现代声像技术课后习题答案

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习题答案

第一章

1.1声波传播有哪些主要规律？

解：当声波在传播过程中遇到墙等不同介质时，在两个介质的交界面处，波速将发生

突变，此时入射波的一部分被反射，形成反射波，这种现象称为波的反射，另外大多数障

碍物还会吸收一部分声波，反射和吸收不仅介质材料本身有关，还与声音的频率有关。

当障碍物的尺寸比声音的波长小时，声音将会绕过障碍物继续向前传播，这种能绕过

障碍物边缘变向传播的现象称为声波的绕射或衍射。

几个声源产生的声波，同时在空气媒质中传播，当这几个声波在空间某点相遇，则相

遇处空气中的分子振动将是每个波所引起的分振动的合成，而每一个声波仍将独立地保持

本身原有的特性。这种声波传播过程中出现的各分振动独立地参与叠加的现象，称为声波

的叠加。两个频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的声波发出的波在空间叠

加会使空间某些点处，声波合成幅值始终加强，而在另一些点处，声波合成幅值始终减弱

或完全抵消，形成死点，称这种现象为声波的干涉现象。

1.2什么是声波的干涉和绕射现象？

解：几个声源产生的声波，同时在空气媒质中传播，当这几个声波在空间某点相遇，

则相遇处空气中的分子振动将是每个波所引起的分振动的合成，而每一个声波仍将独立地

保持本身原有的特性.当两个频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的声波发

出的波在空间中的叠加。对于空间内的不同点，由于两个声波的相位差会逐点不同，因而

叠加结果会使空间某些点处，声波合成幅值始终加强，而在另一些点处，声波合成幅值始

终减弱或完全抵消，形成死点，称这种现象为声波的干涉现象。产生干涉现象的声波称为相

干波，相应的声源为相干波源。

当障碍物的尺寸比声音的波长小时，声音将会绕过障碍物继续向前传播，这种能绕过障

碍物边缘变向传播的现象称为声波的绕射或衍射，声绕射现象的机理基于声传播的惠更斯原

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理。

1.3声波的声压与声强有怎样的关系？声压级与声强级有怎样的关系？

解：当有声波存在时，局部空间产生压缩或膨胀，在压缩的地方压力增加，在膨胀的

地方压力减小。于是就在原来的静态气压上附加了一个压力的起伏变化。这个由声波引起

的交变压强称为声压。声压的大小表示声波的强弱。

P

声压级指的是有效声压和基准声压比值的常用对数的20倍，单位为dB,LP=201g-

Pr

声强也是衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。声场中某点的声强，是指在单位

时间内声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量，用符号/表示，/='。

S

声强级指的是声强与基准声强之比值，取常用对数乘以10,单位为dB,声强级的计

算公式为L/=101g—O

在自由声场中，声压与声强有密切关系，在一般情况下，两者的关系很复杂，无法由

声压求声强级。以空气为介质的自由声场中，常温常压下某--点的声压级与声强级近似相

等。

1.4收录机中的响度开关有什么作用？它是根据听感的什么特性设计出来的？

解：其作用是低音量时提升高频和低频声。由于人耳对高频声、特别是低频声的听觉

灵敏度差，要求在低音量时对高频和低频进行听觉补偿，即要求对低频有较大提升，对高

频也有一定量的提升。换句话说，当音量减小时，信号中低频部分的减小较高频部分为少。

等响度控制即满足此要求，等响度控制一般为8dB或lOdBo

1.5室内听到的声音由哪些组成？各有何特点？

解：当室内有一个声源发声，室内任一点听到的声音按照到达听点的时间先后分为：

直达声（又称主达声）、反射次数较少的早期反射声和多次反射形成的混响声。

直达声是指从声源直接传播到听音点的声音，它是接收声音的主体，直达声不受空间

界面的影响。其声强基本与听点到声源之间的距离平方成反比衰减，即距离每增加1倍，

声压级下降6dB。

早期反射声是指相对直达声延迟50ms以内到达的反射声。延迟时间较短的反射声来

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源于声源发出的声音经室内界面的一次、二次或少数三次反射。早期反射声会加强听点处

