汽车音响:关于声音的频率相关知识

所属类目:用车技巧 - 发布时间:2017-06-16

  了解汽车音响,有几个很重要的概念要知道,其中有许多是我们常接触的,但是又不被我们注意的。

  1 声音是如何产生和传播的?

  相信我们每个人小时候对收音机或录音机的喇叭很感兴趣,看着这么简间的结构,它是如何发出声音的。当时我们的父辈因为受教育问题,对我们的疑问也不从解答。后来我们的物理课学习了-声音本质上是一种波动,因此声音也叫声波,我们通常把声的物理过程称为声波,而把与听觉有关的过程称为声音!

 

喇叭纸盆振膜振动产生声波

喇叭内纸盆也称为振膜的振动产生声波

 

  如果理解了声波的概念,也就理解了声音如何产生的了-有振动源产生了声波,喇叭发声也正时利用盆膜的振动产生声波。

  声波是一种机械波,需要一定的媒质才能向外传播。这些媒质应是弹性媒质,是可以振动的,如空气,水,固体等。真空中没有弹性媒质,所以在真空中是不能传送声波的。在太空中没有空气等弹性媒质,也是寂静无声的。我们最常用的是以空气为媒质传播声波。

  2 声音的频率: 

  声波在一秒钟振动的次数称为频率(f),单位是赫兹(Hz),声波的频率范围很宽,但一般情况下正常人耳朵只能听到20Hz到20KHz的声波。我们把这个频段的声音叫可闻声,又叫做声频。低于20Hz的声音叫次声,在火山爆发,地震等都能产生次声波;高于20KHz的声音称为超声,多用于雷达、探测器等。

  3 声音的频率的划分和对听觉的影响:

  声音的频率越低,即是越靠近20Hz相应的音调就越低,也就是我们常说的低音。声音的频率越高,即是越靠近20KHz相应的音调就越高,声音越尖锐,也就是我们常说的高音。通常的划分:

  低音部分:声音的频率为20-250Hz;

  中音部分:声音的频率为250Hz-4KHz;

  高音部分:声音的频率为4KHz-20KHz;

  理解了声间的频率与听觉的影响,对于将来理解功率放大器、扬声器的选择和匹配有重要的意义!

 


 

声音传播中的反射和绕射

  声波在传播过程中,如果遇到物体的阻挡会产生反射和绕射。声波同时还有折射、透射和衍射的现象。后几种现象在汽车音响中表现不典型,对整体声场的影响不大,故不做深入探讨。

  由于高频声波的波长短,在传播过程中,遇到物体(该物体通常比波长大)的阻挡,会产生反射和折射现象。在这里它和光的某些特性是一样的。因此高频声波常在声场中用于定位。

  低频声波的波长长,在传播过程中,遇到物体的阻挡时,因该物体通常比波小,声波能绕过物体继续传播,这就是绕射现象。

  声波的传播特性决定了高频的指向性强,而低频的通过性好的特质。基于此,在安装汽车音响过程中,十分重视高音扬声器的安装位置,而把低音扬声器放在行李箱里。

 


 

声音的强度表现

  1 声压:

  大气静止时存在着一个压力,称为大气压强,简称大气压。一个标准大气压为105Pa。

  声音在空气中能够传播出去,是由于振动物体通过振动造成周围空气的局部压强变化,这个压强变化使周围空气产生局部的密度变化,局部密度变化又造成较远部分空气压强的变化,如此下去,就把这个压强变化向更远的部分传递出去,这样就造成了声音的传播。

  在声音传播过程中,因为声波的存在,就在原来静态气压的基础上附加了一个压力的起伏变化。这个由声波引起的交变压强称为声压,其单位为帕(Pa)。

  正常人能听到的最弱声音约为2×10-5Pa,称为基准声压。

  2 声压级:

  在自然界中,对于1KHz的声音,人耳能听见的下限声压为2×10-5Pa,使耳膜感到疼痛的上限声压2×10Pa。也就是说,我们能听到一个最强声源的音量,有可能是一个最弱声源的100万倍。所以,用声压表示声音的强弱,数字太大,很不方便。

  为了方便表达起见,使用声压级表示声音的强弱,声压级的单位为分贝(dB)。从下限声压2×10-5Pa至上限声压2×10Pa变化范围,用声压级表示时,就变成了在0dB到120dB的变化范围。

  注:噪声的强度也是用声压级来表示的。

  正常人的听觉所能感到的最小声音级为1分贝。轻声耳语约为30分贝。相距1米左右的会话语言约为60分贝。公共汽车中约为80分贝。重型载重车、织布车间、地铁内噪声约为100分贝。使人耳痛的声压级界限叫人耳阀,数值为120分贝。大炮轰鸣、喷气机起飞约为130分贝。

 


 

“余音”的概念

  混响就是人们所说的“余音”

  混响的其定义是:当一个声源发声达到稳定声场后停止、声压级下降60dB所用的时间。在一个空间里,声音总会因为碰到墙壁或其他障碍物而反射回来,声音停止后,仍然会有很多声波在这个空间内被反射来反射去,同时能量不断衰减,所以听上就会存在“余音绕梁”的感觉,这就是是混响。

  混响持续时间的长短对音质的影响很大,而混响时间,是受听音环境的形状、结构和空间大小等诸多因素影响的。

  在音乐厅中欣赏音乐,一般混响持续时间为2s左右,听到的声音浑厚、丰满。在家里用音响设备欣赏时,混响时间在0.3--0.5之间。为什么两者相关这么大呢?原来在CD唱片录制过程中,考虑到两者空间的差异,已经加入了一部分混响,声音还原后的感觉就像在音乐厅现场欣赏一样。

  在汽车车厢内由于听音环境的空间小,形状特殊,结构复杂,混响时间仅有0.1s,在如此恶劣听音环境下欣赏音乐时,是感觉不到“音乐厅”的特殊氛围的。由于混响不足,在听觉上不易产生临场感,长时间听容易疲劳。

  那么我们在汽车车厢中如何做到“音乐厅”的感觉呢?答案是改变混响时间,模拟出不同的余音效果。

  现在市场上提供的CD主机大部分都有声场模拟功能,如“音乐厅”“爵士乐”“迪厅”“电影院”等模式,可以比较方便地选择,得到合适的混响效果。需要注意的是有些低端产品,由于声场模拟专用芯片DSP不过关,DSP运算有偏差,产生错误的混响效果,使原本清晰纯正的音乐,变得含混不清,长时间听容易疲劳。

  混响时间的控制要适度。太短会使声音单薄、干涩,缺少表现力。太长,会使声音浑浊不清楚。只有在适中时才会使声音清亮、圆润、有层次、有厚度。

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