声学基本概念之自然声声源

自然声声源包括人声和乐器声,也包括风、雨、雷、电等大自然产生的声音。
(1)事实上,所有发声体的振动都是比较复杂的,可能有一个“基频”,也可能有好几个“基频”,还包括与基频成整倍数的较高频率的泛音或谐频音。声音通常是由基频音和若干泛音组成的复合音。泛音的多少与强弱影响声音的音色。这样我们才能分辨出每个人不同的口音和乐器音。例如提琴和双簧管,即使它们具有相同的基频音,也很容易区别开来。
(2)对于语声,基频在 50~350Hz 范围内且和声带振动的频率相同,然而在语声中,对于韵母和有声声母,泛音比基音更有特点,它们在某些特定的频率范围内(共振峰)特别强,频率可达3500Hz。声母另外尚具有连续的频谱分量,其频率高达 10000Hz。高频率传输对语声清晰度极为重要。另外,基频振动的传输不太重要,如果周期性声信号具有丰富的高次谐波,那么听觉就能重新构成基频。

(3) 对于乐器,它是一种技术器件,而且长期以来其结构受传统习惯和加工工艺的制约,一直没有什么改变,比较定型。例如管风琴具有最大的频率范围,基频从16~9000Hz;对打击乐器则能产生更高的频率;对于钢琴的频率范围则比管风琴小 3oct;其余乐器的频率也大体上不超过这个频率范围。差不多所有的乐器都产生高次谐波,在音乐中实际的频率范围还会扩展达到大约15000Hz。和语声不同之处是音乐的全部频率几乎同样重要，因此在这一频率范围不能忽略某一频段的分量。当然,对于10000Hz 以上的频率,空气的衰减相对较大;而对于 50Hz 以下的频率,由于声波波长很大,几何声学的方法几乎不能应用。还有在这一高、一低的频率段测量和估算厅堂墙面的吸声特性也很困难,所以进行房间声音品质设计的可能性受到制约。总而言之,通常认为与房间声音品质有关的频率范围是从50~10000Hz,最重要的部分是 100~5000Hz 这一段频率。