ch01 声音的概念及分类

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声音的概念及分类

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声音的概念

•luffy 敲击奥克斯大钟时，大钟会震动，然后扰动其周围的空气，这种扰动到达人耳产生听觉。

•空气怎样进行声音传播？空气分子被压缩和变稀薄，空气分子有节奏的振动，使周围的空气产生疏密变化一个空气分子与下一个空气分子的碰撞使能量扰动从声源处传播开去空气分子根据原始的扰动进行相继地位移，这个扰动由位于大气压平衡点之上和之下的压力区域组成

•日常生活中还有哪些常见的声音产生的情景？•

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•用鼓褪敲击鼓皮，于是鼓皮发生振动而发声；用弓拉琴，于是琴弦发生振动而发声；吹笛，笛腔内的空气柱发生振动而发声；把音频电流送入扬声器，扬声器的纸盆发生振动而发声

•上课铃声

•人说话的声音

声音的概念

•声带发出的声音只有经过共鸣器的调节，才能获得响亮的复杂的音色。口腔是语音的主要共鸣器，也是各种音色的主要制造厂。口腔中的发音器官包括：上下唇、上下齿、齿龈、上腭、小舌、舌头的等，舌头是口腔中最活跃的发音器官鼻腔是一种共鸣器，与口腔相通，通过小舌和软腭与口腔隔开，关闭鼻腔通道，发口音，打开鼻腔通道，发鼻音

声音的概念

•只有空气可以传播声音吗？

•真空条件下可以听到声音吗？

•声音怎样接收？

•声音是一种机械波。当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时，他们的振动会引起介质——空气分子有节奏的振动，使周围的空气产生疏密变化，这就产生了声波，这种现象会一直延续到振动消失为止•声音有双重意义，一指弹性介质中传播的压力、应力、质点位移和质点速度的变化；二指上述变化作用于人耳所引起的感觉。

•声音（sound) 是由物体振动产生的声波，通过介质（空气或固体、液体）传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。（百度百科）

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最初发出振动（震动）的物体叫声源。

•声音以波的形式通过介质传播形成的运动。

•声学是对声音的研究，它涉及声波的产生、传播与接收。

•产生：

•在自然界中，海上风暴、火山爆发、大陨石落地、海啸、电闪雷鸣、波浪击岸、水中漩涡、空中湍流、龙卷风、磁暴、极光、地震等都可能伴有次声波的发生。

•在人类活动中，如核爆炸、导弹飞行、火炮发射、轮船航行、汽车争驰、高楼和大桥摇晃，甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等在发声的同时也都能产生次声波.

•特点：

•次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远。•次声波的传播速度和可闻声波相同，由于次声波频率很低。大气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外。它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远。例如，频率低于1Hz 的次声波，可以传到几千以至上万千米以外的地方。•次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机。

•特点：

•1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，产生的次声波绕地球三圈，全长十多万公里，历时108小时。•1961年，苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈。7000Hz 的声波用一张纸即可阻挡，而7Hz 的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。地震或核爆炸所产生的次声波可将岸上的房屋摧毁。次声如果和周围物体发生共振，能放出相当大的能量。如4Hz-8Hz 的次声能在人的腹腔里产生共振，可使心脏出现强烈共振和肺壁受损

•危害：

•次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人体健康。•一定强度的次声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人认为，晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。

•住在十几层高的楼房里的人，遇到大风天气，往往感到头晕、恶心，这也是因为大风使高楼摇晃产生次声波的缘故。更强的次声波还能使人耳聋、昏迷、精神失常甚至死亡。

•产生：

•自然界有哪些现象可以产生超声波？

•闪电

•昆虫、哺乳动物

•特点：

•超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。

•超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。•超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息诊断或对传声媒质产生效用及治疗。

•超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。•超声波可传递很强的能量。

•超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象

•应用：

•超声检验：

•超声波的波长比一般声

波要短，具有较好的方

向性，而且能透过不透

明物质，广泛用于超声

波探伤、测厚、测距、

遥控和超声成像技术。

•从听觉医学角度来分类，我们常根据声音的周期特性将其分为周期性声音和非周期性声音。

•周期性声音包括纯音和复合音，这是由于它们的波型都具有一定的重复性；

•非周期性声音则是由许多频率、强度和相位不同的声音无规律性地组合在一起形成。比如，日常生活的噪音就是一个例子

•纯音

•纯音是含单一频率，同时声压随时间按正弦函数规律变化的声波。

•在自然界和日常生活中很少遇到纯音，纯音可由音叉产生，也可用电子振荡电路或音响合成器产生。

•音叉(tuningfork)是呈“Y”形的钢质或铝合金发声器，各种音叉可因其质量和叉臂长短、粗细不同而在振动时发出不同频率的纯音。

•纯音

•在临床耳科中应用广泛而简便

的听力检查方法之一就是音叉

试验，这个试验就是利用音叉

发出的不同频率的纯音测试患

者的听力状况。临床听力检查

多用C 调倍频程的一组音叉，

即C=64Hz、c=128Hz、

c1=256Hz、c2=512Hz、

c3=1024Hz、c4=2048Hz、

c5=4096Hz，其中以C1和C2最

为常用。

•复合音

•在自然界和日常生活中很少遇到纯音，绝大部分都是复合音。

•复合音是由频率不同、振幅不同和相位不同的正弦波叠加形成的，它也是—种周期性的振动波。常用的科学波形分析方法是Fourier 分析法，纯音和复音可以互相之间合成和分解。

