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录音:自由声场中的声辐射

2012-4-12 02:05| 发布者: admin| 查看: 479| 评论: 0|原作者: 中国音响网

  尽管在实际问题中各种不同的空间环境可能形成的声场各不相同,但从理论上讲,可以将它归结为两种基本类型:自由声场和混响声场。典型的自由声场在自然界中是罕见的。为了满足自由声场的只有直达声而无反射声或反射声可以忽略的基本要求,严格地说,只能在无限延续、均匀而各向同性的媒质中形成。显然,这种媒质所在的空间应不存在界面,即为无限空间,至少这种界面对声传播的影响可以忽略不计。在这种情况下,问题就变得十分简单,声学基础理论中有关无限媒质中的声传播规律均可适用。

  在声学基础理论中,大多讨论的是等幅波的情况,即在声传播过程中质点振动的位移或速度等物理量的幅值都是恒定的。换句话说,有效声压与声强在传播过程中保持不变。事实并非如此。在一般情况下,声压等物理量都是随着传播距离变化的。除非声源辐射的是平面波,否则即使不考虑媒质(这里主要是指空气)的吸收,球面波与柱面波在其传播过程中,由于传播距离的增加,波阵面的面积也不断增加,从而使能量随之分散,因此单位面积的能量就相应减小,即声强随传播距离的增加而减小。这种现象称为声波的逸散。

  声场中某一点的声强,指的是在单位时间内,在垂直于声波传播方向的单位面积上所通尽的声能。为了分析声波在传播过程中随距离的变化情况,现以球面波为例进行分析。所谓声波的吸收是指当声波通过媒质或入射到另一媒质时,将声能转变为其它形式而产生衰减的现象。它是声传输过程中影响声强或声压的另一重要原因。

  尽管从严格意义上讲,室外声场一般都不能满足自由声场的基本要求,但在处理实际问题时,对于宽阔的室外空间可以近似地当作自由声场处理,以便使问题简单化。必须注意的是,在这种情况下,必须根据具体条件作适当修正。这时应注意以下几个问题:

  1. 声源的形状与大小对声场的影响

    在声学基础理论中,大多数是以平面波或球面波为讨论对象的。它们可以看成是点声源在不同距离时的情况。在实际问题中,除了点声源外,还大量存在着线声源和面声源一类的问题。例如,排列成行的合唱、奔驰的列车以及波涛汹涌的大海、大型集会的群众等等,它们在一定条件下均可作为线声源或面声源加以处理。无论是点声源、线声源或面声源,在考虑它们的适用条件时,都应注意所考虑的声波波长与声源线度之间的关系。

    无论是线声源还是面声源都只是在近场时才对声传播产生严重影响,在距离相当远(即远场)时,则蜕化为点声源的情况了。换句话说,实际的线声源或面声源只有当它们距其中心的距离很小时,才和理论上无穷大的线声源或面声源的结果相近似。也就是说,只有比声源的线度小得多时,声源的形状才对声辐射产生显著影响;当比声源辐射的声波波长或声源的线度大得多时,声强随距离的减小就类似于点声源了。

  2. 声场中的反射面的影响

    尽管室外声场可近似地作为自由声场处理,但实际情况并非如此。这里所说的“自由声场”是相对于“混响声场”而言的,也许称之为“直达声场”更为接近实际。这就是说,室外声场一般不存在混响。然而,反射面的存在几乎是不可避免的,因此对于反射声的分析就成为十分必要的了。对于录音而言,设计并控制反射声的状况是十分重要的,因为它对声音的音色及声音效果都有着极其重要的影响。

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