音響調(diào)音技術(shù)中有哪些定律和效應(yīng)?
2019-07-11
航天廣電
01、頻率域的主觀感覺(jué)
頻率域中重要的主觀感覺(jué)是音調(diào)，像響度一樣音調(diào)也是一種聽(tīng)覺(jué)的主觀心理量，它是聽(tīng)覺(jué)判斷聲音調(diào)門(mén)高低的屬性。心理學(xué)中的音調(diào)和音樂(lè)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(lè)這類(lèi)復(fù)合聲音的音調(diào)。復(fù)合聲音的音調(diào)不單純是頻率解析，也是聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的作用，受到聽(tīng)音者聽(tīng)音經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的影響。
02、時(shí)間域的主觀感覺(jué)
如果聲音的時(shí)間長(zhǎng)度超過(guò)大約300ms，那么聲音的時(shí)間長(zhǎng)度增減對(duì)聽(tīng)覺(jué)的閥值變化不起作用。對(duì)于音調(diào)的感受也與聲音的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。當(dāng)聲音持續(xù)的時(shí)間很短時(shí)，聽(tīng)不出音調(diào)來(lái)，只是聽(tīng)到“咔啦”一聲。聲音的持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，才能有音調(diào)的感受，只有聲音持續(xù)數(shù)十毫秒以上時(shí)，感覺(jué)的音調(diào)才能穩(wěn)定, 時(shí)間域的另一個(gè)主觀感覺(jué)特性是回聲。
03、空間域的主觀感覺(jué)
人耳用雙耳聽(tīng)音比用單耳聽(tīng)音具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其靈敏度高、聽(tīng)閥低、對(duì)聲源具有方向感，而且有比較強(qiáng)的抗干擾能力。在立體聲條件下，用揚(yáng)聲器和用立體聲耳機(jī)聽(tīng)音獲得的空間感是不相同的，前者聽(tīng)到的聲音似乎位于周?chē)h(huán)境中，而后者聽(tīng)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(chēng)為定向，后者稱(chēng)為定位。
04、聽(tīng)覺(jué)的韋伯定律
韋伯定律表明了人耳聽(tīng)聲音的主觀感受量與客觀刺激量的對(duì)數(shù)成正比關(guān)系。當(dāng)聲音較小，增大聲波振幅時(shí)，人耳的主觀感受音量增大量較大;當(dāng)聲音強(qiáng)度較大，增大相同的聲波振幅時(shí)，人耳主觀感受音量的增大量較小。
根據(jù)人耳的上述聽(tīng)音特性，在設(shè)計(jì)音量控制電路時(shí)要求采用指數(shù)型電位器作為音量控制器，這樣均勻旋轉(zhuǎn)電位器轉(zhuǎn)柄時(shí)，音量是線性增大的。
05、聽(tīng)覺(jué)的歐姆定律
科學(xué)家歐姆發(fā)現(xiàn)了電學(xué)中的歐姆定律，同時(shí)他還發(fā)現(xiàn)了人耳聽(tīng)覺(jué)上的歐姆定律，這一定律揭示：人耳的聽(tīng)覺(jué)只與聲音中各分音的頻率和強(qiáng)度有關(guān)，而與各分音之間的相位無(wú)關(guān)。根據(jù)這一定律，音響系統(tǒng)中的記錄、重放等過(guò)程的控制可以不去考慮復(fù)雜聲音中各分音的相位關(guān)系。
人耳是一個(gè)頻率分析器，可以將復(fù)音中的各諧音分開(kāi)，人耳對(duì)頻率的分辨靈敏度很高，在這一點(diǎn)上人耳比眼睛的分辨度高，人眼無(wú)法看出白光中的各種彩色光分量。
06、掩蔽效應(yīng)
環(huán)境中的其他聲音會(huì)使聽(tīng)音者對(duì)某一個(gè)聲音的聽(tīng)力降低，這稱(chēng)之為掩蔽。當(dāng)一個(gè)聲音的強(qiáng)度遠(yuǎn)比另一個(gè)聲音大，當(dāng)大到一定程度而這兩個(gè)聲音同時(shí)存在時(shí)，人們只能聽(tīng)到響的那個(gè)聲音存在，而覺(jué)察不到另一個(gè)聲音存在。掩蔽量與掩蔽聲的聲壓有關(guān)，掩蔽聲的聲壓級(jí)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(tīng)覺(jué)特性給設(shè)計(jì)降低噪聲電路提供了重要啟發(fā)。磁帶放音中，有這樣的聽(tīng)音體會(huì)，當(dāng)音樂(lè)節(jié)目在連續(xù)變化且聲音較大時(shí)，我們不會(huì)聽(tīng)到磁帶的本底噪聲，可當(dāng)音樂(lè)節(jié)目結(jié)束(空白段磁帶)時(shí)，便能感覺(jué)到磁帶的“咝……”噪聲存在。
