录音技术讲座（一）声学基础知识

录音可以看作是一个生产制造过程，它把能量从一种媒质转换成另一种媒质保存起来，供以后使用。这一过程包括电学、磁学、机械学和物理学中的一些基本知识。要全面了解录音的有关问题，必须对这些学科的基本知识有所了解才行。
" o* J; ~( R1 U# I* l/ C# l一、声音和声波
  a1 ]' f4 o9 R# L" v" b       声音就是物体振动，通过空气的传播（不讨论在其他介质中的传播），引起人耳膜的振动而获得的声波信息。由于物体（声源）的振动，使空气粒子向外传播形成压缩层和稀疏层，即形成了声波运动。声波从声源传向四面八方，就如我们向水面投下一块石子所看到的情形一样。波纹从振动点向四周扩散出去。水是有边际的，而空气是无限的，声波应无止境的扩散下去。但是，在实际上由于声波扩散途中，通过媒介而消耗能量，因此，其强度随着传播距离的增加而减弱，直至最后完全消失。

二、声音的速度
( ^% `8 D+ G1 |1 }: I        声波在弹性介质中的传播速度，称为声速，用C来表示，单位是M/S。声速与强度和频率无关，在常温（15℃）下为340M/S。湿度对声速的影响微不足道，在干燥空气中的速度稍许快些。而且温度对声速则有影响，气温每上升或下降1℃，声速即相应每秒增加或减慢0。6M。
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三、声音的波长
. c' ?* U! Z2 S        音源完成一次振动的时间称为波长，也叫周期，用T来表示，单位是（M）。空气中的声波与水波很相似，两个波峰之间的距离称为波长。实际上，波长可以用一个波上的任意一点到相邻波上的对应点之间的距离来计算，它包括一个空气压缩层和一个相等的空气稀疏层。

. z, _6 Q; j, u* A9 R1 Z四、声音的频率
2 W& k, D; P  |7 o7 K* t' M        声波每秒时间内振动的次数，称为频率。记作F，单位是Hz（周期/S）。人耳可以听到的范围从20Hz到20，000Hz，随着年龄的增大，人的听力范围逐渐向中低频缩小。好的音乐节目频率都比较丰富，可以从40～16，000Hz。

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五、声音的压力
$ _' q' X7 a3 Z, w; k) L4 d        由声波振动引起的压强变化称为声压。记作P，单位是帕（Pa），或微巴（up），人们正常说话时，离开嘴边0.5M处声压约是1微巴，0.0002微巴则是人耳听到的最低声压级，人耳可以听见从0.0002微巴到达200微巴的声压范围，其间相差一百万倍。

六、声压级
由于人耳可以听到的声压范围非常大，用声压来表示和计算都很麻烦，另外，人耳对声音大小即响度的感觉不与声压值成正比，而是近似地与它们的对数值成正比。为了能比较方便、准确地反映声压作用于人耳的实际效果，也为了方便计算，人们引用声压的相对大小称之为声压级来表示声压的强弱，并用对数的标度来表示，以“分贝”为单位的声压级用下式表示：
$ z* q8 k- C- }$ YLap=20lgP/Po（dB）
式中Po为基准声压=0.0002微巴。其声压级为0dB，即人耳最低可听阈。
' V/ B1 F0 Y2 G声压级增加10分贝，人们感到响度约增加一倍，相应环境的声压级如表1.1。
" n  d% b9 Z# g! ]7 y$ ~不同环境中的声压级
环境
4 G9 O% {! c/ \. t, a4 o! |$ z声压级dB
+ n) X0 v0 J- d喷气飞机起飞时
140
, Y+ l: w4 Q0 o锅炉车间、摇滚乐
120
" d! B( J* ?5 O0 X8 l. |风动铆钉机、迪斯科舞厅
5 c$ O; J# g  K4 N- l/ n1 v110
/ _, t* f$ ]* ~3 k+ H* A) J7 K" b织布车间
7 o6 y' v! g0 N100
) I! N3 X0 k" C1 J5 N" E/ v交通干道旁、交谊舞厅内
5 V4 z0 ?3 D7 h  N7 p) i80
机械打字机
. B3 V" v% D) A70
喧闹的房间
  O; C* U2 @4 O  v( E% ^' ?60
一般的对话
50
机械钟摆声
40
2 ~$ J, V: Q5 E/ g1 A8 f" K# a- q安静的室内
7 H" _. }" e! @2 S0 J$ H) |30
! \/ F. L7 F# S0 R# {: _树叶沙沙声
20
" f  W/ e6 y. F$ r轻声耳语
10
2 m2 J; a* X; f3 Q5 q) m人耳最低可听阈
0
7 b) [, Q2 J8 t7 v& t: s: X) G7 o
$ e8 p0 l4 w7 K6 u. }* }七、声波在空气中传播的特点
声波与光波有相同的特点，如反射、干涉等。由于声音波长比较长，也形成了一些与光波不同的特性，如绕射、传播速度慢等。
/ [+ z$ Z# \' C/ o: c1、声波的透视与吸收
当声波入射到物体（墙面）时，声能的一部分被反射，一部分变成物体（墙壁）内部的振动、磨擦变热而被消耗和吸收，以及一些透射，形成二次幅射声
3 S; v4 d7 |: I2 K! M4 s2 h声波遇到坚硬的刚性物体易被反射；遇到多孔的物体或其他吸声构造的物体就会被吸收；遇到稀疏的物体容易被透射。

2、声波的透射
当声波遇到一块尺寸比波长大得多的刚性障碍板时，声波将会被反射，入射波是球面波，反射波也是球面波，和光一样，入射角等于反射角。在通常的声学环境中，声波在遇到墙壁和物体（除特殊的材料外），大多会发生明显的反射。如遇到凹面反射的声波就会产生声音的汇聚（声聚焦），遇到凸面就会扩散，声源如在两墙之间，就会产生反复来回的反射。
3、声音的绕射
当声波在传播中，遇到一个小于声波波长的物体时，声波将绕过物体继续传播。
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图4声波的绕射
频率比较低的声波在空气中传播时，由于低频波比较长（100Hz的波长为3.4M），在通常的环境中，在室内的物体大都比波长小或接近，低音很容易绕过这个物体继续传播，因而人对低音的方位不敏感。中高频（特别是高频）波的波长短（如10kHz的波长仅85px），很容易被物体挡住，被反射和吸收。一般来说，要想听到高音，就必须看到高音的音源。
4、声波的干涉与叠加

在同一个空间有二个或多个相同频率的声源时，就会发生相互影响和干涉。一个声源的波峰与另一个声源的波峰或波谷（压缩层和稀疏层）相遇，就会形成加强或削弱，甚至相互抵消。在某一时刻，每点的加强和削弱程度都不一样，形成厅内某些频率的声波强弱不均，使场内各处声强和频率响应不一样，而影响厅内的音质。如果是多个相同频率的声源交汇，情况就更为复杂。