噪音
噪音的想法是许多振动系统的基础,它是有用的在描述声音交杂的光谱。正如白光是彩虹的所有颜色的结合,白噪声可以被定义为一个组合的同样强烈的声波频率的音频频谱。一个特征它没有周期性的噪音,所以它创建不清晰音乐的音高或音质,听起来就像静态之间听到电台的调频广播。
另一种类型的噪音,粉红噪声的光谱频率强度下降的速度三分贝/倍频程。粉红噪声对于声音和音频系统的应用程序非常有用,因为许多音乐和自然声音光谱强度下降在高频率大约3分贝/倍频程。其他形式的有色噪声时存在广泛的噪声频谱,但重点是一些窄频带的频率风通过树或电线吹口哨。在另一个例子水涌入一个高大的圆柱,特定频率的噪声产生的潺潺水吗产生了共鸣管的长度,所以,音高上升管有效地缩短水位不断上升。
听力
动态范围的耳朵
耳朵有一个巨大的范围的响应,都在频率而在强度。的频率范围人类听力延伸三个数量级,从约20赫兹约20000赫兹,或20赫兹。最小的声音压力振幅,在听力阈值,大约是105帕斯卡,约10-10年标准大气,对应于最低强度约10-12年瓦特每平方米。相关的压力波动痛阈与此同时,在10 pascals-one几百万倍的压力或强度的一万亿倍阈值的听力。在这两种情况下,巨大的动态耳朵的范围规定其响应频率和强度的变化必须是非线性的。
如图10所示是一组等响曲线,有时被称为Fletcher-Munson曲线在调查之后,美国人哈维·弗莱彻和西澳老李,首先测量他们的人。曲线显示的绝对强度不同纯质的音调有相同的响度的耳朵在不同频率。每个曲线的测定,标记的响度水平方,涉及到大量的人的主观判断,因此平均统计结果。然而,给出了曲线部分客观依据通过为每个曲线定义的方数是一样的声强水平在1000分贝hertz-a身体可测量的量。弗莱彻和老李把听觉阈值(0)方,或0分贝在1000赫兹,但现在更精确的测量表明,听觉阈值略大于。出于这个原因,图10中的曲线标记0方略低于强度级别的听力在整个频率范围的阈值。曲线标记120方有时被称为痛阈,或感觉的阈值。
几个有趣的观察可以对图10。的最低强度阈值听力发生在约4000赫兹。这对应于耳道的基本频率,作为一个封闭的管约两厘米长,有一个特定的共振。压力变化阈值对应的听证会上,相当于把一只苍蝇的翅膀上耳膜,使一个振动的耳膜小于原子的半径。如果听到的门槛不低频率上升,身体的声音,如心跳和血液脉动,会不断地声音。音乐通常是在强度水平约30至100分贝。演奏得更轻柔,降低声级的频率相同的量,低音频率低于阈值的听力。这就是为什么响度控制音频系统提高了强度的低频率音乐将有同样比例的高音和低音耳朵当它是在一个更高的水平。
如上所述,耳朵有一个巨大的动态范围,疼痛的阈值对应于一个强度12个数量级(1012次)大于阈值的听力。这导致一个非线性强度响应的必要性。为了敏感强烈电波强度很低,然而仍然敏感的耳朵必须响应比例那么高强度比低强度。这种反应是对数的,因为耳朵回应率而不是绝对压力和强度的变化。在几乎所有地区的Fletcher-Munson图,最小的强度的变化正弦声音波可以观察到,叫做强度明显不同,是关于一个分贝(进一步加强分贝强度范围)的价值。一个分贝对应于一个绝对的能量变化的约1.25倍。因此,最低可观察到的变化在声波的强度更大的近10倍12在高强度比低强度。
耳朵是同样的频率响应的非线性。有关频率音高感知的音乐家,两个音符将“声音”类似如果频率间隔的两倍,或倍频程。这意味着,100年和200年之间的频率间隔赫兹一样1000至2000赫兹的声音或5000至10000赫兹。换句话说,音阶的调优和音乐间隔相关联频率比率而不是绝对频率差异赫兹。由于这一点经验观察所有八度的声音相同的耳朵,每个频率间隔相当于一个八度的水平轴Fletcher-Munson规模等于长度。
音频频率范围包括近9个八度。在这个范围内的大部分时间里,最低频率的正弦语气的变化可以探测到耳朵,叫做频率最小可觉差,大约0.5%的音调的频率,或十分之一音乐半步。耳朵不太敏感的上下两端附近的声响,最小可觉差变得更大。