声音与听觉系列知识 Part 5 — 声音的传播

拍的幅值按照此频率做周期性变化：加强与减弱。

当两个声波的频差处于不同频率范围时，会表现出不同的特性。如果二者频差低于15Hz，会出现明显的拍现象；当频差大于15Hz，而低于300Hz时，能感受到明显的粗糙特性；而当频差大于300Hz时，可以明显的区分出两个声音。

在音乐演奏中，拍经常被应用。当拍的频率在中频段时，人耳会将此时听到的声音感知为区别于原始两个声音的第三种音调，在音乐术语中，称其为“差音(difference tone)”。差音一直都存在，尤其是当使用两个清晰的高音形成拍的时候，差音会更加明显。例如用两只笛子可以让人感觉是三重奏，用一个铜管乐器可以演奏出三个音调，将两个法国号音调混在一起，可以明显听出第三个不同的音调来。

利用差音，我们还可以突出基频。大多数乐器发声时都会同时发出基频和泛音(一般情况下其频率为基频的整数倍)。连续的两个泛音之间产生的拍的频率等于基频的频率，这种拍可以突出基频的音调(即使在原始的声音中没有基频音调也可以听出基频的音调来)。这个原理可以用于弥补因为回放设备低频回放效果不好而丢失基频音调的问题。

幅值调制信号是载波信号与调制信号在时域上的乘积，转换到频域，则是两个信号的卷积。而合成拍是两个信号在时域上的相加，是信号和差化积的过程，而幅值调制是积化和差的过程。

已调信号包括三个正弦分量：一个是原始的载波信号，另外两个频率成分分别是载波信号与调制信号的和频与差频。和频与差频均匀分布在载波信号的两侧，称为上、下边频带。调制不会改变载波信号的幅值，但边频带的幅值等于载波信号幅值与调制指数乘积的一半。

根据速度等于频率乘以波长的公式，当声音从传播速度快(慢)的介质进入到传播速度慢(快)的介质的时候，由于频率恒定不变，声波的波长会变短(长)。由此产生声音的折射现象。例如，当地面的空气比高空的空气温度低的时候，低处的声波传播速度就低于高处。

实际上，当你在房间的角落附近，或者在障碍物附近听声音的时候，你听到的是反射、衍射之后共同作用的结果。另外，衍射更多发生在波长较长(波长与频率成反比)的声音成分上，因此，在声屏障后更容易听清楚的是低频成分。

由于通过小孔可以发生声衍射现象，所以良好的密封对扬声器箱体至关重要。

此外，根据声衍射特性，音响回放声音时，并不是直线传播声波，且低频和高频声音成分向外传播的距离是不一样的。

上图是一个17.5*15cm的音响向外传播声音时，90dB的等强度曲线示意图。从图中可以看出，100Hz的低频声音比2000Hz的高频声音传播得更远。

100Hz声波的波长是3.45米，远远大于音响的几何尺寸；而2000Hz声波的波长与此音响尺寸相当。

实际上，在选购音响时，如果想在房间内有更好的音效，则需要选择尺寸更大的音响。由于声衍射现象，小音响传播的低音要比高音高很多，如前述等响度曲线图，音响尺寸越小，高低音的等响度曲线之间的距离就越大。听音位置如果不在音响的轴线上，这种现象会非常明显。所以，如果你买音响这是用于一个人使用，可以买小的，因为这个人可以移动到音响的轴线上，但如果需要同时很多人来使用，小音箱就不太适用了。