声波

声音始于空气中的振动,如吉他弦、人的声带或扬声器纸盆产生的振动。这些振动一起推动邻近的空气分子,而轻微增加空气压力。压力下的空气分子随后推动周围的空气分子,后者又推动下一组分子,依此类推。高压区域穿过空气时,在后面留下低压区域。当这些压力波的变化到达人耳时,会振动耳中的神经末梢,我们将这些振动听为声音。

当您看到表示音频的可视化波形时,它反映了这些空气压力波。波形中的零位线是静止时的空气压力。当曲线向上摆动到波峰时,表示较高压力;当曲线向下摆动到波谷时,表示较低压力。

表现为可视化波形的声波

A. 零位线 B. 低压区域 C. 高压区域 

波形测量

几个测量值描述了波形:

振幅

反映从波形波峰到波谷的压力变化。高振幅波形的声音较大;低振幅波形的声音较安静。

周期

描述单一、重复的压力变化序列,从零压力,到高压,再到低压,最后恢复为零。

频率

以赫兹 (Hz) 为单位测量,描述每秒周期数。(例如,1000 Hz 波形每秒有 1000 个周期。)频率越高,音乐音调越高。

相位

以度为单位测量,共 360 度,表示周期中的波形位置。零度为起点,随后 90º 为高压点,180º 为中间点,270º 为低压点,360º 为终点。

波长

以英寸或厘米等单位测量,是具有相同相位度的两个点之间的距离。波长随频率的增加而减少。

左侧为单个周期;右侧为完整的 20 Hz 波形

A. 波长 B. 相位度 C. 振幅 D. 一秒 

声波如何互相作用

在两个或更多声波相遇时,它们会彼此相加和减去。如果它们的波峰和波谷完全同相,则互相加强,因此产生的波形的振幅高于任何单个波形的振幅。

如果两个波形的波峰和波谷完全异相,则会相互抵消,导致完全没有波形。

然而,在大多数情况下,各种声波会存在不同程度的异相,产生比单个波形更复杂的组合波形。例如,表示音乐、语音、噪声和其他声音的复杂波形结合了各种声音的波形。

注意:

因为其独特的物理结构,单个乐器可以产生极复杂的声波。这就是小提琴和小号即使演奏相同音符但听起来不同的原因。

同相声波互相加强。

异相声波互相抵消。

两个简单的声波组合成复杂的声波。

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