第五讲立体声听觉特性

1、单声道声音单声道声音双声道声音双声道声音多声道声音多声道声音多声道声音多声道声音2 2一一单声道声音单声道声音1.1.使用一个声道进行录音和重放的声音。使用一个声道进行录音和重放的声音。2.2.特点：声音贫乏无味、单薄肤浅。声音都来自一个方向或是一特点：声音贫乏无味、单薄肤浅。声音都来自一个方向或是一个点。个点。 二二双声道立体声双声道立体声1.1.使用两个声道，并且两个声道再录音再放音的过程中是相互独使用两个声道，并且两个声道再录音再放音的过程中是相互独立、不互相干扰，但两个声道信号又有声学上关联叫双声道立立、不互相干扰，但两个声道信号又有声学上关联叫双声道立体声体声 。三三多声道环绕立体声

2、多声道环绕立体声1.1.环绕立体声是在双声道立体声基础上增加了数量不等的环绕声环绕立体声是在双声道立体声基础上增加了数量不等的环绕声道，构成全景立体声。道，构成全景立体声。 一一声像声像听音者听感中所展现的各声部空间位置，并听音者听感中所展现的各声部空间位置，并由此而形成的声画面，称为声像。由此而形成的声画面，称为声像。 声像定位声像定位指对乐器或人声的声像能够进行准确的定位，甚指对乐器或人声的声像能够进行准确的定位，甚至能清晰地确定声场的特征。至能清晰地确定声场的特征。立体感立体感空间感空间感层次感层次感包围感包围感厚实感厚实感临场感临场感一一人耳的结构人耳的结构一一人耳的结构人耳的结构一一

3、声级差声级差 对低频对低频(1.7kHz以下以下)声波，由于绕射作用好，两耳的声级差很声波，由于绕射作用好，两耳的声级差很小。小。 对于高频对于高频(1.7kHz以上以上)声波，由于存在高频遮蔽区，两耳的声声波，由于存在高频遮蔽区，两耳的声级差较大，频率越高声级差越大。级差较大，频率越高声级差越大。一一时间差时间差 mstsmVVVdtsin59. 0/340为声速sindd 当声源偏离两耳的中轴线时，当声源偏离两耳的中轴线时，声源离两耳声源离两耳 的距离不同，的距离不同，声波到达两耳的时间也不同声波到达两耳的时间也不同 相位差相位差 tTtft22相位差不仅与时间差有关，而且还与频率有关。相

4、位差不仅与时间差有关，而且还与频率有关。低频声引起的相位差不会太大，用相位容易判别低频声的方位。低频声引起的相位差不会太大，用相位容易判别低频声的方位。高频声引起的相位差太大，甚至超过高频声引起的相位差太大，甚至超过3600，无法分辨相位是超前还，无法分辨相位是超前还是滞后，因而被称为是滞后，因而被称为“混乱的相位差混乱的相位差”信息。信息。时间差对帮助判断各个频率的声音方位都起作用，而相位差只对低时间差对帮助判断各个频率的声音方位都起作用，而相位差只对低频声音起作用。频声音起作用。人有双耳，双耳之间有一定的距离（约人有双耳，双耳之间有一定的距离（约17cm17cm），若一），若一点声源偏离听

5、音人前方主轴方向，到达两耳的声音就会产点声源偏离听音人前方主轴方向，到达两耳的声音就会产生差别，听觉系统根绝这些差别就可以判断出声源的方位。生差别，听觉系统根绝这些差别就可以判断出声源的方位。双耳效应理论认为：人耳对声源听觉定位由以下四个因素产生的双耳效应理论认为：人耳对声源听觉定位由以下四个因素产生的1.1. 声音到达双耳间的时间差。声音到达双耳间的时间差。2.2. 声音到达双耳间的强度差。声音到达双耳间的强度差。3.3. 声音低频分量由于时间差产生的相位差。声音低频分量由于时间差产生的相位差。4.4. 由于人头对高频分量的遮蔽作用产生的音色差。由于人头对高频分量的遮蔽作用产生的音色差。 立

