乐音

让学生通过观察两个频率不同的音叉发出声的波形，

获得具体的感性认识。使学生知道不同频率的声音在波形

上有什么区别。然后可让不同的学生在话筒前发声，观察

其波形。用不同的力敲击同一音叉，观察波形，使学生知

道不同响度的声音在波形上的区别。指导学生观察不同乐

器产生的声波波形的区别。波形图包含了乐音的三特征。

（二）材料准备与实验设计

1.实验材料准备

音叉、示波器、话筒、刻度尺等。

2.观察声波的图形：

器材:示波器(示波器的面板布置如图2-1所示)，音

叉(256Hz.440Hz.512Hz，频率低的效果较好)，话筒(卡拉

OK用，600n)，导线等。 图

3-2-1

操作:将话筒的插头用两根带夹的导线跟示波器的"Y

输入""地"相连(拨在AC挡)，接通电源，将"同步"开关拨在"十"挡，调节示波器辉度，Y轴衰减旋到1,Y轴增量旋到最大，直到屏上出现亮横线为止。对着话筒敲击音叉，或者讲话，调节Y轴增益，就会出现声波波形。

四、发展空间

（一）“自我评价”参考答案

锥形纸筒能汇集声波，使更多的声播到达耳朵，因此，把锥形纸筒放到耳朵前，就能听到较为微弱的声音。把锥形纸筒放在嘴前，使声波集中定向传出，声波就可传得较远。

（二）“家庭实验室”指导

家庭实验室中给出了两个自制乐器的做法，可让学生自己设计并描述乐器的做法，讨论怎样解决制作中产生的问题，以及怎样改变乐器的音调和响度。

五、教学资源

（一）参考资料

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～20 000Hz，宽达十个倍频程(即十个“八

-12-2-212度”)．人耳能感受的强度范围约为10W·m～1W·m，大小相差10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)．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，示于下图

乐音

图3-2-2

响度级的单位是phon(方)．一个声音的响度级等于等响的1 000Hz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40phon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10phon，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mel(美)．它是以1 000Hz，40phon的纯音的音调作基准，定为1 000mel．要是一个纯音听起来比它高一倍，即为2 000mel，要是低一半就是500mel，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

（王德昭、应崇福、李启虎、张家禄）

2. 语言

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10mW，耳语时最低声功率只有0．001mW；有训练的歌唱家最高可能产生1 W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～10 000Hz；主要频段约为100Hz～4 000Hz．不传送基音的电话语言则定为300Hz～3 400Hz，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65 dB(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．

（王德昭、应崇福、李启虎、张家禄）

3．语言合成与语言识别