教育电声系统课件

教育電聲系統

第一章緒論第一節教育電聲系統與電聲教育媒體第二節教育電聲系統的形成與發展第三節教育電聲系統的研究對象與學習方法第一節教育電聲系統與電聲教育媒體廣播系統有線廣播無線廣播節目製作系統主傳聲器方式多聲道合成方式語言學習系統聽音型聽說型聽說對比型視聽型多媒體型第二節教育電聲系統的形成與發展電聲技術的誕生與起步教育電聲系統的沿革第三節教育電聲系統的研究對象與學習方法教育電聲系統研究的範疇電聲基礎理論的研究聲電轉換、電聲信號加工處理技術與系統的研究電聲教材編制的研究電聲教學研究教育電聲系統課程的學習目標及學習方法本課程學習的總目標學習方法第二章聲波的基本性質第一節聲場與聲波第二節聲場中的能量第三節聲波的傳播聲波機理聲音是一種波動現象。當聲源（機械振動源）振動時，振動體對周圍相鄰的媒質產生擾動，而被擾動的媒質又會對相鄰媒質產生擾動，這種擾動的不斷傳遞就是聲波產生與傳播的基本機理。第一節聲場與聲波聲場媒質及其參量媒質密度聲壓質點振速平面聲波的基本性質聲波的頻率與波長聲波的傳播速度聲阻抗率與媒質特性阻抗聲場定義存在著聲波的空間稱為聲場。聲場媒質定義聲場中能夠傳遞擾動的媒質稱為聲場媒質。第一節聲場與聲波球面聲波的基本性質球面聲波的波動頻率、波長及波速求解聲波的聲壓、媒質質點振速及聲阻抗率第二節聲場中的能量聲能量與聲能量密度聲能組成聲能量密度平面聲波的聲能與聲能量密度聲功率與聲強聲功率聲強聲功率定義我們將單位時間內通過垂直於聲波傳播方向、面積為S的截面的平均聲能量稱為平均聲能量流或平均聲功率。聲強定義通過垂直於聲波傳播方向單位面積上的平均聲功率（或平均聲能量流）稱為平均聲能量流密度或聲強。第三章人耳聽覺特性第一節人類聽感的基本特徵第二節身歷聲的聽覺機理第三節聽覺特性對電聲技術的要求第一節人類聽感的基本特徵響度音高音色可聞聲的頻域特徵可聞聲的時域特徵人耳聽覺的非線性掩蔽效應人耳聽覺的延時效應與雙耳效應響度聲壓級與聲強級聲壓級聲強級可聞聲的頻域範圍等響度曲線響度定義人耳對聲音強弱的主觀感覺稱為響度。聲壓級聲學中，為了適應人耳聽感的響度特性，方便對人耳聽覺響度的計量，採用對數來計算和劃分聲音強弱的等級。某點聲壓的有效值與零聲級的參考聲壓值之比的常用對數，定義為聲壓級Lp，用分貝（Db）來表示：

Lp＝20lgPrms/Pref(dB)式中：Prms－－某點聲壓的有效值，Pref－－零聲級參考聲壓規定1kHz時人耳剛能聽到的聲音，聲壓為2×10－5Pa，作為聲壓級的0dB。聲強級定義：某點聲強值與零聲級的參考聲強值之比的常用對數，定義為聲強級LI，用分貝（dB）來表示：

L＝10lgI/Iref

（dB）式中：I－－某點的聲強值，Iref－－零聲級的參考聲強值。規定Iref

＝10－12W/m2。可聞聲頻率範圍20Hz—20kHz聞曲線：將人耳剛能聽到的各頻率聲音的最低聲壓級聯成一條曲線，稱作聞閾曲線。（在1kHz時為0dB）。痛閾曲線：將人耳對響度過大以致難以忍受的各頻率聲音的聲壓級聯成一條曲線，稱作痛閾曲線。等響度曲線響度級定義：將某一頻率的聲音與1kHz的聲音比較，當兩者響度一樣時，1kHz聲音的聲壓級（以2×10－5

Pa為0dB的相對分貝數）就是該聲音的響度級。音高音高定義：人耳對聲音調子高低的主觀感覺稱為音高或音調、音準。人耳對聲音頻率的主觀感覺音高＝Klgf式中：K為常數，f是音高的物理簡諧頻率。音律

12平均率響度對音高的影響音色音色定義：人耳在主觀感覺上區別相同響度和音高的兩類不同聲音的主觀聽覺特性稱為音色。線狀譜聲音諧波的產生機理連續譜可聞聲的頻域特徵共振峰譜級分佈

1、語聲；2、音樂可聞聲的時域特徵起振段10—100毫秒穩態段衰減段高音衰減快，低音衰減慢人耳聽覺的非線性掩蔽效應純音的掩蔽雜訊對純音的掩蔽“雞尾酒會效應”人耳聽覺的延時效應與雙耳效應人對聲源方位的定位，對聲音的立體感覺，主要是依賴於雙耳，這就是雙耳效應。聲源到達左右耳的距離存在差異，將導致到達兩耳的聲音在聲級、時間、相位上存在著差異。這種微小差異被人耳的聽覺所感知，傳導給大腦並與存儲在大腦裏的聽覺經驗進行比較、分析，得出聲音方位的判別，這就是雙耳效應。形成雙耳效應的本質因素在於聲音到達兩耳的聲音在聲級差、時間差和相位差。第二節身歷聲的聽覺機理身歷聲的特點聽覺定位機理聲象及聲象定位身歷聲的特點具有聲像的臨場感具有較高的清晰度和信噪比聽覺定位機理雙耳效應聲級差時間差相位差耳殼效應聲頻率1.7KHz,波長約20cm與人頭大小相當。高頻遮蔽區遮蔽效應（不同於掩蔽效應）基頻、泛音（高次諧波）時間差比聲級差更多的方向性資訊。瞬態聲有利於方向辨別。耳殼效應耳殼效應重複聲延時量長軸20--45μs、短軸2--20μs。20μs的延時量其頻率達50KHz。耳殼效應對4KHz－－20KHz頻段的辨位能力最強。聲像及聲像定位聽音者聽感中所展現的各聲部空間位置，並由此而形成的聲畫面，稱為聲像。現今的身歷聲普遍採用聲源為兩聲道系統。這類雙聲道身歷聲除了雙耳定位基理外，還有賴於雙聲源的哈斯效應和德波埃效應。聲像及聲像定位哈斯效應兩個同聲源的聲波若到達聽音者的時間差

