聽覺的掩蔽效應

1、現(xiàn)代音響與調(diào)音技術,,2,音響是一種經(jīng)過必要修飾處理的，能滿足特定環(huán)境要求而又達到一定電聲指標的聲響。,電子管,晶體管,集成電路,場效應管,,一 什么是音響？,,二 音響技術的發(fā)展,建筑聲學,電聲學,,賽賓 混響時間,,發(fā)生,接收,變換,處理,加工,記錄,重放,傳輸,3,第1章 音響技術基礎,1.1 聲學基礎 1.2 聲源、 聲場及室內(nèi)聲學 1.3 音響系統(tǒng)的分類和組成 1.4 音響系統(tǒng)的電聲性能指標 1.5

2、 立體聲基礎,,4,,1.1 聲學基礎,一 聲波的基本特性,我們把正在發(fā)出聲音的振動物體通常稱為聲源。,物體振動或氣流擾動而引起周圍的空氣或其它彈性介質(zhì)發(fā)生波動的現(xiàn)象稱為聲波。,三個條件,存在聲源并振動,傳播介質(zhì),聽覺感受,聲波所波及的空間范圍稱為聲場。,1 聲波的產(chǎn)生,5,2 聲波的傳播,波速,縱波,,振動方向與傳播方向一致的波,（聲速 ）,,與介質(zhì)、溫度有關,,一般來說，聲波在固體介質(zhì)中傳播速度最快，液體中其次，氣體中最慢

3、（340 m/s），真空中不能傳播；同種介質(zhì)中傳播時，當溫度增加時，聲速略有增加。,波長,,聲波在一個周期T內(nèi)傳播的距離稱為波長 ，單位為m.,頻率,,聲波每秒鐘周期性振動的次數(shù)稱為頻率 ，單位為Hz.,(1―1),6,二 聲音的特性參數(shù),,20Hz,20kHz,,,,,倍頻程（n）,定義為兩個聲音的頻率或音調(diào)之比的對數(shù),,基準頻率,,信號頻率,,倍頻程數(shù),（可正可負，可整可分）,(1―2),7,三 聲波的度量,聲壓

4、（P）,,當有聲波存在時，在原來的靜態(tài)氣壓上附加了一個壓力的起伏變化，這個由聲波引起的變化的壓強稱為聲壓。 bar,Pa,N/m2,1μbar=0.1Pa=0.1N/m2,基準聲壓Pr=2×10-5 Pa,有效聲壓,,瞬時聲壓的均方根值,聲壓級（Lp）,,有效聲壓和基準聲壓比值的常用對數(shù)的20倍。單位為dB,(1―6),8,可聞聲的強度與頻率范圍,9,頻譜分析,,對一個聲源發(fā)出的聲音的頻率成分和強度的分析。,10,四

5、音質(zhì),音調(diào),,人耳對聲音高低的感覺,音量,,人耳對聲音強弱的主觀感覺,音色,,取決于聲音的頻譜結構,復音,,基音,泛音,從音響角度出發(fā)，它是指回放出來的聲音能摹仿原聲源的精確性。,11,圖 1 – 1 鋼琴和黑管各奏出以100 Hz為基音的樂音頻譜圖,12,五 聽覺特性,1﹒聽覺的感受性 (1)對音頻高、中、低各頻段平衡性的控制。整體平衡性不是指頻率響應曲線的平直，而是指高、中、低頻段適當?shù)牧扛蟹峙?。低頻基礎要好一些，它

6、在整個音樂里造成穩(wěn)固狀態(tài)。合理的高、中、低頻量感就是整體平衡性。整體平衡性的器材發(fā)出的聲音會耐聽，也就是人們所說的音樂性。 (2)空間感。它反映聲場空間的大小。 (3)定位感。根據(jù)聲音的來向確定音響感覺。,13,(4)層次感。它反映的是聲場中聲音空間層次的清晰程度。(5)透明感。它感受的是聲音的耐聽而不刺耳的程度。(6)速度感與暫(瞬)態(tài)反應。指器材各項反應的快慢。(7)想像力與形體感。它反映聲音的立體

7、感。(8)對比性。音效具有可比性。(9)密度與重量感。它反映聲音的厚實和飽滿度，聽起來更具真實感。,14,2 響度與響度級,響度（N）,,人耳對聲音大小、聲音強弱的主觀感受單位是sone（宋）,,國際上規(guī)定，頻率為1000Hz、聲壓級為40dB時的響度為1宋。,1宋=1000毫宋，1毫宋約相當于人耳剛能聽到的聲音響度。 大量統(tǒng)計表明，一般人耳對聲壓的變化感覺是，聲壓級每增加10dB，響度增加1倍，所以響度與聲壓級有如下