的声强，或者说对直达声起着增强的作用，使听到的声音丰满、宏亮。

混响声是指声源发出的声波经过室内界面的多次反射，迟于只经一二次反射的早期

反射声到达听点，由于每一次反射过程能量都有所减小，混响声声级较低，分布较密。所

延迟的时间依据房间空间的大小不等，可长达数秒，但其衰减率的大小对音质有着重要影

响，影响声音的清晰度或语言的可懂性，也对声音的亲切感起主要作用。

1.6人们根据什么判断声源的方向？

解：当声源偏向左耳或右耳，即偏离两耳正前方的中轴线时，声波到达左、右耳的距

离存在差异，而且受头颅阻隔，这将导致到达两耳的声音在声级、时间、相位上存在差异。

研究发现，正是这种微小差异被人耳的听觉所感知，传导给大脑并与存储在大脑里已有的

听觉经验进行比较、分析，得出声音方位的判别，耳廓效应对双耳的定位功能起着重要的

补充作用。

1.7响度、音调和音色与声波的声压、频率和频谱成分之间有何联系与区别？

解：响度是人耳对声音强弱的主观感觉程度，对于同一强度的声波，不同的人听到的

效果并不一致，因而对响度的描述有很大的主观性。一般来说，在人类听觉的动态范围内，

响度同声压级大体成比例，即声压级越大响度也越大。声压级不是决定响度的惟一•因素，

另一个重要因素是频率。

人耳对声音调子高低的主观感觉称为音调，频率低的调子给人以低沉、厚实、粗犷的

感觉，而频率高的调子则给人以亮丽、明快的感觉，以客观的物理量来度量，音调与声波

基频相对应，但这种对应也是不完全，致的，即音调与频率之间不存在线性关系。

音色又称音品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。各种乐器所发出声音的谐波分布

不同，谐波分量的幅度也不相同，因而音色也就不同。

1.8信噪比与动态阈有什么不同？

解：信噪比又称信号噪声比，是指有用信号电压与噪声电压之比，记为S/N,通常用

dB表示，信噪比越大，表明混在信号里的噪声越小，重放的声音越干净，音质越好。

电声设备所能通过的电信号强度范围要保证信号的下限不被系统自身的噪声所淹没，

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信号的上限不产生非线性畸变，这样就形成了一个系统的动态范围，称为动态阈，也就

是系统允许通过的最强与最弱信号电平的差值。

1.9一个优秀的电声系统的基本要求有哪些？

解：为了真实、完美地录制、传输和重放各种乐音，要求电声设备频率响应曲线（简

称频响曲线）宽度大，均匀度好；对高保真的设备，非线性失真要控制在1%以下；电声

系统的动态阈必须大于节目信号的动态范围，还必须保证信号的动态范围与系统的动态阈

的上下限相匹配。

1.10动圈式传声器的工作原理是什么？

解：动圈式传声器也称为电磁式或电动式传声器，采用了最基本的电磁换能原理。它

的构造很像电动式纸盆扬声器，不同的是，它用膜片代替了扬声器的纸盆，更重要的是在

膜片前后设有腔、槽、孔和吸音材料等，组成声学滤波器以控制频率响应。动圈式传声器

的音圈由漆包线绕成，然后将音圈粘在受声波驱动的轻质塑料振膜后面，而音圈放在环状

窄磁隙中，强磁铁借助磁极与磁回路，把磁力线集中到很窄的磁缝隙中。当声波传到传声

器的膜片上，膜片受声压的作用而产生运动，与膜片相连的线圈在磁场中做切割磁力线的

运动而感应出电流。此电流的波形与声波传到膜片上的音频波形一致。

1.11音箱有口那些主要参数？

解（1）额定功率

音箱的功率由扬声器（主要是低音扬声器）的功率决定，音箱功率指标严格来讲又有

标称输出功率和最大瞬间输出功率之分。一般扬声器能承受的最大功率是额定功率的2〜4

倍。

（2）频率响应（有效频率范围）

这项指标反映了扬声器箱工作的主要频率范围，此范围越宽，放声特性越好，制造

成本自然就越高。

（3）额定阻抗

扬声器箱的阻抗由扬声器的阻抗决定，额定阻抗一般规定为4。、8C、16Q、32。等。

（4）失真

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扬声器系统的失真包括谐波失真、互调失真和瞬态失真三种。通常所说的失真是谐波

失真。一般来说，音箱的失真大于5%时，听众会有明显察觉；失真大于10%时，听众已

无法接受。

(5)灵敏度

灵敏度是指当音箱加上相当于额定阻抗上1W功率的粉红噪声信号电压时，在轴向

1m处测得的声压级。灵敏度高的扬声器箱的效率也较高，灵敏度的提高往往是以增加失真

度为代价的。

(6)指向性

扬声器箱的指向性与扬声器的口径有关，口径大时指向性尖，口径小时指向性宽；指

向性还与频率有关，利用指向性可减弱扬声器对传声器的反馈作用，从而可以消除扩音系

统的声反馈啸叫。

1.12传声器有哪些主要参数？

解(1)灵敏度(Sensitivity)

