声学[1/2页]

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    声学

    1一门古老而又年轻的科学

    1。1声学的研究对象

    声学是物理学中发展最早的学科之一。它是研究机械振动在弹性媒质（气体、液体或固体）中传播规律的学科。它的起源可追溯到古代人类对于听觉、语言、音乐等的认识，到19世纪中叶，便已发展为一门体系较为严密的学科，当时瑞利所着的《声学理论》就是一部总结经典声学理论的巨着。

    20世纪以来，声学的研究对象已从“可听声”延伸到人耳无法听到的次声和超声、特超声，其应用范围已遍及国民经济各个部门及国防和人类的日常生活。声学与其它学科互相结合互相渗透，形成了不少新的边缘学科。如电子音乐、语言合成、语言识别、声呐工程、激光超声、超声诊断和超声医学等。

    声音是一种机械振动的传播。我们人类生活在一个充满声音的世界里。在空气中的某一物体一旦发生振动，它就会引起物体周围媒质的运动，这种运动会一直向远处扩散开来，物体的振动也就被带到四面八方了。当这种振动传到我们耳朵里时，会引起鼓膜的同样的振动，这种振动经过一系列复杂的传导到了大脑的听觉神经，我们便有了声音的感觉。显然，没有空气，我们就听不见声音。所以要听到声音，有两个很重要的条件，一个是振动的物体，一个是传播这种振动的媒质。

    空气、水和固体都可以是传播机械振动的媒质。

    声音在传播过程中还会引起物质的光学、电磁学、力学、化学性质方面的变化，而这些变化反过来又将影响声音的传播。同时，声音的刺激会对人类生理、心理发生作用并引起某种变化。所以，声学研究的范围很广，分支很多，粗略地说来，包括大气声学、水声学、电声学、超声学、建筑声学、音乐声学、语言声学、心理声学、生理声学等。

    1。2声学发展简史

    现代声学的研究可以追溯到英国的伟大物理学家牛顿的工作。他在1687年推导了声速公式，但因为用错了常数，使实际测量的声速值与理论不符。直到1816年，拉普拉斯提出气体的弹性恒量应采用绝热过程（而不是恒温过程）的弹性恒量，而使理论与实测的值达到一致。

    德国人克拉尼（1756～1827）是实验声学的创始人，他的名着《声学》是声学方面的第一本教科书，出版于1802年。一般认为，现代声学基础的奠基者是杰出的英国物理学家瑞利（1842～1919）。他在声学、振动理论、光学理论及热辐射方面都有贡献。他于1877年发表了《声学理论》，基本上完成了声学的数学理论。

    声学的发展和无线电电子学的发展是分不开的。这里首先要提一下的是能把电信号变成声信号和把声信号变成电信号的换能装置。1861年赖斯发明了第一个扬声器。他在磁棒上绕上线圈，然后把它放在一个共振匣内，当变化的电流通过线圈时，由于电磁感应，线圈发生振动，通过共振匣发出了声音。1877年美国大发明家爱迪生发明了机械留声机。它由一个用锡箔包着的圆筒和装着针尖的膜片组成。当人对着话筒说话时，声压就从膜片传到针尖，转动锡箔圆筒，针尖就在锡箔上刻出沟纹。这一发明使人类第一次可以把声音存贮起来。

    水声方面的奠基性工作是法国物理学家朗之万（1872～1946）完成的。他于1914年利用电容发射器和一只放在凹镜面焦点的磁粒微音器在水下进行实验，接收到了海底回波以及200以外的一块装甲板的回波。1917年设计了第一台实用的回声定位仪。利用它，人们第一次收到了潜艇的回波。此后水声在军事上的应用日见显着，特别是第二次世界大战，促使各国科学家从事声呐的研究，使水下反潜战的技术水平有了巨大的改观。美国海军实验室的乌立克博士总结了他近30年的工作，发表了《水声工程原理》一书，可以说是对这方面工作的一个很好的总结。

