第二章声音广播基础知识

1、 声音的产生和传播声音的产生和传播 声音是由物体机械振动或气流扰动引起弹性媒质发生波动产生的。我们将振动的物体称作声源。随着物体的振动，原处的空气密度及压力随之发生变化。而该处的变化又进一步引起相邻点的空气密度和压力发生变化。这样一点一点相互影响，使起始点的空气密度和压力的变化向其周围空间推进，从而形成了声波。当声波传到人的耳朵，使人产生声音感觉。因此，声音是由物体振动而产生的声波通过听觉器官所产声音是由物体振动而产生的声波通过听觉器官所产生的印象。生的印象。 声音必须通过空气或其它的媒质空气或其它的媒质进行传播，形成声波，才能使我们听到。没有空气或其它媒质，我们是听不到声音的，声音在真空中不

2、能传导。在声波的传播过程中，只是把声波振动的状态传播出去，而空气质点只在其平衡位置附近振动，并不随着声波传播到远处去。声音的三要素声音的三要素 响度响度：人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。响度和声波振动的幅度有关。一般说来，声波振动幅度越大则响度也越大。当我们用较大的力量敲鼓时，鼓膜振动的幅度大，发出的声音响；轻轻敲鼓时，鼓膜振动的幅度小，发出的声音弱。 音调：人耳对声音高低的感觉称为音调。音调主要与声波的频率有关。声波的频率高，则音调也高。当我们分别敲击一个小鼓和一个大鼓时，会感觉它们所发出的声音不同。小鼓被敲击后振动频率快，发出的声音比较清脆，即音调较高；而大鼓被敲击后振动频率较慢，发出的

3、声音比较低沉，即音调较低。 音色音色：音色是人们区别具有同样响度、同样音调的两个声音之所以不同的特性，或者说是人耳对各种频率、各种强度的声波的综合反应。音色与声波的振动波形有关，或者说与声音的频谱结构有关。第一节 声电转换和电声转换一、声电转换 声电转换，指将声音信号即生波（机械波）转换成电信号的过程。 设备：传声器，即通常所说的话筒或麦克风。1、传声器的工作原理： 传声器是一种换能器件换能器件，按换能原理的不同，通常可分为两种：动圈式和电容式。 A、动圈式传声器 动圈式传声器是历史最悠久的传声器，直到今天仍有很强的生命力。主要由振动膜片、音圈、永久磁铁和升压变压器等部分组成。振动膜片：是一个

4、对声波的空气压强变化非常敏感的膜片，由极薄的材料制成，并由具有一定弹性的细绳固定在话筒上。振膜可以随声波的振动而振动，其作用是检取外界的声波振动，并将其传递给音圈。音圈：是一个由直径很小的、极细的漆包线绕制成的环形导电线圈，固定在振动膜片后，悬挂在磁场中。工作原理：当有声波传入，振膜运动就会运动，音圈也会随之运动，在磁场中做切割磁力线的运动，在线圈两端就会产生感应声频电动势，从而完成声电转换。 也就是说： 如果声音响度大，则膜片的振动幅度就大，音圈中产生的感应电流的幅度也就大； 如果声音的音调高，膜片的振动频率就高，音圈中感应电流变化的频率也就高； 如果声音的音色不同，膜片振动的规律（波形）也

5、就不一样，音圈中的电流也就有相应的波形变化。 升压变压器：主要是为了提高传声器的输出感应电动势和阻抗而装置的。 动圈式传声器的优缺点： 优点：结构简单、稳定可靠、使用方便、固有噪声小。广泛运用于语言广播和扩声系统中。 缺点：灵敏度较低、频率范围窄。 B、电容式传声器 电容式传声器是目前各项指标都较为优秀的一种传声器，它主要由电容器、直流电源和负载电阻构成。其核心部件是一个平板电容器，前极板作为振动膜片，后极板是固定不动的。 工作原理：当声音传来，膜片收到声波的压力，并随着压力大小和频率的不同而振动，膜片与极板间的距离也就会随之变化，从而引发电容量发生变化，极板上的电荷也就是随之发生变化，使电路

