第五講立體聲聽覺特性

1、單聲道聲音單聲道聲音雙聲道聲音雙聲道聲音多聲道聲音多聲道聲音多聲道聲音多聲道聲音2 2一一單聲道聲音單聲道聲音1.1.使用一個聲道進行錄音和重放的聲音。使用一個聲道進行錄音和重放的聲音。2.2.特點：聲音貧乏無味、單薄膚淺。聲音都來自一個方向或是一特點：聲音貧乏無味、單薄膚淺。聲音都來自一個方向或是一個點。個點。 二二雙聲道立體聲雙聲道立體聲1.1.使用兩個聲道，并且兩個聲道再錄音再放音的過程中是相互獨使用兩個聲道，并且兩個聲道再錄音再放音的過程中是相互獨立、不互相干擾，但兩個聲道信號又有聲學上關聯(lián)叫雙聲道立立、不互相干擾，但兩個聲道信號又有聲學上關聯(lián)叫雙聲道立體聲體聲 。三三多聲道環(huán)繞立體聲

2、多聲道環(huán)繞立體聲1.1.環(huán)繞立體聲是在雙聲道立體聲基礎上增加了數(shù)量不等的環(huán)繞聲環(huán)繞立體聲是在雙聲道立體聲基礎上增加了數(shù)量不等的環(huán)繞聲道，構(gòu)成全景立體聲。道，構(gòu)成全景立體聲。 一一聲像聲像聽音者聽感中所展現(xiàn)的各聲部空間位置，并由此而聽音者聽感中所展現(xiàn)的各聲部空間位置，并由此而形成的聲畫面，稱為聲像。形成的聲畫面，稱為聲像。一一聲像定位聲像定位指對樂器或人聲的聲像能夠進行準確的定位，甚指對樂器或人聲的聲像能夠進行準確的定位，甚至能清晰地確定聲場的特征。至能清晰地確定聲場的特征。立體感立體感空間感空間感層次感層次感包圍感包圍感厚實感厚實感臨場感臨場感一一人耳的結(jié)構(gòu)人耳的結(jié)構(gòu)一一人耳的結(jié)構(gòu)人耳的結(jié)構(gòu)一

3、一聲級差聲級差 對低頻對低頻(1.7kHz以下以下)聲波，由于繞射作用好，兩耳的聲級差很聲波，由于繞射作用好，兩耳的聲級差很小。小。 對于高頻對于高頻(1.7kHz以上以上)聲波，由于存在高頻遮蔽區(qū)，兩耳的聲聲波，由于存在高頻遮蔽區(qū)，兩耳的聲級差較大，頻率越高聲級差越大。級差較大，頻率越高聲級差越大。一一時間差時間差 mstsmVVVdtsin59. 0/340為聲速sindd 當聲源偏離兩耳的中軸線時，當聲源偏離兩耳的中軸線時，聲源離兩耳聲源離兩耳 的距離不同，的距離不同，聲波到達兩耳的時間也不同聲波到達兩耳的時間也不同一一相位差相位差 tTtft221.相位差不僅與時間差有關，而且還與頻率

4、有關。相位差不僅與時間差有關，而且還與頻率有關。2.低頻聲引起的相位差不會太大，用相位容易判別低頻聲的方位。低頻聲引起的相位差不會太大，用相位容易判別低頻聲的方位。3.高頻聲引起的相位差太大，甚至超過高頻聲引起的相位差太大，甚至超過3600，無法分辨相位是超前還，無法分辨相位是超前還是滯后，因而被稱為是滯后，因而被稱為“混亂的相位差混亂的相位差”信息。信息。4.時間差對幫助判斷各個頻率的聲音方位都起作用，而相位差只對低時間差對幫助判斷各個頻率的聲音方位都起作用，而相位差只對低頻聲音起作用。頻聲音起作用。人有雙耳，雙耳之間有一定的距離（約人有雙耳，雙耳之間有一定的距離（約17cm17cm），若一

