视听媒体技术

视听媒体技术第三章电声技术（听觉媒体）•心理学家指出：失聪要远比失明更糟糕。可见，人类对于声音的感知是十分重要的。声音使电影、电视、多媒体等成为“有声有色”的媒体。什么是电声技术•综合了电子、精密机械、激光、材料、计算机等一系列先进科学的技术。它包含了用电子器件来产生各种频率、波形和强度的声音以及有关声音的接收、放大、传输、测量、分析和记录等内容。讨论声音特性以及对声音的加工技术。声音的特点•宽、窄、亮、暗、厚、薄、软、硬、糊、荡、木、尖、弹、缩、发毛、发沙、闷、哄、散、跳电声技术的学习内容•电声基础理论•电声系统的器件组成：–传声器–调音台–音频功率放大器–扬声器及扬声器系统–耳机–扩声系统–音频录放技术第一节音响技术基础一、声学基础（一）声波的基本特性1、声波和声音•声波是机械振动或气流扰动引起周围弹性介质发生波动的现象。•声源、媒质、声场•纵波、横波•声音的三个环节：声源振动、声波传播、听觉感受2、声速、波长和频率•声波在媒质中每秒钟传播的距离称为声速，用符号c表示，单位m/s•声波在一个周期T内传播的距离称为波长，用符号λ表示，单位为m•声波在每秒钟周期性振动的次数称为频率，用符号f表示，单位为Hz•关系：c=λ/T=λf（二）声音的特性参数1、频率与倍频程•倍频程定义为两个声音的频率或音调之比的对数（以2为底），其公式为：f1为基准频率，f2为欲求其倍频程数的信号频率，n为倍频程数。（例：5、5与5）122logffn2、声压与声压级•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。•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，用Lp表示：)(lg20dBPPLrep3、声强与声强级•在自由平面波或球面波的情况下，设有效声压为p，传播速度为c，介质密度为Po，则在传播方向上的声强为：I=P2/Po*c，声强的单位是：w/cm2•声强级指的是声强与基准声强之比值：)(lg10dBIILrI04、音质•决定音响效果的四大要素：音调、音色、音量及音品•音调表示声音频率的高低•音色是指声音的色彩和特点，与声源振动的频谱有关•音量是指声音的强度或响度，标志声音的强弱程度，与声源振动幅度的大小有关•音品：乐音谐波组成和波形包络（三）听觉特性1、听觉的感受性•对音频高、中、低各频段平衡性的控制•密度与重量感•透明感•层次感•定位感•速度感与瞬态反应•想象力与形体感•对比性•空间感2、听觉的掩蔽效应•掩蔽效应是指同一环境中的其它声音会使聆听者降低对某一声音的听力，或者说一个声音的听阈因为另一个较强声音的存在而上升的现象称为掩蔽。3、听觉的延时效应•两个声音，后到者不比先到者的声压级高，不管后到者从哪个方向传来，延时声滞后时间不超过17ms，不会发现是两个声音•两个声音方向相近时，延时30ms也不一定能被发现•延时35~50ms时，延时声的存在才会被感觉到•当延时声超过50ms时，会感到延时声像回声一样起干扰作用二、声源、声场及室内声学（一）声源1、声源的形式和类别•基本形式：–机械声源–空气振动身源•音响声源大体可分为：–环境音响–动作音响–非现实音响2、乐器声源的机理•乐器按照振动方式不同，分为弦乐器、管乐器和打击乐器。•乐器产生振动后衰减又分为强衰减和弱衰减。•振动和共鸣。如果发声体是强衰减，共鸣体就是弱衰减，反之亦然。•任何声源振动过程：始振、稳态和衰减。（二）声场1、近场•近场也称非涅尔区，指的是声源附近区域。设声场最大直径d，波长λ，近场的区域半径为：2dr2、远场2dr3、声场的定位与质感•定位是指在声场中指出某些乐器的确切位置•质感好像一个浮雕，又好像一个健康的体格，有骨有肉（三）室内声学1、室内声学特性•直达声：声源直接到达听者•反射声：由界面反射后达到听者•混响声：经多次反射分布很密、方向不明确、能量更少一些的反射声2、室内声学的主要指标•混响时间：室内声音达到稳定状态，声源停止发声后，残余声音在房间内反复反射，经吸声材料吸收，平均声能密度自原始值衰减到百分之一，即衰减60dB所需的时间，记为T60。