Δt在5—35ms以內，人無法區分兩個聲源，給人以方位聽感的只是前導聲，滯後聲好似並不存在；若延遲時間Δt在35—50ms是，人耳開始感知滯後聲源的存在，但聽感所辨別的方位仍是前導聲源；若時間差Δt在50ms以上時，人耳便能分辨出前導聲與滯後聲源的方位。聲像及聲像定位德.波埃效應

1、如果兩聲級相同，聽者感到聲音是從中間來的。

2、如果逐漸加大Y1的聲級，聽音者感到聲象向Y1移動，聲級差大於15dB時，聽音者則感到聲音完全來自Y1處。聲級差15dB、時間差3ms產生的效果一樣現代調聲技術中的聲像移動器（P.P）（全景電位器）第三節聽覺特性對電聲技術的要求頻率域要求時間域要求非線性失真要求頻率域要求頻率失真相位失真時間域要求瞬態和穩態直流分量非線性失真要求設備系統的非線性聽覺的非線性動態範圍（閾）第四章室內聲場與音質第一節室內聲場第二節室內音質評價第三節室內音質的改善第四節吸音與隔聲材料的結構與機理第一節室內聲場（1）室內聲場的基本特徵室內聲場的組成簡正方式和簡正頻率室內聲場的基本特徵混響和混響時間室內聲場的建立穩定和衰減混響時間的計算混響時間的定義賽賓(W.C.Sabine)公式艾潤(C.F.Eyring)公式其他混響公式混響時間的頻率特性第一節室內聲場（2）室內聲場分佈房間常數混響半徑聲源指向因數室內聲場分佈計算簡正方式和簡正頻率駐波條件：L=n*λ/2

式中：（n＝1，2，3，……），λ相應波長按駐波條件形成的每一個駐波稱為房間的一個簡正方式，其相應的頻率為簡正頻率。簡正頻率相同而簡正方式不同的現象，稱之為簡正頻率的“簡並”。室內聲場的基本特徵室內聲源輻射的連續穩定聲波，室內各受音點接受到的聲壓值也是穩定的，聲壓隨聲源距衰減沒有室外明顯。由於室的周邊對聲的反射作用，室內聲源停止發聲後，室內聲並不立即停止，而是繼續持續以段時間，這種聲的殘響現象通常稱之為混響。由於室形狀的複雜性，聲波在室內傳播時，還會產生回聲、聚焦、蛙鳴以及聲染色等特異聲現象。混響和混響時間混響時間的定義：通常，我們定義Lp衰減60(dB)的時間為混響時間。記為T60。T60＝（Tb-Ta）×60/（Lpa-Lpb）0－60abt（s）T60賽賓公式T=KV/A

或T60＝0.161V/Sα艾潤公式0.161V－S㏑（1－α

）T60＝脈衝聲的時間序列第一反射聲直達聲前期反射聲混響聲矩形房間的駐波狀態室內聲場分佈房間常數混響半徑聲源指向因數室內聲場分佈的計算第二節室內音質評價室內音質設計的基本要求主要評價量及評價標準室內雜訊水準最佳混響時間混響時間的頻率特性混響感前期反射聲的時間序列與方向序列聲場擴散特性第二節室內音質評價室內音質設計的基本要求無雜訊干擾語言用房，應追求聲音的清晰音樂用房，要求聲音圓潤、豐滿和足夠的力度身歷聲效果用房，追求立體感、空間感和臨場感整個聲場應充分擴散、分佈均勻沒有回聲、顫音、蛙鳴、嗡聲（低頻聲染色）以及聲聚焦等明顯特異聲缺陷室內雜訊水準“雜訊評價指數”（N曲線）“N25線”、“N90線”Lp=a+bNA聲級〔dB（A）〕N曲線用於雜訊頻譜比較特殊的場合，突出了雜訊的煩惱度；A聲級〔dB（A）〕計量較為方便，多用於一般雜訊。最佳混響時間結論：混響時間是影響室內音質的最基本要素，也是最基本評價量。音質主觀評價術語：“清晰”、“平衡”、“豐滿”、“力度”、“圓潤”、“明亮”、“柔和”、“臨場感”等都與混響時間相關。最佳混響時間：對於不同用途的聲室，不同的音質設計，應有不同容積的室空間，在此容積下，有某一段混響時間範圍，其間聲效果最好。最佳混響時間通常取500Hz—1000Hz作為標準。最佳混響時間現代演播室、錄音室等聲室，都要求有短而平直的混響時間，因為：短混響的節目可以通過電聲手段任意加進人工混響，以模擬各種聲現場的情景，而如果節目已據有長時間的混響則很難減短。短混響的房間由於吸音條件好，有利於降低背景雜訊。在電視節目中，多數節目不希望在畫面中出現傳聲器，這樣現場拾音距離較大，如混響時間長，就會影響講話者的親切感和實在感。混響時間的頻率特性混響時間的頻率特性是指：房間的混響時間隨聲信號的頻率變化而變化的特性（T60頻譜）混響感混響感是人對混響程度的主觀感受。聽覺比＝混響聲聲能密度（es）/直達聲聲能密度（ed）“混響感”比“最佳混響時間”更能反映聽音者的聽音音質。前期反射聲的時間序列與方向序列前期反射聲的時間序列前期反射聲的方向序列聲場擴散特性聲波室內傳播是靠介面反射進行的。如果這種傳播完全處於無規狀態，從統計觀點來說可以認為聲波通過室內任何位置的幾率是相同的，通過的方向幾率也是相同的，各反射聲相遇時的位相也是無規的，由此造成的室內聲場平均能量密度分佈是均勻的，我們就將這種統計平均均勻的聲場稱為擴散聲場。實際聲場擴散特性的評價方法：實測混響時間，並計算與理論值的偏差；或者根據實測混響曲線的不規則度來評價實際聲場的擴散特性。實測室內聲壓級分佈並與理想分佈比較。測量實際聲場的指向擴散度，並據此評價其擴散特性。聲場擴散特性在“刺蝟圖”中，每根“針”的長度表示該方向傳來的聲能強度。設各空間角測次樣本總數為N，則針長平均值第三節室內音質的改善常見聲缺陷及其對音質的影響室內音質改善的建築聲學方法常見聲缺陷及其對音質的影響外界雜訊對室內聲場的干擾通過門、窗、管道進入；透過牆壁等傳入，二次聲源。建築物構建受機械撞擊，振動沿隔離物傳播輻射干擾混響時間對音質的影響混響時間過長混響時間過短混響時間頻率特性畸變房間大小及線度比例對簡正頻率分佈的影響外界雜訊對室內聲場的干擾例：某電化教室室內總表面積S=800m2，α＝0.15，透聲壁中，牆面積為20m2，透聲率為τ