传声器的灵敏度表示传声器的声一电转换效率，不同灵敏度的传声器适用于不同

的声源拾音。使用过程中，灵敏度高对提高信噪比有利，但太高的灵敏度往往会引起失真。

(2)频率响应

传声器的频响在工作频带内应有平直的特性，这是获得良好音质的必要条件。

(3)指向性

传声器的指向特性又称方向性，以其拾取音源方向的覆盖空间可以分成全指向性、双指

向性、单指向性三种。传声器的指向特性还与入射声波的频率有关。

(4)输出阻抗

传声器的输出阻抗是指传声器的两根输出线之间在1kHz时的阻抗。传声器的输出阻

抗有低阻和高阻两种。专业传声器基本上都采用低阻传声器，只有在要求不高的语言扩声

时才使用高阻传声器。

(5)动态阈

动态阈太小会引起声音失真，音质变坏，所以要求传声器有足够大的动态阈。

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第二章

2.1室内声场的特点是什么？在进行声场设计时要注意哪些？

解：室内声音的传播方式分为两种类型：一种是声源发出的自然声在室内传播；另一

种是声源发出的声音通过由电声设备组成的扩声系统处理后，由扬声器辐射出的声音在室

内传播。室内扩声系统设计不仅要考虑电声技术问题，还要涉及建筑声学问题，房间的体

形等因素对音质也有较大影响。

声场的设计是扩声系统的基础，它影响系统最终的音响效果，一个基本的声场设计包

括隔声的处理，现场噪音的降低，建筑结构的要求，声均匀度的实现，声颤动、聚焦、反

馈等问题的避免，室内声压计算等。

2.2室外扩声与室内扩声有什么区别？

解：室外扩声系统的特点是扩声区域大、背景噪声大，声音传播以直达声为主，要求

的声压级高，使远区得到足够的声压级是露天演出扩声首要解决的问题。室外系统的音响

效果还受气候条件、风向和环境干扰等影响。

其次在露天演出场所，建声上可以说没有什么工作可做，重点应放在电声设计上，在

电声设计上又以扬声器选型和布局最为突出。一般采用在舞台上摆放集中式扬声器（音箱）

阵列，并与分布式相结合。考虑到大面积观众区的声场，应采用多组不同辐射方向的阵列

布局。

2.3室外扩声扬声器系统的布置有哪些方式？

解：室外扩声按照扬声器的布置方式可以分为集中式、分布式和混合式三类。

集中式系统是把单个扬声器或一组扬声器集中安装在一起，利用它们的指向性在服务

区内获得均匀的声场。它的优点是简单，不会产生回声。真实感强，可以做到声像的统一;

但声场的不均匀度较大，没有空间效应。

分布式系统是把许多扬声器或扬声器组均匀地分布在扩声区域内，它们彼此的距离很

小，利用人耳的掩蔽效应，在主观感觉上不会产生多重回声。这种系统的声场不均匀度相

当小，而且扩声的音质甚好，但设备复杂，费用高，连接麻烦，其真实感不如集中式系统;

另一缺点是若设计有缺陷的话，不同的扬声器的声音有时间延滞，会形成回音，清晰度降

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低。

集中/分散混合式的特点是声场辐射复杂，声波干涉严重，控制起来复杂。在这种形

式中，必须对中央声源及分散声源到达观众的时差进行严格计算，通过调节延时，达到最

终效果。混合系统主要用于地形复杂的场所。

2.4声反馈是怎样形成的？有哪些方法可以改善？

解：当使用扩声时，由于传声器和放声的扬声器同处于一个区域内，来自传声器的声

音信号经电声系统放大，再由扬声器辐射，经室内表面反射，再次反馈到传声器，这就是

声反馈。发生声反馈的常见原因是：

(1)话筒距音箱太近，话筒正向指向音箱；

(2)调音台上混响调节过大；

(3)话筒音量调节过大；

(4)厅堂声学设计缺陷。

可采取以下措施来抑制声反馈，避免产生啸叫现象：

(1)利用指向性扬声器和指向性传声器，并合理布置；

(2)降低室内混响时间，即对厅堂进行声学处理，墙面和两侧安装吸音材料；

(3)在扩声系统中插入移频器或移相器；

(4)利用滤波器或均衡器抑制系统传输频率响应的峰值。

2.5功率放大器与音箱的匹配有哪些要注意的地方？如何确定功率放大器需用的功率？

解：首先要求功率放大器的额定输出阻抗等于音箱的总阻抗，即阻抗匹配。其次要使

功率放大器的额定输出功率等于全部音箱的额定功率总和，即功率匹配，但实际的配接原

则是要求功率放大器的额定功率大于音箱的额定功率(一般功放的额定输出功率比音箱的

标称功率大30%)。

功率放大器所需的声功率由厅堂面积和节目源的性质来决定，厅堂面积越大，所需功

率越大。通常每立方米空间需要0.5〜1W电功率。如以欣赏音乐为主，选择OSW/n?为

宜；如果以欣赏电影为主，可以选择1W/nA对一般专业音响系统来说，应有足够的功率

储备量。放大器的额定输出功率选择，一般是取其常用功率的1.8倍。

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2.6什么是功率放大器的阻尼特性？它对声音的重放有何影响？

解：在音频电信号推动扬声器振动发音的过程中，当其输入信号中断之后，扬声器的

纸盆并不能立即刹住，而是要过渡一段时间之后，才能逐渐停止。表现此过渡时间的特性

参数称为功放系统的阻尼系数(FD),FD的值可由下式给出

式中，心为扬声器的阻抗，用为扬声器连接线的线阻，Ro为功放器的输出内阻。

FD值越大，电阻尼越有，阻尼越重则还音效果就越干脆。当然功放的FD值并不是越

大越好，FD值过大会使音箱电阻尼过重，致使脉冲前沿建立时间增长，降低瞬态响应指

标。

2.7频率均衡器的作用是什么？

解：频率均衡器是用来对声音的频响曲线进行均衡的设备。它使用者根据要求，准确

地补偿某些频带内的信号电平，或有效地抑制声音过强的频率成分或提升声音过弱的频率

成分。均衡器的主要作用如下：

(1)校正各种音频设备产生的频率失真，以获得平坦响应；

(2)改善室内声场，改善由于房间共振特性或吸声特性不均匀而造成的失真；

(3)抑制声反馈；

(4)在音响艺术创作中，改善表演效果。

2.8压缩限幅器起什么作用？它们是怎样工作的？

解：在录制节目时或舞台扩声过程中，为了防止过激失真，经常使用压缩器或限幅器

来压缩和限制信号的动态范围，使其动态范围与音频设备相吻合；压缩限幅器还可与扩展

器配合使用，组成降噪器；仔细调整启动时间、恢复时间、压缩门限及压缩比，可产生特

殊的音响效果。

压缩器的核心为可变增益放大器，其放大倍数根据输入信号的强弱而变化，不同类型

的压缩器有不同的压缩特性。

2.9双通路立体声有几种主要的拾音方法？各有什么特点？

解：根据信号录制使用的传声器指向性和布置方法，双通路立体声可分为AB制、XY

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制、MS制和模拟人头制等。

AB制使用两个特性完全相同的传声器分左右放置，每个传声器用独立通道放大后送

扬声器。当声源不在正前方时，两只传声器收到的信号则既有时间差又有强度差，声像规

律已不能直接引用二路立体声正弦定律。另外，当声源在正中央时.，由于离两只传声器都

较远，声音强度弱，产生中央声像后退感，是一个很大缺点.