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•复合音复合音是多个物理参数不同的正弦波规律性叠加形成的。任何复杂的周期性振动都可以分解为许多谐波，这称为傅里叶定律。把复杂的振动分解成各种频率成分的过程称傅里叶分析，也称频谱分析。

•在复合音波中频率最低的成分(分音) 称基音。频率与基音成整倍数的分音称谐音(谐波) ，2倍或3倍基音的分音分别称二次或三次谐音。

可听声波

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复合音

•乐音：发音物体有规律地振动而产生的具有固定音高的音。如钢琴、小提琴、二胡等都是能发出乐音的乐器。

•乐音是音乐中所使用的最主要、最基本的材料，音乐中的旋律、和声等均由乐音构成。

可听声波

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复合音

•语音：即语言的物质外壳，是语言符号系统的载体。它由人的发音器官发出，负载着一定的语言意义。音高、音强、音长、音色，这也是构成语音的四要素。

可听声波

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复合音

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效果声

：指由声音所制造的效果，是指为增进一场面之真实感、气氛或戏剧讯息，而加于声带上的杂音或声音。

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噪音

•根据物理学上的定义，噪音又称噪声，一般是指不恰当或者不舒服的听觉刺激。噪音由许多频率、强度和相位不同的声音无规律性地组合在一起形成，其特点为非周期性的振动，它的音波波形不规则，听起来感到刺耳。

•噪音

•从人们所处环境和主观感觉反映看，噪声就是人们不需要的声音。它不仅包括杂乱无章、不协调的声音，而且也影响旁人工作、休息、睡眠、谈话和思考的音乐声音。

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•噪声的特点：局限性噪声传播的范围是局部性的。声源发出的噪声能量向周围传播，随着距离的增加及受

建筑物的阻挡。噪声的强度很快被衰减。它只影响声音附近的人，如工厂噪声影响工

厂周围的居民，交通噪声影响道路两旁的人，不象大气污染和水质污染影响到一个大

的区域。

瞬时性

噪声污染是瞬时性的。与其他污染源排污后污染物浓度长期残留积累起来不同，噪声

源一旦停止发声，噪声立即消除，没有积累性。

感觉性

噪声对人的危害取决于受害人的生理和心理状态。同样响度的噪声对不同的人可能反

映不一样，如夜间噪声对睡眠的影响，青年人与老年人，健康人与病人反映是不一致

的。因此，制订噪声标准时要根据不同时间、不同地区、不同要求来确定，如疗养院、

医院，学校附近，对噪声的限制应较为严格••••

•噪声的来源：

•一类为机械振动噪声，如电动机运转和机床开动时的噪声等

•另一类为气体动力噪声，如喷气式飞机的飞行、鼓风机气流所产生的噪声等。

•城市环境噪声的主要来源是交通噪声。根据许多国家统计，交通噪声约为城市噪声的70%。随着交通运输事业的发展，交通噪声越来越严

重，重型车辆噪声为82～85分贝。轻型车辆为82～85分贝。在我国交

通噪声中鸣喇叭最为严重，约在90～110分贝之间。有些国家对汽车

鸣喇叭严加控制，以减轻城市噪声。其他如工厂噪声、施工噪声、家庭噪声也普遍存在。

•噪声的危害：

•噪声对人的影响极为广泛，它影响人们的正常生活、睡眠和休息，干扰工作和学习，甚至引起各种疾病。噪声会引起烦恼，使人精力不易集中，影响工作效率和学习效果，造成记忆力衰退、疲劳、头痛和失眠并进一步产生高血压、心脏病等病症。

•40分贝的连续噪声可使周围10%的人受到影响

•70分贝即可影响周围50％的人

•噪声突然到达40分贝时，可使周围10%睡眠的人惊醒

•长期生活在85分贝以上的环境，会使听觉产生不同程度的影响甚至造成耳聋。

可听声波

•噪声

•噪声又分为白噪声、粉红噪声和褐色噪声等。它的测量单位是分贝。

•白噪声（whitenoise ）是指一段声音中的频率分量的功率在整个可听范围（20Hz ～20kHz ）内都是均匀的。由于人耳对高频敏感一些，这种声音听上去是很躁耳的沙沙声。白噪声具有连续的噪声谱，包含有各种频率成分的噪声。它的功率谱密度与频率无关。白噪声广泛用于环境声学测量。

可听声波

•噪声

•粉红噪声（pinknoise ）是自然界最常见的噪音，简单说来，粉红噪声的频率分量功率主要分布在中低频段。粉红噪声在人耳中听到的是平直的频率响应——“非常悦耳的一种噪声”，最常用于声学测试。

•褐色噪声（brownnoise ）的频率分量功率主要集中在低频段。总体来说，褐色噪声有点和工厂里面的“轰轰隆隆”的背景声相似。

声

波的分类

总结

•声音的产生、传播与接收•声波的分类及作用