轉(zhuǎn)自博客園《【秒懂音視頻開發(fā)】02_重識(shí)聲音》，

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聲音的產(chǎn)生

聲音（Sound），是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。一切正在發(fā)聲的物體都在振動(dòng)。

• 我們說(shuō)話的時(shí)候，是聲帶在振動(dòng)。一邊說(shuō)話一邊用手捂住喉嚨，就能感受到聲帶的振動(dòng)

• 蜜蜂飛過(guò)時(shí)發(fā)出嗡嗡嗡的聲音，是翅膀在快速振動(dòng)

聲波

本質(zhì)

關(guān)于聲音的本質(zhì)，推薦一份不錯(cuò)的參考資料：可汗學(xué)院的《Introduction to sound》。

以揚(yáng)聲器為例子，揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)是振膜在振動(dòng)。下圖是放了塊小紙片到振膜上，振膜的振動(dòng)導(dǎo)致小紙片“跳起了街舞”。

振膜的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致振膜旁邊的空氣振動(dòng)，然后導(dǎo)致更大范圍的空氣跟著一起振動(dòng)，最后耳朵旁邊的空氣也開始振動(dòng)。

空氣的振動(dòng)帶來(lái)了動(dòng)能（Kinetic Energy），能量傳入了耳朵中，最后就聽到了聲音。

所以，揚(yáng)聲器可以通過(guò)空氣來(lái)傳播能量，而不是傳播空氣本身。

如果傳播的是空氣，那么表現(xiàn)出來(lái)的形式就不是聲音，而是風(fēng)（Wind）。

聲音與波有著相同的關(guān)鍵特征：可以通過(guò)介質(zhì)傳播能量，而不是傳播介質(zhì)本身。

• 因此，我們也把聲音稱為聲波

• 聲音的傳播介質(zhì)可以是氣體、液體、固體，比如：2個(gè)人面對(duì)面交流時(shí)，聲音是通過(guò)空氣傳播到對(duì)方耳中

疑惑

學(xué)到這里，就可以解開一個(gè)很多人長(zhǎng)期以來(lái)的疑惑了：為什么自己錄下來(lái)的聲音和平時(shí)說(shuō)話的聲音，聽起來(lái)會(huì)不太一樣？

• 當(dāng)自己說(shuō)話的時(shí)候，實(shí)際上自己聽到了2個(gè)聲音，分別來(lái)自2種不同的傳播介質(zhì)

• 圖①：聲波 → 空氣 → 耳朵

• 圖②：聲波 → 血肉、骨骼等介質(zhì) → 耳朵

• 錄制聲音時(shí)

• 圖③：聲波 → 空氣 → 錄音設(shè)備

• 當(dāng)聽自己錄下來(lái)的聲音時(shí)，自己只聽到了1個(gè)聲音

• 圖④：聲波 → 空氣 → 耳朵

• 所以，平時(shí)別人耳中聽到的你說(shuō)話的聲音，就是你錄音中的聲音

人耳

另外，人耳又是如何聽到聲音的呢？大概過(guò)程是：聲源 → 耳廓（收集聲波） → 外耳道（傳遞聲波） → 鼓膜（將聲波轉(zhuǎn)換成振動(dòng)） → 聽小骨（放大振動(dòng)） → 耳蝸（將振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)） → 聽覺神經(jīng)（傳遞電信號(hào)） → 大腦（形成聽覺）

振幅

如果只關(guān)注單個(gè)空氣分子，可以發(fā)現(xiàn)：它來(lái)回振動(dòng)的軌跡，就是一個(gè)正弦或余弦函數(shù)的曲線圖。

橫軸：代表時(shí)間。

縱軸：代表空氣分子來(lái)回振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的位移。

藍(lán)色的中心線：代表該空氣分子的未受振動(dòng)干擾時(shí)的位置（平衡位置，Equilibrium Position）。

從平衡位置到最大位移位置之間的距離，叫做振幅（Amplitude）。

周期

空氣分子完全來(lái)回振動(dòng)一次所花費(fèi)的時(shí)間，叫做周期（Period），單位是秒（s）。

頻率

物體每秒來(lái)回振動(dòng)的次數(shù)，叫做頻率（Frequency），也就是周期分之一。

• 單位是秒分之一（1/s），也稱為赫茲（Hz）

• 比如440Hz代表物體每秒來(lái)回振動(dòng)440次

• 因此，頻率用來(lái)表示物體振動(dòng)的快慢

理論上，人類的發(fā)聲頻率是85Hz ~ 1100Hz，人類只能聽見20Hz ~ 20000Hz之間的聲音。

• 低于20Hz的稱為：次聲波（Infrasound）

• 高于20000Hz的稱為：超聲波（Ultrasound）

音調(diào)