XY制使用两个8字形或心形指向性传声器在同一位置正交放置，所采用的两只传声

器必须严格匹配、统一。主轴指向左边的传声器称为X传声器，所拾取的信号作为立体声

的左声道；主轴指向右边的传声器称为Y传声器，Y传声器信号送入右声道。由于传声器

位置重合，不管声源在何处，都不会产生时间差。

MS(Middle中央Side旁边)制又称和差制。MS制系统在同一位置也放置两只不同

指向性传声器，无指向性传声器提供的包含整个声场信息的分量M,8字形指向性传声

器提供的包含声场两侧信息的分量So它的输出信号应进行和差变换才能成为立体声左、

右声信号。

模拟人头制基本上同AB制，传声器位于人头的两耳道内，此制式拾取的信号同AB

制一样，既有时间差又有强度差，由于模拟人头的存在，高频时差异比AB制更大，若用

立体声耳机重放可获得极良好的立体声效果，但若用扬声器重放则必须将信号进行一定处

理才能使用。

2.10体育馆扩声与其他厅堂扩声有什么区别？

解：多功能的使用是现代体育场馆对扩声系统的基本要求之一。它要求系统声场清晰

度良好，功能能满足会议、比赛、演出及各种表演的需要，而且经济合理。虽然体育馆是

个封闭型场所，但它不同于礼堂、多功能厅，在声学环境上有很大的差别。具体差别可归

纳为以下几点：

(1)体育馆场地地面光滑，反射强，混响时间长，易影响声音清晰度。

(2)体育馆扩声功率大，演出节目形式多样，扬声器数量多，各辐射区产生声干扰

并出现多重回声，同样会使声音清晰度下降。

(3)体育馆顶部多为半圆形，形成一个巨大的凹面反射，极易产生声聚焦，只要系

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统增益稍大就会形成声反馈，产生啸叫。

（4）体育场馆中舞台或主席台区与般厅堂位置不一样，对传声器及扬声器的布局

和指向性要求不同。

（5）现代体育场馆的观众群体有别于传统的“观众”，很多观众是球迷、啦啦队，

他们的呐喊助威使比赛过程气氛热烈。但对扩声而言，背景噪声增大了，而且是无规律的,

这一点在扩声系统设计中应予以充分注意。

第三章

3.1什么是铁磁材料的剩磁和矫顽力？

解：外磁场消失，转向后的磁畴也不能转回来，便显示其磁性称为剩磁。要消去剩磁

B,必须加反向磁场-”c，Hc称为此铁磁材料的矫顽力。

3.2磁带主要采用哪儿种磁性材料？它们的性能如何？

解：磁带的磁性层中的铁磁材料主要有三种：

（1）氧化铁带：为Y-F.2O3粉状微粒。其灵敏度高、噪声低，应用最为广泛，又称为

普通带或低噪声（LN）带，市场上绝大部分磁带属于此类。

（2）铭带：为CQ2磁粉，矫顽力和剩磁均比铁带大，高频响应比铁带好，但磁粉硬

度大，需要相应提高磁头材料硬度才能经得起磨损。

（3）金属带：为F-C.等超细微粒金属合金粉，具有极高的矫顽力和剩磁，高频响

应超过锦带，可大幅度提高磁带的性能，当然在使用时录音机也要有相适应的磁头和电路

才能充分发挥它的特性。

3.3磁性录音的动态阀主要受什么因素影响？

解：录音机的动态阀在很大程度上决定于磁带的特性。

由于磁带上磁粉是颗粒状的，形成了一个个小磁性单元，若经消磁后还带有少量剩磁,

通过放音磁头时便会感应出无规则的噪声，磁粉颗粒越小，越均匀，杂质越少，则噪声也

小，如果磁粉上带有很大的“直流剩磁”（直流抹音时），这些不连续的磁粉提供的磁通将

产生更大的噪声，磁头上带有剩磁亦,J磁带上剩磁的效果相同。除掉剩磁噪声外，由于磁

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头、磁带的非线性，这些噪声还会调制到信号上，形成调制噪声。所有的噪声一-起影响录

