声学工程师考试题目大全

声学基础  声音在人类生活中具有重要意义，人们就是靠声音传递语言、交流思想的。声音来源于物体的振动。例如人的发声是由声带动引起的;扬声器发声则产生于扬声器膜片的振动;锣、鼓是靠锣面、鼓面膜的振动发声的;弦乐器是靠弦的振动发声的;笛、箫等则依靠空气柱的振动发声……正在发出声音的振动物体称为声源，传播声音的必要条件。没有物体的振动有传声介质(如在真空中)，同样也没有声音。声音不仅能在气体中传播，在固体和液体中也能够传播。当声源在空气中振动中，使邻近的空气随之产生振动并以波动的方式向四周传播，传至人耳将引起耳膜振动，最后通过听觉神经产生声音的感觉对于专业音响工作者来说,掌握一些声学基础和生理声学方面的知识是至关重要的。  声音信号的特性  语音和音乐信号都是不规则的随机信号，由基频信号和各种谐波(泛音)成分组成。要“原汁原味”地重放这些随即音频信号，扩声音响系统必须具备符合语言和音乐的平均特性。其中最重要的三个特性是平均频谱(频率响应特性)、平均声压级和声音的动态范围。  1、人声信号  人声信号是一种典型的随机过程，它于人的生理特点、情绪与语言内容等因素有关。  1)、语言 基音的频率范130-350hz包括全部谐波(泛音)频率范围为130-4000hz  2)、演唱 歌声的频率范围比较宽，可分为男低音、男中音、男高音、女高音等5个声部。基音的频率范80-1100hz，包括全部谐波(泛音)频率范围为80-8000hz。5个声部的范围是：80-294hz;110-392hz;147-523hz;196-698hz和262-1047hz。  3)、声压级 正常谈话时语言的声功率为1微瓦，大声讲话时可增加到1毫瓦。正常讲话时与讲话人距1米时的平均声压级为65-69db。 杭州英思普智能科技有限公司-专注通信12年 广告 杭州英思普智能科技有限公司致力于为客户提供专业的无线对讲工程, 查看详情 >  4)、动态范围 语言的动态范围(最大声压级与最小声压级之差值)为20-40db，戏剧60-80db。  2、音乐信号 音乐信号的频谱范围很宽。它与乐器的类型有关。在乐器中管风琴具有最宽的基音范围，从16-9000hz，其次是钢琴，它的基音范围为。民族乐器的基音范围为100-2000hz。所有的乐器都包含有丰富的高次谐波(泛音)。因此音乐的频谱范围可扩展到15000-20000hz。 高质量的音响系统(音乐重放)的频率响应(频率特性)范围不小于40-16000hz。信号动态范围不小于50-55 db。  描述一个音乐信号的特性还有另外一些量，例如颤音特性、持续时间以及声音的建立和衰减时间等，这些量反映了音乐的瞬态特性。  人声和音乐信号还有一个重要特性，就是最大声压级(持续时间较短的瞬时信号)与长时间内平均声压级之差称为声音信号的峰值因子，它是声音信号动态范围的组成之一，不同节目信号的峰值因子是不同的，为保证声音重放时不失真，系统的动态范围设计必须满足节目要求。  测量表明，语言信号的能量集中在130-4000hz的中低音和中音范围内。音乐信号的能量分布范围很宽，从30-16000hz随着频率的升高而减小，低音(包括80hz以下的超低音)能量最大;中低音的强度稍低，高音强度则迅速下降。因此扬声器箱中的低音、中音和高音扬声器单元的功率配置必须与之相适应。当分频频率为570hz时，低音和中高音的功率比为;当分频频率为900hz时，低音和中高音的功率比为;当分频频率为1430hz时，低音和中高音的功率比为。 3、复杂信号波形的频谱  无论人声、乐器声还是自然界中各种声音都不是单音(或纯音)，而是复合音，其波形都不是正弦波，但它们都可以分解成若干强度的不同频率的谐波。声音的音色主要由这些谐波的数量、强度、分布和它们之间的相位关系决定。 自然界中的随机噪声是非周期性重复波形，包含在系统给定频响特性范围内的全部频率分量。  白噪声的频谱图，因为它的频谱结构像可见光的频谱，所以叫白噪声。其特点是在频响范围内，每个频率的能量相等，从我们耳朵的频率响应听起来它是非常明亮的“咝”声(每高一个八度，频率就升高一倍。因此高频率区的能量也显著增强)。用来测试音箱的谐振和灵敏度。  粉红噪声每个八度带有相同能量的随机噪声。我们的耳朵将以“平直”的频率响应接受这些声音(因为粉红噪声建立于八度的基础而不是个别的频率，因此频率变高的时候能量并不增加)。因为这一特性和实时分析仪(rta)关注一个八度或1/3八度的音域，粉红噪声对于测量音频设备的频率响应和决定房间的扩音应用非常有用。  噪声的颜色是一种形象的表达。光谱中低频是红色，高频是紫色，如果全频带的都有就是白色。所以噪声也这样形象化，全频带强度一样就叫白噪声，粉红噪声则是低频占的比例较多，若光谱程这种分布就会呈现分红色。其他颜色的噪声你可以以次类推。自然界的噪声大多是粉红噪声。

