现代音响与调音技术课件第2次课汇编资料

1、1.2 声源、声场(shn chn)及室内声学一 声源(shn yun)产生声能的源体称为声源。环境音响动作音响非现实音响二 声场声源产生的声波通过媒体向周围自由场辐射时，声源的周围均称声场，也叫音场。近场远场1共六十二页三 室内(sh ni)声学1 室内(sh ni)声学特性 声源在闭室内发声时，所发出的声波在室内空间形成复杂的声场。声场中的某一位置上听到的声音是由三部分组成：直达声、反射声、混响声。直达声由声源直接传播到听者的声音。直达声不够，将影响声音的亲切感。反射声由界面反射后到达听者的声音。反射声影响声音的清晰度。混响声经过多次反射后分布很密、方向较散、陆续到达听者的反射声。混响声影

2、响声音的丰满度。2共六十二页如何分配(fnpi)直达声和混响声分量的比例？ 完全直达声而没有混响声输出，就不能起到改善和美化声音的作用，通常只用于开会发言或朗诵的场合。适当(shdng)加大混响声成分的比例，可使声音丰满动听，增加听众的现场立体感。 完全混响声而无直达声分量输出，则会使声音产生“染色”现象，造成严重失真，就像在浴室，澡堂内听到的声音那样含混不清.在无特殊要求下，直达声分量与混响声分量比例为1:1，这样，声音不但不会产生失真，又有一定的混响效果。3共六十二页影响声音(shngyn)立体高传真重播效果的因素隔音(gyn)目的是为了防止外来噪声干扰音响效果措施：可以加隔层墙壁，皮革包

3、门，双层玻璃或加厚窗帘来改善吸音硬调空间：住宅是钢筋水泥建成或由砖块砌成、玻璃窗隔间，地上铺的多是瓷砖，那么这个空间的表面对声音的吸收值很低，会令声音高度反射。软调空间：听音室结构多数以木头、夹板构成，地板也是木板铺成，四壁以石膏板订成，天花板是木架子钉上薄夹板的结构，那么这个房间有高度吸音的表面。4共六十二页室内(sh ni)声场分布理想的室内声场分布应该是均匀的，其中包括房间的长宽高的最佳(zu ji)比例，还有墙体的形状。房间中不能有太多的立柱，墙壁应避免有圈套的弧形。5共六十二页2 室内(sh ni)声学的主要指标 混响时间声源停止发声(f shn)后，从声源停止发声(f shn)到室

4、内声能密度衰减到原来的百万分之一，即衰减60dB所需的时间，记为T60赛宾公式室内表面总面积室内表面平均吸声系数闭室容积当室内声源停止发声后，声音衰减的过程称为混响过程。混响过程可以用混响时间来衡量。6共六十二页 混响通常决定了余音的长度(chngd)，对声音的色彩和清晰度有直接的影响。混响时间与声源无关，与频率有关。 一般情况下，男低音演唱时，可将混响时间调得短一些，以提高声音的清晰度；如果是女高音演唱，可适当延长混响时间，以增加(zngji)声音的色彩。 T60过短，声音发干；过长，声音拖尾。 对于演唱场所来说，如果房间四周墙壁是木板材料构成的，应将混响时间调小一些，以免声音模糊不清；如果

5、房间挂有绒布窗帘等吸声材料，应将混响时间调大一些，以免声音干涩。另外观众的服装也有很大的吸声作用。7共六十二页 评价一个房间混响效果是否合理，还要考察房间的声扩散度。扩散好的房间，声音衰减平滑，室内(sh ni)各处感觉均匀；扩散不好的房间，室内(sh ni)各处感觉不同。 现给出几种不同场所在频率1000Hz时的T60值： 多声道录音室 0.30.4s 试听室(听音评价房间) 0.40.5s 企事业单位礼堂(兼语音、音乐) 0.81s 一般家庭 0.40.6s8共六十二页 本底(bn d)噪声室内不放声源时的噪声(zoshng)声压级，包括音响设备噪声(zoshng)和放音环境噪声(zosh