    目前水声学已不只在军事上获得应用，在海洋开发方面也有许多应用。例如近海油气田的数字地震勘探，大洋测温监视全球环境，失事飞机、海难救助的定位等。

    超声在医学方面的应用开始于70年代。1972年发明了一种可以显示人体内脏器官的超声仪器，即b模式扫描超声诊断仪（俗称b超）。将它用于产科诊断，获得了满意的结果。此后，各种不同体系结构的b超大量投入市场。目前，高分辨的彩色b超所得到的图像可与解剖图媲美。近年来超声方面的一个重大进展是声表面波器件。1885年，瑞利在理论上预言声波在某些固体上传播时，能量将集中于表面。1965年第一次用叉指换能器有效地产生了声表面波。于是声表面波器件获得了广泛的应用。目前已在电视、通信（无绳电话、寻呼电话）及雷达等方面使用声表面波器件。

    次声学的研究也有很好的应用领域。利用空气中的次声可以侦察核爆炸。从1961年开始，美国在蒙大拿州的一块方圆几十平方公里的荒地上挖了深井，用于地震监视及侦察地下核爆炸。

    噪声污染已与空气、水的污染并列为人类环境的三大污染，所以噪声控制就是各国所重视的解决环境问题的重要课题。各种消声方法，包括减振、人为屏蔽、有源消声等正在一些工业领域获得应用。

    在声学发展史中值得一提的还有生物声学。其中蝙蝠和白鳍豚是两种在仿生学中有重大价值的动物。20世纪初，美国生理学家葛拉姆包斯指出，蝙蝠会用喉头发射超声，而用耳朵接收回声，因而可以在黑夜中飞行与捕食。我国特有的一级保护动物白鳍豚是美国学者米勒1918年根据洞庭湖上的标本定名的。研究表明，它有非常独特的回声定位系统。1980年1月我国在洞庭湖上捕获一头白鳍豚，取名“淇淇”，现驯养于中科院武汉水生所。

    语言声学和生理声学是研究人类发声和语声，以及对声音感受的声学。g。s。欧姆（1787～1854）提出了声音是由许多频率合成的概念。亥姆霍兹发展了这一概念，采用谐振腔（我们现在正是以他的名字来命名的）对语言进行频率分析，从而奠定了语言声学的基础。他还对人耳听觉进行过研究，开创了生理声学这一分支。

    建筑声学的发展也很早，它和古代宫殿、教堂和剧院的建筑有关。由于声波传播速度远比光波低，在室内传播时会发生多次反射而互相干涉。室内任何一点的声强度都是一个相当复杂的量。直到1900年赛宾提出了混响的概念，人们才对很多声学现象有了较好的理解。

    1。3我国古代的声学研究

    我国是世界上的文明古国。根据对现存的有关古书及文物的考证可以看出，我国古代有关声学方面的知识是从制造、使用乐器开始的。早在公元前11世纪的商代，我国已能制造石磬（音qg）和成套的铜铙（音náo）等乐器。经过对河南安阳大司空村出土的商代后期铜铙的研究，可以推测当时已具有现代十二音律中的九律，并已有了五度谐音的概念。

    根据《汉书律历志》记载，在西周后期（公元前11世纪）已用各种质料制作乐器，提出所谓“八音”，即

    土曰埙

    匏曰笙

    皮曰鼓

    竹曰管

    丝曰弦

    石曰磬

    金曰钟

    木曰柷

    中国是世界上制造乐钟最早的国家。编钟是我国古代的一种重要乐器。1978年在湖北随县出土战国时代曾侯乙编钟，附有钟架、配件，精美罕见。墓葬时间为公元前433年。全部3层，64件，总重超过2500kg。这套编钟总音域跨五个八度，可以演奏出完整无缺的半音阶。