8、關系,(1―12),式中：N為響度(宋)；Lp為聲壓級(dB)。,15,響度級,,是一個主觀量，即是憑人的聽覺主觀地判斷聲音強弱的量。單位是phon（方）,,定義為等響的1000Hz純音的聲壓級，響度級為40方時，響度為1宋，響度級每增加10方，響度增加1倍。,表1―1 響度與聲壓級的關系,16,3 聽覺靈敏度,聽覺靈敏度,,人耳對聲壓、頻率及方位的微小變化的判斷能力。,,當聲壓或頻率發(fā)生變化時，人耳聽到的響度或音調(diào)也會發(fā)生相應的變化

9、。聽覺靈敏度還與年齡有關，因人而異。,17,4 聽覺的掩蔽效應,,當一個復合聲音信號作用到人耳時，如果其中有響度較高的頻率分量，則人耳不易察覺到低響度的頻率分量，這種生理現(xiàn)象稱為“掩蔽效應”。,規(guī)律,①,低頻聲容易掩蔽高頻聲，而高頻聲較難掩蔽低頻聲。,②,頻率相近的兩個純音掩蔽效果顯著,③,掩蔽聲消除后，聽覺暫時損失,④,單耳的掩蔽作用大于雙耳的掩蔽作用,18,5 聽覺的延時效應,,當幾個內(nèi)容相同的聲音相繼到達人耳的時間差在50m

10、s以內(nèi)時，人耳不一定能分辨出這幾個先后到來的聲音。哪一個方位的聲音首先傳入人耳，那么人的聽覺感覺就是全部聲音都是從這個方位傳來的。這種現(xiàn)象就是人類聽覺的延遲效應，人耳的這種先入為主的聆聽感覺特性，也稱為“哈斯效應”。,19,1.2 聲源、聲場及室內(nèi)聲學,一 聲源,產(chǎn)生聲能的源體稱為聲源。,環(huán)境音響,動作音響,非現(xiàn)實音響,二 聲場,聲源產(chǎn)生的聲波通過媒體向周圍自由場輻射時，聲源的周圍均稱聲場，也叫音場。,近場,遠場,20,三 室

11、內(nèi)聲學,1 室內(nèi)聲學特性,,聲源在閉室內(nèi)發(fā)聲時，所發(fā)出的聲波在室內(nèi)空間形成復雜的聲場。聲場中的某一位置上聽到的聲音是由三部分組成：直達聲、反射聲、混響聲。,直達聲,,由聲源直接傳播到聽者的聲音。直達聲不夠，將影響聲音的親切感。,反射聲,,由界面反射后到達聽者的聲音。反射聲影響聲音的清晰度。,混響聲,,經(jīng)過多次反射后分布很密、方向較散、陸續(xù)到達聽者的反射聲?；祉懧曈绊懧曇舻呢S滿度。,21,如何分配直達聲和混響聲分量的比例？,完全直達聲而

12、沒有混響聲輸出，就不能起到改善和美化聲音的作用，通常只用于開會發(fā)言或朗誦的場合。適當加大混響聲成分的比例，可使聲音豐滿動聽，增加聽眾的現(xiàn)場立體感。,完全混響聲而無直達聲分量輸出，則會使聲音產(chǎn)生“染色”現(xiàn)象，造成嚴重失真，就像在浴室，澡堂內(nèi)聽到的聲音那樣含混不清.在無特殊要求下，直達聲分量與混響聲分量比例為1:1，這樣，聲音不但不會產(chǎn)生失真，又有一定的混響效果。,22,影響聲音立體高傳真重播效果的因素,隔音,目的是為了防止外來噪聲干擾音響

13、效果,措施：可以加隔層墻壁，皮革包門，雙層玻璃或加厚窗簾來改善,吸音,硬調(diào)空間：住宅是鋼筋水泥建成或由磚塊砌成、玻璃窗隔間，地上鋪的多是瓷磚，那么這個空間的表面對聲音的吸收值很低，會令聲音高度反射。,軟調(diào)空間：聽音室結構多數(shù)以木頭、夾板構成，地板也是木板鋪成，四壁以石膏板訂成，天花板是木架子釘上薄夾板的結構，那么這個房間有高度吸音的表面。,23,室內(nèi)聲場分布,理想的室內(nèi)聲場分布應該是均勻的，其中包括房間的長寬高的最佳比例，還有墻體的形狀

