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做声学的同行都在用什么书/教材?

来自于我的知乎问题:做声学的同行都在用什么书/教材?

原问题:

现状是:一方面,声学虽小众,但是由于是交叉学科,所以针对不同学科基本都有对应的外文书;另一方面,国内的声学书,加上译本也就寥寥几本。而想推广和普及一门学科,母语书很关键。

所以一直有想法翻译一本比较出色的外文声学书,也得到了知乎上一些朋友的支持。想在这里问问同行们:

1. 你是作声学的哪个方向的?

2. 能否晒出你的书单?以及每本书的简介?

3. 推荐哪本书?讲一下这本书的主要方向、面向对象、结构、难易程度、需要提前具备哪些知识等等?

希望大家能提供下载链接,方便资源共享。

 

以下外文书籍部分是我自己的回答,中文书部分是知乎声学大V,也是声学话题唯一的优秀回答者@Liu Tone的回答。最后原文链接是这个知乎问题,还有很多其他同行的优质回答,欢迎关注。

 

 


 

来自于知乎子鱼

 

1. 你是作声学的哪个方向的?

我博士是作可听化(Auralization)中的移动声源建模,主要用到麦克风阵列、beamforming、声音合成等,其他也涉及到一些虚拟声学中的3D回放,比如双耳听觉、HRTF、CTC等;

现在做的主要是噪声检测设备产品研发,接触行业比较广,涉及到汽车行业OEM和各级供应商,航空航天,建筑环境行业,生产线End of line (EOL)质量控制,白家电等等。具体的技术方面很难说出某一个特定方向,属于“我是人民一块瓦,哪里需要哪里插”的状态。

2. 能否晒出你的书单?以及每本书的简介?

 

先放上我存的所有声学相关的书,有64本,不过肯定没有覆盖全部。

 

做声学的同行都在用什么书/教材?
做声学的同行都在用什么书/教材?
做声学的同行都在用什么书/教材?

 

主要看过的几本:

 

声学基础书:

Kuttruff: Acoustics

基础书,较容易理解

Vorländer: Auralization

声学理论不够详细,是Auralization的权威书

Jacobsen: Fundamentals of general linear acoustics

基础书,结合实验和例子,直观具象容易理解

Morse: Theoretical acoustics

数学体系最完备的声学书,大量公式,比较晦涩难懂,对数学基础要求较高

麦克风阵列、beamforming相关的:

Johnson: Array signal processing
van Trees: Optimum Array Processing

Johnson的比较好懂,另一本数学公式多,略晦涩。也看过一点台湾白教授的那本书,不过看的不多,不便评论。

心理声学:

Zwicker: Psychoacoustics

心理声学的Bible,比较好懂,有大量的实验数据可看。

 

这些书都没有完整地看完,也没有必要。都是用到哪些知识就去找,有同质类的就着重看最和自己口味的,然后对比着看,因为不同作者看问题角度不一样,会收获很多。

 

 

3. 推荐哪本书?讲一下这本书的主要方向、面向对象、结构、难易程度、需要提前具备哪些知识等等?

 

Finn Jacobsen的Fundamentals of general linear acoustics

我在几个回答下边推荐过这本书。

作者在序言里面大概这样介绍这本书的:

首先是联立声学理论和工业应用。DTU的声学组和很多企业都有合作,Jacobsen教授本人有很多实际工业项目经验,同时在理论方面也有很多建树。所以这本书的出发点是在声学理论基础上,更多地偏向实际应用;

其次,考虑到了声学的学科交叉性,为了让更多不同背景的读者能看懂,并没有放很多机械或者电方面的类比,单纯地从物理角度出发,去解释相关的数学公式;

最后,作者很谦逊地说,这本书是给更完备的“大书”铺路,比如Theoretical acoustics (Morse)和Acoustics: An introduction to its physical principles and applications (Pierce)。

这本书比较浅显易懂,作者虽说是给硕士及以上文凭的人写的, 其实本科生看起来也完全没有问题。只要有一定大学物理和数学基础的人看起来都不会太难。

 

一共九章:

  1. 引言
  2. 声波基础
  3. 简单声场
  4. 基本声学测量
  5. 阻抗的概念
  6. 声能,声功率,声强和吸声
  7. 管中声学
  8. 封闭空间中的声音
  9. 声辐射和散射

 

四个附录:

A. 时域谐波函数的复数表达

B. 信号分析和处理

C. 柱面和球面贝塞尔函数

D. 概率和随机变量基础

因为是从与实际工业项目结合的可能性作为出发点,所以附录里面介绍的是和声学比较相关的信号处理方面的内容。在不同章节里面也有体现。

比如第九章的内容其实应该放在前面,但是因为要和实际应用相结合,而实际应用又涉及到前述章节的内容,所以就放到了最后。在介绍完基础知识后,每一小节之后都是对应的技术,比如beamforming,近场声全息(NAH),Ambisonics等。

