1、声学基础与常识王传芳/1ppt课件声音三要素声学三要素：音调声学三要素：音调或者叫音高音高（对应频率）、音色音色（对应频谱）、响度响度（对应振幅）。任何复杂的声音都可以用此三个属性来描述音调：音调：人耳对于声音高低的感觉，称为音调。音调主要与声音的频率有关，同时也与声压级和声音的持续时间有关。音调会随着频率的增大而提高，但不是与频率成完全的线性关系。音调的单位为“美”（Mel），定义40dB1KHz纯音的音调为1000美。需要注意的是，影响音调的因素还有声音的声压级，以及声音的持续时间。低频的纯音，声压级高的时候，要比声压级低的时候搞到音调变低；频率在1KHz5KHz之间的纯音，音调几乎与声压
2、级无关；频率再高的纯音，声压级升高时，会感到音调变高。复音复音（是指由许多纯音组成的声音）的音调由复音中频率最低的声音决定，即由基音决定。复音的声压级高低对于音调的影响要比纯音小很多。当声音持续时间在0.5s以下的时候，要比1s以上感到音调比较低。持续时间再短，为10ms左右的时候，会使得听音人感觉不出它的音调，只能听到“咔咔”的声音。要想使人耳能够明确感觉出音调所必须的声音持续时间，随声音的频率不同而不同。频率低的声音要比频率高的声音需要更长的时间。纯音的音调和频率的关系曲线音色：音色：音色是指人们区别具有相同响度和音调的两个声音的主管感觉。每个人都有自己的独有音色，不同的乐器进行演奏的时候
3、，人们也能区分出它们各自的音色。人在讲话的时候，乐器在演奏的时候，都是复音，是由基频与谐频组成的声音。两个音调相同的声音，它们的基频是相同的，但是谐频的成分与大小可能不同，从而使人们感到其音色不同。所以，音色主音色主要是由声音的频谱决定的要是由声音的频谱决定的。但是需要特别注意的是，音色还与声音的强度、持续时间以及时间过程有关。2ppt课件声音三要素响度：响度：人耳对于声音强弱的感觉，称为响度。声音的响度主要与声压有关，声压越大，响度也就越大。但是，响度与声压并不是成线性比例关系，而是大致与声压的指数成比例关系。响度的这一听觉特性被称为“史蒂文指数定律”。响度是个主观量，是声压的主观量，1kH
4、z时的声压级定义为响度级响度级，单位是“方”。人耳对声音强弱的感觉不是一根线的，当响度级每增加响度级每增加1010方时，我们人耳听到的响度加倍方时，我们人耳听到的响度加倍。人耳听觉特性的研究表明，刺激量（声压）增加为指数方刺激量（声压）增加为指数方式，感觉量（响度级）增加为差数方式式，感觉量（响度级）增加为差数方式。这是耳膜的自动保护机制。声压级声压级是一个物理量，并不完全能反映人对声音强弱的感受，而响度则是心理学中用于衡量衡量这种感受的心理量。具体的定义可以参考维基百科：Loudness。响度级与声压级并非线性关系。响度级的计算模型请参考：ISO/WD 532-1。在ISO-532中描述了两
5、种响度计算方法，两种方法都需要分带计算（将声音的不同频率成分分别考虑），第一种方法是Steven在1956年的论文The Mesurement of Loudness中提出的，是一种并不复杂的计算模型；第二种是Zwicker提出的，大概方法是分频带的查表计算。除此之外，响度还与频率、波形、声音的持续时间相关。响度的频率特性：响度的频率特性：人耳对于不同频率声音的响度感觉是不同的。也就是说，对于频率不同，而强度相同的声音，人耳会感觉到不同的响度。为了说明人耳的响度感觉，定义了响度级。响度级响度级用来表示响度的大小，其单位为“方方”（phonphon），符号为LNLN。定义一个声音的响度级在数值上
6、等于和它定义一个声音的响度级在数值上等于和它同样响的同样响的1KHz1KHz纯音的声压级。纯音的声压级。由此，人们通常通过等响曲线来表示具有相同响度级的纯音声压级随频率变化的特性。可以看到，在不同的频率条件下，响度相同的时候，需要的声压级是不一样的。等响曲线中每条曲线显示不同频率的声压级不相同,但人耳感觉的响度相同。由此可见（我的理解），响度级考虑的是由此可见（我的理解），响度级考虑的是折算人耳的频率特性后的声压级。可以认折算人耳的频率特性后的声压级。可以认为为“方方”与与dBdB的物理意义类似。的物理意义类似。3ppt课件声音三要素响度与持续时间的关系：响度与持续时间的关系：响度除了与声压级
