日常生活中，聲音對大家而言并不陌生。那么聲音是什么呢？本期小編將帶領大家一起走進聲音的世界。

物理課堂上我們學習過一個概念——波，“波”指的是振動的傳播。聲音其實也是一種波。振動物體將它的振動傳給周圍的彈性物質，彈性物質又將振動傳到人的耳朵，聽覺系統感受到振動，并對其中的20Hz~20KHz的頻率成分做出反應，就形成了聲音。簡言之，聲音是機械振動在媒介中的傳播。

不難發現，聲音的產生和接收，有三個必要條件缺一不可：發聲源，傳播媒介和接收體。

這是人口腔喉部的一個示意圖。人能夠發聲，因為有聲帶的存在。它是一個彈性體。隨著在肺，咽喉處的空氣流的變化，帶動了聲帶的振動，生產了聲音。更進一步，人能夠說話，是因為有牙齒，舌頭等輔助人說話的結構。就像嬰兒沒有牙齒的時候也能咿呀發聲，但他們都無法清晰地說話吐字。所以聲帶是最關鍵的發聲結構，而舌頭和牙齒等都是輔助結構。

每個人的聲帶都各有差異，女性聲帶短、薄，因此氣流帶動它振動時頻率高，所以女性音調高而尖。而男性的聲帶長、厚，因此氣流帶動它振動時頻率低，所以男性音調低而粗。

再來說一下接收體，人的耳朵。人的耳朵里邊也有一個重要的接收結構，叫鼓膜。它也是一個彈性體，聲音傳到耳朵里，其實就是氣流帶動了鼓膜振動，傳遞到了人的聽覺神經。正常的鼓膜很薄，只有0.1毫米。耳蝸，耳廓都是聲音傳遞的輔助結構。如果鼓膜破裂，就會引起耳聾。

老年人總是抱怨自己的聽力不如以前了。比如一個2kHz聲音，年輕人在聲音強度為10dB以下就能夠聽到，而老年人要聽到這個聲音，聲音的強度必須加大到40dB。聽力損失相當嚴重。為什么會這樣呢，因為老年人的鼓膜變厚，變硬，失去彈性了。氣流帶動鼓膜振動變得困難，頻率越高的振動，越困難。

我們可以看一下左邊的這張耳朵響應曲線圖。可以發現，25歲的年輕人和85歲的老年人相比，曲線更加平坦，也就是說，年輕人對各個頻率的聲音都有很好的響應。都能夠聽得到。而老年人，不僅所有頻率的響應都比年輕人要低，而且高頻響應衰退尤為嚴重。

了解了聲音產生及傳遞的必要條件，我們來熟悉下聲音的三要素。

從人對于聲音的主觀感知的角度來說，聲音的三個主觀要素分別是音調，音色和響度。

不同的樂器能夠表現出來的音調范圍都是不同的。鋼琴的音域非常寬，能夠表現較為豐富的音調。我們通常用大提琴，貝司或者鼓來表現低音調的聲音，用小提琴笛子表現高音調的聲音。

那么如果鋼琴和小提琴同時發出E調的Do音，音調相同，為什么還是能夠辨別出鋼琴和小提琴的聲音呢？

這就要牽扯到聲音的第二個要素——音色。

聲音的第三個主觀要素——響度，又可以稱為音量。它指的是人耳感受到的聲音強弱。

與聲音的三個主觀因素對應的客觀因素分別是基頻、諧波和聲壓級。

大部分聲音都是非周期性的，基頻和諧波都不是由單一的正弦波組成，是復合波。根據傅里葉變換，周期性的波可以分解成多個頻率與幅度各不相同的單一正弦波。

A1m是基頻，A2m是二次波，以此類推到n次波。這些都是諧波。基頻決定了音調，諧波決定了音色。所以我再回過頭來看這個問題。為什么你能辨別出不同的聲音？因為樂器表現出來的基頻和諧波都不同。

這是很多樂器的基頻和諧波示意圖。紅色部分就是樂器的基波范圍。

大家可以看這張圖，E調的Do的基頻是659Hz（紅色的線）。但是不同的是鋼琴和小提琴的諧波成分（藍色的線）并不相同。所以，因為音色不同，鋼琴和小提琴的聲音能夠被清楚地分辨。

再來看聲壓級。這張圖反應的是響度和聲壓級的關系。縱軸是聲壓級，橫軸是頻率。不同曲線代表了不同的響度。

最下端的虛線： 人耳的聽覺閾曲線。在1000Hz處，聲壓級為0dB對應的曲線。人耳剛好能夠聽到的聲音響度。

最上端的實線：人耳的痛覺閾曲線。在1000Hz處，聲壓級為120dB對應的曲線。人耳能夠承受的最大聲音響度。

掩蔽效應

兩個不同聲壓的聲音同時進入人耳，當一個聲音的聲壓大于另一個聲音許多倍時（10倍以上，即聲壓差20dB以上），人耳就聽不到那個相對比較弱的聲音。也就是說強的聲音將弱的聲音給掩蓋了。如汽車開過你身邊時，你暫時聽不到手機里對方的聲音。

這個效應常常被用在音源壓縮上。比如mp3的壓縮。Mp3中細節的諧音和泛音不容易被聽到，通常被刪除以達到壓縮的目的，節省存儲空間。

埃波效應

如果相同響度的聲音從左和右方位同時到達，人耳會感覺聲音是從揚聲器的連線中點的一個虛擬聲源中發出，人們將這個虛擬的聲源位置稱為聲像。

a. 左右音源的響度相同，發出時間相同

如果相同響度的聲音從左和右方位同時到達，人耳會感覺聲音是從揚聲器的連線中點的一個虛擬聲源中發出，人們將這個虛擬的聲源位置稱為聲像。

b. 左右音源的響度相同，發出時間不相同

如果左方位的聲音比右方位的聲音早5毫秒到，人耳感覺聲像會偏移向左邊。

如果超過5毫秒，人耳感覺聲像會完全定位在左邊。

c.  左右音源的響度不相同，發出時間相同

如果左右兩個方位的聲壓差達到3dB，人耳感覺聲像會偏移向響的那邊。

如果左右兩個方位的聲壓差超過14dB，人耳感覺聲像會完全定位在響的那邊。

埃波效應的應用也非常廣泛。比如：立體聲成像原理。飛機從右至左的飛行的環繞感其實就通過從右到左移動聲像的位置去實現的。還有車上進行左右平衡和前后消失度調節和皇帝位選擇。都是通過改變響度和時間去實現聲像位置的變化。

哈斯效應

當一個聲源滯后于另一個聲源發出相同聲音達50ms，產生清晰的回聲的現象。比如，海螺的聲音。山谷的回聲。這是因為海螺有特殊的螺旋結構，山谷有特殊的地形，使得聲音形成了反射，反射聲再次傳到我們的耳朵里形成了回聲。

哈斯效應可以運用在混響等特殊音效的制作上，用來模擬不同大小的空間下的聲效。比如，房間，劇院，俱樂部等等。

相信本期的聲音介紹對大家會有所幫助，那么如何在車載音響的設計過程中正確地運用這些原理呢？我們下次再做介紹~

作者：王赟、賀妍

責任編輯：錢沓豐

 審核：霍亞飛

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