14、。房間中不能有太多的立柱，墻壁應避免有圈套的弧形。,24,2 室內(nèi)聲學的主要指標,① 混響時間,,聲源停止發(fā)聲后，從聲源停止發(fā)聲到室內(nèi)聲能密度衰減到原來的百萬分之一，即衰減60dB所需的時間，記為T60,賽賓公式,室內(nèi)表面總面積,室內(nèi)表面平均吸聲系數(shù),閉室容積,當室內(nèi)聲源停止發(fā)聲后，聲音衰減的過程稱為混響過程?；祉戇^程可以用混響時間來衡量。,25,混響通常決定了余音的長度，對聲音的色彩和清晰度有直接的影響?；祉憰r間與聲源無關，與

15、頻率有關。,一般情況下，男低音演唱時，可將混響時間調(diào)得短一些，以提高聲音的清晰度；如果是女高音演唱，可適當延長混響時間，以增加聲音的色彩。 T60過短，聲音發(fā)干；過長，聲音拖尾。,對于演唱場所來說，如果房間四周墻壁是木板材料構成的，應將混響時間調(diào)小一些，以免聲音模糊不清；如果房間掛有絨布窗簾等吸聲材料，應將混響時間調(diào)大一些，以免聲音干澀。另外觀眾的服裝也有很大的吸聲作用。,26,評價一個房間混響效果是否合理，還要考察房間的聲擴散度。擴散

16、好的房間，聲音衰減平滑，室內(nèi)各處感覺均勻；擴散不好的房間，室內(nèi)各處感覺不同。 現(xiàn)給出幾種不同場所在頻率1000Hz時的T60值： 多聲道錄音室 0.3~0.4s 試聽室(聽音評價房間) 0.4~0.5s 企事業(yè)單位禮堂(兼語音、音樂)

17、 0.8~1s 一般家庭 0.4~0.6s,27,② 本底噪聲,,室內(nèi)不放聲源時的噪聲聲壓級，包括音響設備噪聲和放音環(huán)境噪聲兩部分。,（背景噪聲）,它與音響系統(tǒng)的電路設計與布線結構、抗干擾能力、以及前后級隔離度等都有直接關系。如果本底噪聲是交流聲且較明顯時，就會對較弱的聲音造成影響，使得這些聲音與噪聲音量比例減少

18、、聲音的動態(tài)范圍變??；過強的本底噪聲不僅會使人煩躁，還會淹沒聲音中較若的細節(jié)部分，使再現(xiàn)聲音質(zhì)量受到破壞。本底噪聲可直接測出，如較高，可采用隔聲、隔振方法或鋪吸聲材料來降噪或吸聲。,28,④ 房間常數(shù) 混響半徑,,分別與房間吸聲特性及直達聲有關，主要用于比較正規(guī)的錄音室。,③ 聲染色,,聲音信號在傳輸過程中，由于某種原因使聲源中的某一頻率成分過分地得到加強或衰減，破壞了音響效果的均勻性?？赏ㄟ^調(diào)整房間的長寬高之比為無理數(shù)，以及

19、室內(nèi)物品擺放避免對稱。,一般長寬高可為黃金分割比，即1.618：1：0.618，也可采用其它比例方法，但三邊之比應為無理數(shù)。,29,介紹幾種常用房間的本底噪聲： 演播室 ≤25dB(A) 影劇院 ≤25dB(A) 會議室

20、 ≤25dB(A) 居民區(qū)(環(huán)保部門規(guī)定) 白天 ≤55dB(A) 夜間 ≤45dB(A),30,3 室內(nèi)聲場的估算,目的：,計算室內(nèi)任一點的實際聲壓級。,基本思路：,室內(nèi)任一點實際聲壓級是直達聲場和混響聲場在該點的聲壓級的疊加。,方法：,⑴ 直達聲場的聲壓級 SPL/D （dB）,,S：揚聲器靈敏度,D：

21、距揚聲器的距離,P：輸入揚聲器的電功率,⑵ 室內(nèi)混響聲場的聲壓級SPL/R（dB）,D/C：臨界距離,從聲源中心到直達聲與混響聲聲能密度相等的距離，稱為臨界距離，有時也稱為混響半徑。,31,4 室內(nèi)聲場的創(chuàng)造,聲場,數(shù)字聲場揚聲器（DSP）,輸出,五聲道及以上環(huán)繞立體聲輸出,將音樂廳中捕捉到的初期反射和殘響數(shù)據(jù)分析處理后送入DSP，重放時便能重現(xiàn)音樂廳中的聲場。,殘響：聲源停止發(fā)聲后，由于慣性和反射等原因，聲音并沒有立即停止，而是呈緩

22、慢衰減的現(xiàn)象。在音響系統(tǒng)中利用聲音的殘響效果，可以改變聲音的余音過程，使聲音更加圓潤豐滿。,L、R，中央聲道，兩個后置環(huán)繞聲道，多種聲道可創(chuàng)造出更加逼真、更加立體的空間感。,32,房間,房間長寬高之比必須取無理數(shù),噪聲控制,吸音、隔音處理,為房間最小容積,為下限頻率的對應波長,33,1.3 音響系統(tǒng)的分類和組成,一 音響系統(tǒng)的分類（按照音響任務及目的不同來分）,擴聲系統(tǒng),,把從傳聲器、調(diào)諧器、錄音機等信號源送來的語言或音樂等音頻信

