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5 1 音频基础知识（第1页）

5。1音频基础知识

声音是人们获取信息的重要来源，在教学信息的传播过程中，语言声音占有极其重要的地位。人们利用声音的记录、修饰、放大、存储等技术，使得声音在教育、教学，尤其是在语言、音乐的学习中发挥着重大的作用，也使教育信息的传播打破了时空的界限。

5。1。1声波

声波是在介质中传播的声振动。声音是人耳听到的声波，是由声源振动、声波在介质中的传播和听觉感受三个环节形成的。

1。声音

声音分为乐音和噪音两大类。乐音是由规则震动产生的，只包含有限的某些特定频率，具有确定的波形；而噪音是由不规则震动产生的，它包含一定范围内的各种频率的声振动，没有确定的波形。乐音又分为纯音和复音两种，纯音是单个简谐震动所发出的声音，复音是由多个简谐震动复合而成的声音，一个复音可分解为若干个纯音，其中频率最低的往往也是最强的音称为基音，其他的称为泛音，泛音的频率是基音的整数倍。

乐音三要素包括音量、音调和音色。

（1）声音的音量

声音音量的客观评价通常以声压级（Lp）或声强级（LI）来标志。声压级指的是有效声压和基准声压比值的常用对数的20倍，单位为分贝（dB），用Lp表示。

Lp=20×lg（PePr）

其中，Pe是基准声压，通常取Pe=10-5Pa，是人耳能听到的最小声音的声压值。

声强级是指声强与基准声强比值的常用对数的10倍，单位也是分贝（dB），用LI表示。

LI=10×lg（IeIr）

其中，LI是基准声强，取LI=10-12Wm2，是人耳能听到的最小声音的声强值。

由于人的生理特点，人对声音大小的主观评价与客观评价并不完全一致，除了有声音的压强或能量起主要决定作用外，还与声音的频率和波形有关。

人对声音的主观评价通常以响度级为准，响度级指的是将待定声音与1kHz的纯音进行比较，当两者听起来一样响时，该1kHz声音的声压级数值就是该声音的响度级数值，单位是“方”（phon）。

（2）声音的高低——音调

音调的高低主要取决于基音的频率，而比较两个声音音调高低又取决于两个频率的比值，若两者频率相差一倍即相差一个倍频程，在音乐中称相差一个“八度”音程。一个“八度”音程内有12隔音，每相邻两音音程差为半度，另外两个频率相等的音，若声压级不同，听起来音高也略有不同。在不同频段，人耳对音调辨别的能力也有所不同。人耳对中频的辨别能力最强。1kHz左右的声音，琴师可分辨1Hz的差别，一般人也能分辨出3Hz左右的差别，而相对于低频段和高频段来说，人的分辨能力就要差一些。

（3）声音在人耳中的主观感受——音色

音色是由声音中包含泛音的多少及其强弱即频谱结构决定的，另外音色还与声音的音量、音调、建立过程、持续时间、衰减过程有一定的关系。钢琴的频谱如图5-1-1所示。

图5-1-1钢琴的频谱

2。人的听觉特性

人耳听觉感受的动态范围很宽，能感受到的最小声压级位为0dB，能耐受的最大声压级可达130dB，两者声压相差1亿倍；一般人耳能听到的纯低音最低可达20Hz，最高可为20kHz。声音要达到一定的声压级才能被听到，最小可听声压级称为绝对阈限，是听觉绝对感受性的表征量。正常人的听觉范围，如图5-1-2所示。

图5-1-2正常人的听觉范围

语言主要在中频中强范围内，这一范围也正是人耳听觉最灵敏的部分。

5。1。2音频设备

音频设备主要是指对音频输入输出设备的总称，其包括的产品类型也很多，一般可以分为以下几种：传声器、扬声器、功放机、音箱、数字调音台、声卡、合成器、耳机等。下面简单介绍几种常见的音频设备。

1。传声器

传声器，是一种声电转换的换能器，通过声波作用到电声元件上产生电压，再转为电能，常用于各种扩音设备中。传声器由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的传声器技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等传声器，以及当前广泛使用的电容传声器和驻极体传声器。

传声器的分类方式比较多，通常是按它的转换原理进行分类，一般把话筒分为动圈式传声器和电容式传声器。

①动圈式传声器：由磁场中运动的导体产生电信号的传声器。是由振膜带动线圈振动，从而使在磁场中的线圈感应出电压，如图5-1-3所示。

图5-1-3动圈式传声器

②电容式传声器：这类传声器的振膜就是电容器的一个电极，当振膜振动，振膜和固定的后极板间的距离跟着变化，就产生了可变电容量，这个可变电容量和传声器本身所带的前置放大器一起产生了信号电压，如图5-1-4所示。

图5-1-4电容式传声器

电容式传声器中带有前置放大器，当然就得有一个电源，由于体积关系，这个电源一般是放在话筒之外的。除了供给电容器振膜的极化电压外，也为前置放大器的电子管或晶体管供给必要的电压。我们称它为幻象电源。