    公元前4～3世纪间成书的《墨经》中有大量的有关声学方面的记载。其中有一段关于利用挖地井埋缸听测地声的记录。这种方法，现代仍在使用。

    我国东汉时期的思想家王充（约27～99）在《论衡》中曾有关于喉舌鼓动空气而发声的叙述。到了明朝，着名学者宋应星明确提出声波的概念。他在《论气气声篇》中指出“气体浑沦之物……冲之有声焉，飞矢是也；振之有声焉，弹弦是也”。

    明朝朱载堉（1536～1614）发明了音律中的十二平均律。他的《律学新说》发表于1584年，比欧洲最早提出十二平均律的梅尔生早52年。朱载堉在计算时，小数点后精确到第25位。他的工作受到德国杰出物理学家亥姆霍兹的高度评价。可惜，由于封建社会的局限，朱的十二平均律被认为是异端邪说而被扼杀了。

    在我国，一些古建筑中还有一些巧妙地利用声音反射、共鸣特性的。其中最着名的就是北京天坛的回音壁、三音石、圆丘。此外还有山西永济县的莺莺塔。

    1。4近代声学在国民经济、国防及人类日常生活中的作用

    图5－1给出了现代声学的各分支和它们的基础以及同其它科学技术的关系。

    图5－1的中心是基础物理声学。第一个环是声学的分支学科。第二个环是相关的应用学科及领域。它的最外层是分属学科的五大类。我们从图上可以看到，人类的活动几乎都与声学有关。从海洋学到语言音乐，从地球到人的大脑，从机械工程到医学，从微观到宏观，都是声学家活动的场所。声学的边缘学科性质十分明显，它不断有新的生长点出现。在第二个环和第四个环之间是一门与各学科都紧密相关的新领域，即信号处理理论与技术。它是与现代蓬勃发展的计算机技术和微电子技术同时掘起的新领域。

    物理声学和理论声学是各分支的基础。它研究各种机械振动的原理和声波的收、发器。近年来，非线性声学也有引人注目的发展。

    音乐声学探讨各种乐器制作过程中的定音、音调及音色的机理，为向人们提供各种悦耳的乐器提供理论指导。

    语言声学和生理声学研究人类发声和对声音的感受。随着近代信息科学的发展，语言合成，语言识别的理论得到迅速发展。人机对话系统正在成为研究的热点。生理声学的研究和心理声学相结合为环境噪声的评价及噪声控制标准提供基础。

    建筑声学为现代大型剧场、大会堂的设计提供声学指导，也为城市噪声控制提供标准。对噪声和振动的研究还是和国防密切相关的课题。火箭、导弹飞行时的振动及其控制一直是衡量它们总体性能的重要指标。

    电声学的发展和近代通讯技术紧密相关。通讯、广播及日常生活中所使用的各种高音质音响设备为丰富人们的文化生活起着越来越大的作用。

    超声及其应用是近代声学发展最迅速的新兴分支。超声无损检测、超声诊断、超声医疗已在工业及生活方面发挥作用。

    水声学是近代声呐设计和海洋开发的技术基础。军事上所用的声呐设备及海洋开发中所用的地震勘探设备、剖面仪等都是利用水声技术研制出来的。

    2声学的基本概念与理论

    2。1声波与振动

    声学的基本理论在于研究振动与波的传播。如果质点振动的方向与波的传播方向相同，就称为纵波。如果质点振动方向和波的传播方向垂直，就称为横波。

    在空气和水中，机械振动只能产生纵波。在固体中除了纵波之外，还可能有横波。图5－2表示在空气中机械振动所引起的空气疏密状态的变化。质点的这种变化，使声能向四周扩散。在声波传播的过程中，质点本身并不随声波向四周扩散，它只在某一固定点附近来回运动。它的加速度总是与运动路径上离固定点的距离x成正比，而其方向指向固定点。这种运动，我们称之为简谐运动。它是周期运动的最简单的形式。用微分方程来表示，就是