6、体声方法：立体声方法： 它是立体声信号拾取和重放理论的建立原则它是立体声信号拾取和重放理论的建立原则a.“a.“房间立体声房间立体声” : :立体声信号的拾取和重放，尤其是立体声信号的拾取和重放，尤其是重放是在房间中进行的，声像定位受房间的影响。它要求听音人重放是在房间中进行的，声像定位受房间的影响。它要求听音人借助扬声器立体声重放系统听音。借助扬声器立体声重放系统听音。b.“b.“人头立体声人头立体声”: :立体声信号的重放与听音房间无关，立体声信号的重放与听音房间无关，而与人头紧密相关，而与人头紧密相关，重放使用耳机等听音设备重放使用耳机等听音设备。 拾音方法：拾音方法：指通过利用那种声场

7、参数，即什么样的指通过利用那种声场参数，即什么样的“差差”信号获得立信号获得立体声信号。体声信号。a.a.时间差拾音方法：以声道间时间差拾音方法：以声道间“时间差时间差”为主要信息获得立体声为主要信息获得立体声信号，信号，“差差”信号中还包括信号中还包括“相位差相位差”和少量的和少量的“强度差强度差”。b.b.强度差拾音方法：以声道间强度差拾音方法：以声道间“纯粹纯粹”的的“强度差强度差”信息获取立信息获取立体声信号体声信号。c.c.混合拾音方法：以声道间混合拾音方法：以声道间“时间差时间差”和和“强度差强度差”为主要信息为主要信息获取立体声信号获取立体声信号“差差”信号，其中还包括信号，其中

8、还包括“相位差相位差”。 立体声拾音制式立体声拾音制式利用传声器拾取立体声信息的方法或方式。利用传声器拾取立体声信息的方法或方式。A/BA/B制式、制式、X/YX/Y制式、制式、M/SM/S制式、制式、仿真人头制式仿真人头制式声象移动制式声象移动制式X/YX/Y制式制式 采用两支完全相同的传声器，一上一下紧靠采用两支完全相同的传声器，一上一下紧靠在一起同轴放置。由于入射角的不同，而传声器在一起同轴放置。由于入射角的不同，而传声器又具有一定的指向性，所以拾取的两声道声音信又具有一定的指向性，所以拾取的两声道声音信息存在着强度差。息存在着强度差。声象移动制式声象移动制式（单传声制）（单传声制） 采

9、用单个传声器采录单声道信息， 后期把每一个单声道信号按照一定的振幅比例，分配到左右声道中去，得到立体声声象群中任何一个声像位置，从而完成一个完整的立体声信号。举例：流行音乐的制作过程 扬声器重放系统：扬声器重放系统：在一定范围内调整两扬声器间信号的时间差或强度差，利用 “双耳效应”的理论。使听音人能够在听音活动过程中感受到声音方位的变化，再现声音的方位信息。德德波埃（波埃（DebyeDebye）效应）效应双声源实验双声源实验1 1。如果给两只音箱馈入相同的信号，即强度级差。如果给两只音箱馈入相同的信号，即强度级差，时间差，时间差，此时只感觉到一个声音，且来自两只音箱的对称线上。，此时只感觉到一

10、个声音，且来自两只音箱的对称线上。 2 2。如果两只音箱的强度级差。如果两只音箱的强度级差不为，此时听音感觉声音偏向较不为，此时听音感觉声音偏向较响的一只音箱，如果强度级差响的一只音箱，如果强度级差大于等于，此时感觉大于等于，此时感觉声音完全来自较响的那一只音箱。声音完全来自较响的那一只音箱。 3 3。如果强度级差。如果强度级差，但两只音箱的时间差，但两只音箱的时间差不为，此时不为，此时感觉声音向先到达的那只音箱方向移动。如果时间差感觉声音向先到达的那只音箱方向移动。如果时间差大于等大于等于时，感觉声音完全来自先到达的那只音箱方向。于时，感觉声音完全来自先到达的那只音箱方向。 哈斯效应哈斯效应

