最新音響技術(shù)與聲學(xué)原理知識
現(xiàn)場音響所用的音箱，為著要把很大的聲壓傳達繪在遠間隔的觀眾，所以它們是需求很高效率的。下面是小編為大家分享整理的最新音響技術(shù)與聲學(xué)原理知識，歡迎大家閱讀瀏覽。
(1)聲學(xué)歷史
當(dāng)森林中有一棵樹倒塌下來時，宣布一陣轟然大響聲響，可是沒有人在這個原始森林中，所以就聽不到這聲響。這是不是有聲響宣布來呢?聲響是必定宣布來了，由于當(dāng)樹干及樹枝觸摸地上時，它們都會發(fā)生某些聲響，可是沒有人聽見，但這聲響關(guān)于人類或其他動物所聽到的是有所不相同，所以這便是聲學(xué)上所說的心思(Psychoacoustics)。
我在這兒講的聲學(xué)原理，最首要是讓一個調(diào)音員能夠了解聲學(xué)的各方面，而不是進行聲學(xué)研討，或是碩士、博士的聲學(xué)論文，所以我在這書內(nèi)講的聲學(xué)理論都是實踐能夠給在現(xiàn)場操作音響的人用得上的。
1915年，有一個美國人名叫 E. S. Pridham將一個其時的電話收聽器套在一個播放唱片音響的號角上，而聲響能夠給一群在舊金山市慶祝圣誕的大眾聽時，電聲學(xué)就誕生了。當(dāng)?shù)谝淮问澜绱髴?zhàn)完畢以后，在美國哈定總統(tǒng)(Harding)就職典禮上，美國貝爾公司把電話的動圈收聽器銜接在其時的唱片唱機的號角上，就能夠把聲響傳給觀看總統(tǒng)就職典禮的一大群大眾，因此就發(fā)生了許多專業(yè)的音響研討及開發(fā)了擴聲工程這門學(xué)識。音響研討人員不單純是努力地把音響器件進行改進，也做了各類不相同的試驗來了解人類對聽覺的反響。但第一流的音響研討人同都明白音響學(xué)是要全體的研討，要了解音響器件的每一個環(huán)節(jié)，及人類對聽覺的生理反響，他們在曩昔多年內(nèi)直至如今都作出了很大的奉獻。
早在1877年，英國的萊李爵士(Lord Raleigh)就已經(jīng)做過聲學(xué)的研討，他從前說過：“一切不管直接或直接有關(guān)音響的疑問，必定要用咱們的耳朵來做決議，由于它是咱們的聽覺的器官，而耳朵的決議就應(yīng)該算是最終決議，是不需求再承受上訴的。但這不是等于一切的音響研討都是單靠用耳朵來進行。當(dāng)咱們發(fā)現(xiàn)聲響的根基是一個物理的景象時，咱們探測這個音響境地就要轉(zhuǎn)到另外一個范疇規(guī)模，它便是物理學(xué)。首要的定率是能夠從研討這方面而來，而咱們的聽覺感應(yīng)也必定要承受這些定率。”咱們能夠從以上一段文字看到，就算在沒有電聲響響學(xué)發(fā)生的時分，老前輩科學(xué)家都認為這個是物理的范疇。
出名科學(xué)家英國的卡爾文勛爵常常說：“當(dāng)你衡量你所述的事物，而能用數(shù)字來表達它，你對這事物已有些常識。但假如你不能用數(shù)字來表達它，那么你的常識仍然是粗陋的和不完美的;對任何事物而言，這可能是常識的始源，但你的意念還未到達科學(xué)的境地。”卡爾文勛爵(1824—1907)是19世紀最出色的科學(xué)家之一，后世的科學(xué)家為了要留念這位巨人，把絕對溫度—273.16攝氏度命名為0度卡爾文度。
