技术和声学

　 声 学 原 理 ( 1)声学历史 当森林中有一棵树倒塌上去时，收回一阵轰然大响声响，好像不存在人在这个原始森林中，所以就听不到这声响。这算不算有声响收回来呢?声响是一定收回来了，由于当树干及树枝了解空中时，它们都会发生某些声响，好像不存在人听见，但这声响关于人类或其他植物所听到的是有所不同，所以这是的声学上所说的心思(Psychoacoustics)。 我本人在这里面讲的声学原因，最重要是让一个调音员可以理解声学的各方面，而不是停止声学研讨，或是硕士、博士的声学论文，所以我本人在这书内讲的声学实际全部是实践能够给在现场微操音响的人用得上的。
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1915年，有一个美国人名叫 E． S． Pridham将一个那个时候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贺圣诞的群众听时，电声学就降生了。当第一次社会大战完毕之后，在美国哈定总统(Harding)就职仪式上，美国贝尔公司把电话的动圈收听器衔接在那个时候的唱片唱机的号角上，就可以把声响传给观看总统就职仪式的一大群群众，因而就发生了很多专业的音响研讨及开发了扩声工程这门学问。音响研讨人员不单纯是努力地把音响器材停止改良，也做了各类不同的实验来理解人类对听觉的反响。但最初级的音响研讨人同都知道音响学是要全体的研讨，要理解音响器材的每一个环节，及人类对听觉的生理反响，他们在过来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)就业已做过声学的研讨，他那时说过：“一切不管间接或直接有关音响的疑问，一定要用我等的耳朵来做决议，由于它是我等的听觉的器官，而耳朵的决议就应该算是最初决议，是不需求再承受上诉的。但这不是等于一切的音响研讨全部是单靠用耳朵来停止。当我等发现声响的根基是一个物理的景象时，我等探测这个音响境界就要转到另外一个范畴范围，它是的物理学。重要的定率是能够一直研讨这方面而来，而我等的听觉感应也一定要承受这些定率。”我等能够一直以上一段文字看见，哪怕在不存在电声响响学发生的时分，老长辈迷信家都以为这个是物理的范畴。

着名迷信家英国的卡尔文勋爵经常说：“当你度量你所述的事物，而能用数字来表达它，你对这事物已有些知识。但假如你不能用数字来表达它，那样你的知识依然是粗陋的和不完美的；对任何事物而言，这能够是知识的始源，但你的意念还没有到达迷信的境界。”卡尔文勋爵(1824—1907)是19世纪最出色的迷信家之一，后世的迷信家为了要留念这位巨人，把相对温度—273．16摄氏度命名为0度卡尔文度。
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戴维斯夫妇(Don＆ Carolyn Davis)是《音响零碎工程》(Sound System Engineering)这本书的作者。这书被称为音响圣经，简直是每一个本国研讨音响的人必读之物。我本人引述他书内这一段：“具明白学和物理学的知识，是本质上理解音响工程学的必要条件。对这两种迷信看法越深，越能使你跨越一直觉得上所失掉的意念，而到达用迷信来引证现实。着名音响家占士摩亚那时说过：‘在音响学中，任何在外表看来很分明的事情，通常全部是错误的’。”

9 Q# m4 G; i4 o' I' h" L& q我本人在以上引述了几位迷信家及音响学家的训言，重要是由于如今大多数做音响的人士，他们明显是对音响及音乐很有兴味，好像以为光靠他们的听觉就能够鉴定哪个是好或不好的音响，不知道这完全是一门专业的工程学问，是做不好音响的。远在19世纪的莱李爵士业已指出这完全是一个迷信的境界，古代的音响工程学也像其它迷信学术一样还在努力地开展，所以音响工程学是离不开数学及物理学的。
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# k- X7 [# ^, i6 {9 E* V" X( 2)现场音晌与录音室音晌的辨别
在这里面所解说的现场音响地微操，它与录音实力是有很多不同的地点，有很多人以为音响的最高境界是的录音实力，这完全是不片面的。在录音实力上，根本是不存在碰到反应的状况，由于在一个录音室内停止微操时，一切的核心因数都能够失掉控制，好像在现场音响重播时，我等是不能够防止有很多现场音响的疑问，所以现场音响和录音音响是两种不同的学问。现场音响跟录音室音响的要求是不同的，所以有很多器材也是不同的。例如在录音室内所用的调音台，它们的每路输出都有多个参数平衡，让录音师能够把每路输出的音源尽量做最精细地微调，务求到达NO1音源作用。一个用来做现场音响的调音台，通常在它的每路输出，平衡全部是比拟复杂的。由于某些时刻，现场调音师基本就不存在很多工夫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控制推杆，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，这推杆某些时刻是不需求做增益的，所以这推杆的英文称号是的 fader，意思是的衰减器。用在现场音响的大功率功放，它们都会有风扇作为散热用处，由于现场音响的功放是经常在最大功率输入的状况下任务，并且有某些时刻是在户外做现场音响时，四周的温度能够相当高。假如在录音室内，通常都一定会有空调，温度明显不可能会太高，而录音室内的功放，重要是用来推监听音箱用的，明显不需求输入很大的功率，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。假如功放装有风扇的话，风扇收回来的声响反而形成杂声，所以在录音室内的功放根本上是不需求风扇的。

