聲壓和大氣壓相比是很小的,例如20Pa的聲壓差不多是人耳聽覺的最高極限。聲壓再高將使人耳疼痛難受,這一極限稱為痛閾。人們一般說話時,離開嘴唇0.5m處的聲壓大約是0.1Pa,僅為大氣壓的百萬圖3-2常見的聲壓級與聲壓的對比關係分之一左右。如果聲壓很低人耳便聽不見了。具有正常聽力的人耳所能聽到的最低聲壓為2×10-5Pa,這個最低極限稱為可聽閾。綜上所述,人耳能聽到的聲壓範圍是非常之大,從能聽到最小聲壓2×10-5Pa到能承受的最大聲壓20Pa,兩者相差高達一百萬倍。聲壓與聽覺關係密切,而且聲壓比聲功率(或聲強)更易於測量,因此,通常采用聲壓作為聲學的基本量,用來計量聲波的強弱,即聲音的大小。由於人耳從能聽到的最低聲壓(聽閾)到感覺耳痛時的最高聲壓(痛閾)之間相差106倍,在如此大的範圍內,用聲壓來衡量聲音的大小是很不方便的,要用具有一定絕對值精度的儀器來測量也很困難,另外人耳的分辨能力不但與聲壓的絕對值有關,而且還與它的相對值有關。因此,在實際應用中,采用級的方法來計量。聲壓P與基準聲壓P0之比,取以10為底的對數乘以20即為聲壓級。單位dB。
Lp=SPL=20lgp/p0
其中參考聲壓P0=2×10-5Pa。
一個聲音信號可以用聲壓的三個客觀物理量幅度、頻率和相位來表示。而對於人們的主觀感覺,聲音則可以用響度、音調和音色來描述。聲音的響度與聲波振動的幅度有關,音調高低取決於聲音的頻率,複雜聲音的頻譜(包括其諧波成分和它們的相對關係)決定了聲音的音色。人耳的聽覺係統能否聽覺的聲壓和頻率範圍到聲音,取決於聲音的頻率和強度,正常的聽覺頻率範圍為20Hz~20kHz,強度範圍為3dB~130dB(當測試信號為1kHz時)。正常聽覺的人所能聽到的聲音的區域,以及語言和音樂聲所占的區域。由圖可見,音樂聲、尤其是語音隻占整個可聽聲區域很小的一部分。當人的年齡超過25歲,對頻率在15kHz以上的聲音的靈敏度就明顯降低,隨著年齡的增長,頻率感受的上限將逐年下降。
使聲音聽得到的最低聲壓稱為聽閾,它和聲音的頻率有關。正常條件下,聽力正常的青年人在自由聲場中雙耳聽覺的聽閾,在800Hz~5000Hz的範圍內接近於零分貝;5000Hz以上聽閾急劇上升。聽覺區域的上限有時取在不舒服閾,它的聲壓級大約為120dB,與頻率無關。但更常用的是取140dB聲壓級的痛閾為極限。大於140dB的聲音會使人感覺到疼痛,在150~160dB的聲場內會使人耳發生急性損傷。痛覺來自中耳,在120dB時感到不舒服是一種聽力感覺。聽覺的頻率下限不是太明顯,因為在低頻,聽覺和振動感覺合並在一起了。一般來說,聽覺的頻率下限在20Hz左右。
一、錄音環境的聲學特性
聲音是在空間中發生和傳播的,錄音工作也是在特定的空間環境中進行的。因此,對錄音環境聲學特性的了解對合理安排和進行錄音工作非常重要。從聲學特性來看,聲音事件發生的空間環境大致分為兩類:自由空間和封閉空間。典型的自由空間是消聲室,聲波在其中“自由”傳播而不存在反射;無限寬廣的室外空間可以粗略地看成是自由空間。典型的封閉空間是室內,大至大型廳堂、體育館,小至小型演播室、洗手間等等,都是封閉空間的典型例子。從聲學性質上講,聲源在自由空間中形成的是自由聲場,而在封閉空間內形成的則可以作為混響聲場的情況處理。任何實際的聲場,除了為特殊用途而設計的空間外,都不是嚴格意義上的自由聲場或混響聲場,這種劃分隻是為了問題處理的簡單化而已。
聲波在實際空間中傳播,理想的自由聲場很難獲得,聲波的傳播總會受到實際存在的界麵的限製,聲波也會因此發生反射、折射、繞射等現象。聲波在空間中傳播時,如果在聲的傳播路徑上放置一塊擋板,則一般地講來,會有一部分聲波反射回來,同時也有一部分聲波會透射過去。例如,一堵普通的磚牆既可以隔掉部分聲音,但又不能把全部的聲音都隔掉;一堵木板牆將有更多的聲音被透射過去。聲波的這種反射、折射和透射現象也是聲傳播的一個重要特征。聲波在傳播路徑上遇到障礙物時,有時會有部分聲波繞過障礙物繼續前進,這種現象為衍射或繞射。衍射是波動過程的基本現象之一,其產生的條件是必須保證物體的尺寸L小於或接近於波動的波長λ,即L≤λ時衍射現象才比較顯著。可聽聲的波長約為17mm~17m,與障礙物的尺寸可比擬,因而聲波的衍射現象較為顯著。