戴維斯夫婦(Don& Carolyn Davis)是《音響系統(tǒng)工程》(Sound System Engineering)這本書的作者。這書被稱為音響圣經(jīng)，幾乎是每一個外國研討音響的人必讀之物。我引述他書內(nèi)這一段：“具有數(shù)學(xué)和物理學(xué)的常識，是實質(zhì)上了解音響工程學(xué)的必要條件。對這兩種科學(xué)認識越深，越能使你跨過從感覺上所得到的意念，而到達用科學(xué)來引用事實。出名音響家占士摩亞從前說過：‘在音響學(xué)中，任安在外表看來很明顯的事情，一般都是過錯的’。”
我在以上引述了幾位科學(xué)家及音響學(xué)家的訓(xùn)言，首要是由于如今大部分做音響的人士，他們當(dāng)然是對音響及音樂很有愛好，可是認為光靠他們的聽覺就能夠判定啥是好或欠好的音響，不明白這是一門專業(yè)的工程學(xué)識，是做欠好音響的。遠在19世紀的萊李爵士已經(jīng)指出這是一個科學(xué)的境地，現(xiàn)代的音響工程學(xué)也像其它科學(xué)學(xué)術(shù)相同正在努力地開展，所以音響工程學(xué)是離不開數(shù)學(xué)及物理學(xué)的。
(2)現(xiàn)場音晌與錄音室音晌的別離
在這兒所解說的現(xiàn)場音響地操作，它與錄音技能是有許多不相同的當(dāng)?shù)�，有許多人認為音響的最高境地便是錄音技能，這是不全面的。在錄音技能上，基本是沒有碰到反饋的狀況，由于在一個錄音室內(nèi)進行操作時，一切的外圍因數(shù)都能夠得到操控，可是在現(xiàn)場音響重播時，咱們是不能夠防止有許多現(xiàn)場音響的疑問，所以現(xiàn)場音響和錄音音響是兩種不相同的學(xué)識�，F(xiàn)場音響跟錄音室音響的要求是不相同的，所以有許多器件也是不相同的。例如在錄音室內(nèi)所用的調(diào)音臺，它們的每路輸入都有多個參數(shù)均衡，讓錄音師能夠把每路輸入的音源盡量做最精細地微調(diào)，必定到達最佳的音源作用。一個用來做現(xiàn)場音響的調(diào)音臺，一般在它的每路輸入，均衡都是對比簡單的。由于許多時分，現(xiàn)場調(diào)音師底子就沒有許多時刻把每路的音源做很細心地微調(diào)，而在現(xiàn)場音響的調(diào)音臺每路的音量操控推桿，它們除了能夠把音量做衰減外，也能夠增益10—14 dB。
假如做錄音室用的調(diào)音臺，這推桿許多時分是不需求做增益的，所以這推桿的英文名稱便是 fader，意思便是衰減器。用在現(xiàn)場音響的大功率功放，它們都會有電扇作為散熱用處，由于現(xiàn)場音響的.功放是常常在最大功率輸出的狀況下工作，并且有許多時分是在戶外做現(xiàn)場音響時，周圍的溫度可能適當(dāng)高。假如在錄音室內(nèi)，一般都必定會有空調(diào)，溫度當(dāng)然不會太高，而錄音室內(nèi)的功放，首要是用來推監(jiān)聽音箱用的，當(dāng)然不需求輸出很大的功率，所以功放只需求用普通的散熱器，就能夠把很小的熱量散走。假如功放裝有電扇的話，電扇宣布來的聲響反而形成噪音，所以在錄音室內(nèi)的功放基本上是不需求電扇的。