# l5 M' h7 W7 X/ b/ w3 w& C5 s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初后果，录音师是坐在距监听音箱很近的地点来监听，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完全不同的。

% D9 i! y8 l! G) i" x# @( 3)音频与波长的关系
很多现场调音师都不存在理睬到音频与波长的关系，其实这完全是很重要的：音频及波长与声响的速度是有间接的关系。在海拔空气压力下，21摄氏温度时，声响速度为344m／s，而我本人了解国际的调音师，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，但你们最重要记得是的声响的速度会随着空气温度及空气压力而改动的，温度越低，空气里面的分子密度就会增高，所以声响的速度就会降低，而假如在高海拔的地点做现场音响，由于空气压力增加，空气内的分子变得稀少，声响速度就会添加。音频及波长与声响的关系是：波长=声响速度／频率； λ=v／f，假如假定音速是344 m／s时，100Hz的音频的波长是的3．44 m，1000hz(即lkHz)的波长是的34．4 cm，而一个20kHz的音频波长为1．7cm。
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9 X+ A. X- x7 F! {9 B$ z( 4)音箱的高、中、低频率
例如我等如今有一个18时的纸盆扬声器单元，配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。我等怎样计算这音箱的高、中、低频率呢?首先我等要计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，对这音箱来说它是的低频；假如一个频率的 l／4波长是1．414m时，波长是的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，对这音箱来说是的它的低频率。当60．8Hz或更低的频率一直这音箱传达出来时，它们的分散抽象是球型的，等于假如我等把这音箱悬挂在一个房间两头时，这些频率的音量在音箱的前后差不多及上下所收回来的声压全部是差不多的，放出来的声响变成不存在方向性。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，这段频率是的这音箱的中频率。例如我等如今是用一个18时单元，这单元的半径为9寸，是的22.86cm=0.2286m,这个音频为344m/s÷0．2286m=1505Hz,一直60.8Hz-1505HZ频是的这音箱的中频率。中频率一直这音箱所分散出来的外形是半球形的，即假如我等把这段频率一直方才悬挂在房间中心的音箱放出来时，声响一直音箱面板分散出来的外形是半球形。在音箱前面是听不到这段频率的声响。1505Hz及更高的频率，对这音箱来说是的它的高频率。高频率一直音箱分散出来的声响外形是锥形的，频率越高，锥的外形越窄。通常假如频率超越开端低音频的4倍时，声响分散出来的外形会渐渐变成一条直线而不分散，假如不是坐在对正单元的地位，就听不到这些高频率。所以很多高频率单元假如是纸盆型的话，这纸盆的直径是很小的，把这音箱的高频上限尽量进步，希望可以使高频分散的宽度添加。我等经常见到家庭音响音箱中的低音单元，通常会用 l—2时的纸盆单元，或半球状的单元，理由是的这个缘由。而专业现场音响的低音单元，由于要收回很大的高频声压，所以说一定是采用号角处置的。