1＝0.00001，窗面積為60m2，透聲率為τ

2＝0.001，當室外雜訊聲壓級為75dB（A）時，求室內雜訊聲壓級。室內音質改善的建築聲學方法控制雜訊和振動干擾，提高聲信噪比修正混響時間及其頻率特性，以符合設計要求改善房間形體、結構，提高房間擴散性能長方體形房間長、寬、高比例儘量避免1:2、1:1等簡單比例關係。房間容積應足夠大，使間隔較大的簡正頻率儘量推向很低頻段使頻率範圍內頻率分佈均勻。對長寬高比例不當的房間，可通過空間分割儘量減少房間平行內壁。室內吸聲材料和吸聲結構的鋪裝以非對稱為宜。合理設計反射面，改善前期反射聲反射面的形體處理改變反射面或聲源位置第四節吸聲與隔聲材料的結構與機理吸聲材料與吸聲機理多孔吸聲材料穿孔板吸聲結構薄板、薄膜吸聲結構掛簾吸聲結構空間吸聲體隔聲材料與結構隔聲的基本參量與常用計算公式常用隔聲構件及隔聲量穿孔板吸聲結構F0=（c/2π）×√P/T(t+δ)式中：F0共振頻率（Hz）；P穿孔率T腔深（cm）；t板厚（cm）；δ板厚修正；d穿孔的孔徑（cm）隔聲的基本參量與常用計算公式透射係數：τ＝Eτ/E0隔聲量：R＝10lg1/τ（dB）隔聲量頻率特性：隔聲量與入射聲頻率的關係。平均隔聲量：各頻帶隔聲量的算數平均值。品質定律：當聲波垂直入射時：R0=20lgm＋20lgf－43(dB)

當聲波無規入射時：R=20lgm＋20lgf－48(dB)雙層牆共振頻率：f0＝600/√L×√1/m1-1/m0（Hz）雙層牆的附加隔聲量：R`=20lg(m1＋m2)＋20lgf－48（dB）R=R`+ΔR常用隔聲構件及隔聲量隔聲門：35—40（dB）隔聲窗隔聲聲閘：N=10lg1/

s〔cosφ/2πd2

+（1－α）/A〕N為附加隔聲量隔聲屏（聲障）：N=2δ/λ稱為夫累涅爾數δ＝a＋b－c第五章電聲器件第一節電－力－聲類比振盪電路系統力學振動系統聲學振動系統第二節電動式揚聲器電動式揚聲器的基本結構和工作原理紙（錐）盆式揚聲器球頂形揚聲器號筒式揚聲器電動式揚聲器特性功率阻抗靈敏度頻率回應指向性非線性失真和互調失真瞬態失真第三節揚聲器系統典型揚聲器箱的聲學原理揚聲器分頻系統功率分頻電子分頻聲柱揚聲器系統技術的發展揚聲器技術的發展揚聲器箱體材料的發展揚聲器箱體結構的改進第四節耳機耳機的放聲方式密閉式放聲半開放式放聲全開放式放聲幾種常用耳機的結構、原理與性能動圈式耳機壓電高聚物式耳機等電動式耳機組合耳機身歷聲耳機耳機耳機的正確選用用途環境整個設備系統的電聲指標還聲設備的輸出聲道數耳機附件的選用第五節傳聲器的原理與特性動圈式傳聲器動圈式傳聲器的結構原理第七節傳聲器的選擇與使用傳聲器的技術特性傳聲器的選用原則傳聲器的抗干擾問題傳聲器的技術特性靈敏度頻率回應指向性輸出阻抗等效雜訊級非線性失真瞬態特性靈敏度定義：傳聲器在1kHz聲波正向入射時測得的輸出電壓。用靈敏度級表示：L=20lgE/E。其中E。參考靈敏度級，E。=1V/Pa；E為實際聲壓靈敏度。動圈式傳聲器靈敏度—（60~80）dB，電容式傳聲器靈敏度—（40~70）dB。功率靈敏度表示：Lp=20LgE/

