所謂匙孔效應(yīng),是指聲波通過孔洞之后形成的衍射聲音響效果。因為衍射過程中,聲波失去了原先的輔射方向,聽音者無法辨認(rèn)原聲場點聲源或陣聲源的具體方位,而將孔洞視為聲源。因此,無論原先聲場陣聲源布局如何復(fù)雜,匙孔效果仍給聽音者以點聲源的感覺。
聲波輻射特性
聲波由聲源向四周傳播,稱為聲輻射。在我們的印象中,習(xí)慣地認(rèn)為,聲音傳播時前后左右上下的音強(qiáng)度(音量)是相等的。其實不然。因為物體振動時通常不是整體均衡振動,而是局部振動,物體充分振動的一面亦即振幅*大的一面,它所輻射的聲波也*強(qiáng)。因此,在一個普通的聲場環(huán)境中,有些位置我們聽到的聲音*響些,有些位置聽起來聲音*弱些。
這*是說,同一個聲源,在同樣距離的不同方位上,聲輻射時存在著音量強(qiáng)度的差別。簡言之,聲輻射具有方向性。聲波在輻射過程中,能量隨傳播距離而減弱,對于一個合成波來說,隨著傳播距離的增大,音色亦會發(fā)生變化。這是因為各個諧波的頻率不同、振幅不同,在傳播介質(zhì)中受到的阻力不同,衰減的系數(shù)不同,一些頻率高振幅小的諧波在輻射過程中消失了,構(gòu)成音色的泛音成分發(fā)生變化。
因此,聲音傳得越遠(yuǎn),光澤*越小。雷電*是一個例子:近處的雷聲響而脆,遠(yuǎn)方的雷聲悶而沉。如前所述,20kHz以上的頻率稱為超聲。由于超聲波的波長很短,形成其福射的直線傳播有方向性、遇障礙反射等物理屬性。實際上超聲波的這些屬性并不限于20kHz以上的頻率,聲頻中從5kHz開始逐漸形成超聲屬性。
也*是說,超聲波的直線傳播、有方向性、遇障礙反射等特性在人耳的聽覺范圍之內(nèi)也是經(jīng)常遇到的。倘若復(fù)合波的基頻超過500Hz,其高次諧波均帶有超聲屬性。聲場中,由聲源直抵人耳的聲輻射(直達(dá)聲),是聽覺器官感受聲音的強(qiáng)弱、音高、音色和方位的主要信號依據(jù)。
(一)衍射
聲波在傳播時,如果被一個近于或小于波長的物體阻擋,*繞過這個物體繼續(xù)前進(jìn);如果通過一個近于或小于波長的孔,則以孔為中心,形成環(huán)形波向前傳播,這種現(xiàn)象叫衍射,又稱繞射。
雙縫衍射示意圖
通過障礙和孔洞傳播的衍射聲,造成能量的損失,所以衍射聲比直達(dá)聲音量要弱,同時因為諧波響度的減弱,造成音色變化。所以通過門縫聽人講話,往往聽不清楚講話內(nèi)容,而且不容易辨認(rèn)出講話人是誰。衍射聲還影響聽覺器官對原聲源的方位感覺,造成了 “匙孔效應(yīng)”。但*雙耳效應(yīng)來說,衍射又幫助人耳去辨認(rèn)聲源方位。
(二)匙孔效應(yīng)
所謂匙孔效應(yīng),是指聲波通過孔洞之后形成的衍射聲音響效果。因為衍射過程中,聲波失去了原先的輔射方向,聽音者無法辨認(rèn)原聲場點聲源或陣聲源的具體方位,而將孔洞視為聲源。因此,無論原先聲場陣聲源布局如何復(fù)雜,匙孔效果仍給聽音者以點聲源的感覺。匙孔效應(yīng)是單聲道平面音像的理論依據(jù)。
(三)反射聲、回聲、混響
聲波在傳播過程中遇到障礙物時折返的現(xiàn)象稱為反射。反射聲的能量損失多少要視障礙物的結(jié)構(gòu)情況來定??偟恼f,障礙材料越是吸音,反射聲的能量損失*越大。當(dāng)反射聲同直達(dá)聲(原發(fā)聲)傳到人耳的時間差超過1/20秒時,人耳*明顯地產(chǎn)生回聲感。