兩段振幅 音色 頻率相同的聲音在同處同時發出,疊加出的聲音有什麼特點?

時間 2021-05-07 22:42:29

1樓:loiu94

我還有個問題,聲音是縱波,這種情況下在兩個完全相干聲源的連線中點處,疊加應該是0的,那為什麼日常生活中感覺到的卻是增強的效果

2樓:萌叔哦賣糕

大家都回答得很詳細了。我就稍微補充一點:振幅和頻率都是物理量,而「音色」不是物理量。

了解你說的意思,是指這幾個音源發出聲音的音色是一樣的。如果是單音,那麼也就是說它們的波形是一樣的。如果不是單音,那還要看每一時刻波形是怎麼疊加的。

3樓:

假設乙個聲源先發聲,振幅a,然後再放置另乙個聲源與它相干,也就這個聲源要在旁邊聲源壓縮空氣的時候也壓縮空氣,此時所需的壓縮力量肯定更大(氣壓變大了),同樣電壓激勵下,沒辦法達到同樣的a振幅,必須加大功率才能保證也貢獻a振幅。同樣第二個聲源也會影響第乙個聲源的阻力。那麼在輸入能量不變的情況下,兩個聲源振幅都下降,最終合成振幅根號2。

如果按照題目的假設,強行保證單個聲源振幅不變,那麼單個聲源功率翻倍,合成振幅是2倍

4樓:肖特基

@Xi Yang 應該是能量疊加。不是幅度疊加!

2017.9.5更新,剛好在實驗室調程式。所謂實踐出真知,那我就做乙個實驗看看我的理論對不對:

隨手拿兩個一樣的喇叭(8歐5W)接上1khz訊號源(3Vrms),緊靠放置在一起。然後用手機在1m外錄音測試(已把兩個喇叭都開啟的情況增益到0dB)

(按開關的時候手抖了一下)

很明顯,當關閉乙個喇叭的時候,振幅由1.0(0dB)下降到0.70(約sqrt(2)/2)。

故聲波疊加應是功率疊加,而不是振幅疊加。另外由訊號發生器上讀出的輸出功率在關閉乙個喇叭後,也下降到約原來的一半。證明兩個喇叭之間幾乎沒有互相影響。

5樓:井瑞祥

在認為兩個聲源相位相同,完全相干的情況下:

如果激勵源強度不變,聲源聲功率不變,則疊加後幅度為 倍,此時由於兩個聲源互相影響,在互輻射阻抗的作用下單個聲源貢獻的幅度將為 ,總聲功率是單個聲源的2倍。

如果保證單個聲源貢獻的幅度不變,則疊加後幅度為2倍,此時由於兩個聲源互相影響, 在互輻射阻抗的作用下,單個聲源的聲功率將提高為原始聲功率的2倍,接收點處總聲功率為單個聲源時的4倍,多出來的能量由激勵源提供。

因此,在第一種情況下,3、4不同,也就是 @Zero陣戎 所模擬的情況;在第二種情況下3、4相同。

第一種情況下由於其它聲源的影響導致輻射阻抗變化、輻射聲壓改變的狀態,可以通過雷射器測量揚聲器振膜的振動幅度得到證實。

6樓:重離子貓貓

振幅和頻率是一回事,音色是一回事。

另外,聲波是縱波,是具有指向性的,同一位置,同一方向,同時發射,經過線性介質,根據相位不同,會產生振幅不同的單音,頻率不變。自己算一下(sin(wt)+sin(wt+deltaPh))*1,非線性介質由於後面的1會變成跟振幅有關的衰減,因此引入諧波失真,會根據情況出現2w 3w 4w的諧波。這個問題再向現實引申,就要考慮介質的聲阻,相位的差異引起振幅的差異引起諧波頻率的差異,在發射端介質介面上,又會引起聲波的耦合差異,再反過來影響波平面的形狀。

上述的公式是嚴重脫離現實情形的。

人耳聽力基於波的能量,也就是跟振幅的平方線性相關。振幅就可以簡單的理解為跟聽到的響度正相關。

音色屬於聲學概念,已經涉及到諧波甚至要考慮交調,單音往往是最簡單的模型,一旦涉及到的模型是乙個頻段,甚至是時變的頻段,就不是知乎答案的篇幅能說清楚的了。

7樓:品竹

謝 @Yui Yoshioka 邀。

贊同 @Zero陣戎 的回答,已經回答的較全面了。

音色=純音+變換+混合方式。

同相位的基礎上,音色不變。

8樓:

