音响调音技术：揭秘音调系统的声学奥秘

音响调音技术：揭秘音调系统的声学奥秘

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来源

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https://blog.csdn.net/SB_zero_mark/article/details/113084913

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https://www.sohu.com/a/400947005_99999604

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https://blog.csdn.net/Jianing_Wang/article/details/105779558

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https://www.head-acoustics.cn/applications/sound-and-vibration/psychoacoustics

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https://www.audioapp.cn/audio/12246.html

在音响调音技术中，音调系统是决定声音质量的关键因素。它不仅影响着音乐的旋律和节奏，还关系到听觉体验的舒适度和清晰度。本文将从音调系统的构成要素出发，深入解析13条声学定律和效应，揭示其背后的科学原理，并探讨这些原理在实际调音中的应用。

音调系统主要由音高、音强、音色和音长四个要素构成。其中，音高由频率决定，频率越高，音调越高；音强与振幅相关，振幅越大，声音越响亮；音色则由波形决定，不同的波形产生不同的音色；音长则是声音持续的时间。

1. 频率域的主观感觉

频率域中重要的主观感觉是音调，它是听觉判断声音调门高低的属性。心理学中的音调是纯音的音调，而音乐中音阶的音调则是复合声音的音调，受到听音者听音经验和学习的影响。

2. 时间域的主观感觉

声音的时间长度超过300毫秒时，其长度变化对听觉阀值无影响。当声音持续时间很短时，听不出音调，只有持续数十毫秒以上时，才能有稳定的音调感受。

3. 空间域的主观感觉

人耳用双耳听音比用单耳听音具有明显的优势，其灵敏度高、听阀低、对声源具有方向感，而且有比较强的抗干扰能力。在立体声条件下，用扬声器和用立体声耳机听音获得的空间感是不相同的，前者听到的声音似乎位于周围环境中，而后者听到的声音位置在头的内部，为了区别这两种空间感，将前者称为定向，后者称为定位。

4. 听觉的韦伯定律

韦伯定律表明了人耳听声音的主观感受量与客观刺激量的对数成正比关系。当声音较小，增大声波振幅时，人耳的主观感受音量增大量较大；当声音强度较大，增大相同的声波振幅时，人耳主观感受音量的增大量较小。根据人耳的上述听觉特性，在设计音量控制电路时要求采用指数型电位器作为音量控制器，这样均匀旋转电位器转柄时，音量是线性增大的。

5. 听觉的欧姆定律

科学家欧姆发现了电学中的欧姆定律，同时他还发现了人耳听觉上的欧姆定律，这一定律揭示：人耳的听觉只与声音中各分音的频率和强度有关，而与各分音之间的相位无关。根据这一定律，音响系统中的记录、重放等过程的控制可以不去考虑复杂声音中各分音的相位关系。人耳是一个频率分析器，可以将复音中的各谐音分开，人耳对频率的分辨灵敏度很高，在这一点上人耳比眼睛的分辨度高，人眼无法看出白光中的各种彩色光分量。

6. 掩蔽效应

环境中的其他声音会使听音者对某一个声音的听力降低，这称之为掩蔽。当一个声音的强度远比另一个声音大，当大到一定程度而这两个声音同时存在时，人们只能听到响的那个声音存在，而觉察不到另一个声音存在。掩蔽量与掩蔽声的声压有关，掩蔽声的声压级增加，掩蔽量随之增大。另外，低频声的掩蔽范围大于高频声的掩蔽范围。

7. 双耳效应

双耳效应的基本原理是：如果声音来自听音者的正前方，此时由于声源到左、右耳的距离相等，从而声波到达左、右耳的时间差（相位差）、音色差为零，此时感受出声音来自听音者的正前方，而不是偏向某一侧。声音强弱不同时，可感受出声源与听音者之间的距离。

8. 哈斯效应

哈斯的试验证明：在两个声源同时了声时，根据一个声源与另一个声源的延时量不同时，双耳听音的感受是不同的，可以分成以下三种情况来说明：

（1）两个声源中一个声源与另一个声源的延时量在5～35毫秒以内时，就好像两个声源合二为一，听音者只能感觉到超前一个声源的存在和方向，感觉不到另一个声源的存在。

（2）若一个声源延时另一个声源30～50毫秒，已能感觉到两个声源的存在，但方向仍由前导所定。

（3）若一个声源延时量大于另一个声源为50毫秒时，则能感觉到两个声源的同时存在，方向由各个声源来确定，滞后声为清晰的回声。

哈斯效应是立体声系统定向的基础之一。

9. 劳氏效应

劳氏效应是一种立体声范围的心理声学效应。劳氏效应揭示：如果将延迟后的信号再反相叠加在直达信号上，会产生一种明显的空间感，声音好像来自四面八方，听音者仿佛置身于乐队之中。

10. 匙孔效应

单声道录放系统使用一只话筒录音，信号录在一条轨迹上，放音时使用一路放大器和一只扬声器，所以重放的声源是一个点声源，如同听音者通过门上的匙孔聆听室内的交响乐，这便是所谓的匙孔效应。

11. 浴室效应

身临浴室时有一个切身感受，浴室内发出的声音，混响时间过长且过量，这种现象在电声技术的音质描述中称为浴室效应。当低、中频某段夸张，有共振、频率响应不平坦、300Hz提升过量时，会出现浴室效应。

12. 多普勒效应

多普勒效应揭示移动声音的有关听音特性：当声源与听音者之间存在相对运动时，会感觉某一频率所确定的声音其音调发生了改变，当声源向听音者接近时是频率稍高的音调，当声源离去时是频率稍降低的音调。这一频率的变化量称为多普勒频移。移近的声源在距听音者同样距离时比不移动时产生的强度大，而移开的声源产生的强度要小些，通常声源向移动方向集中。

13. 李开试验

李开试验证明：两个声源的相位相反时，声像可以超出两个声源以外，甚至跳到听音身后。李开试验还提示，只要适当控制两声源（左、右声道扬声器）的强度、相位，就可以获得一个范围广阔（角度、深度）的声像移动场。

这些声学定律和效应在音响调音中具有重要的应用价值。例如，通过理解频率域和时间域的主观感觉，调音师可以更好地调整音调和节奏；利用掩蔽效应，可以优化音频信号的处理，提高信噪比；通过双耳效应和哈斯效应，可以实现更精准的声场定位；而多普勒效应则有助于处理移动声源的音频信号。

总之，音响调音技术中的13条定律和效应揭示了音调系统背后的复杂声学原理。这些原理不仅解释了人耳如何感知声音的高低、长短和方向，还展示了如何通过科学的方法提升听觉体验。了解这些原理不仅能帮助我们更好地享受音乐，还能在专业音频处理领域发挥重要作用。