現(xiàn)場音響所用的音箱，為著要把很大的聲壓傳達繪在遠間隔的觀眾，所以它們是需求很高效率的，但在錄音室內(nèi)所用的監(jiān)聽音箱，是錄音師用來監(jiān)聽聲源或錄音的最終成果，錄音師是坐在距監(jiān)聽音箱很近的當(dāng)?shù)貋肀O(jiān)聽，所以監(jiān)聽音箱是一種近音場的音箱，不需求高靈敏度，作用跟現(xiàn)場音響音箱是徹底不相同的。
(3)音頻與波長的聯(lián)系
許多現(xiàn)場調(diào)音師都沒有理會到音頻與波長的聯(lián)系，其實這是很首要的：音頻及波長與聲響的速度是有直接的聯(lián)系。在海拔空氣壓力下，21攝氏溫度時，聲響速度為344m/s，而我觸摸國內(nèi)的調(diào)音師，他們常用的聲響速度是34Om/s，這個是在15攝氏度的溫度時聲響的速度，但咱們最首要記住便是聲響的速度會跟著空氣溫度及空氣壓力而改動的，溫度越低，空氣里的分子密度就會增高，所以聲響的速度就會下降，而假如在高海拔的當(dāng)?shù)刈霈F(xiàn)場音響，由于空氣壓力削減，空氣內(nèi)的分子變得稀疏，聲響速度就會添加。音頻及波長與聲響的聯(lián)系是：波長=聲響速度/頻率; λ=v/f，假如假定音速是344 m/s時，100Hz的音頻的波長便是3.44 m，1000hz(即lkHz)的波長便是34.4 cm，而一個20kHz的音頻波長為1.7cm。
(4)音箱的高、中、低頻率
例如咱們?nèi)缃裼幸粋�18時的紙盆揚聲器單元，設(shè)備在一個用木材造的音箱內(nèi)，而這音箱的面板面積是 l平方米，即這面板的高度及寬度均是 l米。咱們怎樣核算這音箱的高、中、低頻率呢?首要咱們要核算這音箱面板的對角長度，是2的方根=1.414m，任何頻率的 l/4波長是超越1.414m時，對這音箱來說它便是低頻;假如一個頻率的 l/4波長是1.414m時，波長便是4×1.414m= 5.656m，這頻率=344m/s÷5.656m=60.8/s=60.8Hz，所以任何音頻低于60.8Hz時，對這音箱來說便是它的低頻率。當(dāng)60.8Hz或更低的頻率從這音箱傳達出來時，它們的分散形象是球型的，等于假如咱們把這音箱懸掛在一個房間基地時，這些頻率的音量在音箱的前后左右及上下所宣布來的聲壓都是差不多的，放出來的聲響成為沒有方向性。當(dāng)某頻率的 l/4波長是小于音箱面板的對角長度，但這波長又大于揚聲器的半徑時，這段頻率便是這音箱的中頻率。
例如咱們?nèi)缃袷怯靡粋�18時單元，這單元的半徑為9寸，便是22.86cm=0.2286m,這個音頻為344m/s÷0.2286m=1505Hz,從60.8Hz-1505HZ頻便是這音箱的中頻率。中頻率從這音箱所分散出來的形狀是半球形的，即假如咱們把這段頻率從方才懸掛在房間基地的音箱放出來時，聲響從音箱面板分散出來的形狀是半球形。在音箱后邊是聽不到這段頻率的聲響。1505Hz及更高的頻率，對這音箱來說便是它的高頻率。高頻率從音箱分散出來的聲響形狀是錐形的，頻率越高，錐的形狀越窄。一般假如頻率超越開始高音頻的4倍時，聲響分散出來的形狀會慢慢成為一條直線而不分散，假如不是坐在對正單元的方位，就聽不到這些高頻率。所以許多高頻率單元假如是紙盆型的話，這紙盆的直徑是很小的，把這音箱的高頻下限盡量進步，期望能夠使高頻分散的寬度添加。咱們常常見到家庭音響音箱中的高音單元，一般會用 l—2時的紙盆單元，或半球狀的單元，理由便是這個因素。而專業(yè)現(xiàn)場音響的高音單元，由于要宣布很大的高頻聲壓，所以說必定是選用號角處理的。