為了降低噪聲對(duì)節(jié)目聲音的影響，提出了信噪比(SN)的概念，即要求信號(hào)強(qiáng)度比噪聲強(qiáng)度足夠的大，這樣聽(tīng)音便不會(huì)覺(jué)得有噪聲的存在。一些降噪系統(tǒng)就是利用掩蔽效應(yīng)的原理設(shè)計(jì)而成的。
07、雙耳效應(yīng)
雙耳效應(yīng)的基本原理是這樣：如果聲音來(lái)自聽(tīng)音者的正前方，此時(shí)由于聲源到左、右耳的距離相等，從而聲波到達(dá)左、右耳的時(shí)間差(相位差)、音色差為零，此時(shí)感受出聲音來(lái)自聽(tīng)音者的正前方，而不是偏向某一側(cè)。聲音強(qiáng)弱不同時(shí)，可感受出聲源與聽(tīng)音者之間的距離。
08、哈斯效應(yīng)
哈斯的試驗(yàn)證明：在兩個(gè)聲源同時(shí)了聲時(shí)，根據(jù)一個(gè)聲源與另一個(gè)聲源的延時(shí)量不同時(shí)，雙耳聽(tīng)音的感受是不同的，可以分成以下三種情況來(lái)說(shuō)明：
(1)兩個(gè)聲源中一個(gè)聲源與另一個(gè)聲源的延時(shí)量在5～35mS以?xún)?nèi)時(shí)，就好像兩個(gè)聲源合二為一，聽(tīng)音者只能感覺(jué)到超前一個(gè)聲源的存在和方向，感覺(jué)不到另一個(gè)聲源的存在。
(2)若一個(gè)聲源延時(shí)另一個(gè)聲源30～50mS，已能感覺(jué)到兩個(gè)聲源的存在，但方向仍由前導(dǎo)所定。
(3)若一個(gè)聲源延時(shí)量大于另一個(gè)聲源為50mS時(shí)，則能感覺(jué)到兩個(gè)聲源的同時(shí)存在，方向由各個(gè)聲源來(lái)確定，滯后聲為清晰的回聲。
哈斯效應(yīng)是立體聲系統(tǒng)定向的基礎(chǔ)之一。
09、勞氏效應(yīng)
勞氏效應(yīng)是一種立體聲范圍的心理聲學(xué)效應(yīng)。勞氏效應(yīng)揭示：如果將延遲后的信號(hào)再反相疊加在直達(dá)信號(hào)上，會(huì)產(chǎn)生一種明顯的空間感，聲音好像來(lái)自四面八方，聽(tīng)音者仿佛置身于樂(lè)隊(duì)之中。
10、匙孔效應(yīng)
單聲道錄放系統(tǒng)使用一只話(huà)筒錄音，信號(hào)錄在一條軌跡上，放音時(shí)使用一路放大器和一只揚(yáng)聲器，所以重放的聲源是一個(gè)點(diǎn)聲源，如同聽(tīng)音者通過(guò)門(mén)上的匙孔聆聽(tīng)室內(nèi)的交響樂(lè)，這便是所謂的匙孔效應(yīng)。
11、浴室效應(yīng)
身臨浴室時(shí)有一個(gè)切身感受，浴室內(nèi)發(fā)出的聲音，混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且過(guò)量，這種現(xiàn)象在電聲技術(shù)的音質(zhì)描述中稱(chēng)為浴室效應(yīng)。當(dāng)?shù)汀⒅蓄l某段夸張，有共振、頻率響應(yīng)不平坦、300Hz提升過(guò)量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)浴室效應(yīng)。
12、多普勒效應(yīng)
多普勒效應(yīng)揭示移動(dòng)聲音的有關(guān)聽(tīng)音特性：當(dāng)聲源與聽(tīng)音者之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)感覺(jué)某一頻率所確定的聲音其音調(diào)發(fā)生了改變，當(dāng)聲源向聽(tīng)音者接近時(shí)是頻率稍高的音調(diào)，當(dāng)聲源離去時(shí)是頻率稍降低的音調(diào)。這一頻率的變化量稱(chēng)為多普勒頻移。移近的聲源在距聽(tīng)音者同樣距離時(shí)比不移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)度大，而移開(kāi)的聲源產(chǎn)生的強(qiáng)度要小些，通常聲源向移動(dòng)方向集中。
13、李開(kāi)效應(yīng)
李開(kāi)試驗(yàn)證明：兩個(gè)聲源的相位相反時(shí)，聲像可以超出兩個(gè)聲源以外，甚至跳到聽(tīng)音身后。
李開(kāi)試驗(yàn)還提示，只要適當(dāng)控制兩聲源(左、右聲道揚(yáng)聲器)的強(qiáng)度、相位，就可以獲得一個(gè)范圍廣闊(角度、深度)的聲像移動(dòng)場(chǎng)。
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