    它的解是

    swt+bswt（5。2）

    其中a，b是任意常数，w是圆频率，单位是rads－1（弧度秒－1）。我们有时也用f=w2π来表示质点每秒振动的次数，单位为hz（赫兹）。现代声学研究的频率范围为10－4hz～1014hz如表5。1所示。

    表5。1声学中的频率范围

    范围名称

    频率hz

    范围名称

    频率hz

    次声

    10－4～20

    超声

    2x104～1014

    可听声

    20～2x104

    声波在媒质中的传播速率为

    其中e是媒质的弹性模量，单位为a（帕），是媒质密度，单位是kg－3。

    声波在15c的空气中的传播速率为c=340s－1，在淡水中c=1440s－1，在海水中c=1500s－1，在钢中1。

    声波在传播过程中把机械振动的能量向四周扩散。声波的声强被定义为每单位面积上沿波传播方向传递的平均功率，即

    其中rs是有效（均方根）压强，单位为n－2（牛顿米－2），是密度，单位为kg－3（千克米－3），而c是声速，单位为s－1（米秒－1）。

    由于在声学环境中会遇到量程很宽的声压和声强，所以通常把声强与某一基准声强i0的比值取对数之后来度量，也就是声强级

    il=10l0）db（分贝）（5。5）

    i0也称为参考声强级。

    声压级

    sl=20lg（0）db（5。6）

    其中0是参考声压级。

    在空气声学中，一般把人耳能听到的最低声压级（称为可听阈）取作参考声压级，这个值大约是

    0=2x10－5n－2

    或20μa（微帕）。以此为标准，可以得到表5。2。

    表5。2声压级

    名称

    声压级db

    名称

    声压级db

    人耳最低可听阈

    0

    交响乐团演奏，10处

    80

    普通谈话，1之内

    60

    人耳痛阈声压

    120

    在水声学中，通常取0=1x10－6n－2，即1μa为参考声压。一般千吨级的货轮的螺旋桨在航速为18kh－1时，在离它100处接收到的声压大约是90db。

    2。2波动方程

    具有质量和弹性的系统都能作相对运动。如果在一个给定的时间间隔之后，该系统的运动重复出现，这样的周期运动就称为振动。振动产生声波。为了刻划振动体各点的运动情况，必须了解物体振动时所遵循的规律。这种规律的特点除了受物体本身的形状、质量及弹性特征的控制之外，也受到外界媒质及振动条件的限制。

    描写物体振动的方程通常是二阶微分方程，称之为波动方程。加上各种边界条件就可以把波动方程的解求出来。这就是声波。

    最简单的声波形式是平面波。空气在受到扰动时，通常以纵向正弦波的方式通过三维空间传播。假定在y和z方向没有压力变化，可以把沿x方向传播的一维自由行波定义为平面波。波动方程是

    其中c是波的传播速度，u是瞬时位移。式（5。7）的通解是

    ，t）=aej（wt－kx）+bej（wt+kx）（5。8）

    其中k=wc称为波数。a、b是由初始条件和边界条件确定的常数。

    除了平面声波之外，另一种简单的声波形式是球面波。一个脉动球的表面在其平衡位置附近径向膨胀和收缩时，将使声波以球面波形式向外扩散。在球坐标中，三维波动方程可以写成

    其中是声压，r是从声源到波阵面的径向距离。方程（5。9）的解是

    其中f，g是任意函数。

    在直角坐标系中，一般的三维波动方程是

    其中是声压，c是声速。根据各种不同的具体条件（初始条件、边界条件）可以把式（5。11）解出来。例如弦、棒、平面膜、圆板等的振动。

    2。3声波的传输

    声波的传输包含了声能在传声媒质中的转移。声波通过媒质行进时，会发生反射、折射、衍射、散射、干涉或吸收等现象。声波在穿过不同媒质时是如此，在同一媒质中传播，只要媒质存在某种不均匀性（包括密度分布、温度分布、水中的深度分布等）也会发生这些现象。下面我们分别说明声波传输过程中的基本量。

    1。声功率反射系数αr

    对于正弦平面声波从一种流体媒质传输到另一种流体媒质，且沿两媒质的分界平面法向入射的情况，其声功率反射系数αr定义为反射声能流与入射声能流之比，即

    其中为媒质密度，c为媒质中的声速。和c的乘积称为这种媒质的声阻抗：z=c。从式（5。12）可以看到，如果两种媒质的声阻抗相近，那么反射系数αr很小；如果两种媒质的声阻抗相差很大（例如水和空气的特性阻抗之比大约是3560），那么反射系数近似为1。声波无论是从空气到水还是从水到空气基本上全部反射回去。由此我们不难理解，为什么在游泳池中，一旦我们把头没入水中就听不到空气中的嘈杂声音了。

    2。声反射声折射

    每当传播声波的媒质中有间断或有两种媒质的分界面时，声波就会反射与折射。它们分别遵循反射定律与折射定律。

    参看图5－3。反射定律是说，入射声波与法线的夹角（即入射角）等于反射声波和法线的夹角（即反射角）。折射定律是说，折射角与入射角的正弦之比等于两种媒质声速的比，即

    根据折射定律，如果声波是从声速低的媒质往声速高的媒质传输（例如，从空气到水）就存在一个临界角θc，超过这个临界角会产生全反射。

    3。声衍射

    声波遇到障碍物时，它们就绕障碍物的边缘延展，引起声的衍射。现实生活中，声衍射的现象随处可见。例如当我们在房间里讲话时，不是正对门口而在门外的人也能听到。

    4。声散射

    当声波碰到线度小于其波长的障碍物时，声波就朝各个方向散射。一般来说，波长短的声波具有较强的散射效应。

    5。声干涉

    如果频率和振动方向相同，且相位差恒定的两列声波在空间相遇，它们不是彼此抵消就是彼此加强，这种现象称为声的干涉。

    6。多普勒效应

    当声源相对于波的传播媒质而运动，或观察者相对于媒质而运动，或声源和观察者彼此间以及与媒质有相对运动时，观察者检测到的声源频率将不同于声源所发声波的实际频率，这种现象称为多普勒效应。

    观察者听到的声波频率是

    其中f为声源原来的频率，v是观察者相对于媒质的速度，u是声源相对于媒质的速度。利用多普勒效应可以测定一些运动物体的速度。

    坐火车的人都有这样的经验，当一列鸣笛的火车相对我们呼啸而过时，声音由低变高再重新变低，这就是多普勒效应的最简单的例子。

    3听觉、语言和音乐

    经过长期的发展进化，人生来便具有精细的发音器官和听觉器官。一个人从呱呱坠地时起，便与声学终生密切相关。语言是人类最重要的交际工具。语言也是人类的思维工具。通过语言人们可以传递信息交流思想，增强相互交往，促进社会进步。音乐是人类文化生活中最重要的组成部分。语言和音乐都是通过声波的形式来体现的。人的听觉器官是最灵敏的声音接收器。所以，听觉、语言和音乐是人类最早开始研究的声学问题。

    在近代信息社会的发展中，人们创造出了各种信息机器，用以延伸人类天生的器官。人工智能研究的成果，将逐渐使电子计算机成为名副其实的“电脑”。当前，国际上努力实现的人类长期的幻想——人机语言通讯系统，使声学研究进入了一个新阶段。电子乐器，计算机作曲，机器演奏的交响乐，使音乐世界更加丰富多彩。这些都是近代声学的热门课题。

    3。1听觉

    双耳是人的听觉器官，它非常灵敏。人的听觉能感受到的最小声压已接近于空气中分子热运动所产生的声压，能感受的频率范围约为20hz～20000hz，宽达十个倍频程（即十个“八度”）。人耳能感受的强度范围约为10－12w－2～1w－2，大小相差1012倍。