(5)各類不相同的音場
當(dāng)一個紙盆揚聲器承受了從功放傳過來的信號后，紙盆就會作出前后的搖擺，當(dāng)紙盆向前推動時，紙盆撞擊到它前面的空氣分子，在紙盆前面的空氣就會添加壓力，這些分子就會繼續(xù)向前推動，磕碰它們前面的空氣分子，形成纖細的高氣壓。當(dāng)紙盆向撤退時，紙盆前面的空氣分子就會發(fā)生纖細的真空，然后這些分子會跟著紙盆的撤退，形成這兒的空氣有纖細的壓力削減。但咱們不要忘掉，空氣是有彈力的，但在紙盆前面的空氣是剛剛被紙盆的動作搖擺，不能到達空氣自身的彈力，這時咱們便要看這頻率的波長，聲響是要直到脫離紙盆的間隔有2.5倍波長時，這些空氣才發(fā)揮出形成聲響的彈力。例如一個100Hz的頻率，它的波長是3.44米，所以聲響要脫離紙盆2.5×3.44米=8.6米以外，才是真正的這個100Hz的聲響。假如用10OHz來算，脫離紙盆的間隔還沒到達8.6米就為 lOOHz的近音場，而超越8.6米才是100Hz的遠音場。
為啥咱們要了解遠近音場呢?許多時分在一隊樂隊中的電貝司手，他一般都不了解近音場的作用，而在他的電貝司音箱上，有一個均衡旋鈕便是寫著貝司(Bass) ，恰是這樂手的稱謂。電貝司手一般會站在脫離電貝司音箱不遠的當(dāng)?shù)刈鲅葑啵偃缢驹诮魣鰰r，有時會覺得低聲缺乏，就會把這Bass的均衡旋鈕盡量調(diào)大，但聽眾在他們的方位就會聽得到很激烈的低聲，許多時分形成欠好的作用。這些激烈的低聲也會跑進歌手的話筒，假如調(diào)音師由于覺得歌手的聲響缺乏夠時，就會把歌手這一路的聲響進步，但也一起把電貝司的低聲量也進步了，調(diào)音就遇上了艱難。電貝司的最低E弦是41Hz，但由于拾音器是放在弦的末段，所以41hz第一個諧音82Hz才是首要的電貝司低頻率，82Hz的波長是 4.2米(344m/s 除以82/s=4.195m)，所以差不多要脫離電貝司音箱 10米左右才是這82Hz的遠音場，而由于電貝司手不會站到脫離他的音箱這么遠的間隔時，他聽到的聲響僅僅近音場，而不是聽眾所聽得到的聲響。
所以咱們當(dāng)說到揚聲器的遠近音場時，最首要是注意到頻率及它的波長，而不是單純看脫離音箱多遠便是等于遠或近音場，最首要便是記住咱們當(dāng)賞識音樂時，是要在遠音場的方位，而不是在近音場的方位。
(6)直接音場、反射音場、不直接音場
當(dāng)揚聲器在一個房間內(nèi)宣布聲響，聽眾能夠聽到直接從揚聲器傳過來的聲響，這便是直接音場(indirectfield)，但也能夠聽到從墻、天花板及地板所反射過來的聲響，這就叫做反射音場(reverberant field)。聽眾聽到越多的直接音場的聲響，反射音場的聲響就越小時，這聲響就越好，由于直接音場的聲響是能夠操控的，但反射音場的聲響是不能操控的，只會把直接育場宣布來的聲響加上喧染，把原本聲響的清晰度底減低，所以坐得離音箱對比近的聽眾就會感覺到好一點的音響作用，而坐在后邊的聽眾很可能是他們聽到的反射音場聲響比直接音場聲響更大，音響作用便會對比差及清晰度下降。有時分一隊樂隊在臺上表演時，由于他們沒有監(jiān)聽音箱，而兩旁的主音箱是放在接近臺口的方位，樂隊及歌手所聽到的聲響徹底沒有從直接音場放過來的，他們站立的方位就叫做不直接音場，聲響作用當(dāng)然不會好，這也會影響到樂隊的扮演水平，令觀眾聽到不太好的表演聲響。