頻率越高，音調(diào)就越高。

頻率越低，音調(diào)就越低。

通常女生講話時(shí)，聲帶振動(dòng)的頻率就比較高，因此我們聽到的音調(diào)就高，有時(shí)會(huì)有點(diǎn)刺耳，而男生講話時(shí)，聲帶振動(dòng)的頻率就比較低，因此我們聽到的音調(diào)就低，顯得比較低沉。

響度

當(dāng)提高聲音的響度（音量，大?。r(shí)，振動(dòng)的幅度會(huì)變大。

我們常用dB（分貝）來(lái)描述聲音的響度。

音色

概念

音色（Timbre）是指聲音的特色。

• 不同的聲源由于其材料、結(jié)構(gòu)不同，則發(fā)出聲音的音色也不同

• 我們之所以能夠根據(jù)聲音區(qū)分出不同的樂(lè)器、不同的人，都是因?yàn)樗鼈兊囊羯煌?/span>

• 不同音色的聲音，即使在同一響度和同一音調(diào)的情況下，也能讓人區(qū)分開來(lái)

微信的聲音登錄功能，就是基于不同人不同音色的原理，為每一個(gè)人私人定制一把聲音鎖。

原理

通常聲源的振動(dòng)產(chǎn)生的并不是單一頻率的聲波，而是由基音和不同頻率的泛音組成的復(fù)合聲音。

• 當(dāng)聲源的主體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出一個(gè)基音（基本頻率，基頻，F(xiàn)undamental Frequency）

• 同時(shí)其余各部分也有復(fù)合的聲源，這些聲源組合產(chǎn)生泛音

• 泛音（Overtone）其實(shí)就是物理學(xué)上的諧波（Harmonic）

音調(diào)是由基音決定的，而音色主要取決于泛音。

從下圖可以看得出來(lái)，音色不同，波形也就不同。

下圖形象生動(dòng)地展示了：聲音的最終波形是由多個(gè)不同的波形組合而成的。

噪音

物理學(xué)角度

從物理學(xué)角度上講，噪音（噪聲，Noise），是指聲源作無(wú)規(guī)則振動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音（頻率、強(qiáng)弱變化無(wú)規(guī)律）。

環(huán)境保護(hù)角度

從環(huán)境保護(hù)角度上講，凡是妨礙人們正常休息、學(xué)習(xí)、工作的聲音，以及對(duì)人們要聽的聲音產(chǎn)生干擾的聲音，都可以稱之為噪音。

影響

長(zhǎng)期的噪音可以影響人的身心健康。

• 噪音可能導(dǎo)致各種不同程度的聽力喪失

• 長(zhǎng)時(shí)間處于85分貝以上的噪音可以影響人的聽力

• 高于120分貝的噪音可以使人耳聾

• 噪音還會(huì)提高人體內(nèi)皮質(zhì)醇的分泌，進(jìn)而導(dǎo)致高血壓、心臟病和胃潰瘍

• 噪音影響心血管的健康、睡眠的品質(zhì)、甚至胎兒的發(fā)育

• 噪音所引起的聽力損傷、心血管傷害，也會(huì)造成生殖能力、睡眠、心理的影響

討厭的聲音

大多數(shù)人都無(wú)法忍受指甲劃過(guò)黑板的聲音，甚至一想到都會(huì)覺得煩躁。

研究

   研究表明：

• 這種讓人討厭的噪音和嬰兒啼哭及人類尖叫的聲音有著相同的頻率

• 人耳對(duì)2000Hz ~ 4000Hz范圍內(nèi)的聲音是難以接受的

• 而指甲刮黑板聲音的特殊之處，就在于它的頻率，正好處于2000Hz ~ 4000Hz頻段內(nèi)

大腦中的杏仁核（Amygdala）在聽到指甲刮黑板的聲音時(shí)，會(huì)異常興奮，于是霸道地接管了大腦聽覺的任務(wù)，向聽覺皮層（Auditory Cortex）發(fā)出痛苦的信息。聽覺皮層是屬于大腦皮層（大腦皮質(zhì)，Cerebral Cortex）的一部分。

人類討厭的五大聲音

• 第一：刀子刮玻璃瓶聲。

• 第二：叉子刮玻璃聲。

• 第三：粉筆刮黑板聲。

• 第四：尺子刮玻璃瓶聲。

• 第五：指甲刮黑板聲。