Z1/2頻率回應頻率回應是靈敏度的頻率特性，常用頻響曲線表示，它表示傳聲器線性失真的情況。指向性指向性是靈敏度隨入射聲波方向改變的特性。輸出阻抗輸出阻抗通常指1kHz時傳聲器輸出端呈現的阻抗，分高阻抗、低阻抗兩類。等效雜訊級等效雜訊級是傳聲器輸出端呈現的雜訊電壓，換算成1kHz的輸入聲壓值，以dB表示。非線性失真非線性失真是在強聲壓作用下，聲壓與輸出電壓不成線性關係的程度。非線性失真限制在0.5%以下瞬態特性瞬態失真是傳聲器振動系統跟隨聲壓快速變化的性能。傳聲器的選用原則根據級別1、普用級；2、准專業級；

3、專業級根據環境1、室內；2、室外傳聲器的抗干擾問題抗電磁干擾1、遮罩；

2、低阻抗傳輸；

3、平衡傳輸抗聲干擾1、反射聲干涉；

2、多路拾聲干涉第六章音頻錄放技術第一節磁帶錄、放音音原理第二節音頻信號的均衡與降噪第三節磁帶答錄機的轉換部件與整機性能第四節鐳射唱機第五節數字答錄機第一節磁帶錄、放音原理磁記錄原理音頻信號的記錄過程音頻信號的重放過程錄放過程中的損失音頻信號的消除錄、放音系統原理圖磁記錄原理磁性物質的磁化——磁滯現象硬磁與軟磁磁性物質的磁化——磁滯現象磁感應強度磁場強度剩磁感應強度磁滯回線矯頑力磁疇理論軟磁與硬磁硬磁性材料（磁記錄介質的剩磁感應強度、矯頑力都很大磁性材料）如：磁帶具有較高的剩磁，以能存儲較強的信號軟磁性材料（剩磁、矯頑力都很小的材料）如：鐵鎳合金、矽鋼片、坡莫合金等。音頻記錄過程偏磁記錄原理電——磁轉換過程記錄波長偏磁記錄原理直流偏磁交流偏磁偏磁電流與偏磁頻率直流偏磁優點：簡便，線路簡單。缺點：磁帶被恒定磁化後的剩磁的大小不均勻在放聲過程中呈現出不規則的雜訊，通常稱為本底雜訊直流偏磁電路偏磁電流音頻電流交流偏磁優點：超音頻偏磁能有效地克服信號畸變，因沒有恒定磁場，不會產生直流偏磁那種本底雜訊。（40~120kHz）缺點：電路略微複雜。偏磁電流與偏磁頻率偏磁電流的大小必須滿足工作在剩磁曲線線性區這一條件。最佳偏磁：輸出信號最大；非線性失真最小；雜訊最小；頻率特性最好。不同的磁帶最佳偏磁不同，如：金屬帶（METAL）、鉻帶（Cr）、普通帶即鐵帶（NOR）。偏磁電流小時，信號輸出的高頻成分多，而低頻成分少，重放低音不足。偏磁大電流時，信號高頻成分損失大，重放沒有層次感且沉悶。偏磁電流稍大為宜，可獲得良好的失真度指標。電——磁轉換過程記錄磁頭——電磁轉換裝置磁帶微段工作縫隙可以認為Δt時間內通過錄音磁頭線圈中的電流基本不變記錄波長若被記錄的信號是簡諧信號，磁帶上的剩磁強度和方向沿著磁帶運行的方向按正弦規律分佈，剩磁正弦變化的一個週期在磁帶上所占的長度即信號一週期內磁帶運行的距離，稱為記錄波長。公式：λ=v/ƒ

