电脑音乐制作扫盲篇-第一章：揭开“声音”的秘密-第三节：声波的特性

王晓波

楼主 王晓波说：
    本文作者：王晓波，出处：视障者音乐制作交流基地（szzyyzz.com）。做人要厚道，转载请注明作者与出处，谢谢！
    声波具有普通机械波所具有的特性，例如：反射(reflection)、折射(refraction)、绕射、干射和衍射(diffraction)等。这次我们就来聊聊这方面的话题。亲们可要仔细点哈，本节内容超级重要，其重要程度可与“探月工程”相媲美！！不学不行！！！！
    只见大家一声惨叫后，顿时都齐刷刷的倒在了地上。喂喂喂，你们都起来了哈，我们要开始这次的话题了哈，请认真做笔记。
    声波在空气中一般是按直线传播的。老王问：“晓波，那我拿个大墙能不能把声音堵住？”当然不能，古人都知道“隔墙有耳”！墙也是介质，是可以传播声音滴。不过如果你的墙如果没有任何缝隙，而且无限宽广厚实，理论上是可以挡住声音传播的。
    声波做为一种机械波，在传播过程中自然也会逐渐耗损。声波的传播需要能量（声能），而传播介质诸如空气等，是会吸收这些能量的。例如在空气中传播时，介质分子之间具有粘滞性，另外还具有导热性质，因此声振动的能量就会被逐渐变为热能并被耗散掉。所以声音在传播过程中会逐渐变弱直到消失。
    比如你站在你家阳台上大喊一声“我要杀了奥巴马！！！！”，在没有人告发的情况下，白宫里的人是听不见的。恩，说实话，别说白宫了，离你500米远的人都未必能接收到你的信号。）
    有一个很有趣的现象：在空气中传播的声波，频率越高，被吸收的能量越大，频率越低，则被吸收的越少。所以高频声波往往传不远，而相比起来，低频声波则能传的远一些。
    这个现象很有实际意义——比如我们给音乐或者电影加战争音效的时候，如果场景是在远方打仗，那么音效应该主要是低沉的坦克行进声，炮声隆隆；而到了近战的时候，就该出现尖利的子弹呼啸，伤兵哀嚎惨叫什么的了。关于这个原理的应用，我们以后在聊混音相关时再说。
    当声波遇到某些介质时，也有可能被吸收。专业上用“吸声系数”来表示材料或物体吸收声波振动能量的能力。吸声系数的值在0到1之间：0表示完全反射，即不吸收任何达到它表面的声波；而1则表示完全吸收，使振动能量荡然无存。
    与在空气中的被耗散类似的是，不同频率的声波，被同种材料在同等环境下吸收的程度是不同的。
    下面说说声波的反射。
    有时，我们站在山上高呼，会听到我们的回声，是因为声音在传播的过程中，遇到这样的障碍，会反弹回来，再次被我们听到。当两种声音传到我们的耳朵里时，时差小于0.1秒时，我们就区分不开了。
    当声源停止振动后，声音还会持续一段时间，这种现象叫做混响（reverb）。在一个有障碍物、阻挡物的空间内发出声音，就会有回声。也就是说，只要声音在传递过程中遇到障碍物就会反射，发生回声现象。
    一般情况下，只有一个较大分贝的声音在空旷环境下，人耳才会分辨出回声。而日常生活中，人耳也经常收集到回声，但由于回声的分贝低，或者在嘈杂环境下，所以人耳分辨不出回声。其实，只是我们的耳朵分辨不出这样的声音，或者说是大脑接受到但分辨不出而已。
    生波也有折射现象。比如晚上的声音传播的要比白天远——是因为，白天声音在传播的过程中，遇到了上升的热空气，从而把声音快速折射到了空中；晚上冷空气下降，声音会沉着地表慢慢的传播，不容易发生折射。
    声音传播还具有掩蔽效应。
    一种频率的声音阻碍听觉系统感受另一种频率的声音的现象称为掩蔽效应。前者称为掩蔽声音（maskingtone），后者称为被掩蔽声音（maskedtone）。
    掩蔽可分成频域掩蔽和时域掩蔽。
      频域掩蔽。
    一个强纯音会掩蔽在其附近同时发声的弱纯音，这种特性称为频域掩蔽，也称同时掩蔽（simultaneousmasking）。
    一般来说，弱纯音离强纯音越近就越容易被掩蔽。低频纯音可以有效地掩蔽高频纯音，但高频纯音对低频纯音的掩蔽作用则不明显。例如，一个1000Hz的音比另一个900Hz的音高18dB，则900Hz的音将被1000Hz的音掩蔽；而若1000Hz的音比离它较远的另一个1800Hz的音高18dB，则这两个音将同时被人耳听到；若要让1800Hz的音听不到，则1000Hz的音要比1800Hz的音高45dB。
    总之，亲们记住掩蔽效应遵循强音亚弱音，低频率声音压高频率声音的规律就行了。具体的说就是，当两个响度不等的声音作用于人耳时，响度较高的频率成分的存在会影响到对响度较低的频率成分的感知。即在一个临界频带内，一个大的信号可以掩蔽掉若干小的信号，无论这个信号是音调还是噪音。
    时域掩蔽。
    除了同时发出的声音之间有掩蔽现象之外，在时间上相邻的声音之间也有掩蔽现象，并且称为时域掩蔽。时域掩蔽又分为超前掩蔽（pre-masking）和滞后掩蔽（post-masking）。
    产生时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间。一般来说，超前掩蔽很短，只有大约5至20ms，而滞后掩蔽可以持续50至200ms。这个区别也是很容易理解的。
    关于掩蔽效应的内容我们就暂时聊到这里，不然那老王又要发牢骚了。掩蔽效应的应用，我们在聊编曲、混音、音频格式压缩时再说。
    声波还具有“多普勒效应”。
    在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低。为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低。这种现象称为多普勒效应（Doppler effect），它是用发现者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的。多普勒是奥地利物理学家和数学家，他于1842年首先发现了这种效应。
    为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律。其结果是声波的波长缩短，好像波被压缩了。因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因。相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被拉伸了。因此，声音听起来就显得低沉。
    我们还是换个角度来分析一下哈。声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。而观察者听到的声音的音调，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变．在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大．同样的道理，当观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小．
    我们平时听到的自然界中的声音，都有着明确的方位信息，也就是说，自然界中的声音是有立体感的。那么我们该如何来辨别立体声呢?在音乐制作中又该如何来重现立体声呢?且听晓波下回详解。
    点此查看上一篇《声音的三要素》，点此查看下一篇《立体声原理和立体声重现技术》。

zxljynszbd

沙发 zxljynszbd说：回楼主王晓波
看来真需要好好研究

小旋风

板凳 小旋风说：
王老师，超前掩蔽和滞后掩蔽，没看到你在帖子里举例子，没太看明白，超前掩蔽是什么意思呢，是说掩蔽声音出现前，那前面的音就会有一段很短的时间听不到前面的这个声音吗，引用， 除了同时发出的声音之间有掩蔽现象之外，在时间上相邻的声音之间也有掩蔽现象，并且称为时域掩蔽。时域掩蔽又分为超前掩蔽（pre-mas）和滞后掩蔽（post-masking）。
产生时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间。一般来说，超前掩蔽很短，只有大约5至20ms，而滞后掩蔽可以持续50至200ms。这个区别也是很容易理解的。

琴韵晓波

地板 琴韵晓波说：回板凳小旋风
抱歉，好多年都没有研究过这方面的内容了，马马虎虎，大概理解一下就欧拉，不用较真的。哈哈