6、中产生与声波的频率和幅度相对应的电流，负载电阻也上也就有相应的电压输出，从而完成声电转换。 也就是说： 如果声音响度大，膜片的振动幅度就大，则输出电压幅度就大； 如果声音的音调高，膜片的振动频率就高，则输出电压变化的频率也高； 如果声音的音色不同，膜片的振动规律（波形）就不同，则输出电压也有相应的波形变化。 电容式传声器的优缺点： 优点：频率范围宽、灵敏度高、失真小、音质好。 缺点：结构复杂、成本高，多用于高质量的广播、录音和扩声中。2、传声器的分类（1）按其换能原理：动圈式和电容式。（2）按其与声频处理设备的连接方式的不同：有线和无线。（3）按指向性的不同：无指向性、双指向性、心形指向性和锐

7、心兴指向性。 指向性：指传声器的灵敏度随声波入射角的改变而变化的特性。传声器的指向性主要是对中频、高频信号而言的，在低频段无明显的指向性。a、无指向性传声器：拾音范围不受生源方向的限制，换句话说，该传声器的拾音范围是以传声器为中心的球星范围，拾音效果只与声源和传声器之间的距离有关，而与方向无关。b、双向性传声器：也称“8”字形传声器，其拾音范围是以传声器为中心的前后两个方向，即“8”字形范围。c、心形指向性传播器：也称单方向性传声器，其拾音范围是以传声器正前方的一个向“心”一样的较宽的区域。d、锐心形指向性传声器：也称超指向性传声器，拾音范围是以传声器正前方的一个很窄的区域。3、传声器的性能指

8、标（1 1）灵敏度：）灵敏度：话筒在单位声压激励下输出电压与输入声压的比值。它是表明话筒声电转换效率的指标。 话筒的灵敏度越高，就表示其对微弱信号的拾取能力越强。（2 2）频率响应）频率响应：指传声器的输出信号大小与频率的关系，通常用传声器的灵敏度与频率的关系来描述。即，话筒在进行声电转换时对不同频率的声波表现出灵敏度不同的特性。 通常以中声频的灵敏度为基准，把灵敏度下降为某一规定值的频率范围定义为传声器的频率响应特性频率响应特性。 频率响应特性范围宽，表示该传声器对较宽频带的声音具有高度的灵敏度，扩音效果就好。理想的传声器频率响应特性为20Hz20KHz。 （3）最大输入声压级：是指话筒所能

9、承受的达到0.5%总谐波失真的最大声压级的度量。（总谐波失真：是指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的，它通常用百分数来表示。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。） 最大输入声压级限定了话筒与声源间的距离。（4）最大输出电平：是指话筒在最大输入声压级下的输出电平。 （电平：是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值。） 最大输出电平决定了与话筒相连的声频处理设备（如调音台）的输入工作电平。（5）输出阻抗：是指负载匹配时话筒的输出电压与电流的比值（测试信号频率为1KHz）。（阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做

10、阻抗。负载：把电能转换成其他形式的能的装置。即，指连接在电路中的电源两端的电子元件。电路中不应没有负载而直接把电源两极相连，此连接称为短路。常用的负载有电阻、引擎和灯泡等可消耗功率的元件。） 输出阻抗有低阻（50、150、200、250、600等）和高阻（10k、20k、50k）两种。（6 6）方向性（指向性）方向性（指向性）：表示传声器的灵敏度随声波入射方向而变化的特性。二、电声转换 电声转换是声电转换的逆过程，是将声频电信号转换成为声波的过程。设备：扬声器。1、扬声器的构造及工作原理 扬声器，又称“喇叭”，是一种十分常用的电声换能器件，在发声的电子电气设备中都能见到它。 在扬声器中，最常见