其中：λ為波長，v為走帶速度，ƒ為信號頻率。音頻信號的重放磁——電轉換過程重放特性磁——電轉換過程被記錄在磁帶上的磁跡，可認為是由一連串磁極相對的小磁體組成，每個磁體為1/2記錄波長。剩磁通過磁頭鐵芯，則鐵芯中隨磁跡變化的磁通將導致磁芯線圈中感應出相應的電動勢，完成磁——電轉換。重放特性重放磁頭線圈內的感應電勢ε=-Ndφ/dt輪廓效應：記錄波長與磁頭的外形尺寸可以比擬時，磁頭的非縫隙部分也會產生邊緣耦合磁通而線上圈中感生電動勢，並與原磁隙信號相迭加，結果形成起伏狀頻響。錄放過程中的損失記錄過程中的損失（1）自去磁損失（2）錄音去磁損失（3）磁性層厚度損失重放過程中的損失（1）工作縫隙損失（2）間隙損失（3）方位損失音頻信號的消除飽和消磁法交流消磁法1、交流消磁電流要足夠大消磁場強度比記錄磁場強度大3~5倍2、交流消磁的頻率不宜太低3、交流信號波形的對稱性要好錄、放音系統原理圖防音放大器錄音放大器超音頻振盪器壓帶輪防音磁頭錄音磁頭消音磁頭收帶盤供帶盤主導軸第二節音頻信號的均衡與降噪錄、放過程的頻率特性及預校正降噪系統錄、放過程的頻率特性及均衡記錄過程的頻率特性及預校正重放過程中的頻率特性與補償磁通標準曲線-6dB/oct-6dB/octfRCCZττffφφ降噪系統雜訊的來源背景雜訊調製雜訊調幅雜訊調頻雜訊杜比降噪系統杜比-A杜比-B杜比降噪原理框圖高通慮波器放大器放大器放大器放大器放大器放大器放大器高通慮波器倒相器放大器待錄信號從放信號已處理信號恢復信號DD第三章磁帶答錄機的轉換部件磁頭的結構於性能磁帶的構造於性能驅動機構答錄機的整體指標磁頭的結構於性能磁頭的基本結構磁頭的性能靈敏度磁頭頻響磁頭阻抗串音磁帶的構造於性能磁帶的基本結構磁帶的性能相對靈敏度頻率特性信號偏磁雜訊比最大輸出電平複印比相對靈敏度定義:在最佳偏磁電流與線性錄放條件下使磁帶的錄放輸出電平相對於基準帶錄放電平的dB差值.頻率特性磁通頻響曲線1207031802020k5k801.25k3150-10-201020Br(dB)鉻帶鐵帶信號偏磁雜訊比指磁帶的信號輸出電平與磁帶不錄信號,但經過消音磁頭和偏磁錄音磁頭作用後產生的雜訊電平dB差值.要求大於53dB最大輸出電平指磁帶不超過規定諧波失真(3%)時重放輸出電平與額定輸出電平的dB差值.最大輸出電平與雜訊電平的差值就是信號的動態範圍.複印比指已記錄有剩磁通的磁帶層對相鄰層磁帶的磁化效應大於50dB驅動機構磁帶運行傳動機構卷帶機構制動機構壓帶輪壓帶力磁帶走向主導軸卷帶力抹音磁頭錄放磁頭主導軸與壓帶輪驅動磁帶運行磁帶運行傳動機構磁帶穩速傳動機構主導軸的驅動方式主導軸的驅動方式直接驅動靠輪驅動傳動帶驅動過橋輪驅動隔離環雙壓帶輪驅動答錄機的整體指標帶速與帶速誤差頻率回應信噪比抖晃率諧波失真第四節鐳射唱機密紋唱片與鐳射唱片的比較鐳射唱片與編碼系統鐳射唱片的結構數位化結構CD編碼系統鐳射唱片與解碼系統鐳射拾取部件信號處理部件信號控制部件密紋唱片與鐳射唱片的比較見121頁鐳射唱片的結構見122頁圖6-31數位化格式脈碼調製EFM變換CD編碼交叉內調糾錯碼(CIRC)脈碼調製取樣定理:取樣頻率應不小於信號頻率的2倍才有可能真實地將數字信號還原成模擬信號取樣頻率44.05kHz量化後的值用2進制,16位級65536個量化單位.脈碼調製過程模擬輸入數字輸出01234567100101110111111111110101100011010001010量化取樣編碼低通慮波EFM變換8/14調製:9種不通長度的坑點.分為高8位,低8位記錄光碟不同位置,256種信號,14位級有16384種信號,取“1”和“1”之間的“0”連續有2~10個之間的組合,共267種作為單位信號.CD編碼見124頁交叉內調糾錯碼高密度記錄25億個坑點連續較長的信號跌落分散到各時間段,變成散亂的,較短的失落再加以插補CD編碼系統A/D地通A/D取樣時分多路EFM調制低通取樣分時多路時分多路CRIC編碼RL子碼CD編碼處理系統至CD母版鐳射唱盤與解碼系統鐳射拾取部件雷射器光學系統光敏二極體拾取光信號的過程光檢輸出CD唱片物鏡電平10CD唱片信號處理部件解調器糾錯電路數模轉換(D/A)CD解碼器定位檢測鎖存移魏寄存同步檢測ERCO糾錯EFM解碼時序控制D/ARAM插補靜噪信號控制部件聚焦伺服循跡伺服鐳射拾音頭光檢測柱形透鏡分光鏡准直透鏡雷射器光柵CD片物鏡聚焦循跡聚焦伺服誤差信號焦點位置過近

準確過遠誤差信號+--++_--循跡伺服循跡控制VAVA-VcVcABC循跡接收循跡誤差輸出A三光束分佈A2B2C2A1B1C1A3B3C3第七章音頻信號處理技術(序)音頻信號處理技術分四類:幅度域處理(以信號幅度分佈,線性與非線性為核心.)頻率域處理(以信號的頻率高低,頻譜分佈為核心)時間域處理(對與信號的波形有關的參量進行處理)空間域處理(以聲音的空間定位及聲像導演為核心)第七章音頻信號處理技術第一節幅度處理技術---電平壓擴第二節頻域處理技術第三節時域處理技術第四節空間處理技術第五節調音控制----系統處理技術第一節幅度處理技術—電平壓擴壓擴器的特性對音響節目的動態範圍進行壓縮或限幅,以防止引起削波失真.或超載損害器件.產生特殊音響效果降噪電平壓縮與限制器的應用電平擴張與雜訊門的應用降噪電平壓擴特性0-551025-20-15-102015-20-15-10-50510152025輸出電平(dB)輸入電平(dB)PODRNECBA壓擴功能的類型控制元件控制回路控制回路輸入輸出輸入輸出前控型後控型控制元件前控型與後控型性能比較前控型後控型適於擴張適於壓縮穩定性好器件變動影響大設計易，動作時間與恢復易定設計繁，動作恢復難定易振鈴器件變動小電平壓縮與限制器的應用在擴音系統中……在高頻發射系統中……在傳聲器演唱中……創造多種效果中……壓縮比應用例020-20-40-60-800-20-40-60-80203/42/31/21/10輸出電平輸入電平(dB)(dB)電平擴張與雜訊門的應用擴張:低電平增益低,高電平增益高.用於恢復壓縮過的節目信號.可以對輸入電平在全域或某一電平以下進行擴張處理,以有效地抑制雜訊.雜訊門:當輸出電平小於一定值時使輸出截止的擴張器.降噪原理示意磁帶雜訊原信號HLHLHL降噪錄音(壓縮)放音信號(擴張)不同降噪類型的壓擴特性DBX-200-40-60dB0-20-40-60-40Dolby-40-60dB0-200-60-20Teletunken0dB-20-40-600-20-60-40Burwen-20-40-60dB0-20-400-60第二節頻域處理技術頻帶控制帶通慮波分頻器均衡器斜坡型單頻型多頻補償型

