及上下的声音压力。发出的声音变得无方向性。当一个频率的l/4波长小于扬声器面板的对角线长度,但波长大于扬声器半径时,这个频率就是扬声器的中频。例如,我们现在使用一个18小时的单元。这个单位的半径是9英寸,即22.86厘米=0.2286米。这个音频是344m/s<unk;GT;0.2286 M=1505hz,从60.8hz-1505hz频率是这个扬声器的中频。从这个扬声器中扩散的中等频率的形状是半球形的,也就是说,如果我们从刚刚悬浮在房间中心的扬声器中释放这个频率,从扬声器面板中扩散的声音的形状是半球形的。在扬声器后面听不到这种频率的声音。1505hz和更高的频率是这个扬声器的高频。高频从扬声器中扩散的声音形状呈圆锥形,频率越高,圆锥形状越窄。通常如果频率超过最初高音频的4倍,声音扩散的形状会慢慢变成一条直线,不会扩散。如果你不坐在正单位的位置,你将不会听到这些高频。因此,如果许多高频单元都是纸型的,则纸盆的直径很小。将高频音箱的下限尽可能提高,希望能提高高频扩散的宽度。由于这个原因,我们经常在家庭音频扬声器中看到高音单元,通常使用l-2纸盆单元,或半球单元。专业的高音单位实音,因为需要发出较大的高频音压,所以必须用喇叭来处理。



(五)各种声场。当一个纸盆扬声器收到功率放大器的信号时,纸盆就会来回晃动。当纸盆向前推进时,纸罐会碰到前面的空气分子。盆前的空气会增加压力,而这些分子会继续向前推进,与前面的空气分子碰撞,造成轻微的高压。当盆地后退时,盆地前的空气分子会产生轻微的真空,而这些分子会沿著盆地后部,造成此处的空气压力略有下降。但是我们不要忘记,空气是有弹性的,但是纸盆前面的空气只是被纸盆的运动所震动,不能达到空气本身的弹性力。然后我们看这个频率的波长。声音要到距离纸盆2.5倍波长时,空气才会发挥造成声音的弹性力量。例如,频率为100hz,其波长为3.44米,因此声音必须离开盆地2.5×3.44米=8.6米远,这是真正的100hz音。如果用10ohz,与纸盆的距离还不到8.6米。它在louhz是近声场,超过8.6米是100hz远声场。为什么我们要知道近声场和远声场?在乐队中的电贝斯手多次,他常常不明白近声场的作用,而在他的电低音扬声器上,有一个平衡旋钮用低音写成。这是这位音乐家的称号。电低音演奏家通常站在离电低音扬声器不远的地方表演。如果他站在声场附近,有时他觉得低音不够,他会把低音的平衡旋钮尽可能大。但观众可以听到非常强烈的低音在他们的位置,这往往造成不好的结果。这些强烈的低音也会跑到歌手的麦克风里。如果调音师觉得歌手的声音不够,他会一路提高歌手的声音,但同时也会提高低音量的电低音。调音遇到了困难。电低音的最低e弦是41hz,但因为拾取器放在琴弦的末端,41hz的第一个谐音是电低音的主要低频,82hz的波长是4.2米。(344m/s除以82/s=4.195m),因此它与电低音扬声器的距离几乎是10米,也就是82hz远的场,而且因为电低音播放器不会站在离他的扬声器这么远的地方。当距离的时候,他听到的声音只在声场附近,而不是观众能听到的声音。因此,当我们谈论说话者的距离音场时,最重要的是注意频率和它的波长,而不是只看离说话者有多远等于远或近音场。最重要的是记住,当我们欣赏音乐时,它是远方的位置。不是在声场附近的位置。


(6)直音场、反射音场、间接音场当说话者在房间里发出声音时,听者可以直接从说话者那里听到声音。这是直接声场。但你也能听到墙壁、天花板和地板反射的声音。这叫做反射场。听众听到直场的声音越多,反射场越小,声音越好,因为直场的声音是可以控制的,但是反射场的声音是无法控制的。只有从直接苗圃发出的声音才会加入噪音中,这会降低原音的清晰度,所以坐在说话者较近的听众会感到较好的音效。坐在后面的观众很可能会听到比直接声场更大的反射声音,声音效果会更差,分辨率也会降低。有时当一个乐队在舞台上表演时,因为他们没有监视扬声器,而两侧的主扬声器被放置在入口附近,乐队和歌手听到的声音根本就不是来自直接的领域。它们所处的位置称为间接声场。声音效果肯定不好。这也会影响乐队的表演水平,使观众听到差劲的表演声音。



(7)当我们选择放置扬声器的位置时,接口干扰,必须注意扬声器发出的声音会被旁边的接口干扰。例如,在月台两侧的主扬声器中,它们的低音盆离开地面和旁边的墙壁。如果是1米左右,波长为4米的音频会被这两个接口干扰。4米的频率是86赫兹(344米/秒;4米/秒)。当86hz音从扬声器中释放出来时,大的气压会在1/4星期内击中地面和墙壁。1/4周后,它被反射回说话者的盆地,但此时正好该盆地会后退。从地面和墙壁反射的巨大气压会被盆地的后退抵消,造成损失。很重要的低音。如果是这样的话,说话者应该向后退回0.5-1米的平台,这样说话者发出的声音就不能直接在地面上发射,并且如果说话者可以移动到两边附近的墙壁上,墙的反射可以用来制造更大的体积。80-100hz的频率非常重要。它是我们肺空间的共振点,也是低音鼓的共振频率。如果因为我们不了解接口的干扰而把扬声器的位置放错了位置,吸音板厂家认为那是非常不值得的。


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