7、、频率等相关因素有关以外，还与声音的持续时间有关。大量的测试结果表明：在100ms200模式的持续时间以内，声音的响度随持续时间的增大而增大。所以，从某种程度上说，听觉是由记忆功能的。以一个57dB、2KHz的纯音测试响度级随着持续时间的变化特性，可以得到响度级和持续时间的关系，如右图所示。当持续时间大于100ms的时候，响度级基本保持在60方；当持续时间小于100ms时，响度级随着持续时间以大约每10倍时间10方的斜率下降：当持续时间从100ms下降到10ms的时候，响度级大约从56方下降到46方。其他频率信号测试结果也类似。所以，当人耳听到一个短促的脉冲声时，如果强度不变，长度由1ms变为
8、2ms，则听起来不是声音的长度变了，而是更响了。因此，当人耳倾听频度超过一定值的一系列脉冲声时，并不能感觉到响度的不连续。这一现象类似于视觉的停留现象。4ppt课件声压级（SPL）声波通过空气传播时，由于振动会导致压强的改变，压强改变量是随时间变化的，实测声压就是压强该变量的有效值，单位是Pa或MPa。声压就是大气压受到扰动后产生的变化，相当于在大气压强上的叠加一个扰动引起的压强变化。由于声压的测量比较容易实现，通过声压的测量也可以间接求得质点速度等其它物理量，所以声学中常用这个物理量来描述声波。表示声压大小的指标称为声压级（SPL，sound pressure level），用某声音的声压（
9、p）与基本声压值（p0）之比的常用对数的20倍来表示，即20lgP/P0，单位为dB。标准大气压标准大气压（Standard atmospheric pressure）：1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325105Pa=1.01105 N/如下是声压与声压级之间的换算表格，右边是声压与声压级之间的曲线关系。051015202520406080100120P(Pa)VS.SPL0204060801001201400510152025SPL VS.P(Pa)5ppt课件声压声压级响度级响度为分析声压，响度级以及响度之间的关系，我们通过右上角表格数据绘制了如下曲线。从分析的曲线可
10、以看出，人耳所感受到的响度与物理意义的声压（帕）直接虽然是对数关系，但是其底a没有达到10。0501001502002503000510152025Loudness(sone)VS.Pa02468101214161800.050.10.150.20.25Loudness(sone)VS.Pa0204060801001201400510152025Loudness Level(SPL)VS.Pa010203040506070809000.050.10.150.20.25Loudness Level(SPL)VS.Pa020406080100120140050100150200250300Loud
11、ness Level(SPL)VS.Loudnedd(sone)0102030405060708090024681012141618Loudness Level(SPL)VS.Loudnedd(sone)6ppt课件听觉的分辨力听觉对于不同频率、不同声压级的信号，其分辨能力是不同的。当这些信号连续或者不连续变化的时候，分辨阈又有所不同。声压级变化存在两种形式，连续变化连续变化（信号连续，声压级连续变化，即幅度连续变化），非连续变化非连续变化（两个不同声压级测试信号之间有短暂的时间间隔，我的理解应该是指声压级的变化不是连续的）。声压级连续变化时的声压级变化分辨阈：声压级连续变化时的声压级变化分辨
12、阈：对于声压级连续变化的信号，声压级变化的分辨阈与声压级大小有关。当声压级较小的时候，分辨阈较大；当声压级逐渐增大的时候，分辨阈会逐渐减小。而且不同的声压级的声音，其声压级变化的分辨阈随频率的变化也会不同。右图可以看到，当声压级在50dB以上的时候，人耳能够分辨的最小声压级变化大约为1dB；当声压级小于40dB的时候，声压级变化需要达到1dB3dB才能察觉出来。对于纯音信号，声压级较小的时候，分辨阈比较大，可以达到3dB7dB；当声压级较大的时候，分辨阈可以达到0.5dB。（我的理解：声压级是物理量声压的对数函数，当声压级小时，增加1dB所导致实际物理量声压的增幅当然小于声压级大是所导致的绝对
