2.1　音频基础

2.1.1　声学基础知识

1．声音的产生

声音是由物体振动产生的，当振动停止时，声音也随之停止。当振动波传播至人耳时，便引发了听觉体验。声音可以分为乐音和噪声两类。乐音是由规则振动产生的，只包括有限且特定的频率，具有明确的波形。而噪声是由不规则振动产生的，包含一系列不确定的音频，波形不固定。

2．声音的传播

声音需要介质来传播，真空中不能传播声音。介质是指能够传播声音的物质。声音在所有介质中以声波的形式传播。声音在单位时间内传播的距离叫作声速，其在固体和液体中的传播速度通常快于气体。

3．声音的感知

外界的声音引起耳膜振动，通过听小骨及其他组织传递给听觉神经，再由听觉神经将信号传递至大脑，这样人便感知到了声音。

人耳能够感知的频率范围为20 Hz～20 kHz，此频率范围内的声音被称为可听声或者音频。根据频率的不同，声音可进一步进行如下分类。

● 频率低于20 Hz的声波称为次声波。

● 频率在20 Hz～20 kHz的声波称为可听声。

● 频率在20 kHz～1 GHz的声波称为超声波。

● 频率大于1 GHz的声波称为特超声或微波超声。

4．声音三要素

声音具有3个要素——音调、响度和音色，它们共同决定了声音的特性。

● 音调。音调是指声音的高低（如高音、低音），由频率决定，频率越高，音调越高。频率是指声音信号在1 s内周期性变化的次数，用赫兹（Hz）表示。例如，20 Hz 表示声音信号在1 s内周期性变化20次。

● 响度。响度又称音量或音强，是人们主观感受到的声音大小，它由声音的振幅和听者与声源之间的距离决定。振幅越大，响度越高；听者距离声源越近，响度越高。响度的度量单位为分贝（dB）。

● 音色。音色又称音品，是由发声体的材料和结构特性决定的。不同的人声、乐器声，如钢琴、提琴、笛子等，之所以各有特色，正是由它们的音色造成的。

5．声道

声道是指在声音录制或者播放时独立采集或者回放的音频信号。声道的数量代表了录制时使用的音源数量或者播放时使用的扬声器数量。

早期的声音重放技术落后，仅支持单声道，只能提供基本的声音输出（如留声机、调幅广播）。后来有了双声道的立体声技术（如立体声唱片、调频立体声广播、立体声盒式录音带、激光唱片），利用人耳的双耳效应，为听者带来了声音的纵深感和宽度感，营造出立体的听觉体验。现在多种多声道环绕声技术（如4.1、5.1、6.1、7.1声道），通过在听者周围布置多个扬声器，使听者感受到被声音包围的现场感，广泛应用于电影院、家庭影院、DVD-Audio、SACD、DTS-CD、HDTV等场合。