6、ng)两部分。（背景噪声） 它与音响系统的电路设计与布线结构、抗干扰能力、以及前后级隔离度等都有直接关系。如果本底噪声是交流声且较明显时，就会对较弱的声音造成影响，使得这些声音与噪声音量比例减少、声音的动态范围变小；过强的本底噪声不仅会使人烦躁，还会淹没声音中较若的细节部分，使再现声音质量受到破坏。本底噪声可直接测出，如较高，可采用隔声、隔振方法或铺吸声材料来降噪或吸声。9共六十二页 房间常数 混响(hn xin)半径分别与房间吸声特性及直达声有关，主要用于比较(bjio)正规的录音室。 声染色声音信号在传输过程中，由于某种原因使声源中的某一频率成分过分地得到加强或衰减，破坏了音响效果的均匀性

7、。可通过调整房间的长宽高之比为无理数，以及室内物品摆放避免对称。 一般长宽高可为黄金分割比，即1.618：1：0.618，也可采用其它比例方法，但三边之比应为无理数。10共六十二页介绍几种(j zhn)常用房间的本底噪声： 演播室 25dB(A) 影剧院 25dB(A) 会议室 25dB(A) 居民区(环保部门规定) 白天 55dB(A) 夜间 45dB(A) 11共六十二页3 室内(sh ni)声场的估算目的(md)：计算室内任一点的实际声压级。基本思路：室内任一点实际声压级是直达声场和混响声场在该点的声压级的叠加。方法： 直达声场的声压级 SPL/D （dB）S：扬声器灵敏度D：距扬声器的

8、距离P：输入扬声器的电功率 室内混响声场的声压级SPL/R（dB）D/C：临界距离 从声源中心到直达声与混响声声能密度相等的距离，称为临界距离，有时也称为混响半径。12共六十二页4 室内(sh ni)声场的创造声场(shn chn)数字声场扬声器（DSP）输出五声道及以上环绕立体声输出 将音乐厅中捕捉到的初期反射和残响数据分析处理后送入DSP，重放时便能重现音乐厅中的声场。残响：声源停止发声后，由于惯性和反射等原因，声音并没有立即停止，而是呈缓慢衰减的现象。在音响系统中利用声音的残响效果，可以改变声音的余音过程，使声音更加圆润丰满。L、R，中央声道，两个后置环绕声道，多种声道可创造出更加逼真、

9、更加立体的空间感。13共六十二页房间(fngjin)房间(fngjin)长宽高之比必须取无理数噪声控制吸音、隔音处理为房间最小容积为下限频率的对应波长14共六十二页1.3 音响系统的分类(fn li)和组成一 音响系统的分类（按照音响任务及目的(md)不同来分）扩声系统把从传声器、调谐器、录音机等信号源送来的语言或音乐等音频信号进行放大、控制、美化及加工，最终送到扬声器或耳机，还原成声音信号，供人们聆听。录音系统室内扩声系统室外扩声系统把从传声器、调谐器、录音机等信号源送来的语言或音乐等音频信号记录下来，待到需要时再通过其它重放设备还原成为音频信号。根据使用场合不同15共六十二页二 家用(ji

10、yng)音响系统的组成典型的家用音响系统组成(z chn)方框图如下图节目源设备放大器音箱控制单元16共六十二页节目源设备(shbi)节目源设备包括：DVD,VCD,CD，录音机，调谐(tioxi)器（又称收音头，用于将接收到的广播电台信号转换成声音的无线电接收装置，有调谐(tioxi)、调频等多种接收方式），最常见的是传声器，即话筒，麦克风。17共六十二页放大器放大器是前置放大器和功率放大器的统称。功率放大器简称功放，用来增强信号功率以驱动音箱发声的一种电子装置。前置放大器是功放之前的预放大和控制部分，用于增强信号的电压幅度(fd)，提供输入信号的选择，音调调整及音量控制等功能。18共六十二