音系统动态阀的下限。

磁带上可记录的最高带磁通也是有限的，它相应的输出电平决定了动态阀的上限。

3.4抹音——录音方法有几种组合？优缺点如何？

解：根据抹音和偏磁组合方法，除掉交流抹音——交流偏磁外，还可有直流抹音一

直流偏磁法、交流抹音——直流偏磁、直流抹音——交流偏磁等。

最常用的是交流抹音——交流偏磁法。在录音电流上叠加交流电流来克服磁化曲线的

弯曲。为了避免交流分量或它与音频信号的差拍被人耳听到，通常采用频率较高的超音频

电流。

直流抹音——直流偏磁其起始点是饱和点，偏磁到回线一侧的线性段，即可获得

最小失真同时也是输出最大的点。其录音效率（灵敏度）稍低于交流抹音——交流偏磁方

式。因为失真稍大，不失真动态阀也略低。它的最大缺点是在无信号时噪声很大，严重影

响S/No

交流抹音——直流偏磁只利用了一半的初始磁化曲线，灵敏度很低，初始曲线的两个

弯曲并不对称，会带来较大的偶次失真。

直流抹音——交流偏磁的起始处也是-凡。左右曲线的不对称会有很大的失真，当加大

偏磁电流以后利用偏磁电流的抹音消磁作用可以使剩磁-凡下降不少，但大的偏磁电流带

来高频响应严重损失，因交流偏磁利用了正负两半周包络，灵敏度比直流——直流方式稍

稍提高。

综上所述，交流抹音——交流偏磁是最佳的抹音偏磁组合。

3.5偏磁的大小与失真、频响、动态等指标各有着怎样的关系？

解：交流抹音——交流偏磁时，偏磁的最佳状态并不能同时满足，采用较大的偏磁虽

然能减少失真、提高低频上动态，但由于偏磁电流同样具有抹音效应，使记录波长较短的

高频信号来不及离开录音头就给消去了一部分，造成高频衰减加大，动态范围也缩小；反

之虽然有利于高频响应，但不利于低频与失真指标。

3.6什么是最佳偏磁？

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解：盘式机偏磁按谐波失真最小点选择偏磁。盒式机偏磁用差值法选取偏磁电流/b

使得高频与低频上动态之和为最大值。

3.7为什么磁头磨损后首先是高频响应下降？

解：磁头磨损后，磁头的前缝磨损变宽，放音磁头缝隙损耗加大，使高频响应下降。

3.8录放过程中是怎样进行频率补偿的？

解：高频损失由录音放大器进行补偿，而微分效应造成的低频损失主要由放音放大器

进行补偿。

3.9什么是记录波长？它与什么因素有关？

解：记录波长入与信号频率/和走带速度V有关：入=丫//,带速越慢，频率越高，

则X越短。

3.10为什么不能用记录声音信号的方式在磁带上记录图像信号？又如何解决这些矛盾？

解：视频大约18个倍频程，如采用声频记录方法不大可能处理这样的频带宽度。最

容易采用的方法是将频宽5-6MHz的信号向频谱上端搬移，使频宽不变的条件下，减少最

高频率与最低频率的比值。

使用调频载波后载波在的兆赫范围，高带速和小磁头缝隙仍然是必要的。如采用录音

机中的传送机构来增加带速，在短时间内就要用去大量磁带。不仅费用大，且供带、收带

盘的尺寸也将大得无法使用，传送起来可靠性也差。所以用旋转磁头在磁带上横向或斜向

记录，这样磁带运行速度并不太高，但磁头和磁带的相对速度大大提高。

3.11磁带录像机内有哪些伺服系统？分别起什么作用？

解：磁带录像机内常见的伺服系统有：

(1)磁头伺服系统——稳定磁头转速和相位。在磁带录像机中是极为重要的部分。

(2)磁带伺服系统一一也叫主导轴伺服系统。目的是稳定磁带速度。这也是任何磁

带录像机中不可缺少的。

(3)张力伺服系统——使磁带张力恒定。这仅在高级磁带录像机中才有。

(4)磁带盘伺服系统——使磁带盘线速度均匀，从而使磁带张力恒定。

3.12为什么磁带录像机中未加录音机式的“偏磁”和“录音补偿”电路？

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解：当采用调频的方法时，调频信号可以用录音机中偏磁电压那样的办法加到磁带上,

