人可听声音的频率是 20~20000Hz,这个范围被分为了 10 个频程范围,杂讯测量是测其中 8 个中心频率的杂讯。

问题来了,怎么理解这个频率,声波在传输过程中,各个频率的波都有吗?如果把声波想像为实质化,那不是相当于在空间上同时存在著 N 多个不同频率(即波长)的波形??


这个问题很有意思,非常精准的答案是傅里叶变换。哦,这简直是我大学里的噩梦。哈哈哈。

言归正传 。

先举一个例子。近似地看,月亮绕著地球转,轨迹是个圆形;地球绕著太阳转,也是个圆形。那你有没有想过,从太阳系正上方观察,地球绕太阳一圈,月球会走过怎样的轨迹呢?请看下图:

有没有像小时候画万花筒一样图形的尺子作图:

看著月球划过的轨迹,这么复杂的图形,其实可以简单地描述为月球绕著地球转,地球绕著太阳转所划过的轨迹。月地间距离、地球太阳间距离,以及地球运行速度、月亮运行速度,都将改变这个轨迹的大小和密集程度。

与这个类似,任何的一种波形,就算是复杂、杂乱无章的、奇形怪状的波形,都可以描述为一系列简单的三角函数的叠加。以下图为例,一个波是呈现黄色的波形,θ+3θ+5θ+7θ四个波叠加就呈现红色的波形了:

就算是方方正正的脉冲,也能描述成很多三角函数的叠加。下图第一行是脉冲波的波形,如果只有几个波叠加拟合,就是第二行的那个样子,如果是非常多的波叠加就呈现第三行的样子了:

把某个波形转换成若干个正弦波的叠加,就是傅里叶变换—— 一个波可以等价为很多个振幅不同、频率不同的正弦波的叠加。

以上图脉冲的变换为例,振幅最大、频率最低的是基波;单有它还并不像脉冲,还要有更多的振幅小、频率更高的波叠加,才像方形的脉冲。高频保留越多,与方形拟合得更好。

所以,你可以把听到的声音,直观地看成是一条奇形怪状的波形(时域),也可以看成是很多振幅不同、频率不同的正弦波叠加(频域)。这两种是等价的,根据你的实际需要自行采用。


没错,通过傅立叶变换可以把声波分解成正弦波的叠加,每种正弦波对应一种频率和振幅。

声波是通过振动产生的,周期性的振动产生的声波也具有周期性,非周期性的振动产生的声波由于杂乱无章,又称为噪音,其中含有各种频率,且每种频率的强度一致的噪音成为白色噪音(white noise).

通过相关软体,比如Adobe Audition, 可以对一段声音的波谱进行分析。常用有两种,一种是频域(frequency domain),也就是横坐标是频率,纵坐标是声压(sound pressure),单位是分贝(dB),也就是经常在马路中央看到的噪音显示器的单位。高于90分贝的声音对人体有害,不可长时间暴露于此。另一种就是时域(time domain)了,横坐标是时间,纵坐标还是声压。

需要说明的是,频率和音调不是一个概念,简单地说,频率是一个客观量,音调是一个主观量,不同的人听同一个频率的声音,感觉到的音调可能不一样。其次,描述声音还有响度(loudness)这个量,响度也是一个主观量,它与声音的频率和声压都有关。

其实声波,电磁波都类似,包括光波也是一种电磁波。傅里叶变换光学听说过嘛。声波是一种物质波,没有物质也就没有声波。真空中不能传播声音。现实中是不存在绝对单一频率的声音信号的,根据傅里叶变换,我们知道,如果声源是知道无限信号,那么它是有可能只有一个频率,但是现实中不存在从无限远的过去通到未来的声音信号,所以声波有一个中心频率,也有频宽。这点在波的分析中都实用。激光是通过谐振产生特定频率,但是激光也不是理想上的单色光,最核心的问题也是在这里。

一个板子可以在不同的震动下面产生不同的模态。我认为也是因为物体的特性,声波在物质中传播的规律有关。

综合过来看,声波其实是物质周期性震荡产生的压力波,因为寄托于物质,向四周传递开来,就是所谓的声波。其传递的速度就是声速,声速在不同的物质中差距还是很大的。周期性震荡的频率就是声波的频率。


傅立叶变换, 欧拉公式,耳蜗。

题主自学一下吧。


谢邀,我们目前主要是研究超声波的领域,看似相同,声波其实是另一种范畴,无法给出详尽答复。


分首先明确,声音频率是什么?

百度百科定义: 物理中声音是由物体振动发生的,正在发声的物体叫做声源。物体在一秒钟之内振动的次数叫做频率,单位是赫兹,字母Hz.

做个假设,把一个真空屋子当做空间,真空中充满无数细小的球体(不考虑重力,漂浮状态)当做分子,拿一个铁锤在屋子敲击地板,顿时铁锤与地板的作用力,挤压铁锤附近真空中的球体,球体在推力的作用下,依次类推,动能层层传递其它球体,传递到四面八方。

铁锤附近的球体依然在「不停动荡」,推动周围的球体,单个球体运动一个来回,叫振动一次,一秒钟,振动了多少个来回,就是「声音频率」,直至动力势能消耗完,它不做规律运动了,开始原来的无规则运动。


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