声音的物理特性
声音的物理现象
声音是由物体的振动产生的。正在发声的物体被称为声源。声音需要通过物质才能传播，物理学中把能够传播声音的物质称为介质。气体，液体，固体都可以成为传播声音的介质。真空中不能传播声音。
人们对声音的描述，是和主观感受密切相关的，下面介绍几个用于表达这种主观感受的声学名词。
声音有大小，一般来说，声源振动的幅度越大，产生的声音就越大；人离声源越近，听到的声音越大。声音的大小被称为音量，也叫响度。
唢呐和钢琴发出的声音听起来完全不同，即使音量一样，也能轻易区分出二者的区别。不同的声源由于材质和结构不同，产生不同的声音，这种声音的主观感受特性在声学中被称为音色。
同样是钢琴，既可以产生低沉的声音，也可以产生清脆的声音；小提琴既可以产生舒缓的声音，也可以产生尖锐的声音；我们也都知道男低音，女高音的说法。在声学中用音调来表示声音听起来高和低的感受。音调的高低和物体振动的频率（单位时间内的振动次数）有关，物体振动的快，发出声音的音调就高。振动的慢，发出声音的音调就低。
综上，声音的三个主观属性为：音量（响度），音色，音调。
声音的物理本质
前面我们讨论了声音的物理现象和主观属性，接下来我们看一下声音的物理学本质。
声音的本质是机械波。机械波的定义为：机械振动在介质中的传播。产生机械振动的物体被称为波源，机械波通过介质传播其形式和能量。介质中质点的振动形式和振源相同，同时能量也随着质点的运动进行传播（在物理学中，质点是一个只有质量没有体积的理想概念）。声音完全满足机械波的定义，故声音也被称为声波。
机械波分为横波和纵波。横波是指质点的振动方向和波的传播方向垂直的机械波，在横波中，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷。典型的横波有绳波（甩动绳子的一端形成的波），水波等，绳波如下图所示：
纵波则是质点的振动方向和波的传播方向平行的波，质点在纵波传播时来回振动，其中质点分布最密集的地方称为密部，质点分布最稀疏的地方称为疏部。声波属于纵波，如下图所示：
沿着波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长，常用λ表示。在横波中，波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度；在纵波中，波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。另外，质点的最大位移位置相对平衡位置（未发生振动时的位置）的距离被称为振幅。
波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期，常用 T 表示，单位是 s（秒）；介质中的质点单位时间内完成全振动的次数叫做波的频率，常用 f 表示，*单位是 Hz。频率是周期的倒数。简单来说，波源振动地越快，则频率越高。
机械波在介质中的传播速度被称为波速，常用 v 表示。由波长，周期，频率的定义，我们可以得出如下公式：
- 波速 = 波长 / 周期 （v = λ/ T）
- 波速 = 波长 * 频率 （v = λ* f）
但是，实际情况是，波速是由介质决定的，且只由介质决定。例如，声音在空气中的传播速度是 340m/s，无论声音大小，音调高低，传播速度都是固定的。所以虽然波速和波长和周期/频率相关，但是并不由它们决定。
由于在同一介质中波速不变，我们可以得出结论，频率越高，波长就越小。
波的图像
无论横波还是纵波，我们都可以为其建立坐标系，x 轴表示介质中质点的平衡位置所连成的直线，y 轴表示每一个质点的位移，位移的最大值表示振幅。波的图像又被称为波形图，从中可以读出每个质点的位置坐标。
波形图描绘的是某一时刻质点的坐标值，所以分析波形图需要根据时间的推移进行分析。质点的 x 坐标是不变的，但是随着时间的推移，质点的也会发生位移，即每个质点的 y 坐标也会发生变化。
声音的物理本质和现象之间的关系
声音本质上是机械波，机械波的各种性质决定了声音的各种性质。
声波的振幅决定了音量，声波的频率决定了声音的音调。那么问题来了，已知声速的固定的，如果音量（振幅）相同，音调（频率）相同，那么波形图就是一样的，既然波形图相同，那么听起来应该就是一样的，但为何我们能听出不同的乐器有不同的音色呢？
其原因就在于，乐器演奏出的声音，并不是由单一成分的频率构成的。事实上，它们是由一组频率构成的，而不是简单的一条波形图。每一种乐器、不同的人以及所有能发声的物体发出的声音，除了一个基音（整体频率）外，还有许多不同频率的泛音伴随，正是这些泛音决定了其不同的音色，使人能辨别出是不同的乐器甚至不同的人发出的声音。这个原理比较复杂，具体可参考：「不同乐器的音色不同」是指什么？ - 夏晓昊的回答 - 知乎
声学相关知识
人类能听到的声音频率范围
频率的单位是 Hz，1Hz 表示声源（波源）1秒钟振动1次。人类耳朵的听力有一个频率范围，大约是20Hz～20000Hz，一般来说，超出这个范围的声波，人类的耳朵是听不到的。（低于 20Hz 的声波被称为次声波，超过 20kHz 的声波则称为超声波。）
大部分声音（比如说话声）的频率都在几百Hz这个范围内，高音能唱到1000Hz以上的歌手已经是极少数了，钢琴的最高音，频率大概为 2.5K～8KHz。由于我们日常听到的声音频率都比较低，人耳对低频率（几百到几千Hz）的声音更敏感，对高频率声音并不敏感，对于很多人来说，尤其是老年人，超过 10000Hz 的声音基本上就听不到了。
听音乐时，重低音给人的冲击力更强，就是这个原因。此外，音频领域还有一些其他技术也依赖这个原理，后面我们会说。
声道
声道(Sound Channel) 是指声音在录制或播放时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号，所以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量。一般来说，声道越多，声音听起来越立体，越饱满，听众可以分辨出乐器来自何方（声音定位），犹如身临其境一般。
需要注意的是，声音在录制时可以录制多个声道，在播放时，如果想要播放所有录制的声道，需要播放设备的支持，如果播放设备不支持多声道，则只能播放其中某个或某些声道。
常见的声道分类有：
- 单声道：录制和播放时只有一个声道，这种声音不具备声音定位能力，早期的留声机，收音机使用的是这一技术，现在除了在无线广播这个传统领域，其他领域基本上不用了。
- 立体声（Stereo）：声音在录制过程中被分配到两个独立的声道，从而达到了很好的声音定位效果。立体声技术现在被广泛运用，成为了影响深远的一个音频标准。时至今日，立体声依然是许多产品遵循的技术标准。
- 四声道环绕：四声道环绕规定了4个发音点：前左、前右，后左、后右，听众则被包围在这中间。四声道技术已经广泛融入于各类中高档声卡的设计中，成为未来发展的主流趋势。在四声道的基础上，还可增加一个低音音箱，以加强对低频声音信号的回放处理，被称为 4.1 声道。
- 其他的还有 5.1声道，7.1声道等，是在四声道的基础上发展而来，一般应用在影院/家庭影院中，这里不再详细介绍。