强度大到足以使磁带饱和，确保信号强度，而载波本身的波形失真和振幅变化都不影响解

调输出，因此记录过程不会受到太多的噪声干扰。调频振幅波动并不像采用调幅信号时对

信号有那么大的影响，因而不需要任何回放均衡，也避免了磁带传递特性所产生的非线性。

3.13为什么有的机型中彩色信号要降频记录？

解：小型机的磁鼓较小，磁头、磁带相对速度较低，不能容纳高的载频，在这些录像

机上唯一能满足的记录彩色信号的方法，是把付载波频率降低。

3.14时基误差是怎样产生的？会有什么影响？

解：由于在磁带录像机中，视频磁头的机械系统和决定带速的主导轴系统以及为了稳

定速度而附加的各种伺服系统，都不能做得十分完美，使得重放同步定时精度比电视台同

步发生器的精度差得多，这种定时误差称为时基误差。这种误差首先反映到彩色付载波相

位的误差上，使彩色出现失真。另外在广播电视系统中为和其他电视信号源同步，也必须

加时基校正。

3.15简述时基校正的基本原理。

解：时基校正法的基本原理是将未校正的图像一律延时，延时量受时基误差控制，相

位超前的信号多延时•点，相位落后的少延时•点，以抵消录、放过程带来的时基变化。

3.16伪时基校正和真正的时基校正有何本质区别？

解：伪时基校正，只调校彩色付载波间的相对关系。只消除色同步与色差信号付载波

之间的相对相位误差，而不管行同步的时基误差问题。

3.17什么是螺旋扫描？

解：磁头要旋转，磁带要移动。用旋转磁头在磁带上斜向记录，旋转磁头从磁带一边

到另一边扫出一条磁迹。磁带运行速度不大，磁头扫过磁带宽度期间，磁带的移动不大，

但磁头和磁带的相对速度大大提高。

3.18调频记录的目的是什么？

解：调频记录的目的是将频宽5-6MHz的信号向频谱上端搬移，使频宽不变的条件下,

减少最高频率与最低频率的比值。

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3.19什么是直接彩色记录？什么是间接彩色记录？

解：把完整的彩色全电视信号加到录像机的输入端，就象黑白信号一样可记录在磁带

上，在广播录像机中磁带写入速度较高，可以采用这种方法。第二个办法是使用彩色下移

法，将色度信号降频记录，小型机必须采用把付载波频率降低的方法。因为为了降低图像

信号的倍频程，图像信号频谱已往高频端移动，1MHz以下的频带相当干净，因此可以安

全地容纳低频付载波。

3.20什么是信号失落补偿？有什么补偿方法？

解：信号随机失落的原因是多种多样的，如磁头或磁带接触不良，磁带上磁粉脱落，

磁带上有污物等。如果这种失落能在视频到达输出之前被探测到，就可能产生一•个开关脉

冲，接通延迟的视频信号，将一根超声延迟线内储存的上一行信号代替这一行的其余部分。

另一种失落补偿办法是一种强迫振荡器，振荡器频率选择灰电平，当信号频率失落后用振

荡器频率插入，实质上补偿的是灰电平而不是真正的图像信号。

第四章

4.1AM与FM广播各有什么特点？

解：AM为调幅制，一般采用中、短波传送，AM无线声音广播频响差、干扰大，但

覆盖面大、听众多；由于频谱资源的限制，大量的中、短波电台挤在小小的数十兆频率范

围内，分配给每个AM电台的频带只有10kHz（中波9kHz）,因此AM信号频率范围也

就限定在5kHz以内，频响较窄，平时在这些频段受到的干扰也多，所以音质较差，但是

因其接收机价格低廉。

FM工作在超短波，频率高，频道间隔大，抗噪声能力强，而且FM频段噪声干扰本

来就不大，所以FM广播音质好得多。但传播距离短。

4.2我国FM立体声广播是什么制式？其工作原理是什么？

解：我国FM立体声广播是AM-FM导频制：是目前国际上最流行制式，它在发送端,

先把左、右两信号进行和差变换，和信号（“L+UR）作为与单信号兼容的主信号送出；差

信号（WL-WR）对38kHz付载波平衡调幅，搬移到主信号频谱上方；为方便解调，同时送

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出19kHz导频信号〃D，三者相加对主载波调频。接收端用开关式解码器利用导频信号恢

复出38kHz付载波，然后用此付载波作开关信号对复合信号进行取样，按0°取样可以得

uC，按180°取样可以得到而。

4.3卫星电视广播有那些优点？

解（1）覆盖面积大，通信距离远

一颗赤道上空的同步卫星，可以覆盖地球三分之一的面积，利用三颗相隔120°的同步

卫星即可实现全球通信，目前它是远距离越洋通信和电视转播的主要手段。

（2）频带宽，容量大

卫星通信使用微波频段，一颗星上可设多个转发器，如80年代发射的IS-V通信卫星,

已可以同时传输12000路电话和两路电视节目，采用频率再用技术及数字技术的卫星系统

容量还可扩展很多。

（3）通信质量好，可靠性高

卫星通信电波主要在自由空间传播，垂直进入大气层的距离很短，且不需要经过多次

转接，噪声影响小，就稳定性而言，正常运转率达99.8%以上。

（4）多址联接能力

地面微波中继服务区基本是一条线，而卫星覆盖区内所有地面站都可利用这•卫星相

互通信。

此外还有通信成本与距离无关、机动灵活等特点。

4.4计算在扬州（东经119.4。，北纬32.4。）接收亚洲2号卫星（东经100.5。）时，天线

的仰角和方位角。

解：求星下点与接收点对地心的张角B

cosp=cosXcos<p=cos(119.4°-100.5°)cos32.4°=0.949X0.844=0.7987

p=36.99°

求天线的仰角0

Re+hy/、_1Re

tg0=----------1(------------------------)=-------)

Re+hRe+hSinpRe+h

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•PUBHSHMGHOUSEOFEL£CmOMCSINDUSTRY

=---------(0.7987-0.15084)=1.0767

0.6017

0=47.1°

求方位角①

ctg=sin(pctgX=sin32.4°ctg(l19.4°-100.5°)

=0.5358X2.92=1.565

0=32.58°

4.5卫星信号为什么要能量扩散？

解：全电视信号包括图像信号、同步头、消隐信号等，但单色（如黑色、白色）画面

时图像信号成份单一，此时载波的主要能量集中在与该单色电平相对应的频率上，当它与

地面的某些无线电设备的工作频率相同或相近时，就会对它们产生同频干扰。卫星覆盖面

大，干扰面也大，所以必须采用能量扩散措施以降低其功率谱密度。

4.6卫星接收的高频头指那些部分？主要性能什么？

解：包括低噪声放大，本振、混频与前中放等几个部分。各部分中，技术的关键为低

噪放大与高稳定的一本振。位于整机第一级的低噪声放大级对整机噪声系数NF起决定性

作用，应尽量减小其噪声温度。一本振工作频率高，它又置于室外，温度变化大，故频率

稳定度是一重要指标。

4.7有线电视系统的基本组成部分是什么？各自的作用如何？

解：基本组成包括天线及前端设备、信号传输和用户分配网络。前端系统是有线电视

系统中节目信号处理的一系列设备。有线电视的覆盖范围主要由传输干线的特性所限定。

从最后一个放大器输出的信号经过分配网络大量的分配器、分支器等无源器件分配到各个

用户。

4.8有线电视系统按传输频带分类可能有几种？它们传输电视频道的最大容量各为多

少？

解：按传输频率范围分为300MHz系统、450MHz系统、550MHz系统、750MHz

系统和1000MHz系统。

如果是300MHz有线电视系统，增补频道可以用到Z-16,再加原有的12个标准频道,

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最多可达28套电视节目；而450MHz系统增补频道可用到Z-35,计47个频道：550MHz