@Zero陣戎 的答案已經說得很明白了。

聲波是一種波,波的疊加取決於相位和頻率,單個頻率的波疊加遵循線性規律。

題主提到的「聲音的起點」就是「相位」的直觀描述,相位不同的波疊加之後可能加強也可能減弱。

至於「響度」和「能量」的關係,不知道。以上。

9樓:

還要看相位。

另外同位置同頻率同相位的話,振幅就是2倍,因為二者是相干聲源,能量是四倍,模擬交流電就很好理解了,兩個同相位的相等電壓源串聯,o-p值相加,功率為4倍。

如果相位不同就複雜了,因為時間相位是跟頻率相關的,舉個例子基頻相位差180度,那麼初始的基頻完全抵消,2次諧波振幅翻倍變成了基頻,那麼疊加後可認為頻率翻倍,音色改變。

10樓:zpan

聲音 1 和聲音 2 的音色相同,那麼我們就假設它是最簡單的正弦波吧。

聲音 1:

聲音 2:

其中, 是兩個聲音的振幅, 是兩個聲音的角頻率( , 即頻率), 、 是兩個波形的初始相位。

疊加後:

通過高中學的三角變換可得

因此疊加後的聲音仍然是乙個正弦波,其振幅是 ,角頻率仍為 , 初始相位為 。

可見,當 時, ,

當 時, 。

如果不是正弦波呢?對於線性時不變的訊號,我們可以對其做傅利葉變換,得到各個頻率分量(有空再寫)。如果是非線性或時變的訊號,我們可以把時間軸分成很小的幀,對其進行短時傅利葉變換,在很短的時間內可以認為是線性時不變的。

11樓:HumJ

補充開頭:很多人在考慮相位,音色可以看作不同振幅、頻率、相位的聲波的組合,音色相同,本身就已經確定了振幅、頻率、相位的一致。再加上同時同地發出,那就是兩組完全一樣的聲波

做一下實驗,隨機音色生成一段波形,電平值為-7.833分貝

然後把兩個這樣的波形對齊疊加

然後混縮為乙個新波形

可以看到,波形本身形狀沒有改變,也就是音色沒有變化(開頭部分由於重新取樣產生了失真,但其餘部分正常,在允許的誤差範圍內),而振幅變大,但不是加倍,電平值為-4.833分貝,大約與前面乙個相差3分貝,而3分貝代表0.3貝爾,也就是10的0.

3次方,大約是1.995也就是二倍

貝爾(分貝)是能量比例單位,定義是兩個能量大小之比的對數,差3分貝的意思是差了一倍的能量。這個符合常識:兩份相同的能量疊加,得到的是雙倍的能量

振幅為什麼不是二倍呢?因為振幅與能量不是正比例關係。聲波是機械波,聲波傳導的是彈性勢能,E= kx,也就是說,能量正比於振幅的平方,所以,兩份相同的聲波疊加,能量加倍,振幅應該變成原來的√2 倍

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關於聲波疊加是否為線性疊加,這個我在做上面的實驗的之前也覺得是線性疊加,但後來想了想,如果是線性疊加,2份聲波疊加後振幅變為2倍,那麼用 E= kx 換算成能量,就是原來的4倍,也就是說,1+1=4,多出來的2份功率是從何而來的呢?如果是10份疊加,就是100倍能量,多了90份?如果沒有第三方的能量輸入,這豈不是永動機了?

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關於響度,補充一下,響度是人的主觀感受,人的眼睛耳朵鼻子味蕾都是感受的「能量強度的數量級」,也就是感受的是其對數值,所以使用分貝作為響度的單位是符合主觀感受的

以人耳能感受到的最小音量的功率取對數作為0分貝,所以我們日常生活中的音量都是正數分貝,10分貝能量大小是0分貝的10倍,20分貝能量大小是0分貝的100倍,30為1000倍,40為10000倍...

工程領域將0分貝取值為「裝置能提供的最大能量值」,所以此處所有分貝值都是負值,如果大於0分貝,表示超過裝置最大功率,輸出將產生失真,甚至使裝置過載燒毀

增益指數不考慮任何範圍,所以分貝值可正可負

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