5、），若一點聲源偏離聽音人前方主軸方向，到達兩耳的聲音就會產(chǎn)點聲源偏離聽音人前方主軸方向，到達兩耳的聲音就會產(chǎn)生差別，聽覺系統(tǒng)根絕這些差別就可以判斷出聲源的方位。生差別，聽覺系統(tǒng)根絕這些差別就可以判斷出聲源的方位。雙耳效應理論認為：人耳對聲源聽覺定位由以下四個因素產(chǎn)生的雙耳效應理論認為：人耳對聲源聽覺定位由以下四個因素產(chǎn)生的1.1. 聲音到達雙耳間的時間差。聲音到達雙耳間的時間差。2.2. 聲音到達雙耳間的強度差。聲音到達雙耳間的強度差。3.3. 聲音低頻分量由于時間差產(chǎn)生的相位差。聲音低頻分量由于時間差產(chǎn)生的相位差。4.4. 由于人頭對高頻分量的遮蔽作用產(chǎn)生的音色差。由于人頭對高頻分量的遮蔽作

6、用產(chǎn)生的音色差。一一立體聲方法：立體聲方法：它是立體聲信號拾取和重放理論的建立原則它是立體聲信號拾取和重放理論的建立原則a.“a.“房間立體聲房間立體聲” : :立體聲信號的拾取和重放，尤其是重放是在立體聲信號的拾取和重放，尤其是重放是在房間中進行的，聲像定位受房間的影響。它要求聽音人借助揚聲房間中進行的，聲像定位受房間的影響。它要求聽音人借助揚聲器立體聲重放系統(tǒng)聽音。器立體聲重放系統(tǒng)聽音。b.“b.“人頭立體聲人頭立體聲”: :立體聲信號的重放與聽音房間無關，而與人立體聲信號的重放與聽音房間無關，而與人頭緊密相關，頭緊密相關，重放使用耳機等聽音設備重放使用耳機等聽音設備。二二拾音方法：拾音方

7、法：指通過利用那種聲場參數(shù)，即什么樣的指通過利用那種聲場參數(shù)，即什么樣的“差差”信號獲得立信號獲得立體聲信號。體聲信號。a.a.時間差拾音方法：以聲道間時間差拾音方法：以聲道間“時間差時間差”為主要信息獲得立體聲為主要信息獲得立體聲信號，信號，“差差”信號中還包括信號中還包括“相位差相位差”和少量的和少量的“強度差強度差”。b.b.強度差拾音方法：以聲道間強度差拾音方法：以聲道間“純粹純粹”的的“強度差強度差”信息獲取立信息獲取立體聲信號體聲信號。c.c.混合拾音方法：以聲道間混合拾音方法：以聲道間“時間差時間差”和和“強度差強度差”為主要信息為主要信息獲取立體聲信號獲取立體聲信號“差差”信號

8、，其中還包括信號，其中還包括“相位差相位差”。三三立體聲拾音制式立體聲拾音制式利用傳聲器拾取立體聲信息的方法或方式。利用傳聲器拾取立體聲信息的方法或方式。1.1. A/BA/B制式、制式、2.2. X/YX/Y制式、制式、3.3. M/SM/S制式、制式、4.4. 仿真人頭制式仿真人頭制式5.5. 聲象移動制式聲象移動制式X/YX/Y制式制式 采用兩支完全相同的傳聲器，一上一下緊靠采用兩支完全相同的傳聲器，一上一下緊靠在一起同軸放置。由于入射角的不同，而傳聲器在一起同軸放置。由于入射角的不同，而傳聲器又具有一定的指向性，所以拾取的兩聲道聲音信又具有一定的指向性，所以拾取的兩聲道聲音信息存在著強

