教育電聲系統(tǒng)電子教案

教育電聲系統(tǒng)電子教案2024/3/11教育電聲系統(tǒng)電子教案第一節(jié)教育電聲系統(tǒng)與電聲

教育媒體一、廣播系統(tǒng)二、節(jié)目制作系統(tǒng)三、語言學習系統(tǒng)（一）有線廣播（二）無線廣播教育電聲系統(tǒng)電子教案第二節(jié)教育電聲系統(tǒng)的形成與發(fā)展一、電聲技術的誕生與起步1907年二、教育電聲系統(tǒng)的沿革教育電聲系統(tǒng)電子教案

第三節(jié)教育電聲系統(tǒng)的研究對象與學習方法一、教育電聲系統(tǒng)研究的范疇

（一）電聲基礎理論的研究。

（二）聲電轉(zhuǎn)換、電聲信號加工處理技術與系統(tǒng)的研究。

（三）電聲教材編制的研究。

（四）電聲教學研究。

二、教育電聲系統(tǒng)課程的學習目標及學習方法教育電聲系統(tǒng)電子教案第二章第一節(jié)聲場與聲波一、聲場媒質(zhì)及其基本參量

聲音是由物體振動所產(chǎn)生的。聲源的振動引起周圍相鄰媒質(zhì)的振動，以波的形式向外傳播即聲波。橫波：質(zhì)點振動與傳播方向垂直的機械波。縱波：質(zhì)點振動與傳播方向一致的機械波。聲波是縱波。教育電聲系統(tǒng)電子教案聲場:存在聲波的空間稱為聲場。聲場媒質(zhì):傳播聲波的媒質(zhì)稱為聲場媒質(zhì)。

以空氣聲場媒質(zhì)為例，在無聲波傳播時，媒質(zhì)密度為ρ0，媒質(zhì)壓強為大氣壓強P0，媒質(zhì)質(zhì)點振動速度為v=0。當有聲波傳播時，這三個量將隨之變化。

教育電聲系統(tǒng)電子教案（一）媒質(zhì)密度ρ

（二）聲壓p

聲波所引的附加壓強定義為聲壓，單位為“帕”（Pa）。

（三）質(zhì)點振速v

教育電聲系統(tǒng)電子教案二、平面聲波的基本性質(zhì)（一）聲波的頻率和波長

x=xmcos(ωt+a)波長：在波的傳播方向上，任何兩個震動相位相同而又相鄰的媒質(zhì)質(zhì)點間的距離（二）聲波的傳播速度c0

c0=fλ

常溫附近、常壓下

c0(t℃)≈331.4+0.6t(m/s)

教育電聲系統(tǒng)電子教案（三）聲阻抗率與媒質(zhì)特性阻抗

Zs=p/v;p/v=ρ0c0Zs為聲阻抗率，ρ0c0為媒質(zhì)特性阻抗，單位為Rayl（瑞利）（1Rayl=1N·s/m3）

平面聲波聲阻抗率在數(shù)值上與媒質(zhì)的特性阻抗相等。

教育電聲系統(tǒng)電子教案（四）聲傳播過程中的聲壓及媒質(zhì)質(zhì)點振動速度v(x,t)=（1/ρ0c0）pmcos(ωt-kx)

波數(shù)：k=ω/c教育電聲系統(tǒng)電子教案平面聲波的基本性質(zhì)平面聲波傳播過程中，聲壓及媒質(zhì)質(zhì)點的振動速度都隨時間及位置而簡諧變化。v(x,t)正比于p(x,t)，兩者位相相同。教育電聲系統(tǒng)電子教案三、球面聲波的基本性質(zhì)半徑大小呈脈動變化的球形聲源向周圍空間輻射的聲波。（一）球面聲波的波動頻率、波長及速度。

