一、響度

　　聲音的響度與聲波的振幅(聲壓)有關(guān)，對于同一頻率的信號而言，聲壓越大，響度也越大。但是人耳對不同頻率的聲音的響度感覺(靈敏度)是不一樣的，也就是說，對于頻率不同而聲壓相同的聲音，會感覺到不同的響度。在3 ~ 4千赫頻率范圍內(nèi)的聲音容易被感覺(靈敏度較高)，而較低或較高頻率范圍內(nèi)的聲音就不容易被感覺。描述等響度條件下聲壓級與頻率的關(guān)系曲線稱為等響度曲線。

　　圖中橫坐標(biāo)表示不同頻率的純音信號，單位是赫茲(赫);縱坐標(biāo)表示相應(yīng)聲波的振幅大小(聲壓級);圖中的曲線就是等響度曲線，單位是方響(PHONO)。在同一條等響度曲線上的不同單位是分貝(dB)頻率、不同聲壓級的純音信號，給人的響度感覺是一樣的。例如：50分貝/100赫的純音和40分貝/1千赫的純音等響，因為兩者位于同一條等響曲線上，也就是說要想讓100赫的低音和40分貝/1千赫的中音聽起來一樣響，就必須讓100赫的信號比1千赫大10分貝。從圖中我們可以得出以下幾點簡單的結(jié)論：

　　1、 人耳對不同頻率聲音的靈敏度是不一樣的。具體來講，對于3 ~ 4千赫聲音的靈敏度較高，隨著頻率向3 ~ 4千赫兩端升高和降低，總的趨勢是靈敏度降低。

　　2、 人耳對不同頻率聲音的靈敏度還與聲壓的大小有關(guān)，隨著聲壓的降低，人耳對低頻和高頻的靈敏度都要降低，特別是對低頻聲更為明顯。這就是為什么當(dāng)我們將音量開得較小(即在低聲壓級情況下)時，即使節(jié)目中已有較多低音成份，但聽起來仍感到低音不足，一旦把音量開大(聲壓級大致在80分貝以上)，就會感到低音比較豐富的道理。

　　由等響曲線可知，若聲音以低于原始聲(錄音時)的聲壓級重放，由需要通過均衡器來提升低音和高音以保證原有的音色平衡。例如一個樂隊演奏，假如低頻聲和高頻聲都以100分貝左右錄音，因為這時的等響度曲線差不多是平直的，所以低音和高音聽起來有差不多的響度。如果重放時的聲壓級較低，例如50分貝，這時50赫的聲音剛剛能聽到，而1千赫的聲音聽起來卻有50方響，其它不同頻率的聲音都有不同的響度級，因此聽起來就感覺到低頻聲和高頻聲都損失了，也就是原來的音色已經(jīng)改變了。這時要想讓50赫的聲音聽起來與1千赫的聲音有大致相同的響度，必須將其提升20分貝左右。由此可見，等響度曲線是我們使用均衡器的重要依據(jù)之一。

　　二、音調(diào)

　　音調(diào)又稱音高，是人耳對聲音調(diào)子高低的主觀評價尺度。音調(diào)的高低主要決定于頻率，頻率越高，音調(diào)越高，頻率越低，音調(diào)越低。但是音調(diào)和振幅的大小也有一定的關(guān)系。

　　人耳對音調(diào)變化的感受不是線性關(guān)系，而是對數(shù)關(guān)系。也就是說，音調(diào)感覺是由于頻率的相對變化而形成的，即不論原來頻率是多少，相同倍數(shù)的頻率變化對人耳總是產(chǎn)生相同音調(diào)變化的感覺。例如把頻率增加一倍，比如從100赫變?yōu)?00赫或從1千赫變?yōu)?千赫，音調(diào)變化在聽覺感受上都是一樣的，即提高了所謂的“八度音”，又稱為“倍頻程”。正是因為音調(diào)變化和頻率相對變化的對數(shù)(或倍數(shù))成正比，所以在表示頻率的曲線圖中，頻率坐標(biāo)常采用對數(shù)尺度，圖形均衡器中的中心常按“1/2倍頻程”或“1/3頻程”設(shè)定的原因也是如此。

　　樂器每發(fā)出一個音，這個音除具有基頻f0外，還有與f0成整數(shù)倍關(guān)系的諧波。每個音的音調(diào)感覺由f0決定，而各次諧波則決定樂音的音色。有時f0的振幅甚至比頭幾次諧波(如f1、f2、f3…)的振幅還小些，但f0決定音調(diào)的作用絲毫沒有減弱。

　　人耳對音調(diào)的感覺也受振幅的影響。當(dāng)振幅較大時，耳膜受到較大的刺激而有變形，從而影響到神經(jīng)對音調(diào)的感受。一般來說，響度增加時，人耳感到音調(diào)有所降低，頻率愈低，感到降低愈多。

