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  你是否常情不自禁地在浴室中拉起嗓子,哼起歌來,自我陶醉一番。為什麼呢?也許你從來沒有去思考這個問題,實際的原因是在浴室中唱歌的音響效果比在其他地方好多了,也就是說,你在浴室中聽到的歌聲實際上是被加強了效果,因此你在這種情況下建立了自信,久而久之,你一進入浴室,便哼起歌來。

相關的物理常識

  V=331+0.6T這個公式,你應該熟悉,至少也該有點印象,那是聲波在空氣中速度與氣溫的關係,依此公式,在25oC的常溫下,空氣中的聲波速度大約是346公尺/秒。聲波在空氣中的傳播是假借壓力的變化而完成的,當聲波出現時,與沿著聲波前進路徑平行的空氣中分子因受聲壓的影響產生了擺動而形成疏密不一的波動,也就是物理課本所稱的縱波或疏密波,聲帶發出的或喇叭及其他發音物體所發出的聲音,在常溫下都是這樣地以每秒約346公尺的速度傳遞到四周的。

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  你應該知道,對純「波動」而言,它其中的一個主要辨認記號叫做「頻率」,而事實上,通常我們是拿它最基本(也就是成分中振幅最大的)的頻率來稱呼,它還有其它基本頻率整數倍的成分在內,我們稱這一群叫諧振頻率,它們的存在使得一種「波」複雜起來,像圖一中,分別是基本波、第一諧振波(雙倍頻)及第二諧振波(三倍頻)在不同管子中的傳遞情形。由左至右,注意因管子開放、封閉、半開放時,節點的位置也不一樣,所謂節點就是壓力不變動的那一點,而壓力變動最大的那一點,我們稱之反節點(或稱腹)。而由上至下,為基本波、第一諧波及第二諧波,它們分別有二、三及四個節點,由於駐波的共振,因而產生了放大作用,所以此處管子也算是一個放大器。

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在浴室中的情形

  地板、天花板可以算是上述中管子的兩端,同樣另外四面牆壁也可分別形成另外二個管子的模型,在此情況比較複雜,我們先只考慮地板和天花板之間之間的情形,參見圖二是基本波和其他七個諧波,在各處我們均可找到所能聽得的聲音成分,例如圖中耳朵位置,基本波、第三、第四、第七及第八,均可清晰的聽到(因接近腹點),但對第二、第五及第六諧波而言,是接近節點,所以這些頻率訊號幾乎不可聞。如果考慮整個浴室,參看圖三,此時的耳朵位置,可以聽到響亮的基本頻率及各個諧波,也就是聽來聲音效果特別好的位置。

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真正的原因是什麼?

  在其他空間,像室外,因為沒有良好的反射,而平常人沒有接受訓練,因而很難同時準確的發出基本波以外的其它諧波(受過訓練者,可以做到),因此聽來並不怎麼「和諧」。但是在浴室中,只要我們發出適當的基本波,在此條件適合的環境下,我們未能產生足夠大的一些諧波卻被加強了,由於這些諧波的加強作用,因此聲音聽來就特別地感到舒服。

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儀器探測

  以上所述的,似乎都是理論或直覺,因此我們就利用一些基本的儀器來測試(但首先必須注意,浴室中通常屬潮濕地方,用電時必須格外地注意安全)。測試的佈局如圖四所示,儀器包括示波器、生頻訊號產生器、放大器、發射喇叭、接收喇叭各一個,所使用的測試頻率會因浴室長、寬、高的空間因素不同而異,表一是所列浴室空間規格中的例子,它們的諧波頻率可由下列公式決定:

f =346/(2 x端距)  距離單位:公尺  頻率單位:Hz

把發射的正弦波拿來做示波器的同步觸發輸入以便觀察,此時可以前後左右地移動接收喇叭,並在示波器上查看各個諧波振幅的變化,此時可以和圖二及圖三比較,並驗證之。

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結論

  由這個常見的現象加以探討可以得知:音響效果與環境亦有直接的關係,為何音響空間的邊常有特定的比例,也可以由此看出,因此在改善音響器材的同時,也必須考慮音響的環境。

轉載音響技術第92期AUG. 1983 為什麼你總是在浴室裡哼歌/陳立果

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