' Y/ A3 u9 k1 |2 I( f( 5)各类不同的音场
/ z# g7 _; F1 [7 a: c1 T. I! ?9 R$ U当一个纸盆扬声器承受了一直功放传过去的信号后，纸盆就会作出前后的摇动，当纸盆向前推进时，纸盆撞击到它后面的空气分子，在纸盆后面的空气就会添加压力，这些分子就会持续向前推进，碰撞它们后面的空气分子，形成细微的高气压。当纸盆向前进时，纸盆后面的空气分子就会发生细微的真空，接着这些分子会跟着纸盆的前进，形成这里面的空气有细微的压力增加。但我等别遗忘，空气是有弹力的，但在纸盆后面的空气是刚刚被纸盆的举措摇动，不能到达空气自身的弹力，这时我等便要看这频率的波长，声响是要直到告别纸盆的间隔有2．5倍波长时，这些空气才发扬出形成声响的弹力。例如一个100Hz的频率，它的波长是3．44米，所以声响要告别纸盆2．5×3．44米=8．6米之外，才是真正的这个100Hz的声响。假如用10OHz来算，告别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。为哪个我等要理解远近音场呢?某些时刻在一队乐队中的电贝司手，他往往都不理解近音场的作用，而在他的电贝司音箱上，有一个平衡旋钮是的写着贝司（Bass) ，正是这乐手的称号。电贝司手通常会站在告别电贝司音箱不远的地点做演奏，假如他站在近音场时，偶尔会认为高音缺乏，就会把这Bass的平衡旋钮尽量调大，但听众在他们的地位就会听失掉很激烈的高音，某些时刻形成不好的作用。这些激烈的高音也会跑进歌手的话筒，假如调音师由于认为歌手的声响缺乏够时，就会把歌手这一路的声响进步，但也同时把电贝司的高音量也进步了，调音就遇上了困难。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才是重要的电贝司低频率，82Hz的波长是 4．2米（344m／s 除以82／s=4.195m），所以差不多要告别电贝司音箱 10米差不多才是这82Hz的远音场，而由于电贝司手不可能会站到告别他的音箱如此远的间隔时，他听到的声响只是近音场，而不是听众所听失掉的声响。所以我等当说到扬声器的远近音场时，最重要是留意到频率及它的波长，而不是单纯看告别音箱多远是的等于远或近音场，最重要是的记得我等当欣赏音乐时，是要在远音场的地位，而不是在近音场的地位。
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（6）间接音场、反射音场、不间接音场
- Z! x, q: y  M0 V2 ]- R# E' }当扬声器在一个房间内收回声响，听众能够听到间接一直扬声器传过去的声响，这是的间接音场（indirectfield），但也能够听到一直墙、天花板及地板所反射过去的声响，这就叫做反射音场（reverberant field)。听众听到越多的间接音场的声响，反射音场的声响就越小时，这声响就越好，由于间接音场的声响是能够控制的，但反射音场的声响是不能控制的，只会把间接育场收回来的声响加上喧染，把本来声响的明晰度底减低，所以坐得离音箱比拟近的听众就会觉得到好一点的音响作用，而坐在前面的听众很能够是他们听到的反射音场声响相对间接音场声响更大，音响作用便会比拟差及明晰度降低。偶尔候一队乐队在台演出出时，由于他们不存在监听音箱，而两旁的主音箱是放在接近台口的地位，乐队及歌手所听到的声响完全不存在一直间接音场放过去的，他们站立的地位就叫做不间接音场，声响作用明显不可能会好，这也会打击到乐队的扮演程度，令观众听到不太好的上演声响。
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/ [" d$ g8 v1 J0 X0 U* }（7）界面搅扰
* o4 P% j# P, R! q; G) J9 L当我等选择放置音箱的地位时，很重要的一环是要留意到音箱所收回来的声响是会遭到它旁边的界面打击而形成搅扰。例如放在台口两旁的主音箱，它们的高音纸盆告别空中及旁边的墙壁假如是大约在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的声响一直音箱放出来时，大的空气压力在1／4周内正巧碰到空中及墙壁，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前进，原来一直空中及墙壁反射过去的大空气压力就会被纸盆前进的举措抵消很多，形成丢掉了很重要的高音。假如遇到这个状况，就应该把音箱向台前进0．5－1米，让音箱所收回来的声响不能间接射到空中上，而假如能够把音箱移到接近两边的墙壁时，更可应用墙壁的反射制做出更大的音量。80-100Hz 这段频率是很重要的，它是我等肺部空间的共鸣点，也是高音鼓的共鸣频率，假如是由于不理解界面搅扰而摆错了音箱放置的地位，真实是很不值得的。