13、增量。）由此可见，人们对于声音强弱变化的察觉能力是有限的，相当多的人对同一个声音信号在其声音强弱变化的察觉能力是有限的。相当多的人对同一个声音信号在其声压级突然变大或者变小量小于3dB时是察觉不出来的，只有那些经过专门训练的音乐工作者和录音师才能察觉出1dB2dB的声压级突变。所以，在声频工程中常以3dB这个数值作为某些特性指标，比如频率特性不均匀度的上限。而高质量的声频设备，则常用1dB2dB这个数值来衡量其质量。7ppt课件听觉的分辨力频率连续变化：频率连续变化：频率变化也有连续和非连续两种方式。在进行非连续频率分辨阈的测量时，选用听觉较敏感的4Hz调制频率。下图显示的是响度级为60方，调
14、制频率为4Hz时，频率分辨阈随频率变化的特性。在频率低于500Hz的时候，分辨阈基本保持在3.6Hz。当频率高于500Hz时，频率分辨阈几乎随着频率成正比例增大，比例系数为0.007。频率非连续变化：频率非连续变化：频率非连续变化的时候，分辨阈分布曲线与频率连续变化的曲线类似。只是频率非连续变化的分辨阈小，约是连续分辨阈的0.33倍。即频率小于500Hz时，分辨阈为1Hz左右；频率大于500Hz时，分辨阈随频率正比例增大，比例系数约0.002。声压级不连续变化：声压级不连续变化：声压级不连续变化的时候，听觉对于两个不同的声压级声音的分辨阈要小于声压级连续变化的情况。下图反映的是1KHz纯音在连
15、续和非连续的情况下的分辨阈的对比曲线。可以看到，连续变化的分辨阈基本上是非连续变化分辨阈的2.5倍左右。声压级越大，频率越高，声压级不连续变化，这样就更容易声压级越大，频率越高，声压级不连续变化，这样就更容易被分辨。被分辨。8ppt课件A加权（A-weighted）A加权（加权（A-Weighted）是一种用于音频测量的标准权重曲线，用于反映人耳的响应特性。声压电平源于A加权，用dbA表示，或称为A加权dB电平。A加权是广泛采用的噪声的单值评价指标，可以通过声级计测量得到。由于噪声的测量要反映人耳引起的响度感觉大小，其次，需要充分考虑到人耳的听觉特性。人的耳朵对于不同频段的声音变化敏感程度是不
16、一样的，太高或者太低就越不敏感，就像一个A字，所以叫A-Weighted。A加权的标准是由美国标准协会在20世纪40年代制定，用于描述人耳对于不同频段声音变化敏感程度。此外，还有B加权，C加权，D加权等等。A加权是模拟人耳对加权是模拟人耳对40方纯音的响应；方纯音的响应；B加权加权模拟的是人耳对模拟的是人耳对70方纯音的响应；方纯音的响应；C加权模拟的是加权模拟的是100方纯音的响应；方纯音的响应；D加权主要用于飞机噪声的评价。加权主要用于飞机噪声的评价。一般规定2455方的噪声测量选择A加权；5585方的噪声测量选用B加权；对85方以上的噪声测量选用C加权。在进行音频功率放大器的噪声测试的时
17、候，一般采用的都是A加权后的数值。可以从手册中看出，在进行输出噪声的电气参数描述的时候，一般会在备注栏写上A-weighted。需要注意的是，虽然A加权测量结果并不是非常令人满意，但是它作为一个传统的计量手段，一直得到广泛的应用。下图是A、B、C、D四种加权的频率响应曲线。如果想要知道一个音源或噪声声压级的大小，通常使用的工具是声级计。其主要参数有：Laeq：等效连续声压级。表示的是测试一段时间内能量不均的声音信号，将其总能量平均分配到测试时间段内，得到的声压级。Lamax：最大声压级。是指在一段时间内测试到的最大的声压级。Lamin：最小声压级。是指在一段时间内测试到的最小的声压级。Ln：累
18、计百分声级。表示大于某一声级的出现概率为N%。比如：L5=70dB，则表示整个测量期间，噪声超过70dB的概率占了5%。W：声功率。表示单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总的声功率。单位为W，一般不能直接测量，而是根据声压级进行换算。常见的一些声源以及对应的声压级大致范围（测试距离1m1.5m）9ppt课件十二平均律&八度音阶 律学研究的重点就是声波的频率，一般来说，人耳能听到的声波频率范围是20HZ到20KHZ之间。声波的频率越大，听起来就越“高”。需要特别指出的是，人耳对于声波的频率是指数敏感的，也就是说人耳对音高的感觉主要取决于频率比，而不
19、是频率差。比如220 Hz 到440 Hz 的音差，与440 Hz 到880 Hz 的音差，一般人认为是一样大的音差。换句话说，某一组声音，如果它们的频率是严格地按照1、2、4、8，即按2n的规律排列的话，它们听起来才是一个“等差音高序列”。我们常用的音频频响曲线的横坐标使用对数刻度，而不用线性刻度，是因为对数刻度更能直观表达人耳的频响感知特性。（并非是因为对数刻度便于表达）。由于人耳对于频率的指数敏感，上面提到的“2就意味着等距离”的关系是音乐中最基本的关系。用音乐术语来说，2就是一个“八度音程八度音程”（octave）。现代人学习的do、re、mi、fa、so、la、si、do的do、re
