Conceptos básicos de acústica, conocimientos esenciales para ingenieros de sonido (1)
¿Conceptos básicos de la acústica?
El sonido tiene una gran importancia en la vida humana. Las personas dependen del sonido para transmitir el lenguaje y comunicar ideas. El sonido proviene de la vibración de los objetos. Por ejemplo, la voz humana es causada por las cuerdas vocales; el sonido del altavoz se produce por la vibración del diafragma del altavoz; los gongs y los tambores producen el sonido por la vibración de la superficie del gong y los instrumentos de cuerda producen el sonido por la vibración de las cuerdas; ; flautas, flautas, etc. Se basa en la vibración de la columna de aire para producir sonido... El objeto vibrante que emite sonido se llama fuente de sonido, que es una condición necesaria para la propagación del sonido. No existe un medio de transmisión de sonido para la vibración de un objeto (como en el vacío) y tampoco hay sonido. El sonido puede propagarse no sólo en gases, sino también en sólidos y líquidos. Cuando la fuente de sonido vibra en el aire, el aire adyacente vibra y se propaga de manera ondulante. Cuando llega al oído humano, hará que el tímpano vibre y finalmente produzca la sensación de sonido a través del nervio auditivo. Para los trabajadores del sonido, es fundamental dominar algunos conocimientos básicos de acústica y acústica fisiológica. ?
¿Características de las señales de sonido?
Las señales del habla y la música son señales aleatorias irregulares, compuestas de señales de frecuencia fundamental y varios componentes armónicos (armónicos). Para reproducir "auténticamente" estas señales de audio aleatorias, el sistema de refuerzo de sonido debe tener características medias acordes con el lenguaje y la música. Las tres características más importantes son el espectro medio (características de respuesta de frecuencia), el nivel medio de presión sonora y el rango dinámico del sonido. ?
1. ¿Señal de voz humana?
La señal de voz humana es un proceso aleatorio típico, que está relacionado con las características fisiológicas humanas, las emociones, el contenido del lenguaje y otros factores. ?
1) El rango de frecuencia de los fundamentos del lenguaje es de 130-350 hz, incluidos todos los armónicos (armónicos). ¿El rango de frecuencia es de 130-4000 hz?
2) El rango de frecuencia de Las voces para cantar son relativamente amplias, se pueden dividir en 5 partes que incluyen bajo, barítono, tenor y soprano. El rango de frecuencia del tono fundamental es de 80 a 1100 Hz, y el rango de frecuencia que incluye todos los armónicos (sobretonos) es de 80 a 8000 Hz. Los rangos de las 5 voces son: 80-294hz; 110-392hz; 147-523hz; ?
3) Nivel de presión sonora: La potencia sonora del habla durante una conversación normal es de 1 microvatio, que puede aumentarse a 1 milivatio cuando se habla en voz alta. El nivel medio de presión sonora cuando se habla normalmente es de 65-69 dB cuando el altavoz está a 1 metro de distancia. Hangzhou Yingsipu Intelligent Technology Co., Ltd.: centrándose en la comunicación durante 12 años, Hangzhou Yingsipu Intelligent Technology Co., Ltd. se compromete a brindar a los clientes proyectos profesionales de intercomunicación inalámbrica, ver detalles>?
4) , rango dinámico El rango dinámico del lenguaje (la diferencia entre el nivel máximo de presión sonora y el nivel mínimo de presión sonora) es de 20 a 40 dB, y el drama es de 60 a 80 dB. ?
2. Señal musical El espectro de la señal musical es muy amplio. Tiene que ver con el tipo de instrumento. Entre los instrumentos musicales, el órgano de tubos tiene el rango de tono más amplio, de 16 a 9000 Hz, seguido por el piano, que tiene un rango de tono de 27,5 a 4136 Hz. La gama fundamental de instrumentos musicales étnicos es de 100 a 2000 Hz. Todos los instrumentos musicales contienen ricos armónicos de orden superior (armónicos). Por lo tanto, el rango del espectro de música se puede ampliar a 15000-20000hz.
El rango de respuesta de frecuencia (características de frecuencia) de un sistema de sonido de alta calidad (reproducción de música) no es inferior a 40-16000 hz. El rango dinámico de la señal no es inferior a 50-55 db. ?