系统的上限频率达到DS-22,连同37个增补频道，达59个频道；750MHz以上的系统还

可在DS-24与DS-25之间的空挡再增设5个频道(Z-38~Z-42)。上限频率达到DS-42,

连同42个增补频道，达84个频道；1000MHz系统再多250/8=31个频道，共115个频道。

4.9邻频道电视系统主要要解决哪些技术问题？

解：邻频道使用的技术要求大致有下列几方面：

(1)要采用严格的残留边带滤波，使相邻频道之间的频谱无重叠，否则将不可避免

的出现相互干扰。目前一般采用中频声表面波作残留边带滤波。

(2)由于低频道的伴音载频与高一个频道的图像教频相隔仅1.5MHz,故音、图功率

之比不仅对本频道有影响，同时对上一个频道也有影响，因此要求音、图功率比在一定范

围内可以调整，而不是固定的10dB关系。

(3)对载频的频率偏差有比较严格的要求，与标称值的偏差不超过±20kHz。

(4)为了消除信号处理器内放大器非线性所产生的三音互调产物对邻频道和本频道

的影响，往往在中频部分采用陷波器。

4.10同轴电缆与光纤干线的优缺点如何？

解：同轴电缆具有成本低，信号分配方便等优点，在有线电视网络发展初期儿乎成为

唯一的传输形式。但是电缆的衰减随着温度变化和信号频率的差异而不同，所以放大器必

须具有增益上的温度补偿和频响上的斜率均衡控制。当它作为传输干线时，信号衰减很大,

需不断地对信号放大，放大器级数随着传输距离成比例增加，各级的失真和噪声经逐级积

累，远距离传送时噪声及失真指标将无法保证；又因为大量的放大器并配用大量接插件的

串接系统将大大增加故障率；而且远距离传送需要大量的高质量低噪声干线放大器和高档

次的同轴电缆，在建设和维护成本上代价也太高。

光纤是近年来发展起来的新型传输系统。它的优点有：信号衰减小，单模光纤的平均

衰减为0.2~0.4dB/km,模拟调幅光纤干线无中继传输距离就可达30~60km；信道带宽

大,可达数百GHz,用于模拟调幅的系统已达1GHz。它的缺点是线路灵活性差，设备价

格相对较高。因此光纤传输系统目前主要应用于干线传输，而分配网仍然用同轴电缆，形

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成光纤/同轴电缆混合网络（HFC）。这种混合网络充分发挥了两种媒介的特长，达到低成

本高效率的目的。

4.11有线电视网络拓扑结构有哪些种类？哪些具有自愈功能？

解：有线电视系统的网络拓扑结构通常有树枝型、星型、环型和网孔型几种。环型结

构和网孔型结构的前端至结点的物理通道不止•条，当线路出现故障时可自动启用备用通

道，称之为“自愈”技术，具有自愈功能。

4.12什么是双向传输有线电视系统？

解：传统的有线电视网是一个广播系统，即只由电视台单方向的对用户传送节目。随

着信息技术和网络技术的发展，有线电视网逐步多功能化。除了用户被动接收信息外，还

可再用户与电台之间进行信息交互，点播节目，并可提供其它种类的服务。例如保安监控、

家庭购货、电子付款、医疗、民意测验等，也可以开拓通信和计算机联网等业务，所有这

些功能都是通过网络的双向化得以实现的。

4.13数字高清晰度电视演播室标准有哪些?

解：通用的高清晰度图像格式见表

系统描述有效样本/行有效行数/顿帧频率扫描格式隔行取样频率（MHz）全部样本/行总行数/帧

1920x1080/30192010803074.2522001125

1920x1080/29.971920108030/1.00174.25/1.00122001125

1920x1080/251920108025逐行74.2526401125

1920x1080/24192010802474.2527501125

1920x1080/23.981920108024/1.00174.25/1.00127501125

4.14模仿表4-4、4-5,分别用1分支器、2分支器设计计算一个5层分配单元，要求用户

电平为65±3dB（i,层间电缆3m（衰减0.2dB/层）。

解：用一分支器组成的分配单元

分支器型号FZ112FZ112FZ1I0FZ107FZ105

分支衰减（dB）1251251075

插入损耗＜dB）W1.5W1.5W2W2.5W4

图例冬

分支器输入（dB）83.381.679.977.775.0

用户电平（dB）71.869.169.970.770.0

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atmi«MiunMTMrarnccncrTnr*M^cIMTMrernv

