現場音響所用的音箱，爲着要把很大的聲壓傳達繪在遠間隔的觀衆，所以它們是需求很高效率的。下面是小編爲大家分享整理的最新音響技術與聲學原理知識，歡迎大家閱讀瀏覽。
(1)聲學歷史
當森林中有一棵樹倒塌下來時，宣佈一陣轟然大響聲響，可是沒有人在這個原始森林中，所以就聽不到這聲響。這是不是有聲響宣佈來呢?聲響是必定宣佈來了，由於當樹幹及樹枝觸摸地上時，它們都會發生某些聲響，可是沒有人聽見，但這聲響關於人類或其他動物所聽到的是有所不相同，所以這便是聲學上所說的心思(Psychoacoustics)。
我在這兒講的聲學原理，最首要是讓一個調音員能夠了解聲學的各方面，而不是進行聲學研討，或是碩士、博士的聲學論文，所以我在這書內講的聲學理論都是實踐能夠給在現場操作音響的人用得上的。
1915年，有一個美國人名叫 E. S. Pridham將一個其時的電話收聽器套在一個播放唱片音響的號角上，而聲響能夠給一羣在舊金山市慶祝聖誕的大衆聽時，電聲學就誕生了。當第一次世界大戰完畢以後，在美國哈定總統(Harding)就職典禮上，美國貝爾公司把電話的動圈收聽器銜接在其時的唱片唱機的號角上，就能夠把聲響傳給觀看總統就職典禮的一大羣大衆，因此就發生了許多專業的音響研討及開發了擴聲工程這門學識。音響研討人員不單純是努力地把音響器件進行改進，也做了各類不相同的試驗來了解人類對聽覺的反響。但第一流的音響研討人同都明白音響學是要全體的研討，要了解音響器件的每一個環節，及人類對聽覺的生理反響，他們在曩昔多年內直至如今都作出了很大的奉獻。
早在1877年，英國的萊李爵士(Lord Raleigh)就已經做過聲學的研討，他從前說過：“一切不管直接或直接有關音響的疑問，必定要用咱們的耳朵來做決議，由於它是咱們的聽覺的器官，而耳朵的決議就應該算是最終決議，是不需求再承受上訴的。但這不是等於一切的音響研討都是單靠用耳朵來進行。當咱們發現聲響的根基是一個物理的景象時，咱們探測這個音響境地就要轉到另外一個範疇規模，它便是物理學。首要的定率是能夠從研討這方面而來，而咱們的聽覺感應也必定要承受這些定率。”咱們能夠從以上一段文字看到，就算在沒有電聲響響學發生的時分，老前輩科學家都認爲這個是物理的範疇。
出名科學家英國的卡爾文勳爵常常說：“當你衡量你所述的事物，而能用數字來表達它，你對這事物已有些常識。但假如你不能用數字來表達它，那麼你的常識仍然是粗陋的和不完美的;對任何事物而言，這可能是常識的始源，但你的意念還未到達科學的境地。”卡爾文勳爵(1824—1907)是19世紀最出色的科學家之一，後世的科學家爲了要留念這位巨人，把絕對溫度—273.16攝氏度命名爲0度卡爾文度。
戴維斯夫婦(Don& Carolyn Davis)是《音響系統工程》(Sound System Engineering)這本書的作者。這書被稱爲音響聖經，幾乎是每一個外國研討音響的人必讀之物。我引述他書內這一段：“具有數學和物理學的常識，是實質上了解音響工程學的必要條件。對這兩種科學認識越深，越能使你跨過從感覺上所得到的意念，而到達用科學來引用事實。出名音響家佔士摩亞從前說過：‘在音響學中，任安在外表看來很明顯的事情，一般都是過錯的’。”
我在以上引述了幾位科學家及音響學家的訓言，首要是由於如今大部分做音響的人士，他們當然是對音響及音樂很有愛好，可是認爲光靠他們的聽覺就能夠判定啥是好或欠好的音響，不明白這是一門專業的工程學識，是做欠好音響的。遠在19世紀的萊李爵士已經指出這是一個科學的境地，現代的音響工程學也像其它科學學術相同正在努力地開展，所以音響工程學是離不開數學及物理學的。
