音响人必备小知识:“倍频程”你知多少?
人耳听音的频率范围为20Hz到20KHz,在声音信号频谱分析一般不需要对每个频率成分进行具体分析。为了方...
人耳听音的频率范围为20Hz到20KHz,在声音信号频谱分析一般不需要对每个频率成分进行具体分析。为了方便起见,人们把20Hz到20KHz的声频范围分为几个段落,每个频带成为一个频程。频程的划分采用恒定带宽比,即保持频带的上、下限之比为一常数。实验证明,当声音的声压级不变而频率提高一倍时,听起来音调也提高一倍。
由以上信号频谱可知:整个频谱的表达形式很大程度上取决于X轴频率的表达方式。频率的主要表述方式有两种:
一、等宽频程:(在此不做详解)
二、倍频程:
若使每一频带的上限频率比下限频率高一倍,即频率之比为2,这样划分的每一个频程称1倍频程,简称倍频程。
即:
如果在一个倍频程的上、下限频率之间再插入两个频率,使 4个频率之间的比值相同(相邻两频率比值=1.26倍)。这样将一个倍频程划分为3个频程,称这种频程为1/3倍频程。我们通常使用的31段均衡器也称为1/3倍频程均衡器。
即:
等宽频程和倍频程,这两者有什么区别呢?假设有两家工厂,今年都需要在产品装箱前进行产品的质量检查。
第一家工厂甲,员工非常勤快,整年每月每天对每件产品都进行了很细致的检查。
另外一家工厂乙,刚开始工人们很勤快,对每件产品都检查。后面就变得越来越懒,从每件产品检查,变成每10件产品检查一个,每100件产品检查一个,每1000件产品检查一个,最后到每10000个产品检查一个。
甲工厂就是等宽频程,乙工厂就是倍频程。请大家回想一下,在工作中我们接触最多的是哪种呢?没错,就是倍频程。
一、在音响中,为什么使用“倍频程”?
因为我们人耳的可听频率范围为20-20000Hz,范围非常广。如果采用等宽频程,要表现出低频到高频的声音信息需要的数据量非常大,所以我们采用的是倍频程。
在噪音测量中,通常用倍频程和1/3倍频程。
1/3倍频程作用主要是分析噪声能量的频率分布。另外做分析的时候加了计权网络可起到滤波功能。
每个倍频程或者1/3倍频程的获得是通过带通滤波实现的。但是作为总的倍频程或者1/3倍频程分析来看,主要是为了研究信号能量在不同频带的分布。
使用1/3倍频程主要是因为人耳对声音的感觉,其频率分辨能力不是单一频率,而是频带,而1/3倍频程曾经被认为是比较符合人耳特性的频带划分方法,不过现在心理声学里提出了Critical Band这么个频带划分方法,听说更符合人耳特性。
二、倍频程的作用
两个频率相比为2的声音间的频程,一倍频程之间为八度的音高关系,即频率每增加一倍,音高增加一个倍频程,图示均衡器的的各频点之间就是倍频程关系。倍速录音用双卡录音机录音时,为了节省录音时间而设置的功能,倍速录音的磁带速度是正常录音的两倍,所花时间缩短了一倍,监听录音效果时,声音为快速播放效果,音调升高一个八度。(以上涉及到一个关键词:倍频程,下文我们做具体讲解。)
1、“倍频程”的概念?
所谓倍频程就是频率增加一倍频谱所占据的空间,由于起始点的频率是随机的,所以对于不同起始频率点的倍频所占据的频谱空间是不相同的。例如起始点频率是100HZ,那么一个倍频程就是从100HZ---200HZ,如果起始点频率是200HZ,那么一个倍频程就是从200HZ---400HZ,如果起始点频率是70HZ,那么一个倍频程就是从70HZ---140HZ,…..以此类推。1993年国防工业出版社版的是这么解释的:两个声音的频率比(或者音调比)的以2为底的对数称为频程,数学表达式为n=log2(f2/f1)(f1为基准频率,f2为求倍频程数的信号频率,n为倍频程数),即n倍频程频率f2=频率f1x2的n次幂。其中n可以是整数或分数。例如n=1、1/3,分别称为”倍频程”和”三分之一倍频程”。
在中国声学之父马大猷所著“声学手册”中,倍频程的定义为:两个基频相比为2的声音间的距离,亦可称为1/1倍频程。倍频程是指一个频率范围,其定义中的两个基频就是指这个频率范围的最高频率(上限频率)和最低频率(下限频率)。倍频程还涉及到另外一个概念叫中心频率,中心频率是上限频率与下限频率的乘积的开方。我们经常会讲125Hz倍频程或250Hz倍频程,是指以125Hz或250为中心频率的一个倍频程范围。
目前常用的倍频程的中心频率为:
31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 和16000Hz
1/3倍频程就是把上述每个频程再一分为三,此时所用的中心频率为:
40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800
1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000
附:
二、倍频程的具体计算
在上述倍频程的公式中:
n=log2(f2/f1),即n倍频程频率f2=频率f1x2的n次幂
如果频率是100HZ的话,它的倍频程就是200HZ。它的2分之1倍频程频率就是141HZ,就是100HZ乘个系数,这个系数是2的(1/2)幂,就是2的开平方根。它的3分之1倍频程频率就是100HZ乘一个新的系数,这个系数是2的(1/3)幂,就是2的开三次方的根。
再例如有的信号源是有若干频点所组成,而且对每个频点的安 排是这样要求的,例如频率范围是从100HZ—1000HZ,而且频率间隔是1/12倍频程,也就是说在一个倍频程里安排12个频点,每一个之间的间隔为1/12倍频程。
例如:从100HZ—200HZ,而且频率间隔是1/12倍频程,设第一个频点是:
1/12=log2x=lgx/lg2
lgx=0.3010×1/12
=0.025
x=1.055
倍频程
对起始点频率的倍数
频率数
1/12
1.055
105.5HZ
2/12
1.122
112.2 HZ
3/12
1.189
118.9 HZ
4/12
1.238
123.8 HZ
5/12
1.335
133.5 HZ
6/12
1.414
141.4 HZ
7/12
1.498
149.8 HZ
8/12
1.587
158.7 HZ
9/12
1.682
168.2 HZ
10/12
1.782
178.2 HZ
11/12
1.888
188.8 HZ
12/12
2.000
200.0 HZ
结 语
以上就是不为人
们所熟知的倍频程。由于倍频程在音频运用中影响各个方面,本文只是对倍频程做个简单的知识普及,希望对你有所帮助。后面文章中或涉及到倍频程就不至于抓瞎了~
转自:艾维音响网
(文章素材来源于网络,由艾维网整合编辑发布,转载请注明来源。)
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