本文大綱如下：

聲波

基本概念

聲音由物體的振動產生。

音叉振動時，激勵周圍空氣質點振動，產生一個壓強波動疊加在大氣壓上。由于空氣具有可壓縮性，在質點的相互作用下，不斷地交替產生壓縮與膨脹，并且逐漸向外傳播。

聲波的傳播方式不是物質的移動， 而是能量的傳播。 質點并不會隨聲波向前擴散，而僅在原來的平衡位置附近振動，靠質點之間的相互作用影響鄰近質點的振動，從而向四周傳播能量，形成波動。
聲波可以在彈性介質中傳播，不能在真空中傳播。

聲音的產生：當物體振動時，會引起周圍空氣的波動，導致空氣粒子間的距離發生疏密變化，從而引發空氣壓強的改變，再通過耳膜對空氣壓力的反映進人大腦。

聲波：從物理學角度來看，聲是一種機械波，是由物體振動產生的，物體振動使周圍的介質（空氣）產生波動?？諝庵袀鞑サ牟ㄊ强v波。

聲波也分為周期性聲波和非周期性聲波，最簡單的周期聲波是單頻的聲波，也稱為純音。它是由簡諧振動產生的頻率固定、并按正弦變化的聲波。

人耳所能感受到的聲波頻率是從 20Hz~20KHz。

聲波物理量

聲壓

聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力增值，單位為 Pa。但通常講的聲壓是取均方根值，叫有效聲壓，故實際上總是正值。

聲功率

聲功率是指單位時間內，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監測中，聲功率是指聲源總聲功率，單位為 W。

聲強

聲強是指單位時間內，聲波通過垂直于傳播方向單位面積的聲能量，單位為W/S。稱為空氣對聲波的特性阻抗。

聲壓級

聲壓級常用符號 SPL來表示，但有用其他符號，如 LP, L, LdB, L（dB）或 L（dBA）等形式，A 表示 A 計權。在聲學領域，dB 經常用作為表征聲壓級 SPL (Sound Pressure Level）的大小。
人類耳朵對聲音強度的反應不是線形的，而是成對數比例關系，使得對數的單位可以拿來代表人類聽覺變化的比例，因此，以對數 dB 形式表示的聲壓級應運而生了。分貝是聲壓級的單位。

分貝（dB）定義為兩個數值的對數比率，這兩個數值分別是測量值和參考值（也稱為基準值），存在兩種定義情況：

根據人耳可聽的聲壓幅值波動范圍可算出：

聲壓的參考值是20uPa ，這個值表示人耳在 1000 Hz 處的平均可聽閾值，或者是人耳在 1000Hz 處可被感知的平均最小聲壓波動值。
聲音壓力每增加一倍， 聲音量級增加6dB。

什么是 -3dB

-3dB 也叫半功率點或截止頻率點。這時功率是正常時的一半，聲壓是正常時的 0.707。

人耳可聽的聲音有一定的頻率范圍（20-20K Hz）和一定的聲壓級范圍（0-120dB），人耳不是對所有頻率的敏感度都相同。正常人耳最敏感的頻帶是 3000Hz 到 6000Hz，通常，低頻段和高頻段聲音感知能力不如中頻段。
一般需要對聽到的聲壓級，通過增益因子進行修正。使用最多的是A計權。dBA 是指對聲音的 A 計權。通常對 A 計權的結果，用單位 dBA 或 dB (A）來表示。A 計權對應40方等響曲線，B，C對應70，100方的等響曲線。

聲的復合

當空間上存在兩個或兩個以上的聲源時，這時每個聲源發出的聲波在空間進行傳播不會因為其他聲波的存在而改變其傳播規律。但是在空間某位置上的波動是各個聲波在該點激發起來的振動的疊加，這種現象稱為聲波的疊加。

聲波疊加

兩個聲波在疊加時，存在幾種特殊情況：

幅值頻率相同，傳播方向相同，相位相反。兩聲波疊加時，會相互抵消，幅值為零。達到消聲目的

幅值相同，傳播方向相同，頻率相近。聲波在疊加時會產生所謂的“拍”現象。

當兩個聲波的頻率差處于不同頻率范圍時，會表現出不同的調制特性。如果二者頻差低于 20Hz，會出現明顯的幅值波動，拍現象所示就屬于這種情況；當頻差大于 20HZ，而低于 300Hz 時，能感受到明顯的粗糙特性；而當頻差大于 300HZ 時，可以感受到兩個明顯的純音。

基波

將一個標準的正弦波作為基準，稱作基波。

諧波

也稱泛音，諧波就是比基波的頻率高整數 倍的波。
基波和諧波的疊加構成了聲音的復合。

單音

特指單一樂器演奏獨立的一個音發出的聲波（諧波疊加），其基波的頻率稱為音高。

不同樂器的單音所疊加的諧波在頻率和振幅上都不相同，因此樂器的音色千差萬別。

聲音四要素

響度（loudness)

是人耳對于聲音大小的主觀感受，單位是宋（Sone）和方（Phon）。 也叫音強

與振幅相關
與聲音強度成對數比例。
聲音頻率有關

低頻聲音需要有更高聲壓級才能具有高頻聲音同樣的響度。
響度除了和聲壓級、頻率有關外，和信號的持續時間也有關系。對于持續時間少于 200ms 的純音信號，人們會覺得隨持續時間變大聲音越來越響，持續時間超過 200 ms 后響度趨于穩定。

音調（pitch)

是人對聲調或者說音高的主觀感受，單位是美（Me)， 也叫做音高。

由頻率決定；
音調也與聲音強度有關。
音調與頻率不同

音長

聲音持續時長

音色（Timbre)

音色不同是由于不同聲音各自的頻率成分以及幅度不全相同造成。也叫做音質。

正弦波中頻率最低的便為基波

頻率比基波高的正弦波稱為諧波

不同的頻率成分構成不同的音色。

人耳對不同強度、不同頻率聲音的聽覺范圍稱為聲域。

在人耳的聲域范圍內，聲音聽覺心理的主觀感受主要有響度、音高、音色等特征和掩蔽效應、定位等特性。

響度、音高、音色、音長可以在主觀上用來描述具有振幅、頻率和相位三個物理量的任何復雜的聲音，故又稱為聲音“四要素”，它們是心理聲學的基礎。

審核編輯：湯梓紅