聲激勵與移頻聲激勵器移頻器頻帶控制帶通慮波分頻器高通慮波與低通慮波高通慮波低通慮波輸入輸入輸出輸出功率分頻器1二分頻三分頻功率分頻器24kUf(Hz)二分頻5005kUf(Hz)三分頻電子分頻器功放功放功放前置放大分頻器高中低均衡器斜坡型單頻補償型多頻補償型斜坡型均衡器的特點在較寬的頻率範圍內對高頻或低頻分量進行提升或衰減,特性變化較平緩(6dB/oct),對音色調節不細緻.單頻補償型均衡器的特點具有諧振頻率特性的頻響,與斜坡型相反,頻帶較窄,可對音色進行細緻的調節.多頻補償型均衡器的特點由1倍頻程到1/3倍頻程的帶通慮波器組成,實際上是由多個單頻補償器組合起來實現對各頻帶的全域細調.由於鄰接的頻帶間易產生干擾,難以得到完全平坦的頻響特性.多頻補償電路常稱為圖示均衡器.Q=(1/R)*√L/C多頻補償器特性曲線諧振式單頻補償器R輸出輸入R輸出R輸出聲激勵與移頻聲激勵器移頻器聲激勵器是利用原信號中的基波成分去激勵一諧波增強電路,使原信號中的諧波成分得以加強,或使其另外產生豐富的可調式樂音諧波.這些新生諧波成分再與原信號疊加起來形成新的樂音輸出,彌補音響系統對高,中音信號的損失,或彌補某寫聲源過於單調的音色或增強樂音的穿透力.移頻器移頻就是將聲信號的頻率搬移,使其音高有所變化移頻擴聲方案載波發生調頻調製波產生混合解調功放帶通低通低通分頻高通平衡調製輸入輸出第三節時域處理技術人工延時與混響人工延遲混響原理延遲與混響的方法語音變速技術人工延遲與混響人工延遲混響原理延遲與混響的方法人工延遲混響原理室內聲:是由直達聲和反射聲組成的.反射聲包括前期反射聲和混響聲不同聲場主要反映在反射聲特別是混響聲方面.控制好反射聲與直達聲的強度比例大小,可給出“聲現場”的深度感.延遲取15~35毫秒逐級遞增,幅度逐級遞減人工延遲混響原理衰減衰減衰減混響器+延遲器輸入輸出延遲與混響的方法機械式空間式電子式數字式彈簧式鋼板式金箔式音響管混響室磁性延遲器模擬延遲器件鬥鏈器件(BBD)電荷耦合器件(CCD)數字式各種延遲方式的性能比較方式機械式空間式電子式數字模擬產生機理彈簧鋼板,金箔音響管回聲室磁帶錄音BBD,CCDCCD,RAM頻率特性信噪比線性體積,成本等數字式音頻延遲.混響器框圖低通D/A低通低通低通A/D低通節目程式微處理機延遲存貯移位寄存時鐘輸入輸出﹥﹥﹥﹥﹥語音變速技術應用於:外語教學,整理講稿,語言分析等.把音頻信號進行時間域變換,使其恢復到原來的頻率,雖語速起了變化,但聽起來語調基本上保持原來的語調.語音變換方案讀寫切換低通RAM零檢測讀寫時鐘A/DD/A語速變換波形原語音信號快放輸出信號恢復的輸出信號讀寫切換信號讀寫時鐘TTT’第四節空間處理技術身歷聲的機理身歷聲拾音方式X-Y制M-S制A/B制仿人頭制單傳聲器制身歷聲的機理身歷聲機理是建立在雙聲源試驗的基礎上.時間型身歷聲(效果差,不相容)強度型身歷聲:實踐與;理論表明只要左右聲源的資訊接近,即具有充分的相關性,則聲象的方位符合聲象定位的正弦定律.聲象定位的正弦定律:

sin={(PL-PR)/(PL+PR)}sinθI

θY雙聲道身歷聲示意圖S聲象I聲源LRθI

θYθs由正弦定律推出結論當左右揚聲器發出同樣強度的聲音時,聲壓PL=PR,則=0,即聲象在兩揚聲器中間位置.當饋入兩揚聲器的電壓不同,即UL=UR時,聲象將按正弦定律的規律處於兩揚聲器之間.聲象的方位角與兩揚聲器信號強度的和差比值成正弦關係.當兩揚聲器反相激勵時,則sin={(PL-(-PR))/(PL+(-PR))}sin={(PL+PR)/(PL-PR)}sin

這時

界外身歷聲θI

θYθYθI

θI

θYX-Y制身歷聲的特點揚聲器角度為60度時,聲源角度在40度以內大致與聲象角成線性關係,一致性好.符合聲象正弦定律的強度型身歷聲.形式簡單,應用方便靈活.X-Y制身歷聲拾音的指向性XYS45°X-Y制的聲象分佈圖I10°20°30°40°10°20°30°40°50°30°60°θYθI

