技術(shù)解析 音響中不可不知的聲學(xué)原理

【中國(guó)數(shù)字視聽(tīng)網(wǎng)訊】在音響的領(lǐng)域中，聲音是一切的基礎(chǔ)。在這里講的聲學(xué)原理，最主要是讓一個(gè)調(diào)音員能夠了解聲學(xué)的各方面，而不是進(jìn)行聲學(xué)研究，或是碩士、博士的聲學(xué)論文，所以在這講的聲學(xué)理論都是實(shí)際可以給在現(xiàn)場(chǎng)操作音響的人用得上的。

(1)聲學(xué)歷史

當(dāng)森林中有一棵樹(shù)倒塌下來(lái)時(shí)，發(fā)出一陣轟然大響聲音，但是沒(méi)有人在這個(gè)原始森林中，所以就聽(tīng)不到這聲音。這算不算有聲音發(fā)出來(lái)呢？聲音是肯定發(fā)出來(lái)了，因?yàn)楫?dāng)樹(shù)干及樹(shù)枝接觸地面時(shí)，它們都會(huì)產(chǎn)生某些聲音，但是沒(méi)有人聽(tīng)見(jiàn)，但這聲音對(duì)于人類(lèi)或其他動(dòng)物所聽(tīng)到的是有所不同，所以這就是聲學(xué)上所說(shuō)的心理(Psychoacoustics)。

1915年，有一個(gè)美國(guó)人名叫 E. S. Pridham將一個(gè)當(dāng)時(shí)的電話收聽(tīng)器套在一個(gè)播放唱片音響的號(hào)角上，而聲音可以給一群在舊金山市慶祝圣誕的群眾聽(tīng)時(shí)，電聲學(xué)就誕生了。當(dāng)?shù)谝淮问澜绱髴?zhàn)結(jié)束之后，在美國(guó)哈定總統(tǒng)(Harding)就職典禮上，美國(guó)貝爾公司把電話的動(dòng)圈收聽(tīng)器連接在當(dāng)時(shí)的唱片唱機(jī)的號(hào)角上，就能夠把聲音傳給觀看總統(tǒng)就職典禮的一大群群眾，因此就產(chǎn)生了很多專(zhuān)業(yè)的音響研究及開(kāi)發(fā)了擴(kuò)聲工程這門(mén)學(xué)問(wèn)。音響研究人員不單純是努力地把音響器材進(jìn)行改進(jìn)，也做了各類(lèi)不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)了解人類(lèi)對(duì)聽(tīng)覺(jué)的反應(yīng)。但最高級(jí)的音響研究人同都明白音響學(xué)是要整體的研究，要了解音響器材的每一個(gè)環(huán)節(jié)，及人類(lèi)對(duì)聽(tīng)覺(jué)的生理反應(yīng)，他們?cè)谶^(guò)去多年內(nèi)直至現(xiàn)在都作出了很大的貢獻(xiàn)。早在1877年，英國(guó)的萊李爵士(Lord Raleigh)就已經(jīng)做過(guò)聲學(xué)的研究，他曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“所有不論直接或間接有關(guān)音響的問(wèn)題，一定要用我們的耳朵來(lái)做決定，因?yàn)樗俏覀兊穆?tīng)覺(jué)的器官，而耳朵的決定就應(yīng)該算是最后決定，是不需要再接受上訴的。但這不是等于所有的音響研究都是單靠用耳朵來(lái)進(jìn)行。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)聲音的根基是一個(gè)物理的現(xiàn)象時(shí)，我們探測(cè)這個(gè)音響境界就要轉(zhuǎn)到另外一個(gè)領(lǐng)域范圍，它就是物理學(xué)。重要的定率是可以從研究這方面而來(lái)，而我們的聽(tīng)覺(jué)感應(yīng)也一定要接受這些定率。”我們可以從以上一段文字看到，就算在沒(méi)有電聲音響學(xué)產(chǎn)生的時(shí)候，老前輩科學(xué)家都認(rèn)為這個(gè)是物理的領(lǐng)域。

著名科學(xué)家英國(guó)的卡爾文勛爵常常說(shuō)：“當(dāng)你度量你所述的事物，而能用數(shù)字來(lái)表達(dá)它，你對(duì)這事物已有些知識(shí)。但如果你不能用數(shù)字來(lái)表達(dá)它，那么你的知識(shí)仍然是簡(jiǎn)陋的和不完滿(mǎn)的；對(duì)任何事物而言，這可能是知識(shí)的始源，但你的意念還未達(dá)到科學(xué)的境界。”卡爾文勛爵(1824—1907)是19世紀(jì)最出色的科學(xué)家之一，后世的科學(xué)家為了要紀(jì)念這位偉人，把絕對(duì)溫度—273.16攝氏度命名為0度卡爾文度。

戴維斯夫婦(Don＆ Carolyn Davis)是《音響系統(tǒng)工程》(Sound System Engineering)這本書(shū)的作者。這書(shū)被稱(chēng)為音響圣經(jīng)，幾乎是每一個(gè)外國(guó)研究音響的人必讀之物。我引述他書(shū)內(nèi)這一段：“具有數(shù)學(xué)和物理學(xué)的知識(shí)，是實(shí)質(zhì)上了解音響工程學(xué)的必要條件。對(duì)這兩種科學(xué)認(rèn)識(shí)越深，越能使你跨越從感覺(jué)上所得到的意念，而達(dá)到用科學(xué)來(lái)引證事實(shí)。著名音響家占士摩亞曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：‘ 在音響學(xué)中，任何在表面看來(lái)很明顯的事情，通常都是錯(cuò)誤的’。”

在以上引述了幾位科學(xué)家及音響學(xué)家的訓(xùn)言，主要是因?yàn)楝F(xiàn)在大部分做音響的人士，他們當(dāng)然是對(duì)音響及音樂(lè)很有興趣，但是以為光靠他們的聽(tīng)覺(jué)就可以鑒定什么是好或不好的音響，不明白這是一門(mén)專(zhuān)業(yè)的工程學(xué)問(wèn)，是做不好音響的。遠(yuǎn)在19世紀(jì)的萊李爵士已經(jīng)指出這是一個(gè)科學(xué)的境界，現(xiàn)代的音響工程學(xué)也像其它科學(xué)學(xué)術(shù)一樣正在努力地發(fā)展，所以音響工程學(xué)是離不開(kāi)數(shù)學(xué)及物理學(xué)的。