声音的基本特征

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声音的基本特征

如果你渴望创造声音，并希望花时间在上面，以音乐、音效、视听内容的形式创建各种音频环境，以及将音频融入生活的所有可能实现，渴望成为声音设计或声音方面的专业人士工程师让我们回顾一下声音的基本定义。 这些知识对于理解基础知识和学习音频处理技术非常重要。 作为这种特殊环境的雕塑家，您必须了解您的材料，并且能够更好地操纵它并为您的想法提供所需的形状。

, ^1 [# b4 k+ C# b" H从最广泛的意义上来说，声音是由振动物体产生并在某种介质中传播的压力波。
4 ]. |8 ~: T2 K, f
振动波穿过空气或任何介质（固体、液体或气体）传播，产生其颗粒的机械振动。
7 s* A+ m* N: r& \$ R" B, @
从更主观的意义上来说，声音是动物或人类的特殊感官对这些振动的感知。 我们听到的各种声音是由声波传播的各种特性以及这些参数的组合提供的。
0 j% {3 A- q/ U' f
下面以简单的正弦波为例展示声音的这些核心特征：
1 y/ k; C9 ?/ Q* {1 P$ T
/ h( N5 k3 O' t* T1. 频率，人耳表现为低音或高音
8 x# u8 N% w. b# j* I% O
低频（低音）

- ]7 v- Q; y! _! ^9 N( P- e低频（低音）
/ M4 Z& u1 [9 E, Q0 |
, [7 i' k% _- v1 O/ e) ^0 a% o高频（吱吱声）
+ F! D4 f/ q" J7 b0 ~& D6 q
' a2 R; T2 B3 v6 c高频（吱吱声）
& C. z" t! W, {9 D: _
( i2 q$ o/ c# ^) e9 U4 V波在一秒钟内可以产生许多周期，这些周期的数量称为波的频率。 由于波是由振动体产生的，因此振动体具有相同的特性——频率。 声波的频率以赫兹为单位测量。
3 E& p+ s" r# }8 s2 H9 y( P
对于振动体也是如此。 一次完整的振动产生一个完整的波周期。 如果每秒产生 50 次振动，我们可以说波的频率为 50 Hz，即每秒 50 个周期。 即1赫兹等于每次振动1次。
- Q8 m) `2 M7 n1 U+ N: k8 }
' Y9 J. o# C, e8 z: c有趣的事实是，波穿过不同物质不会影响和改变波频率，它保持固定。

波的频率与产生波的振动体的频率相同。 当振动快速时，更大的频率单位称为千赫兹 (kHz)，即 1 kHz = 1000 Hz。 在处理音频时，我们主要处理一系列频率和变化，这些频率和变化同时产生不同音调、和声的声音本质。
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健康的人耳可以感知 16 Hz 至 20 kHz 范围内的声音。 频率低于 20 Hz 的声音称为次声波，频率高于正常人耳可感知的 20 kHz 的声音称为超声波。
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2. 振幅是声波的另一个特征，因为人耳将声音表现为音量。 当频率反映波的速度时，振幅就是波的高（或低）。 在日常生活中，声音的音量以分贝 (dB) 为单位进行测量。 分贝级越高，噪音越大。
  @4 E; Q! i+ s. f- D) K# f
低振幅（低音量）

7 ?+ H( G) C, W2 T低振幅（低音量）

& D2 X0 P7 P; R2 b' X5 p7 v7 q8 q高振幅（高音量）

, t* a) a  i0 {/ W2 k$ V% L" A高振幅（高音量）
! y; _! T' d3 [+ j8 o$ F
4 K( w" z# z/ q7 i; h2 t声音持续时间是指声音从某个起始音量级别到 0 dB 持续的时间。 所以实际上是任何声音从起点到0的振幅序列。

: m, Y# Z- R6 `3 E声波

# L: D1 \6 B" Z- _& _! p4 i4 y4 o4. 音色是声音本身的特性，是声音的品质。 这就是为什么两种不同的乐器听起来彼此不同，即使每种乐器以完全相同的音量演奏相同的音符。 在“演奏相同的音符”下，我们的意思是乐器具有相同的音高（频率）和响度。 再次提到频率必须补充一点，该频率决定音调（音高），即播放声音的音符。
# Y  C0 n  s4 a1 e  L3 s
当在任何乐器上演奏音符时，我们可以听到主音和在其他音高上演奏的其他微妙音，这些是和声。 音调低于主音的称为次音，音调高于主音的称为泛音。 所有这些频率的总和被我们的耳朵感知为特定乐器的声音。
& _; q! X% f0 S5 \3 e) t! h  \3 j3 n
$ @0 H" F4 o1 T/ j9 c当谈到声音合成时，声音合成是一种从头开始生成所需声音的技术，有必要熟悉最常见的波形形状。 是的，声波可以采取各种形状，并且由于声音是波的产物，因此波形形状决定了所产生声音的颜色、纹理和谐波。 音频合成的过程基于赋予波形特定的形状、混合它或通过包络、滤波器和效果。 它可以是设计师或音乐制作人想象的全新声音，也可以是他想要再现的任何声音。 为此，可以使用电子硬件或软件。 在 Amped Studio 中，您可以选择在线合成器来试验、演奏和创建您独特的声音。

: x. V& a) H- v4 w! T7 k+ W  w1. 正弦波
! P- e- l( s2 \6 ]
正弦波
: Q+ X+ R# P& v6 _
" I& ~( w9 J: b5 Q; M- K3 i) `* aSin是最简单、最基础、最纯净的波形，它只占据一个频率。 所有波形都是根据它构建的。
- D9 p9 H( M6 [& B5 B; X6 p
有时，某些减法合成器不包含它作为基本波形，因为它只占用一个频率，并且不符合减法条件，它没有任何可减去的内容。 正弦波类型可以通过低通三角波轻松创建。

2.三角波

1 Z& L# Q3 X; S# d7 w0 _) E2 ~9 t3 N三角波
9 I+ J" y8 \; g2 g0 B
它听起来与正弦非常相似，只是它上面有更多的附加频率。 频率仅包含奇次谐波，与方波中的频率相同。 这意味着它们有根音、第三和声、第五和声、第七和声等等。 当您远离根频率时，这些谐波“逐渐减弱”。 但三角波和方波之间的区别在于谐波比方波下降得更快。

3.方波
' F3 l+ o% ]- ^8 X# x4 A8 V" l' k
方波
: \4 y4 W. l6 q% W& D/ r& h7 R
" d7 j" |& X4 C7 e' V% ]6 I也称为脉冲波形，因为它们可以通过脉冲宽度调制来控制。 脉冲宽度调制（或 PWM）控制“方块”的间距。

9 E2 L* X  H4 F它们类似于三角波。 它们仅包含奇数谐波（第三、第五、第七等）。 但高次谐波的持续时间比三角形要长得多。

1 y5 n9 N- J' u8 ]4.锯齿波
) s3 A6 U) G; W( j1 Z* \# O
* p8 u8 Q! ~! H- ^7 X8 u6 ~锯齿波
# `( H: g/ h2 e9 |
正如您从图片中看到的，它部分看起来类似于方波，但它由偶次谐波和奇次谐波组成。 由于锯齿波含有丰富的谐波，因此是最常见、应用最广泛的波形。 许多声音都是基于该波形发出的。
: {! u, b7 g0 ], S$ V( J  r
1. 噪声波

8 I3 e% n( ^+ q/ R噪音波

0 s0 M$ n" a" D$ C) h# ^& M) r每个人都听到电视或收音机的声音没有调好，听起来像“嘘嘘嘘”。 这正是噪声波形的听起来。 之所以如此，是因为许多完全随机的频率分布在整个系统中。 声音设计师广泛使用噪声来制作拍手、扫频、踩镲、向合成器添加高端以及加载更多内容。

