电声技术知识基础 Wdele电声研究所 刘学光 一、电声技术应用广泛 1、民用：音乐、噪声处理、语音识别、语音控制 2、军事：声波武器、海洋声呐 3、医疗：超声波治疗，不同频率声波电针治疗 二、电声技术人才奇缺 1、技术人才资源紧张， 2、大学里少有电声以及声学专业 序：为什么要学习电声技术 1、声波 2、声波的范围 3、基本概念 一、几个常用的声学基础概念 定义：声波 当一物体振动时，就会激励它周围的空气质点振动。由于空气具有可压缩 性（即具有弹性），在质点相互作用下，四周空气就产生了交替的压缩 与膨胀的过程，并且这种过程会渐渐向外传播。这一传播过程就称声 波。一般说来，凡是具有弹性的物质，例如液体和固体等也都能传播声 波。声波的频率相当广泛，人耳可能听到的仅是频率范围很窄的一部分 （频率范围约2020 K赫），因而常称这部分声波为声频声波。电声学 中主要研究的对象就是声频声波。 物体的振动使空气产生扰动所产生的物理现象。 声波的速度： 空气：340m/s (1225km/h)。 软木：500 煤油：1324 海水：1531 塑料：2132 铜棒：3760 铁棒：5200 铝棒：5000 声波在固体中是以震动的形式传递；声波在空气中是以气体的压缩膨胀的形 式传递。 1、声波 2、声波的基础概念 声压级 待测声压 P与参考声压 Pr的比值取常用对数再乘20，以分贝表示。其数学表示 如下： 声压级 = 20log10 分贝（dB） 参考声压 Pr=210 帕 声强 衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。声场中某一点的声强，即 单位时间 内，在垂直于声波传播方向的单位面积上的平均声功率，单位是 瓦/表示。 -5 声功率 指声源在单位时间内向外辐射的声能。符号为W，单位为瓦（w）。 声压 在静止时空气中存在均匀的大气压强，当声波传播时，空气各部份产生压缩和膨胀 的周期性变化。压缩时压强增加，膨胀时压强减小，即产生压强随时间作周期性的 增加，这一变化部份的压强，即总压强与大气压强的差值就称声压。声压是随时间 作周期性变化的，一般用仪器测得的通常是对时间的均方根值，即有效声压。习惯 上常把有效声压简称声压。声压的单位为帕，过去也常用微巴作单位。 1帕（Pa）=1牛顿/ 1微巴（ b）=1达因/c 1帕=10微巴 声压级：反应声音强度，单位分 声场：有声波存在的区域 自由场：边界影响可以不计的声场。 阻尼：随时间和距离而损耗的现象； 反射：声波在个表面间返回的过程 散射：朝许多方向的不规则反射折射衍射。 吸收：声波通过煤质时声能减少的过程。 直达声：未经反射直接到达接收点的声音。 3、声的基础概念 超声：大于20KHz的超声波信号 可听声：2020000Hz的音频声波 次声：频率低于20HZ的声波 4、声波的范围 20Hz20kHz 可听声 次声 超声 声频 20KH z 声波的范围 可听声 可听声是人耳可以听到的声音。人耳对声音能否听到，取决于声音的强度和频 率。频率太低或太高时，人耳便听不到。可听声的频率范围一般选为2020 K 赫。 次声 次声是指低于人们听觉的声音，它的频率在20赫以下。 超声 当声的频率高到超过人耳听觉的频率极限20K赫时,人们就觉察不出声的存 在,因而称这种高频率的声为“超声“. 频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反 的两列波叠加后形成的波。波在介质中传播时其波 形不断向前推进，故称行波；上述两列波叠加后波 形并不向前推进，故称驻波。 强调的指标-驻波 共振的定义： 两个振动频率相同的物体，当一个发生振动时，引 起另一个物体振动的现象。 共振是指一物理系统在特定频率下，比其他频率以更大的 振幅做振动的情形；这些特定频率称之为共振频率。 