1、声学仿真试验 第 10 章第 10 章声学仿真试验10.1回声试验回声试验10.2多普勒效应多普勒效应10.3声学信号的滤波特性试验声学信号的滤波特性试验10.4交混回响交混回响10.5 短时傅立叶变换短时傅立叶变换声学仿真试验 第 10 章 10.1 回回 声声 试试 验验10.1.1 回声的基本原理回声的基本原理回声是一种物理现象。当直达声结束后，声音经过其他物体反射、折射后，又返回来收到的声波，称为回声。回声有时泛指一切反射回来的声音。当传到人耳的直达声和回声之间的时间差在1/20 s以上时，可以很清楚地把它们区分开。在山谷或大厅中，常有回声现象发生。尤其是在影剧院里，回声往往会妨碍听音
2、，所以建筑师必须考虑消除回声的影响。声学仿真试验 第 10 章相反，直达声和回声之间的时间差在1/20 s以下时，回声不但不妨碍听音，反而使声音更加响亮。应用 MATLAB 软件可以方便地进行仿真试验。回声现象取决于几个重要的物理参数：(1)声源距离听者有多远。(2)声音产生往复反射的两个反射体的距离有多远。(3)声音的反射体在反射声音的过程中对声音的衰减有多大。(假设听者在声源与反射体之间的某个位置上。)声学仿真试验 第 10 章10.1.2 回声的仿真试验回声的仿真试验 图10-1所示是回声的仿真试验系统框图。图中的1800的延迟代表了声音在两个反射体之间走一个来回的延迟（1800/Fs
3、秒）。它的值愈大，反映了两个反射体的距离愈大。图中0.8的增益代表了声音在两个反射体之间走一个来回的损耗，它愈小，回声衰减愈快。图中0.9的增益代表了传输损耗。图10-2所示是仿真试验时示波器上显示的波形图，上图是原声，下图是往复反射的回声波形图。如果计算机装有声卡和音箱，可以听到扬声器发出的回声声音。放大器增益和整数延迟可以看图标注。声学仿真试验 第 10 章图10-1 回声仿真试验系统框图声学仿真试验 第 10 章图10-2 回声仿真试验时域图声学仿真试验 第 10 章回声的仿真试验的模型参数设置分析：回声的仿真试验的模型参考了MATLAB中Toolboxdspblksdspdemosds
4、pafxr 的DEMOS 例子，在仿真系统中设置了Reshape（整型器），主要参数见表10-1；To Wave Device（扬声器）的主要参数见表10-2；From Workspace（声源）的主要参数见表10-3；它以帧的形式输出。整型器的设置目的是将信号转变为示波器能够接受的一维数据流。声学仿真试验 第 10 章声学仿真试验 第 10 章声学仿真试验 第 10 章在10.1、10.4、10.5节中都需要一段声音文件来进行仿真试验。可以用以下两种方法来获得声音文件：(1)调出MATLAB 中的声音文件“load mtlb.mat”。(2)应用6.2.2节介绍的声音采集的方法，建立一个声音
5、文件。譬如文件名是Sound11.mat。通过下列程序调入仿真的声音数据并启动仿真。Echo11是图10-1所示的仿真系统的名字（文件名）。程序10-1load sound11%读入声音数据文件sound11sim（echo11）声学仿真试验 第 10 章10.2 多多 普普 勒勒 效效 应应10.2.1 多普勒效应的基本原理多普勒效应的基本原理当波源或观察者相对于媒质运动时，或者说波源和观察者有相对运动时，观察者接受到的振动频率与波源振动频率不同的现象，称为多普勒效应。当听者与声源的相对速度大到与声速可以比拟时，就可以明显地感觉到声音频率的变化。譬如坐火车时，听到相向开来的火车汽笛声，当火车
6、由远而近开来时，汽笛声的音调变高；由近而远离去时，汽笛声的音调变低。这是日常生活中的一个多普勒效应的例子。在天文、通信等领域还有众多的例子。声学仿真试验 第 10 章以下的公式描述了该现象的各个物理量之间的定量关系:s0/cos 1vvff(10-1）其中,f0是声源发出的声音的频率，v是听者与声源的相对运动速度，为速度矢量与声源和听者的连线夹角，vs为声音在空气中传播的速度，f是听者听到的声音频率。声学仿真试验 第 10 章10.2.2 多普勒效应的仿真试验多普勒效应的仿真试验下面是一段用MATLAB的M文件依据公式（10-1）原理编写的程序。它会产生一个文件名为dopp.wav的表现多普勒效应的声音文件，描述火车向一个距铁路30 m（垂直距离）、距火车510 m（水平距离）的听者开来时他听到的声音。将u1送入图10-3所示的Simulink仿真系统，再一次听到该声音，并且看到用频谱仪表现的声音频率随时间变化的情况。表10-4和表10-5给出了仿真系统中两模块的主要参数设置。声学仿真试验 第 10 章图10-4所示是M文件程序运行结束时绘出的听者接收到信号的频率变化曲线以及用信号处理
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