20、、mi中的do，以及so、la、si后面的那个高音do，这两个do之间就是八度音程的关系。也就是说，高音do的频率是do的两倍。很自然，用do、re、mi写的歌，如果换用高音do、高音re、高音mi来写，听众只会觉得音变高了，旋律本身不会有变化。这种等效性，其实就是“等差音高序列”的直接结果。对于任何民族来说，只要他们有着丰富的音乐体验，只要他们想积累起关于音乐的知识，迟早都会遇到关于律学的问题。令人惊讶的是，古今不同民族，虽然各自钟爱的音乐形式可谓万紫千红、百花争艳，彼此也没有互相借鉴，但大家的律学的基础概念却出奇地相似。所以音乐本身可以超文化、超地域。在西洋乐理中，一个八度，相当于一个频率
21、的倍频程，英文标记为“octave”，简写“OCT”。一个八度音被分为12音阶（半音），这就是国际上著名的音乐律学“音乐十二平均律音乐十二平均律”。do、re、mi、fa、so、la、si是 C 大调七个主音C-D-E-F-G-A-B，每个八度之内的这7个基本主音包含5个全音和2个半音。其中E-F 和 B-C 的间隔是一个半音，而七个主音别的间隔都是两个半音，也叫一个全音。即：全、全、半、全、全、全、半。do、re、mi、fa、so、la、si，其实都是中世纪时西方教会中很流行的一些拉丁文圣咏（chant）的首音节。这些圣咏是西方现代音乐的源头。中国古代基本音阶为“宫、商、角、徵、羽”，称为“
22、五音”。“五音”对应西方乐器的音调为“1、2、3、5、6”。标准钢琴琴键有大有小，大的白色琴键是主音，小的黑色琴键是主音升降一个 半音后的辅音。一般钢琴是 88 个琴键，从 A0 到 C8。10ppt课件律学-五度相生律11ppt课件 “五度相生律”产生的7声音阶，自诞生之日起就不断被批评。原因之一就是它太复杂了。前面说过，如果按住弦的1/5点或者1/6点，得到的音已经和主音不怎么和谐了，现在居然出现了81/64和243/128这样的比例，这不会太好听吧？于是有人开始对这7个音的频率做点调整，于是就出现了“纯律”（just intonation）。“纯律”的重点是让各个音尽量与主音和谐起来，也
23、就是说让各个音和主音的频率比尽量简单。“纯律”的发明人是古希腊学者塔壬同（今意大利南部的塔兰托城）的亚理斯托森努斯（Aristoxenus of Tarentum）。（东方似乎没有人独立提出“纯律”的概念。）此人是亚理士多德的学生，约生活在公元前3世纪。他的学说的重点就是要靠耳朵，而不是靠数学来主导音乐。他的书籍现在留下来的只有残篇，不过可以证实的是他最先提出了所谓“自然音阶自然音阶”。自然音阶也有7个音，但和“五度相生律”的7声音阶有不小差别。7个自然音阶自然音阶的频率分别是：F、9/8F、5/4F、4/3F、3/2F、5/3F、15/8F。确实简单多了吧？也确实好听多了。这么简单的比例，就
24、是“纯律纯律”。可以看出“纯律”不光用到了3/2的比例，还用到了5/4的比例。新的7个频率中和原来不同的就是5/4F、5/3（5/44/3）F、15/8（5/43/2）F。虽然“纯律”的7声音阶比“五度相生律”的7声音阶要好听，数学上也简单，但它本身也有很大的问题。虽然各个音和主音的比例变简单了，但各音之间的关系变复杂了。原来“五度相生律”7声音阶之间只有“全音”和“半音”2种比例关系，现在则出现了3种：9:8（被叫做“大全音”，major tone，就是原来的“全音”）、10:9（被叫做“小全音”，minor tone）、16:15（新的“半音”）。各位把自然音阶的频率互相除一下就能得到这个
25、结果。更进一步说，如果比较自然音阶中的re和fa，其频率比是27/32，这也不怎么简单，也不怎么好听呢！所以说“纯律”对“五度相生律”的修正是不彻底的。事实上，“纯律”远没有“五度相生律”流行。律学-自然音阶（纯律）12ppt课件律学-五度相生律（修正）13ppt课件律学-十二平均律14ppt课件 关于“十二平均律”，最后要提的是所谓“大调”、“小调”的问题。自从“五度相生律”提出12音阶以来，12音阶和原来的7音阶之间的关系一直就被人们所研究。也就是说，在原来的7音阶之外，现在人们可以在12音阶中选取其它的7个音来作为音乐的“标尺”了。这可以给作曲家们以更大的创作自由。以C高音C的八度为例，
