1.1 声音的物理性质
1.1.1 声音是波
图1-1
说到声音，爱好音乐的人首先可能会想到优美的音乐或者是劲爆十足的舞曲，这些音乐只是声音的一种。音乐是由乐器弹奏或者歌手演唱而产生的，那么声音是如何产生的呢？回想一下中学物理课本上的定义——声音是由物体振动而产生的（如图1-1所示）。
如图1-1所示，当小球撞击到音叉的时候，音叉会发生振动，对周围的空气产生挤压，从而产生声音。声音是一种压力波，当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时，它们的振动都会引起空气有节奏的振动，使周围的空气产生疏密变化，形成疏密相间的纵波（可以理解为石头落入水中激起的波纹），由此就产生了声波，这种现象会一直延续到振动消失为止。
1.1.2 声波的三要素
声波的三要素是频率、振幅和波形，频率代表音阶的高低，振幅代表响度，波形代表音色。
频率（过零率）越高，波长就越短。低频声响的波长则较长，所以其可以更容易地绕过障碍物，因此能量衰减就小，声音就会传得远，反之则会得到完全相反的结论。
响度其实就是能量大小的反映，用不同的力度敲击桌子，声音的大小势必也会不同。在生活中，分贝常用于描述响度的大小。声音超过一定的分贝，人类的耳朵就会受不了。
音色其实也不难理解，在同样的音调（频率）和响度（振幅）下，钢琴和小提琴的声音听起来是完全不相同的，因为它们的音色不同。波的形状决定了其所代表声音的音色，钢琴和小提琴的音色不同就是因为它们的介质所产生的波形不同。
人类耳朵的听力有一个频率范围，大约是20Hz～20kHz，不过，即使是在这个频率范围内，不同的频率，听力的感觉也会不一样，业界非常著名的等响曲线，就是用来描述等响条件下声压级与声波频率关系的，如图1-2所示。
图1-2
从图1-2中可以看出，人耳对3～4kHz频率范围内的声音比较敏感，而对于较低或较高频率的声音，敏感度就会有所减弱；在声压级较低时，听觉的频率特性会很不均匀；而在声压级较高时，听觉的频率特性会变得较为均匀。频率范围较宽的音乐，其声压以80～90dB为最佳，超过90dB将会损害人耳（105dB为人耳极限）。
1.1.3 声音的传播介质
吉他是通过演奏者拨动琴弦来发出声音的，鼓是通过鼓槌敲击鼓面发出声音的，这些声音的产生都离不开振动，就连我们说话也是因为声带振动而产生声音的。既然都是振动产生的声音，那为什么吉他、鼓和人声听起来相差这么大呢？这是因为介质不同。我们的声带振动发出声音之后，经过口腔、颅腔等局部区域的反射，再经过空气传播到别人的耳朵里，这就是我们说的话被别人听到的过程，其中包括了最初的发声介质与颅腔、口腔，还有中间的传播介质等。事实上，声音的传播介质很广，它可以通过空气、液体和固体进行传播；而且介质不同，传播的速度也不同，比如，声音在空气中的传播速度为340m/s，在蒸馏水中的传播速度为1497m/s，而在铁棒中的传播速度则可以高达5200m/s；不过，声音在真空中是无法传播的。
生活小贴士
在日常生活中，我们也会利用对声音的研究去做一些使我们更舒适的事情，比如吸音棉和隔音棉，这两种常见产品的发明就是通过研究声音在传播中的特性而研发出来的。
吸音主要是解决声音反射而产生的嘈杂感，吸音材料可以衰减入射音源的反射能量，从而达到对原有声源的保真效果，比如录音棚里面的墙壁上就会使用吸音棉材料。
隔音主要是解决声音的透射而降低主体空间内的吵闹感，隔音棉材料可以衰减入射音源的透射能量，从而达到主体空间的安静状态，比如KTV里面的墙壁上就会安装隔音棉材料。
1.1.4 回声
当我们在高山或空旷地带高声大喊的时候，经常会听到回声（echo）。之所以会有回声是因为声音在传播过程中遇到障碍物会反弹回来，再次被我们听到（如图1-3所示）。
图1-3
但是，若两种声音传到我们的耳朵里的时差小于80毫秒，我们就无法区分开这两种声音了，其实在日常生活中，人耳也在收集回声，只不过由于嘈杂的外界环境以及回声的分贝（衡量声音能量值大小的单位）比较低，所以我们的耳朵分辨不出这样的声音，或者说是大脑能接收到但分辨不出。
1.1.5 共鸣
图1-4
自然界中有光能、水能，生活中有机械能、电能，其实声音也可以产生能量，例如两个频率相同的物体，敲击其中一个物体时另一个物体也会振动发声（如图1-4所示）。
这种现象称为共鸣，共鸣证明了声音传播可以带动另一个物体振动，也就是说，声音的传播过程也是一种能量的传播过程。