23、號進行放大、控制、美化及加工，最終送到揚聲器或耳機，還原成聲音信號，供人們聆聽。,錄音系統(tǒng),室內(nèi)擴聲系統(tǒng),室外擴聲系統(tǒng),,把從傳聲器、調(diào)諧器、錄音機等信號源送來的語言或音樂等音頻信號記錄下來，待到需要時再通過其它重放設備還原成為音頻信號。,根據(jù)使用場合不同,34,二 家用音響系統(tǒng)的組成,典型的家用音響系統(tǒng)組成方框圖如下圖,,,,,節(jié)目源設備,放大器,音箱,控制單元,35,節(jié)目源設備,,節(jié)目源設備包括：DVD,VCD,CD，錄音機，調(diào)

24、諧器（又稱收音頭，用于將接收到的廣播電臺信號轉換成聲音的無線電接收裝置，有調(diào)諧、調(diào)頻等多種接收方式），最常見的是傳聲器，即話筒，麥克風。,36,放大器,放大器是前置放大器和功率放大器的統(tǒng)稱。功率放大器簡稱功放，用來增強信號功率以驅動音箱發(fā)聲的一種電子裝置。前置放大器是功放之前的預放大和控制部分，用于增強信號的電壓幅度，提供輸入信號的選擇，音調(diào)調(diào)整及音量控制等功能。,37,音箱,音箱：又稱為揚聲器系統(tǒng)，是音箱系統(tǒng)中極為重要的環(huán)節(jié)。因為音箱

25、的放音質(zhì)量對整個音響系統(tǒng)的影響非常大。主要任務是將聲頻電壓信號轉換為聲能，傳播出去供人聆聽。,38,,控制單元,,控制單元主要是將音調(diào)、音量、收音機的調(diào)幅、調(diào)頻的選擇及其它的一些功能集中制作在一起，便于調(diào)節(jié)。,低頻段的聲音強勁而有質(zhì)感，中頻、高音段聲音則是通透清亮，但在實際中都會有所缺陷。均衡器就是通過對各種不同頻率的電信號的調(diào)節(jié)來補償揚聲器和聲場的缺陷，起的是補償和修飾的作用。,39,3 專業(yè)音響系統(tǒng)的組成

26、 典型的專業(yè)音響系統(tǒng)由聲源、調(diào)音臺、信號處理設備、功率放大器及音箱等部分組成，如圖1―5所示。,40,圖1―5 典型的專業(yè)音響系統(tǒng)組成,41,圖1―5 典型的專業(yè)音響系統(tǒng)組成,擴展器,,42,調(diào)音臺是專業(yè)音響系統(tǒng)中最重要的部分?？梢酝瑫r接受多路不同的輸入聲源信號，并對這些信號進行放大和處理，然后按照不同的音量對信號進行混合、編組或重新分配，產(chǎn)生一路或多路輸出，同時還可對各種信號進行監(jiān)聽作用。,43,信號處理部分：包括延時、混響器，擴

27、展器，均衡器，壓縮限幅器，降噪器，聽覺激勵器等,作用一：修飾聲音，音色美化，更加動聽（如混響器，均衡器，延時器）作用二：對輸入信號進行降噪及改善動態(tài)性能，如減小失真等（如壓縮限幅器，降噪器）,44,功率放大器：由前置放大器，預激勵電路，激勵電路，功率放大器，保護系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)及電源等部分組成。,音箱由揚聲器、分頻器和箱體構成。分頻器是將不同頻段的聲音信號區(qū)分開來，分別給予放大，然后送達相應頻段的揚聲器中再進行重放。,45,專業(yè)音響系統(tǒng)

28、與家用音響系統(tǒng)相比，具有以下幾大特點：,(2)家用音響一般以放大器為中心，配以幾種信號源和一對音箱。為了改善音質(zhì)，再加上均衡器和混響器等，整個組合比較簡單；專業(yè)音響常用于各種演出場合，需要多路話筒和多種信號源輸入，故一般都是以調(diào)音臺為中心組成的，這是兩種音響系統(tǒng)的重要區(qū)別。,(1)專業(yè)音響的功放和音箱的功率大。,46,(3)專業(yè)音響主要工作于面積大、人員多且嘈雜的環(huán)境；家用音響主要用于面積小、聽眾少、環(huán)境安靜的場合進行各種節(jié)目的欣賞，注