(7)界面攪擾
當(dāng)咱們挑選放置音箱的方位時，很首要的一環(huán)是要注意到音箱所宣布來的聲響是會遭到它周圍的界面影響而形成攪擾。例如放在臺口兩旁的主音箱，它們的低聲紙盆脫離地上及周圍的墻面假如是大約在1米的時分，一個4米波長的音頻就會遭到這兩個界面的攪擾。一個4米波長的頻率是 86Hz(344m/s ÷ 4m=86Hz)，當(dāng) 86HZ的聲響從音箱放出來時，大的空氣壓力在1/4周內(nèi)正巧碰到地上及墻面，再過l/4周就反射回到音箱的紙盆面前，但這個時分正巧紙盆要撤退，本來從地上及墻面反射過來的大空氣壓力就會被紙盆撤退的動作抵消許多，形成失去了很首要的低聲。假如遇到這個狀況，就應(yīng)該把音箱向臺撤退0.5-1米，讓音箱所宣布來的聲響不能直接射到地上上，而假如能夠把音箱移到接近兩頭的墻面時，更可利用墻面的反射制做出更大的音量。80-100Hz 這段頻率是很首要的，它是咱們肺部空間的共識點，也是低聲鼓的共識頻率，假如是由于不了解界面攪擾而擺錯了音箱放置的方位，實在是很不值得的。
(8)高、低聲作用
咱們很難指定某一頻率以上為高音或某頻率以下為低聲，咱們常常說人的聽覺是從20Hh-20KHz，但20kHz的頻率是很少人能夠聽到的，一般只要20歲以下的青年人，他們的耳朵沒有遭到任何的損壞時才能夠聽得到。假如做聽覺檢驗，最高的測聽頻率僅僅8 kHz。當(dāng)聲響傳出去時，高頻率是比低頻率衰減快得多，假如用1kHz跟10kHz做對比時，當(dāng)聲響跑了100米后，10kHz的‘頻率比起IkHz的音量會衰減30-35dB的。(請參看圖①)比起低頻率，高頻率聲響是對比有方向性的。高頻率的聲響從單元跑了出來后，假如遭到物體的阻撓，高音就不能再傳曩昔，這個是跟低頻率有很大的不相同，由于高頻率的波長是對比短，遭到物體阻撓以后不會轉(zhuǎn)彎，但低頻率的波長是對比長，所以許多時分就算有物體在前面阻撓，低頻率也能夠轉(zhuǎn)彎曩昔。
例如有些專業(yè)音箱的規(guī)劃是把一個高音號角放在它的低聲單元前面，但對這個低聲單元所宣布來的低頻率，它底子就看不到前面是有啥東西阻撓聲響似的，所以低頻率能夠照樣傳曩昔。 從咱們的聽覺上來說，咱們是需求聽到高頻率的聲響來區(qū)分各類不相同的聲響，但假如單純是講人的說話聲時，咱們只需求聽到4kHz及以下的頻率，就能立刻區(qū)分是啥人在說話。例如電話的聲響傳送，高頻只到達4kHz，所以有時分當(dāng)一個好久都沒有和你說話的人，當(dāng)他打電話給你時，只要說：“喂!”，你就立刻便能夠辨別他是你好久都沒有談過話的兄弟的聲響。咱們聽高頻也有方向性，便是咱們能夠區(qū)分高頻聲響來歷的方向。由于高頻的聲響傳到咱們兩個耳朵時，已經(jīng)有了很纖細的時刻差，所以它們來到耳朵的時分有不相同的相位改動，咱們就借著這改動了的相位能夠判定?
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