（二）球面聲波的聲壓、媒質(zhì)質(zhì)點振速及聲阻抗率。

球面波的聲壓幅值與球心距成反比。

球面聲場的遠區(qū)可作為平面聲場處理。教育電聲系統(tǒng)電子教案第二節(jié)聲場中的能量一、聲能量與聲能量密度

（一）聲能組成

動能：

勢能：

教育電聲系統(tǒng)電子教案（二）聲能量密度e

聲能量密度是指聲場中單位體積內(nèi)的聲能量，單位：J/m3。

（三）平面聲波的聲能與聲能量密度

動能：

勢能：

體積元聲能：

聲能量密度：

聲能量密度的平均值：教育電聲系統(tǒng)電子教案二、聲功率與聲強（一）聲功率

單位時間內(nèi)通過垂直于聲傳播方向，面積為S的截面的平均聲能量稱為平均聲能量流或平均聲功率。

聲功率級：（dB）

Lw=10lgW/W0式中W0=10-12W，稱為參考聲功率。

教育電聲系統(tǒng)電子教案（二）聲強

通過垂直于聲傳播方向單位面積上的平均聲功率（或平均聲能量流）稱為平均聲能量密度或聲強。

聲強級：（dB）聲強與聲壓關系：教育電聲系統(tǒng)電子教案第三節(jié)聲波的傳播

一、聲波的反射與透射

（一）平面聲波垂直入射時的反射與透射

反射波聲壓與入射波聲壓之比：

透射波聲壓與入射波聲壓之比：

教育電聲系統(tǒng)電子教案（二）平面聲波垂直入射時的反射系數(shù)與透射系數(shù)反射波的聲能與入射波的聲能之比為反射系數(shù)：

透射波的聲能與入射波的聲能之比為透射系數(shù)：

教育電聲系統(tǒng)電子教案凹曲面對聲波形成集中反射，使聲能集中于某一點或某一區(qū)域，稱為聲聚焦。凸曲面對聲波反射，使聲能形成擴散。教育電聲系統(tǒng)電子教案二、聲波的干涉聲波的迭加原理：聲波的干涉：駐波現(xiàn)象：指兩個頻率相同、傳播方向相反的聲波，相互疊加而產(chǎn)生的特殊干涉現(xiàn)象。在不同的傳播空間的不同點上，其振幅也不同。教育電聲系統(tǒng)電子教案聲波的衍射：指聲波通過某一物體的邊緣而產(chǎn)生的聲波傳播方向的改變。聲波在傳輸過程中如果碰到物體時，會產(chǎn)生反射、折射和繞射現(xiàn)象。教育電聲系統(tǒng)電子教案聲源與聽聲人相處于運動狀態(tài)，聽聲人會感到聲源所發(fā)出的頻率有變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應。教育電聲系統(tǒng)電子教案為什么我們把頭沒入水中就聽不到空氣中的嘈雜聲音?“只聞其聲，不見其人”教育電聲系統(tǒng)電子教案第三章第一節(jié)人類聽感的

基本特征

一、響度:人耳對聲音強弱的主觀感覺稱為響度。

單位是sone（宋）1宋的定義為聲壓級為40dB,頻率為1000Hz,且來自聽者正前方的平面波形的強度。

（一）聲壓級與聲強級

1、聲壓級

Prms——某點聲壓的有效值；Pref——零聲級的參考聲壓值。1kHz時人耳剛能聽的聲音（稱聞閾）聲壓為2x10-5Pa。教育電聲系統(tǒng)電子教案2、聲強級

I——某點的聲強值；Iref——零聲級的參考聲強值。Iref=10-12W/m2，該數(shù)值是人對1kHz聲音剛能聽到時的聲強值。教育電聲系統(tǒng)電子教案（二）可聞聲的頻率范圍

可聞聲:（20-20kHZ)，次聲:低于20Hz的頻段超聲:高于20kHz的頻段聞閾曲線（在1kHz時為0dB）；痛閾曲線（在1kHz時為120dB或140dB）。教育電聲系統(tǒng)電子教案（三）等響度曲線

在聲壓級與頻率的坐標系中,聲壓級作為參變量,將頻率不同,人們聽起來卻有同等響度的聲壓級連接起來組成的一簇曲線

教育電聲系統(tǒng)電子教案響度級定義：將某一頻率的聲音與1kHz的聲音比較，當兩者響度一樣時，1kHz聲音的聲壓級（以2x10-5Pa為0dB的相對分貝數(shù)）就是該聲音的響度級。單位：方（phon）教育電聲系統(tǒng)電子教案響度特性：1、低聲壓級時，等響上曲線各頻率聲音的聲壓級相差很大。

2、高聲壓級時，各頻率的聽感等響基本相同。

3、高頻段的響度變化與聲壓級增量基本一致；低頻段聲壓級的微小變化會導致響度的較大變化。教育電聲系統(tǒng)電子教案二、音高(mel)

人耳對聲音調(diào)子高低的主觀感覺稱為音高或稱音調(diào)、音準。

(一)人耳對聲音頻率的主觀感覺

音高=Klgf

倍頻程：若兩個聲信號的頻率f1、f2相差一倍時(f2/f1＝2)，稱其為一個倍頻程。教育電聲系統(tǒng)電子教案(二)音律

在樂音中，為了反映音高的規(guī)律，常用音律來表述。(三)響度對音高的影響

通常情況下，響度增加時，人耳對音高的聽感降低；如果該聲波是低頻，人耳對音高的聽感降低得愈加明顯。

教育電聲系統(tǒng)電子教案三、音色人耳在主觀感覺上區(qū)別相同響度和音高的兩類不同聲音的主觀聽覺特性稱為音色。

(一)線狀譜

各諧波分量呈現(xiàn)密線狀排列的頻譜圖。

諧波成分的多少及振幅的比例決定了樂音的音色。

(二)連續(xù)譜

不存在明顯的周期性特征。

非周期聲的頻譜具有連續(xù)譜的性質(zhì)。教育電聲系統(tǒng)電子教案基音：在復音中，頻率最低的聲音叫做“基音”。樂音的音調(diào)是由基音的頻率決定的。例如100Hz的鋼琴聲，100Hz的純音叫鋼琴的基音。教育電聲系統(tǒng)電子教案泛音泛音：頻率為基音的整數(shù)倍的其余純音稱作“泛音”。又稱諧音。作簡諧振動的發(fā)聲體，發(fā)出的是純音。樂器發(fā)出的聲音，一般是由若干個頻率和振幅都不同的純音所組成的復音。樂音的音頻就是由泛音的多少及其頻率和振幅決定的。教育電聲系統(tǒng)電子教案四、可聞聲的頻域特征