26、如果我们选择原来的7音阶，即C、D、E、F、G、A、B，这就被称为“大调”（major scale），又因为这个大调的主音是C，所以被称为“C C大调大调”。而如果我们选择C、D、D#（Eb）、F、G、G#（Ab）、A#（Bb），这就被称为“c小调”（C minor scale）。用小写c的原因是表示这是小调。大调和小调的区别就在于，大调和小调里各音之间的“距离感”不同，以它们为基础来作曲，给听众的感觉也不相同。这就让作曲家有了用音乐表现不同情绪的机会。西方中世纪的音乐理论里，曾经提出了8种不同的方法在12音中选7个音作为基准，其中就包含了我们现在谈的大调和小调。当时的音乐理论给予这8种调性（
27、mode）以不同的感情色彩，比如有的被认为是“悲伤的”，有的被认为是“快乐的”，有的被认为是“朝气蓬勃的”等等。这8种调性中有一些现在已经很少用了，现在最流行的是大调和小调这两种。由于“十二平均律”允许随意转调，这就让作曲家可以更为地自由创作。以前由于各音之间的半音“不等距”的问题，有些调被认为不能写作的，现在也可以毫无阻碍的进行创作了。调式是按照一定关系（高低关系、稳定与不稳定关系等）组织起来的一组音（一般在七个音之内），并以某一个音为中心音（即主音）联结成一个体系，这个体系就叫调式。大调大调音阶音阶由七个基本音级组成。根据大调构成法则，第三、四级（mi和fa）之间、第七八级（si和do）之
28、音的距离都是半音（即小二度），而其他相邻两级之间的距离都是全音（即大二度）的音阶称为大调音阶。如C大调（自然大调）的七个基本音级为C、D、E、F、G、A、B；G大调的七个基本音级为G、A、B、C、D、E、#F，等等。小调也是由一种七个音构成的调式，根据各音级相邻音的音高关系不同又可分为自然小调、和声小调和旋律小调，小调的特征表现在主音上方的小三度，它最能说明小调的色彩和性格。如a a自然小调自然小调的七个音级为a、b、c、d、e、f、g；a a和声小调和声小调为 a、b、c、d、e、f、#g等等,如非指明，我们一般称自然小调为“小调”。大调的音阶结构是“全全半全全全半”，比如C大调123456
29、71或者G大调567123#45。小调的音阶结构是“全半全全半全全”，比如a小调67123456或者g小调56 b7 12 b3 45。调式的色彩不同，表现为不同的表情特征，而这种表情特征也是相对的，并不固定为某种调式只适于表现某种思想情绪，但一般来说，大调色彩明亮，小调则较为柔和暗淡大调色彩明亮，小调则较为柔和暗淡。区分大小调，要看该曲的主音是什么音，一般主要从乐曲的终止音上就可以看得出来，大调一般终止于主音1（do）上，小调则一般终止于主音6(la)上。律学-十二平均律15ppt课件八度音阶和频率的关系我们通常说的do re mi fa so la xi do（简谱记为 1 2 3 4 5
30、 6 7 1），就是一个八度区，前一个do和后一个do在听觉上是同一个音,只是在调门上相差8度而已。升一个八度也就是把频率翻番。A5频率880Hz，正好是A4的两倍。一个八度区有 12 个半音，就是把这两倍的频率间隔等比分为12，这种定音高的办法叫做twelve-tone equal temperament简称12-TET。所以两个相邻半音的频率比大约为1.05946。如下：一个音的所有“八度音程”都是它的“谐波”，但不是它的所有“谐波”都是自己的“八度音程”，比如三次谐波就不是。16ppt课件八度音阶和频率的关系两个半音之间再等比分可以分 100 份，每份叫做一音分（cent）。科学音调记号
31、加上音分一般足够表示准确的音高了。比如 A4+30 表示比 440 Hz 高 30 音分，可以算出来具体频率是 447.69 Hz。17ppt课件八度音阶和频率的关系Octave 0-9 表示10个八度区，C-D-E-F-G-A-B 为 C 大调七个主音：do re mi fa so la si（简谱记为 1 到 7）。科学音调记号法（scientific pitch notation）就是将这两者合在一起表示一个音，比如 A4 就是中音 la，频率为 440 Hz。C5 则是高音 do（简谱是 1 上面加一个点）。Frequency in hertz(semitones above or b