    1。级和分贝

    在声学中声音的强度或压力常用级来表示，它的单位是db（分贝），见式（5。5）及式（5。6）。这样上面说到的人耳能听到的最小的声音与最大声音之间强度相差1012倍，也就是声级相差120db。

    2。响度和响度级

    一个声音在听觉感受上有多响，并不与这个声音的物理强度成线性关系。所以在普通声学中，除了有一套物理量之外，与之对应的还有一套心理量，用以表示声音在主观感受上的程度。一个声音有多响除了与它的强度大小有关外，还与它的频率高低有关。根据世界上许多国家对不同种族的大量正常人所测得的响度级与声压级和频率的关系，称为等响曲线，示于图5－4。

    响度级的单位是hon（方）。一个声音的响度级等于等响的1000hz纯音的声压级。与人的感受成正比的声音大小的量称为响度。响度的单位是sone（宋）。它是以响度级为40hon的声音的响度为1sone来定义的。两倍响即为2sone。实验表明，响度级每增加10hon，响度增加一倍。

    3。音调

    一个声音在听觉感受上有多高，主要与它的频率有关，但是它的强度也起很大作用。如果一个声音里包含许多频率成分，它的音调高低就更复杂。

    音调高低的心理标度单位为l（美）。它是以1000hz，40hon的纯音的音调作基准，定为1000l。要是一个纯音听起来比它高一倍，即为2000l，要是低一半就是500l，依此类推。

    4。双耳效应

    人们判断声源的方向与距离，要靠两个耳朵来接收，特别是觉察声源运动，从嘈杂的环境中倾听一个较弱的声音等，靠的都是两个耳朵的功能，这称之为双耳效应。人们熟知的立体声就是利用双耳效应。双耳效应的主要作用，来自于声音到达两个耳朵的时间差。头部左右转动，可以提高声音定位的准确程度。在有混响的地方，如音乐厅、电影院，定位只依赖最先听到的声音在两耳的时间差，这是立体声系统的根据。

    3。2语言

    语言首先是有声语言，是与人类同时发展进化而来的。人的发音器官也是一具复杂而灵巧的机器，它主要是说话和唱歌，当然也可以发出各种声音。发音器官由肺、气管、声门、咽腔、口腔和鼻腔等构成。口腔中又有非常灵活的舌头。上腭、软腭、上下齿和双唇等部件。肺是能源，声门由声带振动调制气流使成交变信号。再经过声道（口腔、鼻腔、咽腔）加以滤波形成不同的简正振动方式，由口和鼻（如果是鼻音的话）辐射到空气环境中便是语音了。

    语言是由语音（包括元音和辅音）按一定规则编排组合而成。在声学上来看，不同的语音特征，体现在它们具有不同的时间－频率特性上。

    1。语言频谱和动态范围

    人们日常谈话辐射的声功率平均约为10w，耳语时最低声功率只有0。001w；有训练的歌唱家最高可能产生1w的功率。所以语言信号的功率是不大的，可是它所能传递的信息是无限的。

    语言频谱有两种，其一是表示语言整体长时平均特性的长时平均频谱。从现有的多种语言的测量结果来看，各种语言的长时平均频谱是大同小异的。语言信号的频带约在100hz～10000hz，主要频段约为100hz～4000hz。不传送基音的电话语言则定为300hz～3400hz。在每个频带之中语言信号的动态范围约为30db。再加上不同频带之间低频最强的频率成分（约在300hz附近）与高频最弱的频率成分还要有30db～40db的差别。

    标准的正常说话声级，在距发音人唇部一米处的声级约为65db（男人高些，女人低些）。

    语言的另一种频谱是短时频谱。发音是一个连续慢变过程。用短时频谱来表示不同语音的声学特征。从声源看，语音声源可分为：准周期激励、噪声激励和脉冲激励三种。有的语音是由它们三者的某种组合构成的，如浊辅音就可能是由第一种准周期激励（声带振动），再加上第二种或第三种噪声激励所构成（如汉语的浊声母r，英语的浊辅音b、d、g）。

