聲學原理

( 1)聲學歷史

　當森林中有一棵樹倒塌下來時，發出一陣轟然大響聲音，但是沒有人在這個原始森林中，所以就聽不到這聲音。這算不算有聲音發出來呢?聲音是肯定發出來了，因為當樹干及樹枝接觸地面時，它們都會產生某些聲音，但是沒有人聽見，但這聲音對于人類或其他動物所聽到的是有所不同，所以這就是聲學上所說的心理(Psychoacoustics)。

　我在這里講的聲學原理，最主要是讓一個調音員能夠了解聲學的各方面，而不是進行聲學研究，或是碩士、博士的聲學論文，所以我在這書內講的聲學理論都是實際可以給在現場操作音響的人用得上的。

　1915年，有一個美國人名叫 E． S． Pridham將一個當時的電話收聽器套在一個播放唱片音響的號角上，而聲音可以給一群在舊金山市慶祝圣誕的群眾聽時，電聲學就誕生了。當第一次世界大戰結束之后，在美國哈定總統(Harding)就職典禮上，美國貝爾公司把電話的動圈收聽器連接在當時的唱片唱機的號角上，就能夠把聲音傳給觀看總統就職典禮的一大群群眾，因此就產生了很多專業的音響研究及開發了擴聲工程這門學問。音響研究人員不單純是努力地把音響器材進行改進，也做了各類不同的實驗來了解人類對聽覺的反應。但最高級的音響研究人同都明白音響學是要整體的研究，要了解音響器材的每一個環節，及人類對聽覺的生理反應，他們在過去多年內直至現在都作出了很大的貢獻。早在1877年，英國的萊李爵士(Lord Raleigh)就已經做過聲學的研究，他曾經說過：“所有不論直接或間接有關音響的問題，一定要用我們的耳朵來做決定，因為它是我們的聽覺的器官，而耳朵的決定就應該算是最后決定，是不需要再接受上訴的。但這不是等于所有的音響研究都是單靠用耳朵來進行。當我們發現聲音的根基是一個物理的現象時，我們探測這個音響境界就要轉到另外一個領域范圍，它就是物理學。重要的定率是可以從研究這方面而來，而我們的聽覺感應也一定要接受這些定率。”我們可以從以上一段文字看到，就算在沒有電聲音響學產生的時候，老前輩科學家都認為這個是物理的領域。

　著名科學家英國的卡爾文勛爵常常說：“當你度量你所述的事物，而能用數字來表達它，你對這事物已有些知識。但如果你不能用數字來表達它，那么你的知識仍然是簡陋的和不完滿的；對任何事物而言，這可能是知識的始源，但你的意念還未達到科學的境界。”卡爾文勛爵(1824—1907)是19世紀最出色的科學家之一，后世的科學家為了要紀念這位偉人，把絕對溫度—273．16攝氏度命名為0度卡爾文度。

　戴維斯夫婦(Don＆ Carolyn Davis)是《音響系統工程》(Sound System Engineering)這本書的作者。這書被稱為音響圣經，幾乎是每一個外國研究音響的人必讀之物。我引述他書內這一段：“具有數學和物理學的知識，是實質上了解音響工程學的必要條件。對這兩種科學認識越深，越能使你跨越從感覺上所得到的意念，而達到用科學來引證事實。著名音響家占士摩亞曾經說過：‘在音響學中，任何在表面看來很明顯的事情，通常都是錯誤的’。”

    我在以上引述了幾位科學家及音響學家的訓言，主要是因為現在大部分做音響的人士，他們當然是對音響及音樂很有興趣，但是以為光靠他們的聽覺就可以鑒定什么是好或不好的音響，不明白這是一門專業的工程學問，是做不好音響的。遠在19世紀的萊李爵士已經指出這是一個科學的境界，現代的音響工程學也像其它科學學術一樣正在努力地發展，所以音響工程學是離不開數學及物理學的。