 

还有第四章,专门介绍声学测量,在每一章也都有对应的测量和应用知识。

再比如第六章6.5,用了好几页的篇幅讲解声强的用途。原来大学的时候学东西经常有这样的错觉:这些公式到底都是干嘛的?有什么用?往往考完试之后很快就忘了。我们的书往往都是结论性的,都是所谓的“干货”,据说是借鉴了苏联。欧美教材相反,注重故事性,讲一个原理之前,要理清来龙去脉。这本书尤其重视应用,在讲完原理之后马上告诉你你学的东西能用在什么地方,这样记的知识点比较扎实。

 

另一个特色是会给出很多例子。比如介绍阻抗一章,介绍机械阻抗的时候给了三个例子,便于理解,加深印象。

总结来说,这本书一共300页左右,算是比较轻薄的一本。由于理论解释比较清晰,对于初学者很友好,不会上来就一大堆理论公式,直接把人吓跑了。对于从业一段时间的专业人士,也是很好的加深基础知识印象的工具书。正如作者所说,这本书是啃更全面具体的“大书”之前的适配读物。

 


 

来自于知乎Tone Liu: 

 

我的研究方向是物理声学和声学人工结构(也就是通常说的超材料超构材料超颖材料metamaterials),同时我也关注一些检测声学和音频声学等领域的工作。

 

很惭愧这几年系统读教材的机会越来越少,更多时候是直接看综述和文章。各位大佬说了很多英文书,我就补充几本中文的吧:

 

1. 《声学基础》杜功焕 朱哲民 龚秀芬 南大出版社

可以说是受众最广的中文入门书籍了吧。写得相当系统且通俗易懂,从最基本的质点振动到连续弹性体的振动,再到空气声的传播、辐射、接收、介质耗散,涵盖了大部分声学问题的物理基础,另外还单独介绍了室内声场的处理、非线性声学和固体中的弹性波。书中穿插了一些简单的实际应用或生活中的物理现象,对理解比较有帮助。

 

2. 《理论声学》张海澜 高等教育出版社

中科院研究生院的教材,整体框架和《声学基础》相似,但所涉及的数学方法和理论要更艰深一些。张老师主要是做检测声学方面研究的,包括医学超声、无损检测、地球物理勘探,因此这本书比较注重瞬态问题的处理,对弹性波的介绍也比较深入。

 

3. 《现代声学理论基础》 马大猷 科学出版社

没完整读过。这本书马先生把通常作为前置的振动部分放到了附录里,更加专注声学(空气声)问题本身。相比于上面两本,增加了气动声、热声、有源噪声控制的内容,整体更偏重振动噪声控制,这也是马先生主要专注的领域。

 

4. 《声学原理》 程建春 科学出版社

买了之后还没仔细读过。。。程老师理论功底超强,写这本书还是倾注了很多心血的。书的整体风格偏物理,深度广度都要强于《声学基础》,没仔细读就不多评论了。

 

5. 《声学测量》 陈克安 曾向阳 李海英 科学出版社

比较系统的介绍了噪声、建筑声、环境声等方面的声学测量原理和方法。

 

6. 《声学手册》 马大猷 沈壕 科学出版社

一大厚本,百科书式的工具书,基本覆盖到了所有声学相关领域吧。

 

7. 《固体中的超声波》 Rose Joseph L. 著 何存富 译 科学出版社

讲弹性波的,从体波到表面波/界面波再到各种结构中的导波。

至于我现在做的方向(acoustic metamaterials),倒没什么很好的专著,有的话也是那种每个大佬写一章综述性质的东西拼出来的。可能主要因为发展时间不算长(不到20年),边界仍在不断外延吧。其实这个领域一直有争议存在,特别是一些做传统声学的人认为是在炒概念或者没法用,不过感觉进入的人还是越来越多了,而且确实有不少人在朝工程应用努力推进。我个人认为,metamaterials起码给声学这个略显老态龙钟的学科注入了些许活力:声学感觉真的是快要只剩下工程应用问题,而没有基础前沿问题了(或者做不动的基础问题,比如非线性)。

 

我就推荐几篇综述吧:

[1] Cummer, S. A., Christensen, J., & Alù, A. (2016). Controlling sound with acoustic metamaterials. Nature Reviews Materials,1(3), 16001.

[2] Ma, G., & Sheng, P. (2016). Acoustic metamaterials: From local resonances to broad horizons. Science advances,2(2), e1501595.

[3] Assouar, B., Liang, B., Wu, Y., Li, Y., Cheng, J. C., & Jing, Y. (2018). Acoustic metasurfaces. Nature Reviews Materials, 1.

声学发展史之——可听化 (Auralization)
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