11、1 1。两个声源中一个声源与另一个声源的延时量在以内。两个声源中一个声源与另一个声源的延时量在以内时，就好像两个声源合二为一，听音者只能感觉到超前一个声时，就好像两个声源合二为一，听音者只能感觉到超前一个声源的存在和方向，感觉不到另一个声源的存在。源的存在和方向，感觉不到另一个声源的存在。2 2。若一个声源延时另一个声源，已能感觉到两个声。若一个声源延时另一个声源，已能感觉到两个声源的存在，但方向仍由前导所定。源的存在，但方向仍由前导所定。 3 3。若一个声源延时量大于另一个声源为时，则能感觉到两。若一个声源延时量大于另一个声源为时，则能感觉到两个声源的同时存在，方向由各个声源来确定，滞后声为

12、清晰的个声源的同时存在，方向由各个声源来确定，滞后声为清晰的回声。回声。 一一 扬声器立体声重放系统的三个前提条件：扬声器立体声重放系统的三个前提条件：1.1.来自两只扬声器的声音信号不应该含有反相成分（反相信号将来自两只扬声器的声音信号不应该含有反相成分（反相信号将游历到两扬声器连线以外，是无法定位的游历到两扬声器连线以外，是无法定位的“漂移漂移”声音）。声音）。2.2.两扬声器通道间的时间差、强度差信息应保持在一定的量值范两扬声器通道间的时间差、强度差信息应保持在一定的量值范围内。围内。3.3.听音人应处于扬声器立体声重放系统的一定范围内，即处于立听音人应处于扬声器立体声重放系统的一定范围

13、内，即处于立体声听音范围内。体声听音范围内。一一 耳机做立体声重放的耳机做立体声重放的特点：特点：1.1.耳机（相对于扬声器）价格便宜，有好的带宽和高的声压。耳机（相对于扬声器）价格便宜，有好的带宽和高的声压。 2.2.耳机听音突出的优点是听音房间的声学特性对听音没有影响耳机听音突出的优点是听音房间的声学特性对听音没有影响 。3.3.耳机具有对噪声和杂音比扬声器更高的分辨率耳机具有对噪声和杂音比扬声器更高的分辨率 。4.4.耳机重放不受听音人位置的限制耳机重放不受听音人位置的限制 。5.5.耳机听音最大的特点是耳机听音最大的特点是“头中定位头中定位”现象现象 。 李开试验李开试验 李开试验证明

14、：两个声源的相位相反时，声像可以超出两个声源以外，甚至跳到听音身后。 李开试验还提示，只要适当控制两声源（左、右声道扬声器）的强度、相位，就可以获得一个范围广阔（角度、深度）的声像移动场。 耳壳效应：耳壳效应：单耳具有判断能力的现象称为耳壳效应。单耳具有判断能力的现象称为耳壳效应。原理：耳壳的各不规则曲面将对声波产生反射,不同部位向内膜的反射就形成了内有多个极 短延时量的重复声,根据重复声和延时量人 ，人们 就可以判别声音的方位。耳壳效应对4kH20kHz频段的辨位能力最强。环境中的其他声音会使听音者对某一个声音的听力降低，这环境中的其他声音会使听音者对某一个声音的听力降低，这称之为掩蔽，当一

15、个声音的强度远比另一个声音大，当大到一定程称之为掩蔽，当一个声音的强度远比另一个声音大，当大到一定程度而这两个声音同时存在时，人们只能听到响的那个声音存在，而度而这两个声音同时存在时，人们只能听到响的那个声音存在，而觉察不到另一个声音存在。掩蔽量与掩蔽声的声压有关，掩蔽声的觉察不到另一个声音存在。掩蔽量与掩蔽声的声压有关，掩蔽声的声压级增加，掩蔽量随之增大。声压级增加，掩蔽量随之增大。 纯音的掩蔽纯音的掩蔽噪声对纯音的掩蔽噪声对纯音的掩蔽“鸡尾酒会效应鸡尾酒会效应” ACAC3 3环绕声制式的四大特点：环绕声制式的四大特点：各自独立的前置三声道（左主声道、中置声道、右主声道）各自独立的前置三声

