音響調(diào)音技術中有哪些定律和效應?
2019-07-11
航天廣電
01、頻率域的主觀感覺
頻率域中重要的主觀感覺是音調(diào)，像響度一樣音調(diào)也是一種聽覺的主觀心理量，它是聽覺判斷聲音調(diào)門高低的屬性。心理學中的音調(diào)和音樂中音階之間的區(qū)別是，前者是純音的音調(diào)，而后者是音樂這類復合聲音的音調(diào)。復合聲音的音調(diào)不單純是頻率解析，也是聽覺神經(jīng)系統(tǒng)的作用，受到聽音者聽音經(jīng)驗和學習的影響。
02、時間域的主觀感覺
如果聲音的時間長度超過大約300ms，那么聲音的時間長度增減對聽覺的閥值變化不起作用。對于音調(diào)的感受也與聲音的時間長短有關。當聲音持續(xù)的時間很短時，聽不出音調(diào)來，只是聽到“咔啦”一聲。聲音的持續(xù)時間加長，才能有音調(diào)的感受，只有聲音持續(xù)數(shù)十毫秒以上時，感覺的音調(diào)才能穩(wěn)定, 時間域的另一個主觀感覺特性是回聲。
03、空間域的主觀感覺
人耳用雙耳聽音比用單耳聽音具有明顯的優(yōu)勢，其靈敏度高、聽閥低、對聲源具有方向感，而且有比較強的抗干擾能力。在立體聲條件下，用揚聲器和用立體聲耳機聽音獲得的空間感是不相同的，前者聽到的聲音似乎位于周圍環(huán)境中，而后者聽到的聲音位置在頭的內(nèi)部，為了區(qū)別這兩種空間感，將前者稱為定向，后者稱為定位。
04、聽覺的韋伯定律
韋伯定律表明了人耳聽聲音的主觀感受量與客觀刺激量的對數(shù)成正比關系。當聲音較小，增大聲波振幅時，人耳的主觀感受音量增大量較大;當聲音強度較大，增大相同的聲波振幅時，人耳主觀感受音量的增大量較小。
根據(jù)人耳的上述聽音特性，在設計音量控制電路時要求采用指數(shù)型電位器作為音量控制器，這樣均勻旋轉電位器轉柄時，音量是線性增大的。
05、聽覺的歐姆定律
科學家歐姆發(fā)現(xiàn)了電學中的歐姆定律，同時他還發(fā)現(xiàn)了人耳聽覺上的歐姆定律，這一定律揭示：人耳的聽覺只與聲音中各分音的頻率和強度有關，而與各分音之間的相位無關。根據(jù)這一定律，音響系統(tǒng)中的記錄、重放等過程的控制可以不去考慮復雜聲音中各分音的相位關系。
人耳是一個頻率分析器，可以將復音中的各諧音分開，人耳對頻率的分辨靈敏度很高，在這一點上人耳比眼睛的分辨度高，人眼無法看出白光中的各種彩色光分量。
06、掩蔽效應
環(huán)境中的其他聲音會使聽音者對某一個聲音的聽力降低，這稱之為掩蔽。當一個聲音的強度遠比另一個聲音大，當大到一定程度而這兩個聲音同時存在時，人們只能聽到響的那個聲音存在，而覺察不到另一個聲音存在。掩蔽量與掩蔽聲的聲壓有關，掩蔽聲的聲壓級增加，掩蔽量隨之增大。另外，低頻聲的掩蔽范圍大于高頻聲的掩蔽范圍。
人耳的這一聽覺特性給設計降低噪聲電路提供了重要啟發(fā)。磁帶放音中，有這樣的聽音體會，當音樂節(jié)目在連續(xù)變化且聲音較大時，我們不會聽到磁帶的本底噪聲，可當音樂節(jié)目結束(空白段磁帶)時，便能感覺到磁帶的“咝……”噪聲存在。
為了降低噪聲對節(jié)目聲音的影響，提出了信噪比(SN)的概念，即要求信號強度比噪聲強度足夠的大，這樣聽音便不會覺得有噪聲的存在。一些降噪系統(tǒng)就是利用掩蔽效應的原理設計而成的。
07、雙耳效應
雙耳效應的基本原理是這樣：如果聲音來自聽音者的正前方，此時由于聲源到左、右耳的距離相等，從而聲波到達左、右耳的時間差(相位差)、音色差為零，此時感受出聲音來自聽音者的正前方，而不是偏向某一側。聲音強弱不同時，可感受出聲源與聽音者之間的距離。
08、哈斯效應
哈斯的試驗證明：在兩個聲源同時了聲時，根據(jù)一個聲源與另一個聲源的延時量不同時，雙耳聽音的感受是不同的，可以分成以下三種情況來說明：
(1)兩個聲源中一個聲源與另一個聲源的延時量在5～35mS以內(nèi)時，就好像兩個聲源合二為一，聽音者只能感覺到超前一個聲源的存在和方向，感覺不到另一個聲源的存在。
(2)若一個聲源延時另一個聲源30～50mS，已能感覺到兩個聲源的存在，但方向仍由前導所定。
(3)若一個聲源延時量大于另一個聲源為50mS時，則能感覺到兩個聲源的同時存在，方向由各個聲源來確定，滯后聲為清晰的回聲。
哈斯效應是立體聲系統(tǒng)定向的基礎之一。
09、勞氏效應
勞氏效應是一種立體聲范圍的心理聲學效應。勞氏效應揭示：如果將延遲后的信號再反相疊加在直達信號上，會產(chǎn)生一種明顯的空間感，聲音好像來自四面八方，聽音者仿佛置身于樂隊之中。
10、匙孔效應
單聲道錄放系統(tǒng)使用一只話筒錄音，信號錄在一條軌跡上，放音時使用一路放大器和一只揚聲器，所以重放的聲源是一個點聲源，如同聽音者通過門上的匙孔聆聽室內(nèi)的交響樂，這便是所謂的匙孔效應。
11、浴室效應
身臨浴室時有一個切身感受，浴室內(nèi)發(fā)出的聲音，混響時間過長且過量，這種現(xiàn)象在電聲技術的音質(zhì)描述中稱為浴室效應。當?shù)汀⒅蓄l某段夸張，有共振、頻率響應不平坦、300Hz提升過量時，會出現(xiàn)浴室效應。
12、多普勒效應
多普勒效應揭示移動聲音的有關聽音特性：當聲源與聽音者之間存在相對運動時，會感覺某一頻率所確定的聲音其音調(diào)發(fā)生了改變，當聲源向聽音者接近時是頻率稍高的音調(diào)，當聲源離去時是頻率稍降低的音調(diào)。這一頻率的變化量稱為多普勒頻移。移近的聲源在距聽音者同樣距離時比不移動時產(chǎn)生的強度大，而移開的聲源產(chǎn)生的強度要小些，通常聲源向移動方向集中。
13、李開效應
李開試驗證明：兩個聲源的相位相反時，聲像可以超出兩個聲源以外，甚至跳到聽音身后。
李開試驗還提示，只要適當控制兩聲源(左、右聲道揚聲器)的強度、相位，就可以獲得一個范圍廣闊(角度、深度)的聲像移動場。
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