11、页音箱(yn xin)音箱：又称为扬声器系统(xtng)，是音箱系统(xtng)中极为重要的环节。因为音箱的放音质量对整个音响系统(xtng)的影响非常大。主要任务是将声频电压信号转换为声能，传播出去供人聆听。19共六十二页控制(kngzh)单元控制单元主要是将音调、音量、收音机的调幅、调频的选择(xunz)及其它的一些功能集中制作在一起，便于调节。低频段的声音强劲而有质感，中频、高音段声音则是通透清亮，但在实际中都会有所缺陷。均衡器就是通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，起的是补偿和修饰的作用。20共六十二页3 专业音响系统的组成 典型(dinxng)的专业音响系统由声

12、源、调音台、信号处理设备、功率放大器及音箱等部分组成，如图15所示。 21共六十二页图15 典型(dinxng)的专业音响系统组成 22共六十二页图15 典型的专业音响系统(xtng)组成 扩展器23共六十二页 调音台是专业音响系统中最重要的部分。可以同时接受多路不同(b tn)的输入声源信号，并对这些信号进行放大和处理，然后按照不同(b tn)的音量对信号进行混合、编组或重新分配，产生一路或多路输出，同时还可对各种信号进行监听作用。24共六十二页信号处理部分(b fen)：包括延时、混响器，扩展器，均衡器，压缩限幅器，降噪器，听觉激励器等作用一：修饰声音，音色美化，更加动听（如混响器，均衡器

13、，延时器）作用二：对输入(shr)信号进行降噪及改善动态性能，如减小失真等（如压缩限幅器，降噪器）25共六十二页功率(gngl)放大器：由前置放大器，预激励电路，激励电路，功率(gngl)放大器，保护系统，显示系统及电源等部分组成。音箱由扬声器、分频器和箱体构成(guchng)。分频器是将不同频段的声音信号区分开来，分别给予放大，然后送达相应频段的扬声器中再进行重放。26共六十二页 专业音响系统与家用(jiyng)音响系统相比，具有以下几大特点： (2)家用音响一般以放大器为中心，配以几种信号源和一对音箱。为了改善音质，再加上均衡器和混响器等，整个组合比较简单；专业音响常用于各种演出场合，需要

14、多路话筒和多种信号源输入(shr)，故一般都是以调音台为中心组成的，这是两种音响系统的重要区别。(1)专业音响的功放和音箱的功率大。27共六十二页 (3)专业音响主要工作于面积大、人员多且嘈杂的环境；家用音响主要用于面积小、听众少、环境安静的场合进行各种节目(jim)的欣赏，注重重放音乐的层次感、亲切感，强调对音乐的“解析力”以及声像定位准确、瞬态响应良好等。28共六十二页4 数字音响(ynxing)简介 指把声音信号数字(shz)化，并在数字(shz)状态下进行传送、记录、重放以及其它加工处理等一套技术。数字音响的特点：1) 信噪比高 2) 失真度低 3) 重复性好4) 抖晃率小5) 适应性

15、强6) 便于集成29共六十二页 有效频率范围习惯上称为频率特性或频率响应，是指各种放声(fn shn)设备能重放声(fn shn)音信号的频率范围，以及在此范围内允许的振幅偏差程度(允差或容差)。显然，频率范围越宽，振幅容差越小，则频率特性越好。1.4 音响系统的电声性能指标1.4.1 有效频率(pnl)范围30共六十二页图17 常见乐器(yuq)与男女声的频率范围 31共六十二页图 1832共六十二页 信噪比又称信号噪声比，是指有用信号电压(diny)与噪声电压(diny)之比，记为S/N，通常用dB表示(121) 式中uS为有用信号(xnho)电压，uN为无用噪声电压。信噪比越大，表明混在