赛宾公式：SVfT161.0)(60不同场所在1000Hz时的T60值•多声道录音室0.3~0.4S•试听室0.4~0.5S•企事业单位礼堂0.8~1S•一般家庭0.4~0.6S2、室内声学的主要指标•本底噪声•声染色•房间常数、混响半径3、室内声场的估算•室内任一点声压级由直达声场和混响声场在该点的声压级构成，两者叠加得到该点的实际声压级。•具体估算：根据扬声器性能、距扬声器距离等由公式算出。4、室内声场的创造三、音响系统的分类和组成（一）音响系统的分类1、扩声系统•厅堂扩声系统•公共广播系统•背景音乐系统•同声传译系统2、录音系统•磁性录音•机械录音•光学录音（二）家用音响系统的组成（三）专业音响系统的组成（四）数字音响简介1、数字音响的基本组成脉冲编码调制（PCM）•的量化方式2、数字音响的特点•信噪比高•失真度低•重复性好•抖晃率小•适应性强•便于集成四、音响系统的电声性能指标1、有效频率范围•有效频率范围是指各种放声设备能重放声音的频率范围，以及在此范围内允许的振幅偏差程度（容差）。•频率范围越宽，振幅容差越小，则频率特性越好。•国际电工委员会制定的IEC-581标准规定，频率范围：40Hz~12.5kHz，振幅容差应低于5dB2、信噪比)(lg20dBNSUUNS•信号噪声比，指有用信号与噪声电压之比，记为：Us为有用信号电压，Un为无用噪声电压。3、谐波失真•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非线性造成的，它通常用百分数来表示。%100......321......3222222uuuuuγγ为电压谐波失真系数，u1表示输出电压中的基波分量，u2、u3表示输出电压中的二次、三次谐波分量。4、互调失真•声音信号都是由多频率信号复合而成，各个频率信号之间会互相调制，产生出新的频率分量，形成互调失真。5、数字音响的几个主要性能指标•有效频率范围的上限频率fm•传码率R:每秒钟传送的码数)/(sbfnmRs2smff五、立体声基础（一）基本概念1、立体声的定义•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相对空间位置能接近实际声源的相对空间位置的声音传输系统。•音乐厅中立体声由三部分组成：直达声、反射声和混响声2、立体声的特点•具有明显的方位感和分布感•具有较高的清晰度•具有较小的背景噪声•具有较好的空间感、包围感和临场感（二）立体声原理1、声源平面定位•时间差•相位差•声级差•音色差2、声源距离定位•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，在室内主要依靠直达声、反射声、混响声在时间、强度上的差异等来判断。•房间固定，反射声、混响声强度固定，直达声随声源距离变化。根据直达声与反射声的强度比、清晰度来判断声源远近。3、双扬声器声像定位4、声像分布•声像分布与声级差及频率域的关系，可由正弦定理来描述：aRLRLksinsinθ是声像方位角，a是聆听角，L、R分别为左、右两声道的信号强度，k是修正系数。当信号频率f≤700Hz时，k=1；当f≥700Hz时，k=1.4（三）立体声系统单声和双声道立体声最佳听音位置3D立体声系统环绕立体声•4-4-4环绕声•4-2-4环绕声•杜比环绕声4-2-4环绕声杜比环绕声电影系统（四）双声道立体声拾音A-B制拾音方式X-Y制拾音方式M-S制拾音方式仿真头制•将两只传声器放置在用塑料或木材仿照人头形状做成的模拟人头的两耳部位，这两只传声器输出的信号分别为左右声道的信号。•用立体声耳机收听，真实感很强，立体声效果很好。第一节完