用二分支器组成的分配单元

分支器型号FZ217FZ215FZ215FZ212FZ210

分支衰减（dB）17.5151512510

插入损耗（dB）W1W1.5WL5W2W3.5

^2^3m^2^3m3in3m

图例寻

分支器输入（dB）86.885.683.982.280.0

用户电平（dB）69.370.668.969.770.0

4.15设计一个5层20户的住宅楼分配系统（假定每户距离10m,电缆每百米损耗10dB）。

解：（可以有多种方案，如果用分支器设计则类似与图4-38的2、3单元部分。）

第五章

5.1什么是奈奎斯特取样率？

解：根据奈奎斯特取样理论，如果取样频率人等于或大于信号最高频率治的两倍，则

原来的信息就毫无损失地保存在取样信号中了。

5.2量化电平的数目为什么不能太少也不能太多？

解：。指定的电平数越多则越精确、误差越小，失真则越小。编码时一位二进制码可

以表达两个电平，n位二进制码则能表达2n个电平。每一位二进制码的信息量为一个比

特（bit）,量化电平越多，需传送的信息量（比特数）也越多。

5.3什么是色度信号的子取样？有哪儿种子取样规格？

解：由于人眼对于色差信号分辨力较低，可以取较少的像素，这样的方式称为子取样。

图像子取样格式有4:4:4、4:2:2、4:1:1、4:2:0等。

5.4什么叫抖动？它起什么作用？

解：抖动可消除量化误差与信号的相关性。抖动信号是一种噪声，它与输入信号不相

关。抖动信号在取样前加入到输入信号中。在量化时，由于抖动信号的存在，量化将被移

位，它不再是周期性出现的连续波形的量化形式，它的每一个周期都是不同的，这样便消

除了量化误差与信号的相关性。

5.5附加取样为什么能降低噪声？

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解：从频域上看附加取样系统提高了样本频率，在带宽上扩展了量化噪声频谱，因此

落入原频带内的噪声能量减少，信噪比被提高。

5.6数字信号与模拟信号有什么不同？

解：所谓模拟，指用电压（电流）去模仿其他物理量的变化。因为所要代表的物理量

大多是在时间上和幅度上连续变化的，所以后来把幅度和时间连续变化的信号称之为模拟

信号，而相对应的幅度和时间都离散的信号称为数字信号。

相对于模拟通信而言，数字通信主要有以下优点：

（1）抗干扰和噪声的能力强，无失真与噪声积累，传输质量高

（2）传输可靠性高

（3）发射机功率可以降低，节约能源，电磁环境得到改善

（4）节约频谱

（5）数字信号便于处理、存储、交换，便于和计算机的联接

（6）便于实现多媒体

（7）数字化产品体积小、重量轻、功耗省、可靠性高、多功能和智能化。

5.7A/D、D/A转换器各起什么作用？

解：把模拟的电信号变为数字的电信号，称为模拟信号数字化。通常，采用PCM（脉

冲编码调制）技术来实现。PCM是将模拟信号的取样量化值变换成代码，这个过程通常也

称模数转换，简写为A/D（或ADC）。用于把数字信号还原为模拟信号的设备称为D/A转

换器。其作用是把代表取样值的二进制数码还原成相应的量化电平脉冲。内插低通滤波器

用于把离散的脉冲转换为在时间轴上连续的模拟信号。

第八早

6.1请从多方面说明视频数据压缩的必要性？

解：图像数据是■种十分重要的、数据量很大的信息源，特别是多媒体及网络技术兴

起后，它已成为多媒体信息中最重要的组成部分；不加以压缩的图像数据是计算机的处理

速度，通信信道的容量等所无法承受的。

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6.2试讨论图像压缩方法的分类及其各自的特点。

解：无损压缩(losslesscompression)中，Huffman编码和Shannon编码根据概率分布

特性确定码长；游程编码根据连续灰度的游程来确定编码；算术编码随信源数据不断缩小

的实数区间，然后用与一个实数对应的二进制码代表被编码的信息；轮廓编码根据相同灰

度的区域边界迹线进行编码。

在有损压缩(lossycompression)中，预测编码根据相邻象素相关性来确定后继象素的

预测值，若用差值进行编码则可以压缩数据量；变换编码对原始图像进行正交变换，在变

换域进行抽样达到压缩的目的；混合编码是将预测编码与变换编码相结合，取得更好的效

果。

在现代压缩编码方法中，分形编码利用宏观与微观的相似性来压缩数据量，可以获得

极大的压缩比。该方法压缩过程的计算量较大，但解压缩很快，适用于图像数据的存储和

重现。

模型基(model-based)编码也是一种新型压缩方法。该方法在发送段利用已知且变化

不大的场景得到数据量不大的模型参数，在接收端利用综合模型参数恢复原始图像。这一

编码方法对于实时实现电视会议等具有显著意义。

6.3数据没有冗余度能否压缩？为什么？

解：视觉特性和显示设备引起的冗余也可以压缩.

6.4如何衡量图像编码压缩方法的性能？

解：(一)图像烯与平均码长

端H(%)是指信源的平均信息量。平均码字长度R(x)简称平均码长，码字长度的数学

期望。根据Shannon的信息保持编码定理，要保持信源的全部信息就一定有

R(x)》”(%)

从上面的分析可以看出，图像无损压缩的码长以H(x)作为极限。因此当平均码长接近，

(x)时，冗余度下降至0,编码效率提高至1。这正是高效编码追求的目标。

(二)压缩比

压缩比Cr(compressionratio)是衡量数据压缩方法压缩程度的一个指标，反映了压缩

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效率。通常将a定义为压缩前图像每象素的码长与压缩后每象素码长的平均码长之比。其

值越大，压缩效率越高。

（三）客观评价SNR

客观评价SNR（信噪比）指压缩前的图像信号方差犬与解压缩后重建误差方差b；的比值。

SNR越大，在压缩过程中引入的失真越小，图像质量越高。

（四）主观评价

图像的主客观两种评价之间存在着密切的联系。一般来说，客观评价高的主观评价也

高，因此在图像编码的质量评价时，首先作客观评价，以主观评价为参考。

6.5-图像大小为640X480,256色。用软件工具SEA（version1.3）将其分别转成24位色

BMP,24位色JPEG,