32、elow middle C)Octave0123456789NoteC16.352(48)32.703(36)65.406(24)130.81(12)261.63(0)523.25(+12)1046.5(+24)2093.0(+36)4186.0(+48)8372.0(+60)C/D17.324(47)34.648(35)69.296(23)138.59(11)277.18(+1)554.37(+13)1108.7(+25)2217.5(+37)4434.9(+49)8869.8(+61)D18.354(46)36.708(34)73.416(22)146.83(10)293.66(+2)58
33、7.33(+14)1174.7(+26)2349.3(+38)4698.6(+50)9397.3(+62)D/E19.445(45)38.891(33)77.782(21)155.56(9)311.13(+3)622.25(+15)1244.5(+27)2489.0(+39)4978.0(+51)9956.1(+63)E20.602(44)41.203(32)82.407(20)164.81(8)329.63(+4)659.26(+16)1318.5(+28)2637.0(+40)5274.0(+52)10548(+64)F21.827(43)43.654(31)87.307(19)174.6
34、1(7)349.23(+5)698.46(+17)1396.9(+29)2793.8(+41)5587.7(+53)11175(+65)F/G23.125(42)46.249(30)92.499(18)185.00(6)369.99(+6)739.99(+18)1480.0(+30)2960.0(+42)5919.9(+54)11840(+66)G24.500(41)48.999(29)97.999(17)196.00(5)392.00(+7)783.99(+19)1568.0(+31)3136.0(+43)6271.9(+55)12544(+67)G/A25.957(40)51.913(28
35、)103.83(16)207.65(4)415.30(+8)830.61(+20)1661.2(+32)3322.4(+44)6644.9(+56)13290(+68)A27.500(39)55.000(27)110.00(15)220.00(3)440.00(+9)880.00(+21)1760.0(+33)3520.0(+45)7040.0(+57)14080(+69)A/B29.135(38)58.270(26)116.54(14)233.08(2)466.16(+10)932.33(+22)1864.7(+34)3729.3(+46)7458.6(+58)14917(+70)B30.8
36、68(37)61.735(25)123.47(13)246.94(1)493.88(+11)987.77(+23)1975.5(+35)3951.1(+47)7902.1(+59)15804(+71)A4 又称 A440，是国际标准音高，或叫国际音准，所有乐器定调都依此频率为基准，钢琴调音师或者大型乐队乐器之间调音都用这个频率。C4 又称 Middle C，是中音八度的开始。有一种音高标定方法是和 C4 比较相隔的半音数，比方 B4 就是+11，表示比 C4 高 11 个半音。18ppt课件八度音阶和频率的关系MIDI note number p 和频率 f 转换关系：p=69+lg(f/44
37、0)/lg(1.05963)。这实际上就是把 C4 定为 MIDI note number 60，然后每升降一个半音就加减一个号码。19ppt课件音高间隔（音程）如果两个音的频率比值很接近小整数比，那么这两个音同时发出来人会感觉很和谐，令人身心愉快。比如 440 Hz 和 660 Hz 的两个音，频率比值是 2:3，一般叫做完全五度，同时发出来很和谐。为什么小整数频率比的两个音比较和谐？一般乐器发出的音都不是纯频率的音，而是由好多谐波（harmonic）组成的。其中频率最低的那个通常最强，叫做基音。比如小提琴发出音高 A4 的音，指的就是其基音是 440 Hz，而声波频谱里面同时有二次谐波 8