(一)共振峰

長短不一的諧波分量連接起來形成的包絡，峰包為共振峰。

共振峰的高度、位置和數(shù)量決定著每種樂器的音色。教育電聲系統(tǒng)電子教案(二)譜級分布1．語聲

男聲與女聲相比，在200Hz以下差異大；在中頻段女聲略高；高頻段男聲略高。

人的講話聲主要能量分布在100Hz～5kHz之間，200Hz～700Hz間的能量更為集中。2．音樂

音樂的頻譜分布曲線比語聲的曲線寬些。教育電聲系統(tǒng)電子教案五、可聞聲的時域特征(一)起振段

聲源激發(fā)發(fā)聲體或空氣柱使之克服靜止張力或阻尼而開始振動的時段。同一種樂器或發(fā)音器官，高頻音起振時間較短，低頻音則較長。教育電聲系統(tǒng)電子教案(二)穩(wěn)態(tài)段

起振后具有穩(wěn)定鳴響的時段。以持續(xù)力激發(fā)的聲源(包括電子樂器)多具有穩(wěn)定振蕩，以斷續(xù)力激發(fā)的聲源則多缺少穩(wěn)定振蕩。教育電聲系統(tǒng)電子教案(三)衰減段

振幅開始減小直至停振的時段。高頻音的衰減時間較短，低頻音較長。教育電聲系統(tǒng)電子教案六人耳的非線性掩蔽效應掩蔽效應：當兩個聲源出現(xiàn)時，其中一個聲源會影響人耳對另一個聲源的聽覺能力，這種現(xiàn)象稱為掩蔽效應。掩蔽量：被掩蔽音受掩蔽音干擾時應提高的分貝數(shù)。純音的掩蔽噪音的掩蔽:“雞尾酒會效應”教育電聲系統(tǒng)電子教案1頻域掩蔽

–一個強純音會掩蔽在其附近同時發(fā)聲的弱純音，這種特性稱為頻域掩蔽。例如，同時有兩種頻率的純音存在，一種是1000Hz的聲音(60dB)，另一種是1100Hz的聲音(42dB)，在這種情況下，1100Hz的聲音就聽不到。

–弱純音離強純音越近就越容易被掩蔽。掩蔽效應分類教育電聲系統(tǒng)電子教案2時域掩蔽

–在時間上相鄰的聲音相互之間也有掩蔽現(xiàn)象，稱為時域掩蔽。時域掩蔽又分為超前掩蔽和滯后掩蔽。前掩蔽很短，只有大約5～20毫秒，而后掩蔽可以持續(xù)50～200毫秒。掩蔽效應分類教育電聲系統(tǒng)電子教案掩蔽效應低頻聲對高頻聲掩蔽作用明顯。復音掩蔽聲音色發(fā)生變化。掩蔽聲接近被掩蔽聲，掩蔽作用大；后掩蔽明顯。單耳掩蔽效應大于雙耳。提高掩蔽音的聲壓級可展寬掩蔽的頻率范圍。教育電聲系統(tǒng)電子教案第二節(jié)立體聲的聽覺原理具有聲像臨場感具有較高的清晰度和信噪比教育電聲系統(tǒng)電子教案雙耳效應與哈斯效應由于不同的聲源作用于人耳的時間、聲壓及相位的不同從而使人的耳朵可以判斷出聲源的方向及位置。聲級差時間差相位差教育電聲系統(tǒng)電子教案哈斯效應（延時效應）當兩個聲源中的一個延時在３５ｍs以內(nèi)時，人耳的聽音感覺只能判斷出前導聲源的存在，而不能感覺到延時聲源的存在。其中一個聲源的延時大于５０ｍs時，人耳則能夠感覺到兩個聲源的方位。教育電聲系統(tǒng)電子教案德.波埃效應－雙聲源實驗當聽音者在距離立體聲聲源相等的對稱線上時，如果其聲源的聲壓差和時間差均為零，所表現(xiàn)的聲像在對稱線上，聽感好象只為一個聲源。當聲壓差增大時，聲像則向聲音較強的聲源方向移動，當聲壓差大于１５ｄＢ時，就會感受到聲像是由較響的聲源單獨發(fā)出。如果聲壓差為零，而時間差變化時，同樣也有聲像移動的效果，當時間差大于３ｍｓ時，則聲像完全