什么是多普勒效应？
插图：Jordan Moss
- 出处：https://splice.com/blog/what-is-the-doppler-effect/
- 作者：Matt Brooks
- 编译：梅古丽爱
多普勒效应由19世纪奥地利物理学家克里斯琴·多普勒（Christian Doppler）观察所得，该效应也因此得名。多普勒基于此发展而出的相关理论有助于解释日常生活中一个经常发生的现象。在说明该现象前，我们首先应该了解一些相关的物理学术语概念。让我们开始吧！
相关术语定义
往复： | 波形的一次往复。通常以声波往复的峰值（最高点）间的距离来测量（波形的最低点之间的距离也可以构成一个循环） |
周期 | 完成一次往复所需的时间量 |
赫兹 | 测量频率的单位，表示每秒的往复次数。例：1赫兹的频率即代表一个周期为一秒。 |
速度 | 描述指定的声波或该声波源运动快慢和方向的物理量 |
什么是多普勒效应？
多普勒效应是由声源或观察者的运动所引起的声音频率在观测值上的变化。
多普勒效应是一种波传播现象，其实它在我们的生活中非常常见。如果你在生活中经常能够接触到汽车等交通工具，你会非常频繁地体验到多普勒效应。可以说高速移动的物体，特别是像汽车这种高噪音的物体，是多普勒效应在我们日常生活中的生动实验。
让我们以消防车为例——它常常会鸣着警笛从你身边呼啸而过，震耳欲聋。我们经常听到的各种紧急警报都是以像三全音这样的音程交替鸣响的。我们可以从乐理的角度去分析其这样做的缘由，但分析的前提是消防车（“声源”）和听者（“观察者”）需要保持相对静止。
如果两者保持相对静止，那么观察者所感知到的频率就不会改变，警报声也不会有所变化。但是在你与警报声相对位置产生变化时去感受这样一个循环往复的声音，相信你便能够体会到多普勒效应的存在。
多普勒效应听起来是怎样的？
让我们回到街道，置身于那喧闹的声音之中——在播放下面的音频前请降低你的设备音量。该音频已进行过音量衰减，但仍较为刺耳响亮！
试听附件：什么是多普勒效应？ What is the Doppler Effect- A Comprehesive Guide - Blog.mp3
录制设备：Shure MV88；录制软件：Motiv
当消防车驶过时，你能准确判断警笛声的具体音高吗？对你来说音频开始和结束时的声音是否一样？在继续之前利用乐器或宿主软件尝试对其进行识别。你可以通过录制生活中的类似声响来进行同样的练习，这也是一种练耳方式。
在上面的音频中，警笛声交替发出A和D纯四度音响。几秒钟后我们所感知到的频率已经下降了近一个半音，接近#G/bA和#C/bD。在警笛声的音尾中，我们仍能隐隐听到那个D，但显然大脑首先捕捉到的音高并不是它。
这种频率感知上的变化源于每秒往复次数的差异，即文章开头所定义的“赫兹”（制作人们想必对这个词非常熟悉）上的差异。当一个发声物体朝向你移动时，我们感知到的不仅是其声响，还会感知到声源因不断靠近而在每秒往复次数上所产生的变化。这种距离上的变化会导致我们在声源靠近时所感知到的频率会更高，远离时则更低，就像上面的音频示例一样。
你可能已经猜到了另一种体验多普勒效应的方式。先前我们的假设是倾听者保持静止状态，根据另一个移动物体的声音体验这种效应。但如果让倾听者进行移动，从静止状态并鸣响警笛的消防车旁经过，这种情况下也会感知到多普勒效应。双方都进行移动的条件下亦是如此。
想了解更多有关多普勒效应的应用实例（如交警测速枪等），请访问：https：//studiousguy.com/doppler-effect-examples/
有关多普勒效应的常见误识
实际上多普勒效应与许多常见的音频效果一样，很容易与我们在音乐创作中所利用的其他常见物理现象相混淆。在多乐器演奏家安德鲁·伯德（Andrew Bird）的一场表演上便有这样的情况出现。
由于我的父母是伯德的忠实粉丝，我也耳濡目染接触到了这位艺术家。我很欣赏他的现场环绕声演出，但如果我像我父亲那样参加了平克·弗洛伊德环绕声巡演的话，也许伯德的音乐就只能屈居第二了。父亲也常常和我提及平克·弗洛伊德在当年的辉煌成就。
在了解安德鲁·伯德到底做了什么之前，我们先来看看下面这张图片，它是芝加哥一家音频公司 Specimen Audio 的标志性产品。
想象一下，在芝加哥著名的第四长老会教堂内，每年都会举行一场名为“Gezelligheid”的演出，彼时教堂内会布满几十个这样的扬声器。“Gezelligheid”在荷兰语中可宽泛地译为“舒适；惬意；亲切”。这些Specimen公司的Janus Horn扬声器能够以不同的速度进行360°旋转，从而制造出一种独特且令人着迷的演出效果。
当我第一次看到这些造型奇特的扬声器，我在想这是不是一个价格高昂的营销噱头。当这些旋转的喇叭唤起人们对历史上最古老的电子音频技术的回忆时，听众们又会有何种奇异的感受？
正如标题所述，Janus Horn扬声器所呈现的音响效果并非多普勒效应。因为在聆听过程中，扬声器或听众的位置都基本没变，因此在速度或频率上也不会有明显的改变。这些扬声器更像是制造出一种模拟的颤音效果，其强度取决于旋转的速率。知晓其原理并不会减少我们聆听时的奇妙体验，但它确实并非多普勒效应的例证。
总结
多普勒效应只是由物理声学和人体共同制造出的许多奇怪却又常见的幻觉体验之一。如果你喜欢这类话题，可以看看有关心理声学的一些文章。
在克里斯琴·多普勒发现该效应的多年后，逆多普勒效应也成为了研究的焦点。人们试图探寻当声源远离时，观察者感知频率变化的条件，许多研究在尝试将这种效应与电场或乐器（如长笛和其他管乐器）等因素联系起来。
科学无边际，如果你想了解更多有关多普勒效应或是其他心理声学的相关知识，请随时联系我们：mattbrooks.beratung@gmail.com。欢迎评论、提问或对本文进行补充。
无论是在录音过程中将多普勒效应运用于你的音乐中，还是将其作为进一步理解声波的基础知识，希望这篇文章都为你提供了些许助力。
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