　　三、音色

　　人耳除對響度和音調(diào)有明顯的辨別能力外，還能準(zhǔn)確判斷聲音的音色。不同樂器的頻率構(gòu)成大不相同，比如，小提琴和鋼琴即使演奏同樣高音的音符，人們還是能迅速分辨出哪個是鋼琴的聲音，哪個是小提琴的聲音，而不至于相互混淆。這是因為它們在演奏同一音符時基音雖然相同，但它們的諧波成分(泛音)不論是在數(shù)量上、頻率上還是強度上都是非常不同的緣故。正是由于這些諧波的不同組成，才賦予每種樂器特有的音色。音色主要和聲音的頻率結(jié)構(gòu)有關(guān)。事實上，樂器的振動絕大多數(shù)都不是簡單的簡諧振動，而是由許多個不同的簡振動疊加而成的，并且這些簡諧振動的振動頻率之間滿足整倍數(shù)關(guān)系。其中，最低的一個頻率稱為基頻，基頻對就應(yīng)的簡諧波稱為基波，頻率是基頻整數(shù)倍的簡諧波稱為諧波，在音樂詞匯中被稱為泛音。正是由于諧波的不同組成比例，才賦于各種樂器、人聲以特有的音色。如果沒有諧波成分，單純的基音簡諧信號是沒有音樂感的。

　　在傳聲過程中，為了使聲音逼真，必須盡量保持原來的音色。如果聲音中某些頻率成份被放大或縮小，就會引起音色的變化。有時為了某種特殊的需要，利用均衡器對音色作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整也是可以的。由此可見均衡器能對音色作一些必要的修飾和調(diào)整。這是均衡器使用的又一重要依據(jù)。

　　四、哈斯效應(yīng)

　　哈斯在實驗中發(fā)現(xiàn)，如果兩個不同的聲源發(fā)出同樣的聲音，在同一時間以同樣的強度到達聽眾時，則主觀感覺是聲音來自兩個聲源之間;如果其中一個略有延時(約5 ~ 35毫秒)，聽起來兩個聲音都來自未延時聲源，延時聲源的存在對方向定位沒有影響，只是增加了響度;如果延時在35 ~ 50毫秒之間，則延時聲源的存在可以被識別出來，但其方向仍在未延時的聲源方向;只有延時超過50毫秒時，第二個聲源才象一個清晰的回聲一樣被聽到。由此可見，如果在50毫秒(1/210秒)以內(nèi)出現(xiàn)兩個相同的聲音，一般是不能區(qū)分出來的，僅能覺察到音色和響度的變化，如果讓第二個聲音延遲50毫秒以后再出現(xiàn)，而且有足夠的響度，我們就可以把它們區(qū)分出來。這種效應(yīng)應(yīng)用于室內(nèi)擴音系統(tǒng)，可以在分布式揚聲器系統(tǒng)的聲場中，保證聽眾視覺和聽覺的一致性。

　　在廳堂內(nèi)如果反射聲和直達聲的聲程差大于17米，而房間吸聲效果又不好，就會產(chǎn)生回聲，從而破壞語言的自然度和可懂度。另外，在較大的廳堂內(nèi)，為了保證聲場的均勻度，往往在后場設(shè)有輔助音箱，

　　這時對于后排就坐的聽眾而言，如果臺口主音箱到他的距離比后場輔助音箱到他的距離大12米(相當(dāng)于來自臺口主音箱的聲音比來自后場輔助音箱的聲音延遲35毫秒)，他就會感到聲音來自后場，此時，為了保證聽眾視覺與聽覺的一致就必須給后場輔助音箱加裝延時器。還需要說明一點，就是我們上面始終是假設(shè)兩個聲源的音量相同，實際上，如果延時不超過20 ~ 30毫秒，則可通過衰減領(lǐng)先聲道的音量(或增加滯后聲道的音量)，來改變聲像的位置。

　　五、方向感

　　聽音時，人們都能夠用耳朵判斷出聲音方向，確定聲源所在的位置。這是因為我們有兩只耳朵(所謂“雙耳效應(yīng)”)，雙耳間距大約是20厘米，來自同一聲源的聲音到達兩耳時，在時間、強度和相位等方面都存在著差異，正是從這種差異里，我們完成了“聲像”的定位。

　　人耳長在頭部兩側(cè)，對于左右水平方向的方位分辨能力要比上下豎直方向的分辨能力強得多，通�？梢苑直娉鏊�平方向5°~ 15°的變動，但在豎直方向，有時要大于60°才能分辨出來。