9、度差。息存在著強度差。聲象移動制式聲象移動制式（單傳聲制）（單傳聲制） 采用單個傳聲器采錄單聲道信息， 后期把每一個單聲道信號按照一定的振幅比例，分配到左右聲道中去，得到立體聲聲象群中任何一個聲像位置，從而完成一個完整的立體聲信號。舉例：流行音樂的制作過程一一揚聲器重放系統(tǒng)：揚聲器重放系統(tǒng)：在一定范圍內(nèi)調(diào)整兩揚聲器間信號的時間差或強度差，利用 “雙耳效應”的理論。使聽音人能夠在聽音活動過程中感受到聲音方位的變化，再現(xiàn)聲音的方位信息。一一 德德波埃（波埃（DebyeDebye）效應）效應雙聲源實驗雙聲源實驗1 1。如果給兩只音箱饋入相同的信號，即強度級差。如果給兩只音箱饋入相同的信號，即強度級差

10、，時間差，時間差，此時只感覺到一個聲音，且來自兩只音箱的對稱線上。，此時只感覺到一個聲音，且來自兩只音箱的對稱線上。 2 2。如果兩只音箱的強度級差。如果兩只音箱的強度級差不為，此時聽音感覺聲音偏向較不為，此時聽音感覺聲音偏向較響的一只音箱，如果強度級差響的一只音箱，如果強度級差大于等于，此時感覺大于等于，此時感覺聲音完全來自較響的那一只音箱。聲音完全來自較響的那一只音箱。 3 3。如果強度級差。如果強度級差，但兩只音箱的時間差，但兩只音箱的時間差不為，此時不為，此時感覺聲音向先到達的那只音箱方向移動。如果時間差感覺聲音向先到達的那只音箱方向移動。如果時間差大于等大于等于時，感覺聲音完全來自先

11、到達的那只音箱方向。于時，感覺聲音完全來自先到達的那只音箱方向。 一一哈斯效應哈斯效應1 1。兩個聲源中一個聲源與另一個聲源的延時量在以內(nèi)。兩個聲源中一個聲源與另一個聲源的延時量在以內(nèi)時，就好像兩個聲源合二為一，聽音者只能感覺到超前一個聲時，就好像兩個聲源合二為一，聽音者只能感覺到超前一個聲源的存在和方向，感覺不到另一個聲源的存在。源的存在和方向，感覺不到另一個聲源的存在。2 2。若一個聲源延時另一個聲源，已能感覺到兩個聲。若一個聲源延時另一個聲源，已能感覺到兩個聲源的存在，但方向仍由前導所定。源的存在，但方向仍由前導所定。 3 3。若一個聲源延時量大于另一個聲源為時，則能感覺到兩。若一個聲源

12、延時量大于另一個聲源為時，則能感覺到兩個聲源的同時存在，方向由各個聲源來確定，滯后聲為清晰的個聲源的同時存在，方向由各個聲源來確定，滯后聲為清晰的回聲?；芈?。 一一 揚聲器立體聲重放系統(tǒng)的三個前提條件：揚聲器立體聲重放系統(tǒng)的三個前提條件：1.1.來自兩只揚聲器的聲音信號不應該含有反相成分（反相信號將來自兩只揚聲器的聲音信號不應該含有反相成分（反相信號將游歷到兩揚聲器連線以外，是無法定位的游歷到兩揚聲器連線以外，是無法定位的“漂移漂移”聲音）。聲音）。2.2.兩揚聲器通道間的時間差、強度差信息應保持在一定的量值范兩揚聲器通道間的時間差、強度差信息應保持在一定的量值范圍內(nèi)。圍內(nèi)。3.3.聽音人應處

13、于揚聲器立體聲重放系統(tǒng)的一定范圍內(nèi)，即處于立聽音人應處于揚聲器立體聲重放系統(tǒng)的一定范圍內(nèi)，即處于立體聲聽音范圍內(nèi)。體聲聽音范圍內(nèi)。一一 耳機做立體聲重放的耳機做立體聲重放的特點：特點：1.1.耳機（相對于揚聲器）價格便宜，有好的帶寬和高的聲壓。耳機（相對于揚聲器）價格便宜，有好的帶寬和高的聲壓。 2.2.耳機聽音突出的優(yōu)點是聽音房間的聲學特性對聽音沒有影響耳機聽音突出的優(yōu)點是聽音房間的聲學特性對聽音沒有影響 。3.3.耳機具有對噪聲和雜音比揚聲器更高的分辨率耳機具有對噪聲和雜音比揚聲器更高的分辨率 。4.4.耳機重放不受聽音人位置的限制耳機重放不受聽音人位置的限制 。5.5.耳機聽音最大的特點

