音质评价中的音调与倍频音程及音频测量中的粉红噪声

  • A+
所属分类:声学基础

音调
音调或称音高,是人对声音频率高低的主观评价尺度。
人耳对音调变化的感觉不是线性的。如钢琴(88键钢琴,白52黑36,最低27.50Hz,最高4186.01Hz)A4键440Hz,升高八度到A5键f=880Hz,再升高八度,不是880+440=1320 Hz,而是880×2=1760 Hz。即相邻等音程之间的频率关系是对数关系。F2/f1 = 2, f3/f2 = 2,f4/f3 = 2 或者log(fn+1/fn) = log fn+1-log fn = 常数。
例如:
log880-log440=2.94-2.64=0.30 log1760-log880=3.25-2.94=0.30
∴ 我们说人耳对音调变化的感受是对数关系。
音程
在频率轴上两个音高之间的距离称为音程。一个8度音程称为倍频音程(Octave)。人耳听觉范围可分为10个倍频音程。
20-40-80-160-320-640-1280-2560-5120-10240-20480
每个倍频程分为12个半音,每个半音可分100音分。
∴ 一个倍频音程有1200音分。
钢琴最低27.50Hz,最高4186.01Hz。
每一倍频音程有12个半音,相邻两个半音频率之比为2的1/12次方21/12=1.059。
分数倍音程
在喇叭测试信号中,还常用分数倍频。如1/3 Octave, 1/6 Octave, 1/12 Octave。他们把一个倍频音程再分成3份、6份或12份。在分的时候,仍要求相邻频率之比为常数。例如f4 = 2* f1。 f1到f4为倍频音程,分成3份,则有f1 →f2, f2→f3, f3 →f4且f4 /f3 = f3/f2 = f2/f1 = D =const。
所以 F4 = D*f3 =D*D*f2 = D*D*D*F1。
已知 f4/f1 = 2。 即D*D*D =2,D 等于 2的1/3次方。
则 D=1.26
如果F1=40、 F4=80,则:
F2=40*1.26=50
F3=50*1.26=63
F4= 63*1.26=80
1/6 Octave 相邻频率之比为 2的1/6次方,为1.125。
1/12 Octave相邻频率之比为 2的1/12次方,为 1.06。
人耳对频率的分辨能力,高音差2音分已经能分辨,差8个音分大多数能分辨。专业工作者可区分相差0.1Hz的两个音叉。钢琴调音师能准确的把 27.50 Hz调到26.8~27.2Hz,以满足人们的听觉。
粉红噪声
在音频测量中常用粉红噪声作测试信号。而不用纯音,因为粉红噪声的峰值因子更接近语言或音乐的峰值,它的频谱更符合人耳的听觉特性。
白、红噪声之比较:
白噪声频谱曲线很平,对任意固定的f2-f1频率范围能量是定常的;粉红噪声,其能量在任一固定的频率比上是定常的。对相同的20-20kHz的能量,粉红噪声频谱必定开始值较大,随频率增高而下降,在632Hz处粉红噪声与白噪声能相等,然后下降。
对每单位频率来说,白噪声能量是一定的。1K-900Hz与200-100Hz的能相等。
粉红噪声能量每等比频率上是相等的。如10K-1K的能量(10:1)与1K-100Hz(也为10:1)的能量相等。因此以单位频率的能量而言,高频能量比低频能量小(10K-1K有9000个单位频率,1K-100有900个单位频率)。(白,红噪声之比较)

avatar

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: