5、音频知识与数字信号处理全解析

音频知识与数字信号处理全解析

1. 声音的基本特性

1.1 频率与音高

声音波的频率决定了音高，频率越高，音高越高。实际上，大多数声波是由不同频率和振幅的波组合而成。例如在对话中，人们发出的声波就包含了多种频率和振幅的组合。

1.2 波速

波速是波的另一个重要特性，其数学表达式为 (v = f\times\lambda)，其中 (v) 是波速（单位：m/s），(f) 是频率（单位：Hz），(\lambda) 是波长（单位：m）。

例如，一个频率为 50 Hz、波长为 6 米的波，其波速为：
(v = 50\times6 = 300) m/s

声音的传播速度取决于传播介质、温度和密度。以下是 25 ºC 时一些介质中的声速：
| 介质 | 声速（m/s） |
| — | — |
| 空气 | 330 |
| 固体（钢） | 6000 |
| 液体（水） | 1500 |

1.3 可听声波

成年人能听到的频率范围大约是 20 Hz 到 20 kHz（20000 Hz），儿童和婴儿能听到略高于 20 kHz 的频率。一些动物能听到高于 20 kHz 或低于 20 Hz 的声音，部分动物的听力频率范围如下：
| 动物 | 听力频率范围（Hz） |
| — | — |
| 狗 | 67 - 45000 |
| 马 | 55 - 33500 |
| 老鼠 | 200 - 76000 |
| 大象 | 16 - 10500 |
| 鸡 | 125 - 2000 |