11、的是电动式锥形纸盒扬声器，也就是通常所说的纸盒扬声器，这是一种直接辐射式扬声器，由于采用了纸盆作为振动膜片，故得此名。因而，以其为例讲解扬声器的构造及工作原理。 纸盒扬声器主要由磁回路系统、振动系统和支撑辅助系统三大部分组成。磁回路系统：主要由永磁体、芯柱、导磁板、外磁路等部分组成。其作用在于提供一个恒磁场。振动系统：主要由音圈和纸盒构成。 音圈是驱动元件。 纸盒是扬声器的辐射器件，在很大程度上决定着扬声器的发生性能。 工作原理：工作原理：当音圈中通入按声音变化的电流时，音圈会在磁场中磁力的作用下产生相应的振动，于是就带动纸盆与之一起振动。纸盆将振动通过空气传播出去，于是就产生了声音。 也就是

12、说： 如果电流幅度大，则音圈振动幅度大，于是产生的声音响度大； 如果电流频率高，则音圈振动快，于是产生的声音音调高； 如果电流波形不同，则音圈振动波形不同，于是产生的声音音色不同。支撑辅助系统：由定心支片、盆架等部分组成。2、扬声器的分类 按照工作原理的不同 电动式扬声器：采用通电导体做音圈 电磁式扬声器：舌簧式扬声器 静电式扬声器：利用电容原理 压电式扬声器：利用具有压电效应的材料收到电场作用发生形变的原理。 按振膜形状的不同 锥形扬声器：低音扬声器应用最多 平板形扬声器：振膜是平面的，以振动直接向外辐射声波。 球顶形扬声器：常用于扬声器系统中的中高音单元使用。 号筒形扬声器：这种扬声器与其

13、它扬声器的区别在与它的辐射方式。 按发生频率的不同 低音扬声器： 中音扬声器：可以实现低音扬声器和中音扬声器重放音乐时的频率衔接。 高音扬声器： 全频带扬声器：可以播放整个声频范围内的电信号。3、扬声器的性能指标（1）、灵敏度：指输入功率为1W的噪声电压时，在扬声器轴向正面1m处所测得的声压大小。它是衡量扬声器对声频信号中细节能否精确重放的指标。（2）、额定功率：又称不失真功率。它是一种平均功率，指扬声器稳定工作时的输出功率。一般扬声器允许的最大功率是额定功率的24倍。（3）、频率特性：衡量扬声器放声频率范围的指标。（4）、额定阻抗：指扬声器工作在额定功率状态下，加在扬声器输入端的电压与流过扬

14、声器的电流的比值。一般有2、4、6、等几种。一般情况下，扬声器音圈的直流电阻大约是额定阻抗0.9倍。（5）、指向性：扬声器对不同方向上的辐射，会产生不同的声压频率特性，这种特性就是扬声器的指向性。第二节第二节 声频信号的处理声频信号的处理 播音室和控制室 播音室（录音室）（录音室）和控制室是进行声音节目制作和录音的重要场所，需要有制作各种声音节目所需的设备，同时还需具备一定的声学要求，以便满足不同节目的播出和录制需要。 播音室（录音室）是经过声学处理、声学处理、供播音或录音专用的房间，一般的房间是不适合播音或录音的。对播音室（录音室）的声学要求主要有两个方面：一是有适当的混响时间适当的混响时间

15、，而且房间中声音扩散均匀 ；二是能隔绝外面的噪声隔绝外面的噪声。 控制室的作用是在节目制作和播出过程中，对播音室送来的节目信号进行一系列处理，包括放大、音量调整、平衡、音质修饰、混合、分路和特殊音频加工等，同时对正在制作的节目进行监听。控制室主要有调音控制台、录音设控制室主要有调音控制台、录音设备、监听扬声器和音质加工设备备、监听扬声器和音质加工设备等。一、调音控制台（调音台） 调音台，也称声频混合器。是一种使音响效果达到一定的技术和艺术要求而对声音进行放大、调整、控制、混合等技术处理的一种音响设备，也是音响制作系统中最为关键的设备之一。它是声音节目制作和播出系统的中心设备，广泛用于广播、电视