14、是耳機聽音最大的特點是“頭中定位頭中定位”現(xiàn)象現(xiàn)象 。一一李開試驗李開試驗 李開試驗證明：兩個聲源的相位相反時，聲像可以超出兩個聲源以外，甚至跳到聽音身后。 李開試驗還提示，只要適當控制兩聲源（左、右聲道揚聲器）的強度、相位，就可以獲得一個范圍廣闊（角度、深度）的聲像移動場。 二二耳殼效應：耳殼效應：單耳具有判斷能力的現(xiàn)象稱為耳殼效應。單耳具有判斷能力的現(xiàn)象稱為耳殼效應。原理：耳殼的各不規(guī)則曲面將對聲波產(chǎn)生反射,不同部位向內(nèi)膜的反射就形成了內(nèi)有多個極 短延時量的重復聲,根據(jù)重復聲和延時量人 ，人們 就可以判別聲音的方位。耳殼效應對4kH20kHz頻段的辨位能力最強。環(huán)境中的其他聲音會使聽音者對

15、某一個聲音的聽力降低，這環(huán)境中的其他聲音會使聽音者對某一個聲音的聽力降低，這稱之為掩蔽，當一個聲音的強度遠比另一個聲音大，當大到一定程稱之為掩蔽，當一個聲音的強度遠比另一個聲音大，當大到一定程度而這兩個聲音同時存在時，人們只能聽到響的那個聲音存在，而度而這兩個聲音同時存在時，人們只能聽到響的那個聲音存在，而覺察不到另一個聲音存在。掩蔽量與掩蔽聲的聲壓有關，掩蔽聲的覺察不到另一個聲音存在。掩蔽量與掩蔽聲的聲壓有關，掩蔽聲的聲壓級增加，掩蔽量隨之增大。聲壓級增加，掩蔽量隨之增大。 純音的掩蔽純音的掩蔽噪聲對純音的掩蔽噪聲對純音的掩蔽“雞尾酒會效應雞尾酒會效應”一一ACAC3 3環(huán)繞聲制式的四大特點

16、：環(huán)繞聲制式的四大特點：1.1.各自獨立的前置三聲道（左主聲道、中置聲道、右主聲道）各自獨立的前置三聲道（左主聲道、中置聲道、右主聲道）和后置雙聲道（左環(huán)繞聲道、右環(huán)繞聲道）以及和后置雙聲道（左環(huán)繞聲道、右環(huán)繞聲道）以及0 01 1的超的超低音聲道。標準表示為低音聲道。標準表示為5 51 1聲道。聲道。2.2.5 5個聲道沒有任何頻帶限制，是一全頻道的立體聲結(jié)構(gòu)，個聲道沒有任何頻帶限制，是一全頻道的立體聲結(jié)構(gòu)，因而，除聲場感更自然外，移動感及定位感也變得更加因而，除聲場感更自然外，移動感及定位感也變得更加明顯。明顯。3.3.超低音聲道可以重現(xiàn)超低音聲道可以重現(xiàn)200 200 HzHz以下的低頻

