高中物理 第1章 機械振動 第2節(jié) 振動的描述 聲音的頻率素材 魯科版選修3-4（通用）

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1、聲音的頻率 大家知道，聲音是由振動產(chǎn)生的。所謂的聲音頻率，就是發(fā)聲源的振動頻率。頻率的單位是赫茲（HERZ，以證實電磁波存在的德國物理學(xué)家赫茲的名字命名），也就是1秒內(nèi)振動的次數(shù)。大自然及人類可能制造出的聲音，從1赫茲，到幾十萬赫茲，范圍跨度極大，但并不是所有的聲波振動，都是人耳能聽到的。 人耳的可聞音域范圍，是20赫茲到20000赫茲。20赫茲以下的聲波，稱為“次聲波”，能量很強烈時，身體可以感覺到（比如地震的時候），但耳朵是聽不到的。能量極強的次聲波甚至可以殺人。高于20000赫茲的稱為“超聲波”，人耳也聽不到，但很多動物，如狗，蝙蝠，可以聽到。人耳對高頻的感知力會隨年齡增長而衰減，

2、所以幼年時幾乎人人能聽到2萬赫茲的聲音，但中年以后，很多人就只能聽到15000赫茲甚至更低了，聽不見極高頻了。國外甚至有學(xué)生發(fā)明了一種以極高頻訊號為鈴聲的手機，因為這種手機響鈴時，只有年輕的學(xué)生能聽到，年齡大的老師，已經(jīng)聽不到了。 在人耳可聞的這個20-20000赫茲的音域范圍內(nèi)，大致來說，200赫茲以下，就是我們一般所說的“低頻”。而再細分的話，50赫茲以下，是我們一般稱為“極低頻”的頻段。這個極低頻，對于喇叭系統(tǒng)而言，是非常昂貴的。因為小喇叭一般都無法播出這么低的低頻，只有大喇叭，而且是優(yōu)質(zhì)的，昂貴的大喇叭，才能較好地重播出50赫茲以下的音樂信號。 對于耳機而言，播出50赫茲以下的極低

3、頻，不費吹灰之力，你看看任何耳塞或耳機的頻響指標(biāo)，都會延伸到50赫茲以下。然而，BUT，我要轉(zhuǎn)折一下，耳機播出來的極低頻，是不夠真實的。關(guān)鍵原因，是因為50赫茲以下的極低頻，其實人是靠耳朵和身體共同感知的。也就是所謂“打心口”的低音，那就是極低頻了。耳機只能把信號作用于人的耳膜，無法對人身體產(chǎn)生任何效果，所以耳機里聽到的極低頻，是不完整的，不夠真實的。任何耳機都是如此，哪怕是大奧。 自然樂器中，主要頻率成分在200赫茲以下低頻段的，有低音鼓、大鼓、低音吉他、低音提琴（DOUBLE-BASS）、電貝司等。另外，大提琴、男聲、鋼琴、吉他等的聲音也有延伸到低頻段的成分。舉個例子，人說話的“鼻音”就

4、在低頻段內(nèi)。加重低頻段，會造成鼻音過于濃重。 從200-6000赫茲的中間頻段，就是俗稱的“中頻”。（中頻和高頻的分野，沒有一個業(yè)界統(tǒng)一公認(rèn)的數(shù)值。） 中頻段是自然音樂能量最集中，最重要的頻段，也是人耳聽覺最靈敏的頻段?？梢哉f，高低頻再好，如果中頻出問題，就統(tǒng)統(tǒng)報銷，毫無挽救余地。而中頻如果好，高低頻哪怕一塌糊涂，也往往可聽。 大體地說，如果說，低頻影響的是聲音的豐滿度、混厚度、力度，那中頻影響的就是聲音的明亮度、清晰度和透明度。由于中頻跨度很大，一般又被分為中頻下段、中頻上段。當(dāng)然這個分界又是沒有一個定規(guī)的。我個人覺得，1000赫茲以下可以歸入中頻下段，而4000赫茲以上可以稱之為中頻

5、上段了。 大多數(shù)自然樂器的基音，是落在中頻段。人聲能量最集中的地方，是500-1000赫茲。很多自然樂器的泛音，也主要落在中頻段，比如吉他，泛音就主要落在2000-5000赫茲。中提琴、大提琴也是如此。 我們平時所說的“齒音”，是在中頻上段（或可稱“高頻下段”），大約6000-8000赫茲，能量最集中。很多流行歌曲的錄音，是經(jīng)過激勵器處理的，如果處理時把6000-8000赫茲能量加強過頭，就很容易出現(xiàn)齒音過重。 影響距離感的最敏感的頻段是4000-5000赫茲。這個頻段能量強，會顯得音像距離聽者近，而弱的話，會顯得聲音較遠。 最影響聲音明亮度的，是2000-3000赫茲。這個頻段能量弱

6、，會顯得聲音暗淡，朦朧，發(fā)虛。能量強，則會顯得聲音過于明亮和溫暖，甚至發(fā)楞。這個頻段發(fā)揮正常的話，聲音才會呈現(xiàn)出健康的明亮感。 6000赫茲以上，一直延伸到大約2萬赫茲，就是我們所謂的“高頻”。幾乎沒有什么樂器的基音落在高頻段，簡單地說，高頻段都是各個樂器的泛音。然而，絕對不要小看了泛音。各種自然樂器的聲音，聽上去是否真實，能否把各種樂器一一區(qū)分開，很大程度上靠的就是高頻泛音，因為各種不同樂器的泛音頻率成分的比例，是絕不相同的。電子合成器之所以能模擬出各種樂器的聲音，就是靠模擬其高頻泛音列。 特別出彩的，要算是所謂“極高頻”，也就是12000-20000赫茲的訊號。我們聽到的三角鐵、鈴、镲的高頻泛音，就是典型的極高頻。此外，長笛、短笛、銅管樂器的高頻泛音，甚至小提琴的高頻泛音，也可以到達1萬赫茲左右。所以高頻延伸若不好，播不好1萬赫茲以上的信號，對這些樂器的質(zhì)感和真實音色，是損害很大的。