Hay otras cantidades que describen las características de una señal musical, como las características del vibrato, la duración y los tiempos de establecimiento y caída del sonido. Estas cantidades reflejan las características transitorias de la música. ?
Otra característica importante de la voz humana y las señales musicales es que la diferencia entre el nivel máximo de presión sonora (una señal instantánea de corta duración) y el nivel de presión sonora promedio durante un largo período de tiempo se llama Factor de cresta de la señal de sonido, es uno de los componentes del rango dinámico de la señal de sonido. Los factores de pico de diferentes señales de programa son diferentes para garantizar que el sonido no se distorsione durante la reproducción. del sistema debe cumplir con los requisitos del programa. ?
Las mediciones muestran que la energía de la señal del habla se concentra en el rango medio-grave y medio de 130-4000 hz. El rango de distribución de energía de las señales musicales es muy amplio y disminuye con el aumento de la frecuencia de 30 a 16000 Hz. La energía de los graves (incluido el subwoofer por debajo de 80 Hz) es la mayor, la intensidad de los medios graves es ligeramente menor y la intensidad de los graves medios es ligeramente menor. los agudos disminuyen rápidamente.
Por lo tanto, la configuración de potencia de los altavoces de graves, medios y tweeters en la caja del altavoz debe adaptarse a ello. Cuando la frecuencia de cruce es de 570 Hz, la relación de potencia de graves a medios agudos es de 1,42; cuando la frecuencia de cruce es de 900 Hz, la relación de potencia de graves a medios agudos es de 1,78 cuando la frecuencia de cruce es de 1430 Hz, la relación de potencia de graves; a medios agudos La relación es 2,54.
3. ¿Cuál es el espectro de formas de onda de señal complejas?
No importa la voz humana, el sonido de instrumentos musicales o varios sonidos de la naturaleza, no son tonos únicos (o tonos puros). tonos), sino tonos complejos y sus formas de onda. Ninguna de las dos es una onda sinusoidal, pero todas pueden descomponerse en una serie de armónicos de diferentes frecuencias en intensidad. El timbre de un sonido está determinado principalmente por el número, intensidad, distribución de estos armónicos y la relación de fase entre ellos.
El ruido aleatorio en la naturaleza es una forma de onda que se repite no periódica, que contiene todos los componentes de frecuencia dentro de las características de respuesta de frecuencia dadas del sistema. ?
El espectrograma de ruido blanco se llama ruido blanco porque su estructura espectral es como el espectro de la luz visible. Su característica es que dentro del rango de respuesta de frecuencia, la energía de cada frecuencia es igual. Según la respuesta de frecuencia de nuestros oídos, suena como un "silbido" muy brillante (la frecuencia se duplica por cada octava más alta. Por lo tanto, las frecuencias altas son las mismas). la energía de la zona también aumenta significativamente). Se utiliza para probar la resonancia y la sensibilidad de los altavoces. ?
El ruido rosa es un ruido aleatorio con la misma energía en cada octava. Nuestros oídos recibirán estos sonidos con una respuesta de frecuencia "plana" (debido a que el ruido rosa se basa en octavas en lugar de frecuencias individuales, la energía no aumenta a medida que la frecuencia aumenta). Debido a que esta función y el analizador en tiempo real (RTA) se centran en una octava o 1/3 de octava del rango de sonido, el ruido rosa es muy útil para medir la respuesta de frecuencia de equipos de audio y determinar aplicaciones de refuerzo de sonido en salas. ?
El color del ruido es una expresión de la imagen. En el espectro, la frecuencia baja es roja, la frecuencia alta es violeta y, si todas las bandas de frecuencia están presentes, es blanca. Por lo tanto, el ruido también se puede visualizar de esta manera. La intensidad de toda la banda de frecuencia es la misma, lo que se denomina ruido blanco. El ruido rosa tiene una mayor proporción de frecuencias bajas. Si el rango espectral se distribuye de esta manera, aparecerá. rojo. Puedes hacer lo mismo con otros colores de ruido. La mayor parte del ruido en la naturaleza es ruido rosa.