    由于声道的不同形状可产生出不同语音，也就有不同的简正方式，表现在语音短时频谱上，称之为共振峰。

    2。语言合成与语言识别

    人们早就向往着让机器说话和听话。我国的“封神演义”和西方的“天方夜谭”都有着这种幻想。有文献记载，我国唐代就曾有过用木头做的托钵僧，可以发出“布施”的音来。这可以说是世界上最早的会说话的机器。18、19世纪西方也有用机械方法合成语音的。直到1939年才出现第一架采用电子线路的发音演示器。其工作原理是利用电子线路来模拟语音激励声源，调整共振线路逼近语音频谱。人用键盘操纵，经长时间训练可摹拟人说话。现在采用数字信号处理技术和语言声学的基础知识与特征参数，已经可以合成出任何声音。

    让机器能听懂人说话，从而用口语指挥机器，做起来要更难一些。其基本原理，是利用实时的信号处理方法，提取语音信号特征，根据机器受过的训练，即所存贮的语音特征模式和必要的语音学、语言学知识，来做出识别和判断，这称为语言识别。语言识别可分为特定人语言识别和任意人语言识别。又可分为孤立音节、孤立单词识别和连续语言识别。广义的语言识别，还包括说话人识别。说话人识别又分两类，一类是说话人确认，即在已存有的某说话人资料的基础上，根据申请人的要求，确认申请者的发音与所存的资料是否同一个人。另一类是说话人鉴别，是根据所存的一群人的发音资料，从中找出当前被鉴别的语音材料的发音人。

    语言识别的一个目标是实现语音打字，50年代就是以语音打字机来带动这一研究的。除语言识别之外，在充分利用语法、语意的基础上，又发展了语言理解系统。当把高层次的语言合成系统和语言理解系统结合在一起时，又可实现人机语言对话系统。总有一天可以实现人与计算机打交道，不完全只靠键盘输入和打印输出。这对公共场所的许多服务设施，有着特别广阔的应用前景。

    这里需要特别加以强调的一点是，语言信号与其它信号不同，它是人类所特有的信号系统，我们除了要了解它的物理特性之外，还必须特别注意它的社会特性。因为，语言是有民族特点和地区差别的。在做语言信息处理时，单靠一般的信号处理技术是不够的，还必须辅之以句法、语意乃至语用分析。

    3。3音乐

    音乐和语言一样久远，音乐声学是声学的古老的分支。音乐声学的研究内容包括声乐和器乐两方面。声乐方面也称歌唱声学，主要研究发音的机理，歌声的声学特性。器乐方面主要研究乐律和乐器的声学特性。

    音乐上把一个倍频程，如从某一频率为f的纯音到2f频率之间的间隔，称之为一个八度。又把一个八度按频率比为2112分成12等份，每一等份称为一个半音。每一个半音又分成100音分。两个频率f1，f2相比的音分数按下式来求

    音分数=1200log2（f2f1）

    =3986lg（f2f1）（5。15）

    现代乐器制造所用的标准音调是a=440hz。音分与音阶名称之间的关系见表5。3。

    表5。3音阶名称与音分

    音阶名称

    音分

    音阶名称

    音分

    音阶名称

    音分

    同音

    0

    大三度

    400

    小六度

    800

    半音

    100

    完全四度

    500

    大六度

    900

    全音

    200

    增四度

    600

    小七度

    1000

    小三度

    300

    完全五度

    700

    大七度

    八度

    1100

    1200

    利用现代电子技术和计算机，根据音乐理论和声学数据，也可以实现计算机作曲和电子合成器乐演奏。

    3。4音质与噪声控制

    音质是指房间或厅堂内的传声品质。对房间音质有影响的决

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