16、信号里的噪声越小，重放的声音越干净，音质越好。 1.4.2 信噪比33共六十二页1.4.3 谐波(xi b)失真 失真是对信号中所含杂质的一种(y zhn)测量。通常被描述为信号的期望成分和非期望成分的百分比或分贝比。简而言之，在输出端得到的任何频率并不包含在输入频率中就是失真。测量失真的方法通常有两种：谐波失真和互调失真34共六十二页 由于各音响设备中的放大器存在着一定的非线性，导致音频信号通过放大器时产生新的各次谐波成分，由此而造成的失真称为谐波失真。谐波失真使声音(shngyn)失去原有的音色，严重时使声音(shngyn)变得刺耳难听。1.4.3 谐波(xi b)失真35共六十二页 r

17、电压谐波失真(sh zhn)系数（1 - 22） 该项指标可用新增谐波成分总和的有效值与原有信号(xnho)的有效值的百分比来表示，因而又称为总谐波失真。36共六十二页 互调失真也是非线性失真的一种。声音(shngyn)信号都是由多频率信号复合而成的，这种信号通过非线性放大器时，各个频率信号之间便会互相调制，产生出新的频率分量，形成所谓的互调失真，使人感觉声音(shngyn)刺耳、失去层次。互调失真(sh zhn)= 全频带内非线性信号的均方根的和 某一高次基频的振幅 100% (123) 1.4.4 互调失真37共六十二页 有效频率范围习惯上称为频率特性或频率响应，是指各种放声(fn shn

18、)设备能重放声(fn shn)音信号的频率范围，以及在此范围内允许的振幅偏差程度(允差或容差)。显然，频率范围越宽，振幅容差越小，则频率特性越好。1.4 音响系统的电声性能指标1.4.1 有效频率(pnl)范围38共六十二页图17 常见乐器(yuq)与男女声的频率范围 39共六十二页图 1840共六十二页 信噪比又称信号噪声比，是指有用(yu yn)信号电压与噪声电压之比，记为S/N，通常用dB表示(121) 式中uS为有用信号电压，uN为无用噪声电压。信噪比越大，表明混在信号里的噪声越小，重放的声音(shngyn)越干净，音质越好。 1.4.2 信噪比41共六十二页 由于各音响设备中的放大器

19、存在着一定的非线性，导致音频信号通过放大器时产生新的各次谐波成分，由此而造成的失真称为谐波失真。谐波失真使声音失去(shq)原有的音色，严重时使声音变得刺耳难听。1.4.3 谐波(xi b)失真42共六十二页 r 电压谐波(xi b)失真系数（1 - 22） 该项指标可用新增谐波(xi b)成分总和的有效值与原有信号的有效值的百分比来表示，因而又称为总谐波(xi b)失真。43共六十二页 互调失真也是非线性失真的一种。声音信号都是由多频率信号复合而成的，这种信号通过非线性放大器时，各个频率信号之间便会互相调制，产生出新的频率分量，形成所谓的互调失真，使人感觉声音刺耳(c r)、失去层次。互调失

20、真(sh zhn)= 全频带内非线性信号的均方根的和 某一高次基频的振幅 100% (123) 1.4.4 互调失真44共六十二页1.有效频率范围(fnwi)的上限频率fm1.4.5 数字音响的几个(j )主要性能指标数字设备的取样频率一般会大于或等于两倍的音频信号的频率，因此知道数字设备的取样频率fs就可得出该设备允许通过的音频信号上限频率fm。如：CD唱片的取样频率为fs=44.1Hz，故允许的音频信号上限频率为fmfs/2=22.05Hz,也即是有效频率范围的极限上限频率fmfs/245共六十二页2. 信噪比和动态(dngti)范围 式中n为量化位数，在CD唱片(chngpin)中，n=