在共振频率下,很小的周期振动便可产生很大的振动, 强调的指标-声共振 人耳对声音的感知度是不同的，对低频和高频的感 知度比较低，对语音频率感知度比较灵敏。 所以在产品中要刻意提升低频，叫做等响度。 二、人耳的听觉特性 人耳对声音的方位、响度、音调及音色的敏感程度是不同的，存在较大的差异。 1. 方位感 人耳对声音传播方向及距离、定位的辨别能力非常强。人耳的这种听觉特性称之 为“方位感”。 2. 响度感 对微小的声音，只要在这里稍有增加人耳即可感觉到，但是当声音在这里增加 到某一值后，即使再有较大的增加，人耳的感觉却无明显的变化。通常把可听声 按倍频关系分为3份来确定低、中、高音频段。即：低音频段20Hz160Hz、中 音频段160Hz2500Hz、高音频段2500Hz20kHz。 3 音色感 是指人耳对音色所具有的一种特殊的听觉上的综台性感受。 4 聚焦效应 人耳的听觉特性可以从众多的声音中聚焦到某一点上。如我们听交响乐时，把精 力与听力集中到小提琴演奏出的声音上，其它乐器演奏的音乐声就会被大脑皮层 抑制，使你听觉感受到的是单纯的小提琴演奏声。这种抑制能力因人而异，经常 做听力锻炼的人抑制能力就强，我们把人耳的这种听觉特性称为“聚焦效应”。 多做这方面的锻炼，可以提高人耳听觉对某一频谱的音色、品质、解析力及层次 的鉴别能力。 人耳的听觉特性 人耳听觉特性曲线 三、电声学 1、简述 概述 电声原理与技术是在声学理论基础上,主要研究声音信号的产生、传播及加工处 理,并研究影响音质的因素及环境条件的一门应用技术学科.电声原理与技术综合 了物理声学、听音心理、建筑声学、现代电子技术及计算机技术的相关知识， 是一门实践性极强的学科。 电声学总的发展趋势是：电声器件和电声设备朝着高保真、立体声、高抗噪能 力、高效率、高通话容量的方向发展；还要经行音质评价的研究、改善录放技 术以及音响加工技术；提高检测声信号的能力仍是声测技术的主攻方向。 2、电声学的发展动态 1、与计算机技术结合，数字处理，例如数 字音频技术、有源降噪技术。 2、不仅仅包括可听音，还包括听不到但能 够感受到的声音，如：次声波，超声波 。 3、在军事、工业、农业、民用有着广阔的 前景。 研究电声换能原理，对声信号采集分析处理应用的 科学。 电变声，声变电的演示。 电声器件的基本参数：灵敏度 声电相互转换的效率。 1 电声的特点 1、转换效率：电变声或者声变电的转换比例 2、失真：电声转换后的结果比导入值发生了畸变的现象。 电失真主要是波形：削顶，畸变，谐波。 声失真主要是听感：破音噪声生硬刺耳等。 3、音效：声音所产生的效果； 4、音效主观评价：依赖人的听感对电声系统进行的声音音质的评 价。 3、电声的关键词 1、扬声器 2、传声器 3、蜂鸣器 4、压电器件 4、电声器件以及产品 音质评价 客观规则指标： 失真度： 谐波失真“ 3%”； 相位失真： 低音模糊，影响中频声像空位。 抖晃失真： 音调失真的均方根：录音机 0.1%，Hi-Fi 0.005% 录像机： 0.3%, 现盘机： 0.001% 频响： 优质1200KHZ 瞬态响应： 是指音响系统对实变信号的跟随能力。（反映音质的透明度、层次感） 实质上反映肪冲信号的交次谐波失真大小。转换率用V/US表示；一般 的放大器的转换率 10V/US 信噪比： 信号与噪声电平的分贝差, 用S/N或SNR (dB)表示, Hi-Fi音响要求 SNR 70dB； CD机要求SNR 90 dB；人耳对4-8KHZ的噪声最灵敏。 声道分离度和平衡度：不同声道间的隔离程度用一个声道的信号电平与串入另一 声道的信号电平来表示， 50 dBOK； 平衡度是指: 2个声道增差，频响，特性的一致性，否则会造成声象偏移。 谢谢 ！