(2)現場音晌與錄音室音晌的別離
在這兒所解說的現場音響地操作，它與錄音技能是有許多不相同的當地，有許多人認爲音響的最高境地便是錄音技能，這是不全面的。在錄音技能上，基本是沒有碰到反饋的狀況，由於在一個錄音室內進行操作時，一切的外圍因數都能夠得到操控，可是在現場音響重播時，咱們是不能夠防止有許多現場音響的疑問，所以現場音響和錄音音響是兩種不相同的學識。現場音響跟錄音室音響的要求是不相同的，所以有許多器件也是不相同的。例如在錄音室內所用的調音臺，它們的每路輸入都有多個參數均衡，讓錄音師能夠把每路輸入的音源儘量做最精細地微調，必定到達最佳的音源作用。一個用來做現場音響的調音臺，一般在它的每路輸入，均衡都是對比簡單的。由於許多時分，現場調音師底子就沒有許多時刻把每路的音源做很細心地微調，而在現場音響的調音臺每路的音量操控推杆，它們除了能夠把音量做衰減外，也能夠增益10—14 dB。
假如做錄音室用的調音臺，這推杆許多時分是不需求做增益的，所以這推杆的英文名稱便是 fader，意思便是衰減器。用在現場音響的大功率功放，它們都會有電扇作爲散熱用處，由於現場音響的功放是常常在最大功率輸出的狀況下工作，並且有許多時分是在戶外做現場音響時，周圍的溫度可能適當高。假如在錄音室內，一般都必定會有空調，溫度當然不會太高，而錄音室內的功放，首要是用來推監聽音箱用的，當然不需求輸出很大的功率，所以功放只需求用普通的散熱器，就能夠把很小的熱量散走。假如功放裝有電扇的話，電扇宣佈來的聲響反而形成噪音，所以在錄音室內的功放基本上是不需求電扇的。
現場音響所用的音箱，爲着要把很大的聲壓傳達繪在遠間隔的觀衆，所以它們是需求很高效率的，但在錄音室內所用的監聽音箱，是錄音師用來監聽聲源或錄音的最終成果，錄音師是坐在距監聽音箱很近的當地來監聽，所以監聽音箱是一種近音場的音箱，不需求高靈敏度，作用跟現場音響音箱是徹底不相同的。
(3)音頻與波長的聯繫
許多現場調音師都沒有理會到音頻與波長的聯繫，其實這是很首要的：音頻及波長與聲響的速度是有直接的聯繫。在海拔空氣壓力下，21攝氏溫度時，聲響速度爲344m/s，而我觸摸國內的調音師，他們常用的聲響速度是34Om/s，這個是在15攝氏度的溫度時聲響的速度，但咱們最首要記住便是聲響的速度會跟着空氣溫度及空氣壓力而改動的，溫度越低，空氣裏的分子密度就會增高，所以聲響的速度就會下降，而假如在高海拔的當地做現場音響，由於空氣壓力削減，空氣內的分子變得稀疏，聲響速度就會添加。音頻及波長與聲響的聯繫是：波長=聲響速度/頻率; λ=v/f，假如假定音速是344 m/s時，100Hz的音頻的波長便是3.44 m，1000hz(即lkHz)的波長便是34.4 cm，而一個20kHz的音頻波長爲1.7cm。
(4)音箱的高、中、低頻率
例如咱們如今有一個18時的紙盆揚聲器單元，設備在一個用木材造的音箱內，而這音箱的面板面積是 l平方米，即這面板的高度及寬度均是 l米。咱們怎樣覈算這音箱的高、中、低頻率呢?首要咱們要覈算這音箱面板的對角長度，是2的方根=1.414m，任何頻率的 l/4波長是超越1.414m時，對這音箱來說它便是低頻;假如一個頻率的 l/4波長是1.414m時，波長便是4×1.414m= 5.656m，這頻率=344m/s÷5.656m=60.8/s=60.8Hz，所以任何音頻低於60.8Hz時，對這音箱來說便是它的低頻率。當60.8Hz或更低的頻率從這音箱傳達出來時，它們的分散形象是球型的，等於假如咱們把這音箱懸掛在一個房間基地時，這些頻率的音量在音箱的前後左右及上下所宣佈來的聲壓都是差不多的，放出來的聲響成爲沒有方向性。當某頻率的 l/4波長是小於音箱面板的對角長度，但這波長又大於揚聲器的半徑時，這段頻率便是這音箱的中頻率。