16、、电影和音像制作部门。1、调音台的功能多路音频输入信号的混合(如传声器、CD机、录音机等)；多路音频输入信号音量的平衡；音质的均衡与修饰；实现混响、延迟等各种特殊音响效果的处理； 立体声的调音控制； 具有多路信号输出等。 2、调音台的构成及各工作原理 调音台由输入部分、输出部分和监听部分三大部分构成。输入部分： 主要作用是对来自不同信号源的信号进行放大、衰减和动态范围的调整，同时对信号进行均衡、压限和噪声切除等处理，然后按照制作的要求，进行信号的母线分配、混合等处理。 输入部分包含了多个输入通道，每一个通道包含了前置放大器、均衡器、输入电平控制、开关矩阵等组件。前置放大器用于对输入信号进行放大

17、。由于来自传声器的信号较小，而来自录音机等音响设备的信号较大，因此不同输入通道的前置放大器具有不同的增益。均衡器的作用是对信号进行频率补偿，均衡器通常是由三个或四个频段构成的组合均衡器。可通过各个频段的提升量以及转折频率或中心频率的选择，对高、中、低三个频段的频率分量进行提升或衰减。输入电平控制用来控制本通道输入信号传送给对应输出通道的电平。开关矩阵用来选择本输入通道信号应传送的输出通道。根据需要，一个输人通道可以选择一个或几个输出通道。 输出部分： 主要作用是对各路经过处理的的声频信号进行混合、放大及输出主音量控制。 输出部分包含了多个输出通道，每个输出通道都包含有混合放大器、主音量控制以及

18、监视仪表等。混合放大器接收所有选中该通道的输入通道的信号，也接收来自外接混响器返回的信号，然后将这些信号进行混合放大。主音量电平控制用来控制该输出通道输出的电平，另外还有监视仪表用来测量该通道输出电平的大小。 监听部分： 主要用来监听调音或录音的质量。通常需要监听输入通道和输出通道的内容；监听录制的内容，即由调音台输出，由录音机录音后输出的内容；监听各输入通道的信号进行混合的内容，通常用于补录某一通道的信号时，输送给演奏员监听，以便他们同步演奏。 二、声频信号的处理方式 信号的放大和衰减 信号电平调整 均衡处理 混响处理 声音合成第三节第三节 声音广播的过程声音广播的过程 声音广播系统由声频信

19、号的产生与处理声频信号的产生与处理、信号传输通道信号传输通道、接收接收三大部分构成音频信号传输通道接受调制一、调制1、调制的定义及原因 调制与解调是广播电视技术中最重要的技术之一。在传输广播电视信号时，通常要在发送端对信号进行调制，在接收端再进行解调。调制的定义 在发送端，将要传送的信息（称为调制信号）运载到高频率的交变电流（称为载波）上的过程即为调制。 载波：受调制的高频交变电流信号 调制信号：调制载波的信号 已调信号：调制后的载波信号解调：在接收端，从已调波上将它运载的信息检取出来的过程称为解调。解调是调制的逆过程。 调制的原因 a a、只有将低频信号、只有将低频信号“附加附加”在高频载波

20、上才能用尺寸适当的天线进在高频载波上才能用尺寸适当的天线进行有效的电磁辐射。行有效的电磁辐射。 根据天线理论，只有当发射天线的尺寸是被辐射信号波长的十分之一以上时，信号才能实现有效的辐射。一般情况下，要传送的信息频率较低，如音频信号的频率范围为20Hz20kHz。如果不经调制就用天线发射，所需天线的长度将很长。在实际中很难实现。所以要将低频信号“附加”在高频信号上，这时被辐射信号的频率即为高频载波信号的频率，因此就可用尺寸适中的天线进行发射。 b b、通过调制可将各路节目信号在频谱上区分开来。、通过调制可将各路节目信号在频谱上区分开来。 若不经调制，直接以信号频率进行发射，则各个频道的信号频率范围相同，如音频信号均为20Hz20kHz。这样一来，接收端将无法区分各个频道的节目。若对各个频道的节目采用不同的载波进行调制，就可在频谱上将它们区分开来。 2、调