21、16，所以(S/N)96(dB)。在线性量化情况下，上式也就是数字音响设备的动态范围。 46共六十二页3.传码率R数字(shz)音响系统中每秒钟所传送的码数称为传码率R=mnfs (b/s)式中m为声道数， n为量化位数，对于双声道立体声系统，m=2。因为(yn wi)CD唱片的n=16，fs=44.1kHz，故R=1.411Mb/s。47共六十二页1.5 立体声基础(jch) 立体声是一个应用两个或两个以上的声音通道，使聆听者所感到的声源(shn yun)相对空间位置能接近实际声源(shn yun)的相对空间位置的声音传输系统。48共六十二页与单声道重放声相比，立体声具有一些显著的特点。 1

22、)具有明显的方位感和分布感 采用多声道重放立体声时，聆听者会明显感到声源分布在一个宽广(kungung)的范围，主观上能想象出乐队中每个乐器所在的位置，产生了对声源所在位置的一种幻像，简称声像。幻觉中的声像重现了实际声源的相对空间位置，具有明显的方位感和分布感。49共六十二页与单声道重放声相比，立体声具有一些显著的特点。 2)具有较高的清晰度 掩蔽效应减弱，具有较高的清晰度。 3)具有较小的背景噪声 背景噪声在采用多声道输出(shch)时被分散开了，对有用信号的影响减小。50共六十二页 立体声成分(chng fn) 我们以舞台(wti)上左右前后错开的各种乐器组成整个乐队. 他们演奏时, 到达

23、听众耳际的声音可分为三类: 第一类为直达声. 第二类为反射声. 第三类为混响声. 与单声道重放声相比，立体声具有一些显著的特点。 4)具有较好的空间感、包围感和临场感 立体声系统可以重现反射声和混响声，使聆听者感受到原声场的音响环境。51共六十二页1) 时间差(125) 声音(shngyn)到达两侧耳壳处的时间差可近似为l1.5.2 立体声原理(yunl) 1.声源平面定位52共六十二页设l =20cm，c=340m/s，则 上述分析表明，时间差与平面(pngmin)入射角有关，据此可确定声源的平面(pngmin)方位。53共六十二页 2) 相位差 由于传到两耳的声音存在时间差，因而也会产生相

24、位差。对于频率为f的纯音(chnyn)，相位差与时间差有如下关系：(126) 将 及 代入上式，可得(127) 54共六十二页 (3) 声级差 两耳虽然相距不远, 但是, 由于头颅的阻隔作用, 使得从某方向传来的声音需要绕过头部才能到达离声源较远的一只耳朵中去. 在传播过程中, 其声压级会有一定程度的衰减, 使两侧耳壳处产生声级差. (4) 音色差 当声源不是单一频率的纯音, 而是一个复音时, 情况要复杂些. 如一个乐器发出的声音, 可以分解为一个基频声和许多谐频声.根据绕射规律，由于人头对谐频声的遮蔽作用使基频声和各高次谐频声在左右耳际的声压级不同(b tn)，因而两侧耳朵听到的音色将有差别

25、，形成音色差。55共六十二页 人耳对声源距离的定位, 在室外主要依靠声音的强弱来判断, 在室内则主要依靠直达声与反射声, 混响声(xing shng)在时间上, 强度上的差异等因素来判断. 2 声源(shn yun)距离定位3. 声源高度定位 声源的高度位置由声波在垂直面上的入射角（仰角）和直线距离两个坐标量来确定. 直线距离的定位机理与前面所阐述的相同, 而仰角定位是理论上尚未圆满解决的问题. 56共六十二页4. 双扬声器声像定位(dngwi)1、当左右扬声器发出相同强度的声音(shngyn)时，人听不见两只扬声器的存在，只感到声音是从两只扬声器的中点发出。这个点我们称之为“声像”。 2、当增大其中一只扬声器的声压时，声像向这只扬声器的方向移动，当声压差大于15dB时，声像固定在这一方。 57共六十二页3、若将其中一只扬声器后移，但保证(bozhng)两扬声器的声音到达人耳时