【秒懂音视频开发】06

关于声音的知识，记得没错的话，是属于初中物理的内容。为了学好音视频，我们有必要重新温习一下声音的相关知识。需要提醒的是：本文的GIF动态图比较多，建议选择在网络较好的环境中阅读。

产生

声音（Sound），是由物体的振动产生的。一切正在发声的物体都在振动。

我们说话的时候，是声带在振动。一边说话一边用手捂住喉咙，就能感受到声带的振动

剖面图

发声

蜜蜂飞过时发出嗡嗡嗡的声音，是翅膀在快速振动

蜜蜂

声波

本质

关于声音的本质，推荐一份不错的参考资料：可汗学院的《Introduction to sound》。

以扬声器为例子，扬声器发声时是振膜在振动。下图是放了块小纸片到振膜上，振膜的振动导致小纸片“跳起了街舞”。

扬声器

振膜的振动会导致振膜旁边的空气振动，然后导致更大范围的空气跟着一起振动，最后耳朵旁边的空气也开始振动。

空气振动

空气的振动带来了动能（Kinetic Energy），能量传入了耳朵中，最后就听到了声音。

动能

所以，扬声器可以通过空气来传播能量，而不是传播空气本身。

能量在空气中传播

如果传播的是空气，那么表现出来的形式就不是声音，而是风（Wind）。

风

声音与波有着相同的关键特征：可以通过介质传播能量，而不是传播介质本身。

因此，我们也把声音称为声波
声音的传播介质可以是气体、液体、固体，比如：2个人面对面交流时，声音是通过空气传播到对方耳中

疑惑

学到这里，就可以解开一个很多人长期以来的疑惑了：为什么自己录下来的声音和平时说话的声音，听起来会不太一样？

听起来不一样的声音

当自己说话的时候，实际上自己听到了2个声音，分别来自2种不同的传播介质
- 图①：声波 → 空气 → 耳朵
- 图②：声波 → 血肉、骨骼等介质 → 耳朵
录制声音时，图③：声波 → 空气 → 录音设备
播放录音时，图④：声波 → 空气 → 耳朵
所以，平时别人耳中听到的你说话的声音，就是你录音中的声音

人耳

另外，人耳又是如何听到声音的呢？大概过程是：声源 → 耳廓（收集声波） → 外耳道（传递声波） → 鼓膜（将声波转换成振动） → 听小骨（放大振动） → 耳蜗（将振动转换成电信号） → 听觉神经（传递电信号） → 大脑（形成听觉）

人耳结构

振幅

如果只关注单个空气分子，可以发现：它来回振动的轨迹，就是一个正弦或余弦函数的曲线图。

单个空气分子

横轴：代表时间。

横轴

纵轴：代表空气分子来回振动时产生的位移。

纵轴

蓝色的中心线：代表该空气分子的未受振动干扰时的位置（平衡位置，Equilibrium Position）。

平衡位置

从平衡位置到最大位移位置之间的距离，叫做振幅（Amplitude）。

振幅

周期

空气分子完全来回振动一次所花费的时间，叫做周期（Period），单位是秒（s）。

一个周期

频率

物体每秒来回振动的次数，叫做频率（Frequency），也就是周期分之一。

单位是秒分之一（1/s），也称为赫兹（Hz）
比如440Hz代表物体每秒来回振动440次
因此，频率用来表示物体振动的快慢

理论上，人类的发声频率是85Hz1100Hz，人类只能听见20Hz20000Hz之间的声音。

低于20Hz的称为：次声波（Infrasound）
高于20000Hz的称为：超声波（Ultrasound）

人和动物的发声和听觉频率

音调

频率越高，音调就越高。

频率高 → 音调高

频率越低，音调就越低。

频率低 → 音调低

通常女生讲话时，声带振动的频率就比较高，因此我们听到的音调就高，有时会有点刺耳，而男生讲话时，声带振动的频率就比较低，因此我们听到的音调就低，显得比较低沉。

响度

当提高声音的响度（音量，大小）时，振动的幅度会变大。

提高音量

我们常用dB（分贝）来描述声音的响度。

0分贝	刚能听到的声音
15 分贝以下	感觉安静
30 分贝	耳语的音量大小
40 分贝	冰箱的嗡嗡声
60分贝	正常交谈的声音
70分贝	相当于走在闹市区
85分贝	汽车穿梭的马路上
95分贝	摩托车启动声音
100分贝	装修电钻的声音
110分贝	卡拉OK、大声播放MP3的声音
120分贝	飞机起飞时的声音
150分贝	燃放烟花爆竹的声音

音色

概念

音色（Timbre）是指声音的特色。

不同的声源由于其材料、结构不同，则发出声音的音色也不同
我们之所以能够根据声音区分出不同的乐器、不同的人，都是因为它们的音色不同
不同音色的声音，即使在同一响度和同一音调的情况下，也能让人区分开来

微信的声音登录功能，就是基于不同人不同声色的原理，为每一个人私人定制一把声音锁。

声音锁

原理

通常声源的振动产生的并不是单一频率的声波，而是由基音和不同频率的泛音组成的复合声音。

当声源的主体振动时会发出一个基音
同时其余各部分也有复合的声源，这些声源组合产生泛音

音调是由基音决定的，而音色主要取决于声音频谱结构中的泛音多少。

噪音

物理学角度

从物理学角度上讲，噪音（噪声，Noise），是指声源作无规则振动时发出的声音（频率、强弱变化无规律）。

环境保护角度

从环境保护角度上讲，凡是妨碍人们正常休息、学习、工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都可以称之为噪音。

影响

长期的噪音可以影响人的身心健康。

噪音可能导致各种不同程度的听力丧失
- 长时间处于85分贝以上的噪音可以影响人的听力
- 响于120分贝的噪音可以使人耳聋
噪音还会提高人体内皮质醇的分泌，进而导致高血压、心脏病和胃溃疡
噪音影响心血管的健康、睡眠的品质、甚至胎儿的发育
噪音所引起的听力损伤、心血管伤害，也会造成生殖能力、睡眠、心理的影响

讨厌的声音

大多数人都无法忍受指甲划过黑板的声音，甚至一想到都会觉得烦躁。

指甲划过黑板

研究

研究表明：

这种让人讨厌的噪音和婴儿啼哭及人类尖叫的声音有着相同的频率
人耳对2000Hz~4000Hz范围内的声音是难以接受的
而指甲刮黑板声音的特殊之处，就在于它的频率，正好处于2000Hz~4000Hz频段内

大脑中的杏仁核在听到指甲刮黑板的声音时，会异常兴奋，于是霸道地接管了大脑听觉的任务，向听觉皮层发出痛苦的信息。

杏仁核

五大人类讨厌的声音

第一：刀子刮玻璃瓶声。

第二：叉子刮玻璃声。

第三：粉笔刮黑板声。

第四：尺子刮玻璃瓶声。

第五：指甲刮黑板声。

原文

https://www.cnblogs.com/mjios/p/14506905.html