17、信號，并可獨立以下的低頻信號，并可獨立控制控制。4.4.該環(huán)繞聲制式采用的是全數(shù)字信號，因此頻帶寬，動態(tài)該環(huán)繞聲制式采用的是全數(shù)字信號，因此頻帶寬，動態(tài)范圍大，相位特性優(yōu)良范圍大，相位特性優(yōu)良。5.15.1環(huán)繞聲方案環(huán)繞聲方案 THX是對美國盧卡斯影業(yè)公司制定的電影院用音響系統(tǒng)專業(yè)標準的通稱，THX并不是一種獨立的放聲系統(tǒng)，它對杜比定向邏輯環(huán)繞系統(tǒng)進行了改進，使環(huán)繞聲效果得到進一步的增強。一一虛擬環(huán)繞聲原理：虛擬環(huán)繞聲原理：主要由系統(tǒng)控制芯片和虛擬環(huán)繞聲處理電路來實現(xiàn)，用主要由系統(tǒng)控制芯片和虛擬環(huán)繞聲處理電路來實現(xiàn)，用兩只喇叭營造不錯的具有包圍感的虛擬環(huán)繞聲。兩只喇叭營造不錯的具有包圍感的虛擬

18、環(huán)繞聲。二二常見的虛擬環(huán)繞聲技術(shù)常見的虛擬環(huán)繞聲技術(shù)一SRS公司的SRS TruSurround。二Qsound公司的Qsurround。三Aureal公司的A3D。四Spatializer公司的N-2-2DVS。五杜比實驗室的VSS（Virtual Surround Sound）。一一頻率域要求頻率域要求1.1. 對音樂頻帶下限對音樂頻帶下限20Hz20Hz以下，上限擴展至以下，上限擴展至161625kHz25kHz以上以上2.2. 對語言或歌聲對語言或歌聲80Hz80Hz12kHz12kHz3.3. 對語言對語言200Hz200Hz5KHz5KHz一一頻率域要求頻率域要求1.1. 根據(jù)有關

19、資料和實際聽音的經(jīng)驗，一般地說，諧波根據(jù)有關資料和實際聽音的經(jīng)驗，一般地說，諧波失真在失真在1%1%以下時，就有良好的主觀聽感；諧波失真以下時，就有良好的主觀聽感；諧波失真在在3%3%就容易被人們所察覺；諧波失真達到就容易被人們所察覺；諧波失真達到5%5%時，主時，主觀聽感就令人煩躁；如果諧波失真超過觀聽感就令人煩躁；如果諧波失真超過10%10%，主觀聽，主觀聽感就令人難以忍受。同時，人們對奇次諧波失真更感就令人難以忍受。同時，人們對奇次諧波失真更為敏感。為敏感。 二二相位要求相位要求聽覺的歐姆定律聽覺的歐姆定律 人耳的聽覺只與聲音中各分音的頻率和強度有關，人耳的聽覺只與聲音中各分音的頻率和強

20、度有關，而與各分音之間的相位無關。根據(jù)這一定律，音響而與各分音之間的相位無關。根據(jù)這一定律，音響系統(tǒng)中的記錄、重放等過程的控制可以不去考慮復系統(tǒng)中的記錄、重放等過程的控制可以不去考慮復雜聲音中各分音的相位關系。雜聲音中各分音的相位關系。 聲相位的失真對聲場、定位等主觀聽音評價產(chǎn)生不容忽聲相位的失真對聲場、定位等主觀聽音評價產(chǎn)生不容忽視的影響視的影響 ，聲相位失真對主觀聽音評價的影響越來，聲相位失真對主觀聽音評價的影響越來越被人們所重視越被人們所重視 。三三時間域要求時間域要求1.1. 瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性2.2. 聲音的起振時間聲音的起振時間- -穩(wěn)定時間穩(wěn)定時間- -衰退時間衰退時間3.3. 電聲設備要從瞬態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性兩方面來衡電聲設備要從瞬態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性兩方面來衡量，但兩者是相互矛盾的。量，但兩者是相互矛盾的。三三幅度要求幅度要求1.1.峰值電平峰值電平2.2.平均值電平平均值電平3.3.有效值電平有效值電平4.4.動態(tài)范圍動態(tài)范圍大型交響音樂，最響的音樂片段可達大型交響音樂，最響的音樂片段可達115115分分貝貝SPLSPL，最弱的音樂片段約為，最弱的音樂片段約為2525分貝分貝SPLSPL，因而，因而動態(tài)范圍可達動態(tài)范圍可達9090分貝。分貝。通常交響音樂的動態(tài)