音响工程师必备声学知识

以下这些声学基础知识是音响工程师必须掌握和知道的，提供给各位阅读参考。

房间共振

一些内装修材料比较坚硬的房间内，当声源发声时，常会激发这个房间内的某些固有频率(或称简正频率)的声音，即出现民房间共振现象。当发生共振现象时，声源中某些频率特别地加强加了。例如，噪声能使灯罩或窗玻璃产生振动而发声，而且声音的音调一一定的。说明物体被一外界干扰振动激发时，将按照客观存在本身所具有的共振频率之一而振动。激发频率越接近物体的某一共振频率，共振响应就越大。就一个管乐来说，是管中的空气柱在共振，其共振频率主要由空气柱的长度来决定。在一个房间中，空气振动的共振频率由主要由房间的大小来决定。此外，这种房间共振还表现为使某些频率(主要是低频)的声音在空间分布上很不均匀，即出现了在某些固定位置上的加强(峰)和某些固定位置上的减弱(谷)。

声源的指向性

人的头和扬声器与低频声的波长相比是小的，这种情况下可视为无指向性点声源，但对高频声，就具有明显的指向性。频率高，声波波长短，声源下面的声压比背面和侧面大得多，直达声声能就集中于辐射轴线附近，指向性强;而低频声，声源前后的声压变化不大。实际上，演员在舞台上的对白或演唱，随频率的高低都带有指向性。人在话讲时，并不是均匀地向四周辐声音的，而是下面最响，背后最轻，也即沿着嘴唇前面有一定的指向性，与发声者相同距离的前、后位置，对于较高频率的语言声，其响度的差别可达1倍以上。因此，站在讲话者后面或侧面的人，由于直达声中缺少很重要的高频成分，很难清听懂。如果适当地在讲话者的周围加设反射面，可以提高讲话者后面的清晰度，但高频声比低频声更容易被墙面材料和空气所吸收，所以在讲话者后面时听起来总是比较差些。所以，厅堂形状的设计、场声器位置的布置，都要考虑声源的指向性。

混响时间

什么是混响时间?当室内声场达到稳态，声源停止发声后，声压级降低60dB所经历的时间称为混响时间，记作T60或RT，单位是秒(s)。混响时间是目前音质设计中能定量估算的重要评价指标。它直接影响厅堂音质的效果。长期以来，人们对混响过程进行曲了研究，得出了适用于实际工程的混响时间计算公式：赛宾公式和伊林公式。但是，这两个公式有以下的假设条件：首先，室内的声音是充分散的，即室内任一点的声音强度一样，而且在任何方向上的强度也一样;其次，室内声音按同样的比例被室内各表面吸收，即吸收是均匀。

当房间容积越大，界面吸声量直小时，则每次反射经过的路程就越长，声音衰变就越慢，因此混响时间将越大。

在计算混响时间时，通常要计算125、250、500、1000、2000和4000Hz六个频率的值。对于录音室和播音室有时还应追加 63Hz和8000Hz的混响时间。

厅堂、会议中、歌剧院建筑设计

各类厅堂，包括剧院、音乐厅、歌剧院、会堂、演播室、电影院和体育馆等观演场所的设计，都要满足观众(以及演员、乐师)的视觉和听觉的要求。厅堂的厅字、繁体字写满足听觉感官的享受是十分重要的，甚至往往成为决定此类观演建筑设计成败之关键。为此，必须认真做好厅堂音质设计。

音质设计的任务就是利用室内声学和噪声控制学的研究成果提供的科学方法和技术措施来达到预期的音质效果(通常通过客观音质指标来体现)，并经受相应的声学测量来难是否达标。音质设计的最终目的是满足人们良好的听音感受的主观要求。音质设计的内容包括厅堂选址、总平面布置、体型容积的克确定、音质指标的考量、反射面的布置、混响设计以及噪声控制等。音质设计必须从考虑建筑方案的.初步设计阶段就开始介入，决不能等到建筑设计已大体完成再作内部声学装修。音质设计是厅堂建筑设计的一个重要的有机组成部分。建筑师和声学顾问必须与其他建筑设计有关专业人员协同工作，方可保证音质设计的成功。

音质设计的程序和步骤包括：

(1)厅堂用地的选择。调查比较各种可供选择的场地的环境噪声和振动的状况，作出声环境影响评价，尽量选择安静的场所。

(2)总平面布置。根据场地声环境影响的评价结果，考虑相应的防噪减振的总体平面布置方案，包括观众厅与空调设备机房和其他容易产生噪声与振动干扰的房间的关系。

(3)观众厅容积和体型设计。选择适当的观众厅平面与剖面形式，选择使厅堂容易达到最佳混响时间、响度和有利于充分利用有效声能、避免音质缺陷的方案。

(4)音质指标的选择与计算。确定各项音质指标，选定其优选值，进行包括混响时间在内的各项指标的计算，必要时，可进行计算机仿真或声学缩尺模型试验，作为音质设计的辅助手段。

(5)噪声振动控制。确定围护结构的隔声方案。进行包括空调与制冷设备等噪声源在内的消声与减振设计。

(6)观众厅内部的声学设计。修正观众厅体型，从声学角度参与考虑舞台、乐池、包厢、楼座及座椅布置等细节，布置声反射面，选择布置吸声材料和结构，进行厅堂内部的声学装修设计。

(7)施行的音质测试与调整。必要时，在施工过程中尚应进行音 质测试工作，检验各项音质指标计算的精度，根据测量结果，进行必要的修正设计。

(8)音质评价与验收。竣工后进行音质评价，包括主观评价、听众调查和客观音质测量。重要的观演建筑的音质设计应包括上述步骤和内容，对于较次要的厅堂，有时限于条件，也可省略其中若干步骤和内容，例如，计算机仿真，模型试验和施工过程中的声学测量等，但其余的步骤和内容都是不可缺少的。

建筑师应根据预定的音质设计的目标，按设计程序组织协调各工种专业人员(包括声学顾问工程师)进行各阶段设计工作，将声学要求与其他建筑要求有机地结合起来，使音质设计融合于建筑总体设计之中。