例如咱們如今是用一個18時單元，這單元的半徑爲9寸，便是22.86cm=0.2286m,這個音頻爲344m/s÷0.2286m=1505Hz,從60.8Hz-1505HZ頻便是這音箱的中頻率。中頻率從這音箱所分散出來的形狀是半球形的，即假如咱們把這段頻率從方纔懸掛在房間基地的音箱放出來時，聲響從音箱面板分散出來的形狀是半球形。在音箱後邊是聽不到這段頻率的聲響。1505Hz及更高的頻率，對這音箱來說便是它的高頻率。高頻率從音箱分散出來的聲響形狀是錐形的，頻率越高，錐的形狀越窄。一般假如頻率超越開始高音頻的4倍時，聲響分散出來的'形狀會慢慢成爲一條直線而不分散，假如不是坐在對正單元的方位，就聽不到這些高頻率。所以許多高頻率單元假如是紙盆型的話，這紙盆的直徑是很小的，把這音箱的高頻下限盡量進步，期望能夠使高頻分散的寬度添加。咱們常常見到家庭音響音箱中的高音單元，一般會用 l—2時的紙盆單元，或半球狀的單元，理由便是這個因素。而專業現場音響的高音單元，由於要宣佈很大的高頻聲壓，所以說必定是選用號角處理的。
(5)各類不相同的音場
當一個紙盆揚聲器承受了從功放傳過來的信號後，紙盆就會作出前後的搖擺，當紙盆向前推動時，紙盆撞擊到它前面的空氣分子，在紙盆前面的空氣就會添加壓力，這些分子就會繼續向前推動，磕碰它們前面的空氣分子，形成纖細的高氣壓。當紙盆向撤退時，紙盆前面的空氣分子就會發生纖細的真空，然後這些分子會跟着紙盆的撤退，形成這兒的空氣有纖細的壓力削減。但咱們不要忘掉，空氣是有彈力的，但在紙盆前面的空氣是剛剛被紙盆的動作搖擺，不能到達空氣自身的彈力，這時咱們便要看這頻率的波長，聲響是要直到脫離紙盆的間隔有2.5倍波長時，這些空氣才發揮出形成聲響的彈力。例如一個100Hz的頻率，它的波長是3.44米，所以聲響要脫離紙盆2.5×3.44米=8.6米以外，纔是真正的這個100Hz的聲響。假如用10OHz來算，脫離紙盆的間隔還沒到達8.6米就爲 lOOHz的近音場，而超越8.6米纔是100Hz的遠音場。
爲啥咱們要了解遠近音場呢?許多時分在一隊樂隊中的電貝司手，他一般都不瞭解近音場的作用，而在他的電貝司音箱上，有一個均衡旋鈕便是寫着貝司(Bass) ，恰是這樂手的稱謂。電貝司手一般會站在脫離電貝司音箱不遠的當地做演奏，假如他站在近音場時，有時會覺得低聲缺乏，就會把這Bass的均衡旋鈕儘量調大，但聽衆在他們的方位就會聽得到很激烈的低聲，許多時分形成欠好的作用。這些激烈的低聲也會跑進歌手的話筒，假如調音師由於覺得歌手的聲響缺乏夠時，就會把歌手這一路的聲響進步，但也一起把電貝司的低聲量也進步了，調音就遇上了艱難。電貝司的最低E弦是41Hz，但由於拾音器是放在弦的末段，所以41hz第一個諧音82Hz纔是首要的電貝司低頻率，82Hz的波長是 4.2米(344m/s 除以82/s=4.195m)，所以差不多要脫離電貝司音箱 10米左右纔是這82Hz的遠音場，而由於電貝司手不會站到脫離他的音箱這麼遠的間隔時，他聽到的聲響僅僅近音場，而不是聽衆所聽得到的聲響。
所以咱們當說到揚聲器的遠近音場時，最首要是注意到頻率及它的波長，而不是單純看脫離音箱多遠便是等於遠或近音場，最首要便是記住咱們當賞識音樂時，是要在遠音場的方位，而不是在近音場的方位。
(6)直接音場、反射音場、不直接音場