θsθYθI

M-S制身歷聲的特點M-S即中間(Middle)與旁邊(Side)兩詞;單聲道(Mono)與身歷聲(Stereo).在身歷聲廣播中可以實現相容.M-S制身歷聲拾音指向性MM+SM-SSSθsA-B制身歷聲的特點用兩個特性完全相同的配對傳聲器結構簡單,不需和差運算.中央空洞現象,後退現象.A-B制身歷聲拾音指向性DAB改善A-B制身歷聲缺點的方法LVVVCRVVLR傳聲器放大器揚聲器仿人頭制特點用身歷聲耳機聆聽,臨場感強,身歷聲聲象分隔清楚.單傳聲器制又稱:多傳聲器制;聲象導演制適合現代流行音樂製作聲象移動器或全景電位器(PanPot)左右兩聲道間的電平差達到20dB以上時,聲象就基本上定位在高電平的聲道揚聲器上.全景電位器的聲級分配CLR衰減dB3102030第五節調音控制----系統處理技術調音臺的基本功能調音臺的結構身歷聲調音調音臺的基本功能主信號系統監測,監聽系統控制系統信號加工系統主信號系統信號放大(衰減)控制和混合.能適應各種信號源的多路輸入介面。具有供不同用途的幾路輸出介面監測、監聽系統能對輸出電平進行監測對節目監聽、對各路信號進行預聽、具有專用監聽監測信號等。錄音室與導播室對講系統。控制系統各通路互鎖裝置節目製作的各種提示、警告用的扳鍵和指示燈等。燈光控制。信號加工系統音色調節、多頻補償、頻帶限制等。延遲、混響等裝置和介面。聲象移動電位器進行身歷聲聲象導演。調音臺的結構輸入電路傳聲放大電平調節與音色控制信號混合總控單元效果插入輸入電路防干擾，採用平衡方式傳輸（卡儂介面）線路輸入0.775v或1v左右。JK插或針形插（RCA）採用跨接方式，輸入阻抗1千歐～5千歐。傳聲放大電平調節與音色控制電平調節稱為分電平調節（簡稱分調）。電平調節採用推杆式結構，裝在調音臺的下方，操作方便，。音色控制採用斜坡型均衡器，有兩段或三段式。不常用的部件人工接入或開關切換。信號混合混合矩陣（母線）電路進行混合。多路輸入幾路輸出。比例放大器傳輸係數K＝R2/R1。

分調n調音臺混合矩陣1432分調1R1R2節放混合矩陣（母線）總控單元節目總音量的控制，稱為總調。輸出用放大器的輸出阻抗要足夠低。輸出方式：平衡和非平衡方式兩種。監測用的音量表：准平均值刻度的單位音量表（UV）；准峰值刻度的峰值節目表（PPM）。效果插入插入其他不常用的音響效果裝備。調音臺原理性框圖多頻放大或衰減分電平與音色控制混合矩陣監測電源平衡輸出監聽線路放大總電平控制節目放大不平衡輸出混響放大或衰減分電平與音色控制平衡輸入平衡輸入1n輸入單元總控單元延遲身歷聲調音成對處理聲象導演成對處理兩路身歷聲從拾音到揚聲器放音，信號都是以左、右聲道呈現為特徵，調音臺應有成對的輸入輸出介面。對M-S制信號應有和差變換電路。對分調和總調應有聯動操作機構。身歷聲調音臺原理性框圖節放線放節放線放LR平衡/不平橫放大衰減方向寬度控制平衡/不平橫放大衰減LR平衡/不平橫放大衰減方向寬度控制平衡/不平橫放大衰減平衡/不平橫放大衰減PANPOT（MIC）LINE輸出聲象導演2-2-4制系統4-2-4制系統，身歷聲寬銀幕電影。聲源、貯存、還聲第八章電聲系統第一節有線廣播系統第二節無線廣播系統第三節音頻節目製作系統第四節語言學習系統第一節有線廣播系統有線廣播系統的類型和組成擴音機與負載的配接室內擴聲有線廣播系統的類型和組成擴聲系統放聲系統有線廣播網擴聲系統傳聲輸入通道線路輸入通道調諧器輸入通道混合器信號放大級功率分配擴音系統框圖調諧器前置放大器混合器電壓放大功率放大功率分配線路輸入線路輸出揚聲器天線傳聲器聲源擴音機放聲系統各種放音設備，音響組合等。CD、LD、VCD。文字、資料、圖片內容豐富資訊量大，集學習、諮詢、娛樂於一體互動式新型媒體，廣泛應用於教育領域，發展前景看好。有線廣播網有線廣播的工作流程農村有線廣播網一級站傳輸制二級站傳輸制三級站傳輸制

有線廣播站主要設備及工作流程示意圖直播編輯錄製採訪分配系統文藝演出實況錄播來稿轉播接收節目錄製播出控制設備擴音設備傳輸線一級站傳輸制式以縣廣播站為中心，集中各節目源，放大、主饋線、分饋線及用戶變壓器直接帶動用戶揚聲器。線路長、損耗大、效率低。一級站傳輸制式示意圖縣廣播站輸送變壓器主饋線分饋線用戶線（240v~480v）（120v~240v）（30v）二級站傳輸制式縣廣播站為中心，鄉鎮放大站為基礎。縣站集中節目源，經低電平送到鄉鎮廣播站放大後，帶動各用戶變壓器，推動用戶揚聲器工作。線路損耗小、節目品質和效率都提高。二級站傳輸制式示意圖縣廣播站鄉廣播放大站信號雙線(60v以下)用戶線（30v）饋送單線120v~240v用戶變壓器三級站傳輸制式縣廣播站為中心，以鄉鎮廣播站為中繼站，以村廣播站為基礎。全程低電平傳送，安全可靠干擾很小，傳輸效率高。三級站傳輸制式示意圖用戶線（30v）縣廣播站中繼站鄉鎮廣播放大站村廣播信號雙線(30v~60v)信號雙線(30v~60v)擴音機與負載的配接擴音機得主要技術指標擴音機的配接原理定阻抗式擴音機的連接定電壓式擴音機的連接擴音機得主要技術指標輸出功率頻率特性諧波失真信噪比靈敏度動態範圍阻尼係數輸出功率放大器向揚聲器提供的功率。阻抗8歐姆、20Hz～20kHz、輸出諧波失真﹤1%的最大功率為額定功率。1000Hz時要求：專業機﹤0.1%；普及機﹤5%。輸出功率Prms=U2/Z音樂功率(MPO)；峰值音樂功率(PMPO)P0=10+0.02N（W）頻率特性指音頻頻帶內不同頻率的輸出電平相對於1kHz(400Hz)輸出電平的增益差。語言10kHz、音樂20Hz～20kHz帶內平坦度：正負1dB或（0.5dB）之內.諧波失真諧波失真：輸出信號中諧波電壓有效值的總和與基波電壓有效值之比的百分數。普及型：5％～10％；高保真型：1％以下；專業型：0.1％以下互調失真、交調失真、瞬態失真等。信噪比S/N=10㏒(額定輸出功率)/(雜訊功率)

