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技術文章

聲音有哪些解讀?

聲音有哪些解讀?



首先說說聲波,聲波 (Sound Wave或Acoustic Wave) 是聲音的傳播形式,由物體(聲源)振動而產生的,用頻率 (Hz) 表示。


人耳可以聽到的聲波的頻率一般在20Hz~20000Hz之間,按頻率劃分:


  • 頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波;


  • 頻率在20Hz~20kHz的聲波稱為可聽波;


  • 頻率20kHz~1GHz的聲波稱為超聲波;


  • 頻率大于1GHz的聲波稱為特超聲或微波超聲。


我們常說的20Hz-20000Hz就是人的聽覺范圍,許多動物的聽力范圍遠超人類,比如海豚、蝙蝠, 他們常常能聽到我們人類聽不到的聲音。


另外,人耳的聽力是隨著年齡的增長逐漸下降的,損失的大多是高頻,成年人通常只能聽到16000~17000HZ左右的高頻聲音。


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2
分貝

分貝 (decibel) 是一個度量聲音響度(強度)的單位,常用dB表示,大約等于人耳通常可覺察響度差別的*小值。0分貝并非指沒有聲音,而是通常人能聽見的*微弱的聲音。聲音的分貝高的話也能聽見,不過會對人體有害。




聲音壓力每增加一倍(人的直觀感受是音量增加一倍),聲壓量級增加6分貝。那么,不同分貝下,人的感覺是怎樣的呢?




所以, 為了保護聽力,應控制噪聲不超過90分貝;為了保證工作和學習,*好不超過70分貝;為了保證休息和睡眠,*好噪音不超過50分貝。(現在被很多人群起而攻之的廣場舞,所制造的噪音大概在80-90分貝)


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3
環境噪音

關于這一點,我們都有這樣的認識:當你在一個吵鬧的酒吧的時候,你需要大聲講話對面的朋友才能聽到, 而當你身處一個安靜的圖書館,很小聲的耳語就能被聽到,所以說當回答“多少分貝的音量是能夠聽到”的時候,我們需要考慮當時所處的環境的音量,即環境噪音。


通俗的講, 一般聲源發出的聲音必須超過環境噪音,才能被聽到。例如,普通辦公室的環境噪音是70分貝左右,你說話的聲音就得超過70分貝才能被別人聽到。


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4
聲音是怎么傳播的

聲音由物體的振動而產生,這個振動叫做波,也就是聲波,當聲波遇到物體時,會使物體產生振動。聲波在介質傳播過程中被人或動物聽覺器官所感知到,就是聲音。


人之所以能聽到聲音,就是聲源物體的發出的聲波在空氣中傳播時,引起人耳膜的振動,經過人聽覺器官的轉換,*后就成了人耳能聽到的聲音。


所以聲音的傳播有三個條件:


  • 聲源的振動振動;


  • 介質;


  • 我們耳朵的感知能力。


聲音有哪些解讀?



物體的振動:

也就是聲源,必須有振動才行。比如打碎玻璃了,鳥叫,打雷聲,說話聲等等。


介質:

通常由于人生活在空氣中,所以傳聲的介質一般就是空氣,然而除了空氣,聲音還能經由液體,固體傳播。


液體傳聲的現象很常見, 我們在游泳館游泳的時候,在水下面也能聽到岸上人的說話聲;還有就是釣魚的時候,要保持安靜不說話,怕說話聲嚇跑了魚兒,這都說明水是能傳播聲音的。


關于固體傳聲的例子——我們小時候應該都玩過這下面個游戲吧!




由于聲音可以在空氣、液體、固體等不同的介質中傳播,當聲波在行進中遇到障礙物(介質轉換),無法穿越而返回原介質的現象,稱為反射。聲波的反射現象,就是我們知道的回音“喂,你好嗎?”“我很好”!


我們耳朵的感知能力:

聲音以聲波的形式,通過空氣傳送到耳朵內,引起耳多鼓膜的振動,這種振動經由聽小骨及其他組織傳給聽覺神經,聽覺神經把信號傳給大腦,大腦根據分析后得到聽感。


有些人天生聽覺系統受損,或者后天事故導致聽功能障礙,就是接收聲波和解析聲波這一過程出現了問題。


所以總結下:聲源+介質+感知能力,是我們聽到聲音的三要素。但其實,我們能聽到的聲音只是很少的一部分,有些是人耳聽不到的高頻低頻聲波,有些則是被人耳接收時能量已經很弱了,但是我們都是被密不透風包圍在各種聲場中。


5
聲音的傳播方向

相信大家都有這個直觀的體會,聲音是向四面八方傳播的。


確實是,因為聲音是通過空氣傳播的,而空氣是在我們的四面八方無處不在的。(由于人是生活在空氣中,所以這里只概略的討論聲音在空氣這個介質中傳播的方向。)


再來捋一遍,聲音是依靠聲波的運動傳播的,*后人耳接收到的并不是聲源本身,而是振動,也就是說這個過程中,沒有物質遷移,有的只是動量(振動)的傳遞。


關于聲音是由振動傳播沒有物質遷移這點,舉個栗子——


我們聽到樹上的鳥叫,聽到的其實是鳥的叫聲引起的空氣的振動,振動傳到我們的耳朵被接收到了,只有振動移動到了我們這,但是鳥還在樹上,并沒有移動。


因為空氣是四面八方無處不在,聲源體發生的振動由四面八方的空氣傳播出去,從而聲音就是四面八方傳播的,這種傳播方式就像逐漸吹大的肥皂泡...


上次我們提到過, 可聽聲波(頻率在20Hz~20kHz之間)的聲音才是可以被人耳識別的,除了可聽聲波,還有超聲波,次聲波。那么,超聲波是不是也遵循這樣的傳播方向呢?


這里有另一個概念——衍射 (diffraction),是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現象。




聲波的衍射與光波類似,而且人感覺到的聲波的衍射比光更顯著。波長越長越容易發生衍射, 而波長是跟波的頻率成反比,所以超聲波的波長很短,不容易衍射,在均勻介質中基本上能夠定向直線傳播。所以說,超聲波是定向傳播的。


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