38、80 Hz、三次谐波 1320 Hz、四次谐波等等。不同乐器发出的声音，其谐波强度分布往往完全不同，因此音色（timbre）也就不同（比如高谐波强的话听起来就亮一些）。乐音含有谐波这个特性和小整数比的和音规则有什么关系？以完全五度举例，A4 和 E5 的两个乐音，频率比为 2:3，而 A4 的三次谐波和 E5 的二次谐波刚好重合，都是 1320 Hz。相隔完全五度的两个乐音同时听起来比较好听，是不是因为它们大部分的谐波都重合了？于是就有科学家做实验了。人们发现，把纯频率的音（不含谐波）A4 和 E5 同时发出来听并不怎么好听。还有人用电脑制作了扭曲的乐音，把 N 次谐波搞成 Nlog(2.1)
39、/log(2)倍（谐波从 2 倍拉宽到 2.1 倍，自然界是没有这种声音的），然后发现谐波重合的扭曲乐音同时听起来还比较和谐，而它们的基音却不是小整数比了。还有一些别的实验，但是结论都是差不多的，就是两个乐音和谐主要是因为他们的谐波重合，转换为数学语言，就是基音必须是小整数比。以上是测试人对各种频率比评价的结果，峰越高表示人觉得越和谐。可以看见，1:1 1:2 是很和谐的，接下来是 2:3 3:5 3:4 等小整数比。为啥谐波重合就好听呢？这是因为，如果谐波不重合但是距离很近，它们就会干涉形成低频率的拍（beat），这种低频拍音嗡嗡作响，非常难听。两个频率距离多近才会形成不好听的拍？人们一般把
40、这个临界距离叫做临界频宽（critical bandwidth），处于临界频宽之内的两个频率就会互相干涉。这个临界频宽本身是频率的函数，频率越高，临界频宽带也就越宽，如下图所示：可以看到，临界频宽在低频区是 100 Hz 左右；高频区大约是本身频率的 1/6。比如，900 Hz 的临界频宽是 150 Hz，这就是说，750 1050 Hz 频率范围内的音都会和 900 Hz 的音干涉。用音乐术语，1/6 频宽介于大二度和小三度之间（上图所示 2&3 semitones 之间），所以在高频区域里，间隔一个或者两个半音的音就会相互干涉形成不愉悦的拍。20ppt课件听觉的特性研究表明，人的各种感觉器
41、官从外界获得的信息中，视觉信息占60%，听觉信息占25%，触觉信息占5%，味觉信息占5%，嗅觉信息占5%。听觉和视觉的组合可以使得记忆更加牢固。听觉相对于视觉所具有的特性：永不休息：睡觉被惊醒；后台工作：不占用大脑；反应迅速 内容简单21ppt课件听觉的特性人耳的掩蔽效应：人耳的掩蔽效应：是指一种听觉现象，一个较弱的声音被一个较强的声音所影响，此现象被称为“掩蔽效应”。掩蔽效应在生活中很常见，我们在公交车上说话需要很大声，对方才能听清，这是因为公交车发动机的噪声将我们的话音掩蔽，公交车发动机的噪音成为掩蔽声，我们的话音成了被掩蔽声。人耳的双耳效应（听音辨位）：人耳的双耳效应（听音辨位）：是指人
42、耳对于外界声音方位的辨别特性。双耳间的音量差，时间差和音色差，是判别声音方位的效应。一般大于1.4KHz时，声音强度差起主要作用；小于1.4KHz时，时间差起主要作用。人耳的颅骨效应（自我陶醉）：人耳的颅骨效应（自我陶醉）：声音传入人耳有两种途径，一种是音源-空间-人耳-大脑，另一种是音源-人体颅骨-大脑。所谓的颅骨效应，是指声音通过颅骨传导入人耳的现象。用手机给自己录音一段话，再重放出来听听，你会发现，这与平常你说话的声音不一样。这是因为自己说话声会通过两个途径传播；听自己说话录音时，声音是通过一个途径传播的。平常情况下，我们是听不到机械手表的钟摆声的，如果将其咬住，再把手把耳朵堵住，就会听
43、的很清晰，这时钟摆的声音就是通过人体颅骨传入人耳的。很多音乐家利用颅骨效应来进行发声训练，用手堵住双耳，然后进行发声练习，这样就能清晰地听到自己的声音，从而进行细微的发音调整，直至发音准确为止。人耳的鸡尾酒会效应（选择聆听）：人耳的鸡尾酒会效应（选择聆听）：当我们在夜店或酒吧这样比较嘈杂的环境中进行交谈时，我们可以对声源进行有选择的聆听，这种现象就被成为鸡尾酒会效应。所谓的鸡尾酒会效应，是指我们的耳朵可以单独选择一种声音聆听的功能。对于话筒拾音来说，凡是在该话筒指向性允许的范围内，所有发出的声音都会被识别，从而被录制下来，而对于人耳来说，在周围拥有多个声源的情况下，我们可以有选择性的聆听声音。
44、由于人耳的鸡尾酒会效应，使得我们在酒吧、夜店这样背景乐声音较大的环境下也能无障碍的进行交流，人耳自动选择聆听对话，而不去理会嘈杂的背景乐。在鸡尾酒会上的鸡尾酒会效应。人耳的回音壁效应（只闻其声）：人耳的回音壁效应（只闻其声）：所谓的回音壁效应，是指在一个声场里，我们看不到声源，但是却能听到声音，这就是回音壁效应。我们根据人耳的回音壁效应，将其运用到露天剧场等公共演出场所。当我们在建造露天剧场的时候，就可以利用人耳的回音壁效应来增强舞台上的声源，将声源扩大，反射到听众席，以使得最后一排的听众也能听得非常清晰。人耳的多普勒效应（频率不同）：人耳的多普勒效应（频率不同）：多普勒效应的应用比较广泛，在