　　聽覺上具有方向感這一特性，使我們在一片嘈雜的環(huán)境下有可能“全神貫注”地聽出來自某一個方向的一個比較特殊的聲音來，如果我們把一耳塞住，用單耳收聽，上述方向感就會消失，這時聽音受環(huán)境干擾嚴(yán)重，聲音含混不清。利用聽覺的方向感這一特性，要求我們在廳堂內(nèi)布置揚聲器時，要盡可能地保證“視”、“聽”的方向一致，就是說要讓耳朵聽到的聲源和眼睛看到的聲源來自同一個方向。這就要求我們盡量采用“集中式”擴聲系統(tǒng)——將音箱集中在舞臺兩側(cè)，并使音箱在水平方向盡量靠近聲源，至于它在垂直方向位置的高低，往往影響較小。

　　這里順便提一下，什么是立體聲?所謂立體聲是指人們能聽出聲源在空間分布的一種還音方式。立體聲就是根據(jù)人的雙耳效應(yīng)而發(fā)展起來，現(xiàn)在最簡單而實用的立體聲就是雙聲道立體聲，它利用兩只音箱重放聲音，人們可以通過兩只音箱的聲音到達人耳的相對強度、時間差和相位差而聽出聲源在兩只音箱之間的分布。因此我們只要調(diào)節(jié)兩只音箱中聲音的相對強度、延時時間和相位就能改變聲像的定位。如果要想重放出聲源在整個平面上的分布就必須使用環(huán)繞立體聲，要實現(xiàn)環(huán)繞立體聲通常需要四個聲道，杜比立體聲就是這種立體聲的一個最好代表�，F(xiàn)在我們用的環(huán)繞聲處理器能將普通的雙聲道立體場轉(zhuǎn)化為四聲道的環(huán)繞立體聲，其實這只是一種模擬，是一種偽環(huán)繞聲，它并不能真正重現(xiàn)出聲源的真實位置。必須強調(diào)的是：不要以為簡單地多裝幾只揚聲器就是立體聲，盡管這樣做有可能使聲音聽起來更加豐滿圓潤，其實之只是一種類似的混響效果。

　　此外，人耳還能根據(jù)音質(zhì)的差別，分辨出聲源的距離，即人耳不僅有“定向”能力還有“定位”能力。

　　六、多普勒效應(yīng)

　　當(dāng)聲源與聽者彼此相對運動時，會感到某一頻率確定的聲音的音調(diào)發(fā)生變化。例如火車開過來時聽到

　　的汽笛聲是頻率稍高音調(diào)，反之火車離開時就聽到頻率稍低的音調(diào)。這種現(xiàn)象稱之為多普勒(Doppler )效應(yīng)。

　　當(dāng)聲源以一定的速度運動而聽者靜止時，聲強(聲壓)也有類似的變化，移近的聲源在同樣距離上要比它不移動時產(chǎn)生的強度。移開的聲源產(chǎn)生的強度要小些。

　　七、噪聲對清晰度的影響

　　卡拉OK廳中遇到的噪聲主要有電噪聲和環(huán)境噪聲兩種類型。其中電噪聲又可以分為熱噪聲、交流噪聲、感應(yīng)噪聲和記錄媒體的本底噪聲，但是近年來，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新的數(shù)字記錄方式的出現(xiàn)和大量進口性能優(yōu)良的設(shè)備，電噪聲中的熱噪聲和記錄媒體的本底噪聲已經(jīng)變得不太明顯，所以電噪聲主要是由于接線中的屏蔽或接地不良引起的交流噪聲和感應(yīng)噪聲，這些可以通過改進接線工藝或使用噪聲門進行抑制。所以在這里我們著重討論環(huán)境噪聲對清晰度的影響。

　　噪聲的存在會使人們對目標(biāo)聲音的聽力下降，即產(chǎn)生所謂的“掩蔽現(xiàn)象”，它不僅取決于噪聲的聲壓大小，而且與它的頻率成份和頻譜分布密切相關(guān)。簡單地說，主要有以下幾個特點：

　　1、 低頻聲，特別是在響度相當(dāng)大時，會對高頻聲產(chǎn)生較明顯的掩蔽作用。

　　2、 高頻聲對低頻聲只產(chǎn)生很小的掩蔽作用。

　　3、 掩蔽聲與被掩蔽聲的頻率越接近，掩蔽作用越大，當(dāng)它們的頻率相同時，一個聲對另一個聲的掩蔽作用達到最大。

　　由此可見，低頻噪聲(例如通風(fēng)機噪聲)和人聲是構(gòu)成干擾的主要聲源。一般來講，卡拉OK廳要求環(huán)境噪聲級低于30 ~ 35分貝，這是保證清晰度的一個重要要求。