當揚聲器在一個房間內宣佈聲響，聽衆能夠聽到直接從揚聲器傳過來的聲響，這便是直接音場(indirectfield)，但也能夠聽到從牆、天花板及地板所反射過來的聲響，這就叫做反射音場(reverberant field)。聽衆聽到越多的直接音場的聲響，反射音場的聲響就越小時，這聲響就越好，由於直接音場的聲響是能夠操控的，但反射音場的聲響是不能操控的，只會把直接育場宣佈來的聲響加上喧染，把原本聲響的清晰度底減低，所以坐得離音箱對比近的聽衆就會感覺到好一點的音響作用，而坐在後邊的聽衆很可能是他們聽到的反射音場聲響比直接音場聲響更大，音響作用便會對比差及清晰度下降。有時分一隊樂隊在臺上表演時，由於他們沒有監聽音箱，而兩旁的主音箱是放在接近臺口的方位，樂隊及歌手所聽到的聲響徹底沒有從直接音場放過來的，他們站立的方位就叫做不直接音場，聲響作用當然不會好，這也會影響到樂隊的扮演水平，令觀衆聽到不太好的表演聲響。
(7)界面攪擾
當咱們挑選放置音箱的方位時，很首要的一環是要注意到音箱所宣佈來的聲響是會遭到它周圍的界面影響而形成攪擾。例如放在臺口兩旁的主音箱，它們的低聲紙盆脫離地上及周圍的牆面假如是大約在1米的時分，一個4米波長的音頻就會遭到這兩個界面的攪擾。一個4米波長的頻率是 86Hz(344m/s ÷ 4m=86Hz)，當 86HZ的聲響從音箱放出來時，大的空氣壓力在1/4周內正巧碰到地上及牆面，再過l/4周就反射回到音箱的紙盆面前，但這個時分正巧紙盆要撤退，本來從地上及牆面反射過來的大空氣壓力就會被紙盆撤退的動作抵消許多，形成失去了很首要的低聲。假如遇到這個狀況，就應該把音箱向臺撤退0.5-1米，讓音箱所宣佈來的聲響不能直接射到地上上，而假如能夠把音箱移到接近兩頭的牆面時，更可利用牆面的反射製做出更大的音量。80-100Hz 這段頻率是很首要的，它是咱們肺部空間的共識點，也是低聲鼓的共識頻率，假如是由於不瞭解界面攪擾而擺錯了音箱放置的方位，實在是很不值得的。
(8)高、低聲作用
咱們很難指定某一頻率以上爲高音或某頻率以下爲低聲，咱們常常說人的聽覺是從20Hh-20KHz，但20kHz的頻率是很少人能夠聽到的，一般只要20歲以下的青年人，他們的耳朵沒有遭到任何的損壞時才能夠聽得到。假如做聽覺檢驗，最高的測聽頻率僅僅8 kHz。當聲響傳出去時，高頻率是比低頻率衰減快得多，假如用1kHz跟10kHz做對比時，當聲響跑了100米後，10kHz的‘頻率比起IkHz的音量會衰減30-35dB的。(請參看圖①)比起低頻率，高頻率聲響是對比有方向性的。高頻率的聲響從單元跑了出來後，假如遭到物體的阻撓，高音就不能再傳曩昔，這個是跟低頻率有很大的不相同，由於高頻率的波長是對比短，遭到物體阻撓以後不會轉彎，但低頻率的波長是對比長，所以許多時分就算有物體在前面阻撓，低頻率也能夠轉彎曩昔。
例如有些專業音箱的規劃是把一個高音號角放在它的低聲單元前面，但對這個低聲單元所宣佈來的低頻率，它底子就看不到前面是有啥東西阻撓聲響似的，所以低頻率能夠照樣傳曩昔。 從咱們的聽覺上來說，咱們是需求聽到高頻率的聲響來區分各類不相同的聲響，但假如單純是講人的說話聲時，咱們只需求聽到4kHz及以下的頻率，就能立刻區分是啥人在說話。例如電話的聲響傳送，高頻只到達4kHz，所以有時分當一個好久都沒有和你說話的人，當他打電話給你時，只要說：“喂!”，你就立刻便能夠辨別他是你好久都沒有談過話的兄弟的聲響。咱們聽高頻也有方向性，便是咱們能夠區分高頻聲響來歷的方向。由於高頻的聲響傳到咱們兩個耳朵時，已經有了很纖細的時刻差，所以它們來到耳朵的時分有不相同的相位改動，咱們就藉着這改動了的相位能夠判定?