=20㏒(額定輸出電壓/雜訊電壓)通用級的功率放大器,信噪比約50dB左右專業級功放,信噪比100dB以上.靈敏度靈敏度表示額定輸出時所需輸入信號的大小,有時也用輸入電平表示.動態範圍擴音機最大的不失真輸入電平於額定輸入電平之比,表示適應不同信號強弱的能力.阻尼係數阻尼係數DF=功放額定負載阻抗/輸出內阻抗DF=30~300之間.擴音機的配接原理定阻抗式擴音機的配接原理定電壓式擴音機的配接原理定阻抗式擴音機的配接原理150瓦以下,輸出端子阻抗值0、4、8、16、250、500歐姆。輕載失配：負載阻抗大於擴音機輸出阻抗。重載失配：負載阻抗小於擴音機輸出阻抗。定阻式擴音機要求：負載阻抗＝擴音機輸出阻抗阻抗差﹤10%以內，輕載比重載略好。定電壓式擴音機的配接原理150瓦以上，高電壓；低電壓兩類。輸出電壓：120v或240v兩種。較深的負回饋電路，可減小失真，改善頻響。定阻抗式擴音機的連接配接條件揚聲器額定功率＝擴音機輸出功率每只揚聲器獲得功率小於額定功率負載總阻抗＝擴音機的輸出總阻抗配接方法低阻配接高阻配接低阻配接判斷揚聲器的額定功率之和是否大於或等於擴音機額定輸出功率匹配公式：P0Z0=PLZL式中：P0、Z0分別是擴音機的額定輸出功率和輸出阻抗；PL、ZL分別為揚聲器的額定功率和阻抗。檢驗每只揚聲器實際獲得的功率與其額定功率是否相符。例150w定阻式擴音機一臺，輸出端子有0、4、8、16、32、250，需接25w、16Ω揚聲器兩只，問如何連接？Ω定阻式擴音機的低阻配接例

0Ω4Ω8Ω16Ω32Ω250Ω50瓦擴音機25w16Ω25w16Ω25w16Ω25w16Ω

0Ω4Ω8Ω16Ω32Ω250Ω50瓦擴音機例225w定阻式擴音機一臺，輸出端子有0、4、8、16、250Ω，需配接10w、4Ω揚聲器一只，15w、8Ω揚聲器一只，應如何配接？低阻配接例二

0Ω4Ω8Ω16Ω250Ω25瓦擴音機10w4Ω15w8Ω高阻配接輸出阻抗100歐姆以上，揚聲器阻抗都較小。輸送變壓器：（又稱線間變壓器、用戶變壓器）分為：定阻式、定壓式定阻抗式變壓器的抽頭以阻抗值來標注，起阻抗變換作用。常用功率有3w～5w小型和20w大型。初級阻抗為數百～數千歐姆。3kΩ定阻抗輸送變壓器1234560Ω3Ω4Ω6Ω定阻式擴音機的高阻抗配接例1000Ω/8Ω1000Ω/8Ω1000Ω/8Ω1000Ω/8Ω10w,8Ω10w,8Ω10w,8Ω10w,8Ω40瓦擴音機250Ω8Ω4Ω0Ω定電壓式擴音機的連接定壓式擴音機的輸出電壓基本上不隨負載的改變而變化。一般通過定壓式輸送變壓器與擴音機相配接。定壓式輸送變壓器的初、次級常有兩個或幾個線圈組成，且線圈有幾個抽頭，以獲得不同的輸入、輸出電壓。初級輸入電壓：90v~150v。次級輸出電壓：10v~45v。定電壓式擴音機的連接輸出電壓基本上不隨負載的改變而變化。匹配問題比定電阻式容易。配接時只要揚聲器所得功率總和不超過擴音機的額定輸出功率，就可以將揚聲器一個個地並接在擴音機的輸出端上。輸送變壓器初次級電壓的變換120v初級次級90v0v120v120v90v0v0v0v45v30v45v30v20v20v例3100w擴音機一臺，輸出電壓為240v，需連接25w、16Ω一只，10w、8兩只，3w、4Ω10只，應如何配接？定電壓式擴音機配接圖240v025w16Ω一只10w8Ω四只3w4Ω十只100w擴音機26.7：112：170：1室內擴聲室內擴聲的基本要求室內擴聲系統的聲回饋室內揚聲器組的佈置室內擴聲的基本要求聲壓級信噪比最大距離自然度穩定度聲壓級室內擴聲：語言：平均聲壓級約為68～74dB；音樂：平均聲壓級約為73～84dB聲場不均勻度允許值為6～10dB信噪比不同用途的廳室，允許的雜訊級各不相同。在允許雜訊級室內最小聲壓級條件下信噪比應該大於30dB最大距離室內集中式擴音系統的服務區的最大距離Dm：Dm=（3～4）DcDc為鄰界距離自然度應保證聲象和視像的一致性，