; e- a/ {5 W% i. b7 C正如我们经常提到的，尝试很重要。 您可以使用任何波形来发出任何类型的声音，具体取决于您的想法和音频图像。 一般用法可以如下：
1 F" O0 K6 [# Q! U3 @( ?
引线：方头、锯头；
垫：方形、锯形；
+ G" ?" w$ f2 x" y+ K  O" @贝司：三角贝司、方贝司、锯齿贝司；
低音：正弦波、三角波。
关于声音的一个基本事实是，只有两个变量：时间和粒子的位移。 我们可以通过简单地在正确的时间移动正确的数量的空气分子来产生任何可以想象的声音。 合成器软件使用正确的数学方法在正确的时间产生正确的位移，从而为我们提供与某些波形相关的谐波以及形成和弦所需的附加波。

描述声音和处理合成对于查看相位包络 (ADSR) 等波形属性也很重要。

1 `$ G& s$ V" Y4 Q阶段
; d$ s* d, r2 o+ ~如上所述，音频波形是循环的，也就是说，它们通过规则的循环或重复进行。 相位是施加到波的偏移量，以度为单位测量，定义为给定波形沿其周期的距离。

混合两个波形时，如果这些波形“异相”或彼此延迟，则生成的音频中将会出现一些抵消。 抵消的程度以及发生的频率取决于所涉及的波形以及它们的异相程度（两个相同的波形，180 度异相，将完全抵消）。
  d7 \# [4 s: y8 D. `, a! b) s* x7 T
180度波
1 L% r9 t; K9 Q
( n5 q1 j7 e  U3 [' x7 H相同 Sin 形状的波形异相 90 度，所得体积将被抵消 50%。

$ m* s, g  S, H* }90度声波

相同sin形状的波形180度异相，结果我们将听不到声音，音量将完全抵消。

8 ^% d1 E7 ]0 }# X包络设置声音随时间的变化方式。 它包括声音的 4 个独立特征 (ADSR)。

4 [7 O: F; F& UADSR 代表攻击、衰减、维持和释放。 (ADSR) 包络的这些参数让我们能够随时间控制波形的幅度。

' b/ g" z; |! q: a如果您使用 Amped Studio 的 VOLT 合成器，您可以看到一个 Envelope 部分，它允许您操纵 ADSR 参数并合成您的自定义声音。 让我们简单地看一下。
/ i. C+ B  z# C. z! |4 b9 b
A——攻击
当在合成器上按下任何音符时，触发的第一个阶段是起音阶段。 Attack 部分为我们直观地展示了按下琴键时声音达到峰值音量所需的时间。

这是设置短起音声音的示例。 当你按下按键时，你会立即听到声音，这意味着攻击力为0。
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A-起始

接下来是长攻击的示例。 当按下一个键时，声音需要 33 毫秒才能达到最大响度。 由于攻击时间设置为 33ms。
; i" d7 T! W. M, c. L
) ]* B1 L9 M$ L5 Z( E6 r由于攻击时间设置为 33ms

接下来的三个属性 Decay 、 Sustain 、 Release 以相同的方式触发，并在合成器界面上分别标记为 D、S、R。

D-衰变
6 H* q2 u# r+ Q. O当攻击部分阶段完成后，接下来是衰减阶段。 在衰减部分，音量在某个时间段内降低到延音的水平，因此实际上，衰减是降低长度的原因。

( c/ [7 L* V) a+ W" H& AS-延音
% Y$ O- U6 S" r9 g/ S* O3 w5 |( v在通过衰减阶段后按住琴键时声音将保持的级别。

R-释放
释放是指音量减小到完全静音所需的时间。 信封的最后阶段。 当我们松开按键时，该阶段就会激活。
8 m# ?7 ^! Y* L% U; V' Y6 w; L6 c
释放来自维持； 如果没有延音，就没有释放。通过控制波形的起音、衰减、延音和释放，您可以真正改变其音色。

这里是对VOLT在线合成器的更详细的回顾，使用方便有效来实现您的音频想法。



0 }' A, }9 M$ S* A/ I. ]0 u结束语
声音是能量和信息的一种形式。 使用声音就是巧妙地使用稀薄的能量。 这些振动对于人类来说是必不可少的。 在正确的时间向正确的人发出正确的声音可以是一种非常强大的沟通工具，并且音频沟通有时比视觉沟通更有效。 声音知识是音乐家、声音设计师、音频工程师的基础。