45、声学界和光学界都有多普勒效应，我们今天主要说声波的多普勒效应。所谓多普勒效应，是指当一辆鸣笛的火车经过一个人时，鸣笛的声音会由高变低，频率高时，声调就高，反之，声调就低，这种现象就是多普勒效应。人耳的哈斯效应（先入为主）：人耳的哈斯效应（先入为主）：所谓的哈斯效应，是指在时间差50ms以内，人耳朵无法辨别出两个来自同一声源的同一声音的方位，先听到的那个声音，人们就会认为是全部声音来自那个方位，这种先入为主的听觉特性就是哈斯效应。哈斯效应应用最广泛的地方就是剧场剧院。从舞台前方的扬声器发出的声音，对于听众席前排的人和听众席后排的人来说，听感是完全不一样的，前排感觉响度大，后排却并没有什么响度。这
46、就是哈斯效应造成的不良结果。因此，很多剧场剧院为了弥补这个问题，就在剧场剧院的顶部和侧前、侧后墙壁上安装更多的扬声器，以使得前排与后排的听众能够听音一致，也是为了让节目信息传达更为及时，更为准确。劳氏效应：劳氏效应：如果将延迟后的信号再反相叠加在直达信号上，会产生一种明显的空间感，声音好像来自四面八方，听音者仿佛置身于乐队之中。22ppt课件背景音乐&掩蔽效应所谓背景音乐(background music)是指与主体的意识行为无直接关系,通过非音乐鉴赏环境这一媒介间接地作用于主体意识行为的音乐，为营造一定环境氛围而播放，能创造轻松、愉快环境气氛的音乐。适合作为某种环境的背景因素，用于掩盖噪音并
47、营造一种轻松和谐的气氛。很多公众场合如酒店、餐馆、商场、候车厅、会场、电台、电视台等，往往都采用音乐作为背景，来起到烘托气氛的效果。背景音乐的作用背景音乐的作用掩蔽环境噪声：掩蔽环境噪声：超市和商场是其典型应用。人长期处于一个嘈杂的环境中，会烦躁。背景音乐能够掩蔽环境噪声。烘托现场烘托现场氛：氛：音乐这种相对抽象的声音艺术给人们提供了更多的想象空间和心理活动的余地，人们利用它来充分地培养和发挥自己的想象力。由于听觉与视觉等其他感觉在感受形象方面的某些相通之处，我们在欣赏音乐的过程中，有时会自觉与不自觉地由某些音响效果唤起一系列的联想；如听到鸟鸣的声音，就会想到花园或森林；当听到钢琴演奏时节奏加
48、快、音量增大，就会想到波涛汹涌的大海；当听到琴声抒缓时，就会想到潺潺流动的小溪；听到一段抒情优美的旋律，也许会使你想起往昔岁月中一段美好的生活情景等。掩蔽私密信息：掩蔽私密信息：酒店大堂是其典型应用。掩蔽效应：掩蔽效应：人耳能够在寂静的环境中分辨出轻微的声音，但是在嘈杂的环境里，这些轻微的声音就会被杂音所淹没。这种由于第一个声音的存在而使得第二个声音听阈提高的现象就称为掩蔽效应。第一个声音称为掩蔽声，第二个声音称为被掩蔽声，第二个声音听阈提高的数量称为掩蔽效应。掩蔽效应发生时，一般以不同性质的声音作为掩蔽声，比如纯音、复音、噪声等。研究还发现，当掩蔽声和被掩蔽声不同时到达时，也会发生掩蔽，这种
49、掩蔽现象称为非同时掩蔽。掩蔽声作用在被掩蔽声之前所发生的掩蔽，称为前掩蔽前掩蔽；掩蔽声作用在被掩蔽声之后所发生的掩蔽，称为后掩蔽后掩蔽。听觉的掩蔽效应一般是用掩蔽声存在时的新的听阈曲线来表示，因此这里涉及的被掩蔽声一般是指纯音。掩蔽声存在的听阈称为掩蔽阈。纯音的掩蔽：纯音的掩蔽：纯音是最简单的一种声音，下图反映的是250Hz，60dB纯音为掩蔽声时，测得的纯音的听阈随频率变化的特性。图中，虚线为听阈的曲线，实线为掩蔽阈曲线。在100Hz以下，和1.2KHz以上的频率范围，纯音的听阈几乎不受掩蔽声的影响。在100Hz到1.2KHz之间，纯音的听阈明显提高，越接近掩蔽声的频率，掩蔽量就越大。纯音的
50、掩蔽基本符合以下几个规律：低音容易掩蔽高音，高音较难掩蔽低音；频率相近的纯音容易互相掩蔽；提高掩蔽声的声压级时，掩蔽阈会提高，而且被掩蔽的频率范围会扩展。23ppt课件背景音乐&掩蔽效应复音的掩蔽：复音的掩蔽：大多数声音是以复音的形式存在的。乐音一般是由一个基频和多个谐频组成的，音色主要取决于其谐频结构。复音的掩蔽范围主要是由复音所包含的频率成分决定，在每个所包含的频率附近都有产生一个最大的掩蔽量，当频率小于复音所包含的最小频率或大于其所包含的最大频率时，掩蔽效应逐渐减弱，并且掩蔽阈趋近于无掩蔽声时的听阈。非同时掩蔽效应：非同时掩蔽效应：声音信号大多数时候时非稳态的瞬时信号，声压级随着时间变化