16、道（左主声道、中置声道、右主声道）和后置双声道（左环绕声道、右环绕声道）以及和后置双声道（左环绕声道、右环绕声道）以及0 01 1的超的超低音声道。标准表示为低音声道。标准表示为5 51 1声道。声道。5 5个声道没有任何频带限制，是一全频道的立体声结构，个声道没有任何频带限制，是一全频道的立体声结构，因而，除声场感更自然外，移动感及定位感也变得更加因而，除声场感更自然外，移动感及定位感也变得更加明显。明显。超低音声道可以重现超低音声道可以重现200 200 HzHz以下的低频信号，并可独立以下的低频信号，并可独立控制控制。该环绕声制式采用的是全数字信号，因此频带宽，动态该环绕声制式采用的是全

17、数字信号，因此频带宽，动态范围大，相位特性优良范围大，相位特性优良。5.15.1环绕声方案环绕声方案 THX是对美国卢卡斯影业公司制定的电影院用音响系统专业标准的通称，THX并不是一种独立的放声系统，它对杜比定向逻辑环绕系统进行了改进，使环绕声效果得到进一步的增强。 虚拟环绕声原理：虚拟环绕声原理：主要由系统控制芯片和虚拟环绕声处理电路来实现，用主要由系统控制芯片和虚拟环绕声处理电路来实现，用两只喇叭营造不错的具有包围感的虚拟环绕声。两只喇叭营造不错的具有包围感的虚拟环绕声。 常见的虚拟环绕声技术常见的虚拟环绕声技术SRS公司的SRS TruSurround。Qsound公司的Qsurroun

18、d。Aureal公司的A3D。Spatializer公司的N-2-2DVS。杜比实验室的VSS（Virtual Surround Sound）。一一频率域要求频率域要求1.1. 对音乐频带下限对音乐频带下限20Hz20Hz以下，上限扩展至以下，上限扩展至161625kHz25kHz以上以上2.2. 对语言或歌声对语言或歌声80Hz12kHz80Hz12kHz3.3. 对语言对语言200Hz5KHz200Hz5KHz一一频率域要求频率域要求1.1. 根据有关资料和实际听音的经验，一般地说，谐波根据有关资料和实际听音的经验，一般地说，谐波失真在失真在1%1%以下时，就有良好的主观听感；谐波失真以下

19、时，就有良好的主观听感；谐波失真在在3%3%就容易被人们所察觉；谐波失真达到就容易被人们所察觉；谐波失真达到5%5%时，主时，主观听感就令人烦躁；如果谐波失真超过观听感就令人烦躁；如果谐波失真超过10%10%，主观听，主观听感就令人难以忍受。同时，人们对奇次谐波失真更感就令人难以忍受。同时，人们对奇次谐波失真更为敏感。为敏感。 相位要求相位要求听觉的欧姆定律听觉的欧姆定律 人耳的听觉只与声音中各分音的频率和强度有关，人耳的听觉只与声音中各分音的频率和强度有关，而与各分音之间的相位无关。根据这一定律，音响而与各分音之间的相位无关。根据这一定律，音响系统中的记录、重放等过程的控制可以不去考虑复系统

20、中的记录、重放等过程的控制可以不去考虑复杂声音中各分音的相位关系。杂声音中各分音的相位关系。 声相位的失真对声场、定位等主观听音评价产生不容忽声相位的失真对声场、定位等主观听音评价产生不容忽视的影响视的影响 ，声相位失真对主观听音评价的影响越来，声相位失真对主观听音评价的影响越来越被人们所重视越被人们所重视 。时间域要求时间域要求1.1. 瞬态和稳态特性瞬态和稳态特性2.2. 声音的起振时间声音的起振时间- -稳定时间稳定时间- -衰退时间衰退时间3.3. 电声设备要从瞬态特性和稳态特性两方面来衡电声设备要从瞬态特性和稳态特性两方面来衡量，但两者是相互矛盾的。量，但两者是相互矛盾的。幅度要求幅度要求1.1.峰值电平峰值电平2.2.平均值电平平均值电平3.3.有效值电平有效值电平4.4.动态范围动态范围大型交响音乐，最响的音乐片段可达大型交响音乐，最响的音乐片段可达115115分贝分贝SPLSPL，最弱的音乐片段约为，最弱的音乐片段约为2525分贝分贝SPLSPL，因而动态范围可达因而动态范围可达9090分贝。分贝。通常交响音乐的动态范