> 關於聲音的知識，記得沒錯的話，是屬於初中物理的內容。為了學好音視訊，我們有必要重新溫習一下聲音的相關知識。需要提醒的是：**本文的GIF動態圖比較多，建議選擇在網路較好的環境中閱讀**。 ## 產生 聲音（Sound），是由物體的振動產生的。一切正在發聲的物體都在振動。 - 我們說話的時候，是聲帶在振動。一邊說話一邊用手捂住喉嚨，就能感受到聲帶的振動   - 蜜蜂飛過時發出嗡嗡嗡的聲音，是翅膀在快速振動  ## 聲波 ### 本質 關於聲音的本質，推薦一份不錯的參考資料：[可汗學院的《Introduction to sound》](https://www.khanacademy.org/science/high-school-physics/x2a2d643227022488:waves/introduction-to-sound/v/production-of-sound)。 以揚聲器為例子，揚聲器發聲時是振膜在振動。下圖是放了塊小紙片到振膜上，振膜的振動導致小紙片“跳起了街舞”。  振膜的振動會導致振膜旁邊的空氣振動，然後導致更大範圍的空氣跟著一起振動，最後耳朵旁邊的空氣也開始振動。  空氣的振動帶來了動能（Kinetic Energy），能量傳入了耳朵中，最後就聽到了聲音。  所以，揚聲器可以通過空氣來傳播能量，而不是傳播空氣本身。  如果傳播的是空氣，那麼表現出來的形式就不是聲音，而是風（Wind）。  聲音與**波**有著相同的關鍵特徵：可以通過介質傳播能量，而不是傳播介質本身。 - 因此，我們也把聲音稱為**聲波** - 聲音的傳播介質可以是氣體、液體、固體，比如：2個人面對面交流時，聲音是通過空氣傳播到對方耳中 ### 疑惑 學到這裡，就可以解開一個很多人長期以來的疑惑了：為什麼自己錄下來的聲音和平時說話的聲音，聽起來會不太一樣？  - 當自己說話的時候，實際上自己聽到了2個聲音，分別來自2種不同的傳播介質 - 圖①：聲波 → **空氣** → 耳朵 - 圖②：聲波 → **血肉、骨骼**等介質 → 耳朵 - 錄製聲音時 - 圖③：聲波 → **空氣** → 錄音裝置 - 當聽自己錄下來的聲音時，自己只聽到了1個聲音 - 圖④：聲波 → **空氣** → 耳朵 - 所以，平時別人耳中聽到的你說話的聲音，就是你錄音中的聲音 ### 人耳 另外，人耳又是如何聽到聲音的呢？大概過程是：聲源 → 耳廓（收集聲波） → 外耳道（傳遞聲波） → 鼓膜（將聲波轉換成振動） → 聽小骨（放大振動） → 耳蝸（將振動轉換成電訊號） → 聽覺神經（傳遞電訊號） → 大腦（形成聽覺）  ### 振幅 如果只關注單個空氣分子，可以發現：它來回振動的軌跡，就是一個正弦或餘弦函式的曲線圖。  橫軸：代表時間。  縱軸：代表空氣分子來回振動時產生的位移。  藍色的中心線：代表該空氣分子的未受振動干擾時的位置（平衡位置，Equilibrium Position）。  從平衡位置到最大位移位置之間的距離，叫做**振幅**（Amplitude）。  ### 週期 空氣分子完全來回振動一次所花費的時間，叫做**週期**（Period），單位是秒（s）。   ### 頻率 物體每秒來回振動的次數，叫做**頻率**（Frequency），也就是週期分之一。 - 單位是秒分之一（1/s），也稱為赫茲（Hz） - 比如440Hz代表物體每秒來回振動440次 - 因此，頻率用來表示物體振動的快慢 理論上，人類的發聲頻率是85Hz~1100Hz，人類只能聽見20Hz~20000Hz之間的聲音。 - 低於20Hz的稱為：次聲波（Infrasound） - 高於20000Hz的稱為：超聲波（Ultrasound）  ## 音調 頻率越高，音調就越高。  頻率越低，音調就越低。  通常女生講話時，聲帶振動的頻率就比較高，因此我們聽到的音調就高，有時會有點刺耳，而男生講話時，聲帶振動的頻率就比較低，因此我們聽到的音調就低，顯得比較低沉。 ## 響度 當提高聲音的**響度**（音量，大小）時，振動的幅度會變大。  我們常用dB（分貝）來描述聲音的響度。 | 0分貝 | 剛能聽到的聲音 | | ----------- | --------------------------- | | 15 分貝以下 | 感覺安靜 | | 30 分貝 | 耳語的音量大小 | | 40 分貝 | 冰箱的嗡嗡聲 | | 60分貝 | 正常交談的聲音 | | 70分貝 | 相當於走在鬧市區 | | 85分貝 | 汽車穿梭的馬路上 | | 95分貝 | 摩托車啟動聲音 | | 100分貝 | 裝修電鑽的聲音 | | 110分貝 | 卡拉OK、大聲播放MP3的聲音 | | 120分貝 | 飛機起飛時的聲音 | | 150分貝 | 燃放煙花爆竹的聲音 | ## 音色 ### 概念 **音色**（Timbre）是指聲音的特色。 - 不同的聲源由於其材料、結構不同，則發出聲音的音色也不同 - 我們之所以能夠根據聲音區分出不同的樂器、不同的人，都是因為它們的音色不同 - 不同音色的聲音，即使在同一響度和同一音調的情況下，也能讓人區分開來 微信的聲音登入功能，就是基於不同人不同聲色的原理，為每一個人私人定製一把聲音鎖。  ### 原理 通常聲源的振動產生的並不是單一頻率的聲波，而是由**基音**和不同頻率的**泛音**組成的複合聲音。 - 當聲源的主體振動時會發出一個基音 - 同時其餘各部分也有複合的聲源，這些聲源組合產生泛音 音調是由基音決定的，而音色主要取決於聲音訊譜結構中的泛音多少。 ## 噪音 ### 物理學角度 從物理學角度上講，噪音（噪聲，Noise），是指聲源作無規則振動時發出的聲音（頻率、強弱變化無規律）。 ### 環境保護角度 從環境保護角度上講，凡是妨礙人們正常休息、學習、工作的聲音，以及對人們要聽的聲音產生干擾的聲音，都可以稱之為噪音。 ### 影響 長期的噪音可以影響人的身心健康。 - 噪音可能導致各種不同程度的聽力喪失 - 長時間處於85分貝以上的噪音可以影響人的聽力 - 響於120分貝的噪音可以使人耳聾 - 噪音還會提高人體內皮質醇的分泌，進而導致高血壓、心臟病和胃潰瘍 - 噪音影響心血管的健康、睡眠的品質、甚至胎兒的發育 - 噪音所引起的聽力損傷、心血管傷害，也會造成生殖能力、睡眠、心理的影響 ## 討厭的聲音 大多數人都無法忍受指甲劃過黑板的聲音，甚至一想到都會覺得煩躁。  ### 研究 研究表明： - 這種讓人討厭的噪音和嬰兒啼哭及人類尖叫的聲音有著相同的頻率 - 人耳對2000Hz~4000Hz範圍內的聲音是難以接受的 - 而指甲刮黑板聲音的特殊之處，就在於它的頻率，正好處於2000Hz~4000Hz頻段內 大腦中的杏仁核在聽到指甲刮黑板的聲音時，會異常興奮，於是霸道地接管了大腦聽覺的任務，向聽覺皮層發出痛苦的資訊。  ### 五大人類討厭的聲音 第一：刀子刮玻璃瓶聲。 第二：叉子刮玻璃聲。 第三：粉筆刮黑板聲。 第四：尺子刮玻璃瓶聲。 第五：指甲刮黑