音響技術(shù)基礎(chǔ)

關(guān)于音響技術(shù)基礎(chǔ)第1頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.1聲學(xué)基礎(chǔ)1.1.1聲波的基本特性

1.聲波和聲音聲波是機(jī)械振動(dòng)或氣流擾動(dòng)引起周圍彈性介質(zhì)發(fā)生波動(dòng)的現(xiàn)象。聲波也稱為彈性波。聲波的定義有兩種：一是彈性媒質(zhì)中傳播的壓力、應(yīng)力、質(zhì)點(diǎn)位移、質(zhì)點(diǎn)速度等的變化或幾種變化的綜合；二是聲源產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，第2頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

迫使其周圍的空氣質(zhì)點(diǎn)往復(fù)移動(dòng)，使空氣中產(chǎn)生附加的交變壓力，這一壓力波稱為聲波。產(chǎn)生聲波的物體稱為聲源。傳播聲波的物體稱為媒質(zhì)。聲波所波及的空間范圍稱為聲場(chǎng)。揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)，會(huì)引起周圍空氣的振動(dòng)而產(chǎn)生聲波，其傳播方向與空氣質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向相同。因此，可以說(shuō)聲波是一種縱波。聲音是聲源振動(dòng)引起的聲波傳播到聽(tīng)覺(jué)器官所產(chǎn)生的感受。所以我們說(shuō)，聲音是由聲源振動(dòng)、聲波傳播和聽(tīng)覺(jué)感受這三個(gè)環(huán)節(jié)所形成的。第3頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.聲速、波長(zhǎng)和頻率聲波可以在空氣、液體及固體等媒質(zhì)中傳播，但不能在真空中傳播。聲波在媒質(zhì)中每秒鐘傳播的距離稱為聲速，用符號(hào)c表示，單位為m/s。聲速與媒質(zhì)的密度、彈性等因素有關(guān)，而與聲波的頻率、強(qiáng)度無(wú)關(guān)。當(dāng)溫度改變時(shí)，由于媒質(zhì)特性的變化，聲速也發(fā)生變化。在溫度為15℃時(shí)，聲波在空氣、水和鋼中的聲速分別為340m/s、1450m/s和5100m/s。溫度升高時(shí)，聲速略有增加。第4頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲波在一個(gè)周期T內(nèi)傳播的距離稱為波長(zhǎng)，用符號(hào)λ表示，單位為m。聲波在每秒鐘周期性振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率，用符號(hào)f表示，單位為Hz，周期T和頻率f互為倒數(shù)。聲速、波長(zhǎng)和頻率之間的關(guān)系為(1―1)第5頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.1.2聲音的特性參數(shù)研究聲音的目的是為了研究音響技術(shù)，研究音響技術(shù)是為了滿足人們的聽(tīng)覺(jué)要求。而聽(tīng)覺(jué)不但取決于聲音的特性，而且也與人的心理因素有關(guān)。由于每個(gè)人諸方面的差異，對(duì)聲音這一客觀現(xiàn)象的判斷和感覺(jué)也有所不同，如對(duì)聽(tīng)覺(jué)的頻率范圍、對(duì)不同頻率的感受程度以及對(duì)響度的反應(yīng)等均有差異。所以，對(duì)聲音進(jìn)行定性分析是復(fù)雜的，而對(duì)聲音進(jìn)行精確的定量分析更是相當(dāng)困難的。因此，我們有必要討論與音響技術(shù)有關(guān)的聲學(xué)參量。第6頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.頻率與倍頻程頻率的概念在前面已做了論述，這里不再贅述。頻率與聲音的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：頻率低，相應(yīng)的音調(diào)就低，聲音就越低沉；頻率高，相應(yīng)的音調(diào)就高，聲音就越尖銳。人耳可以聽(tīng)到的聲音，即可聞聲的頻率范圍通常是20Hz~20kHz，其頻率稱為聲頻或音頻。頻率低于20Hz的叫次聲，高于20kHz的叫超聲，次聲和超聲都是人耳聽(tīng)不到的，但有的動(dòng)物卻可以聽(tīng)到，這兩種聲頻通常對(duì)人體有害。第7頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

倍頻程是用來(lái)比較兩個(gè)聲頻大小的，兩個(gè)不同頻率的聲音作比較時(shí)，起決定意義的是兩個(gè)頻率的比值，而不是它們的差值。倍頻程定義為兩個(gè)聲音的頻率或音調(diào)之比的對(duì)數(shù)(以2為底)，其公式為(1―2)第8頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

式中，f1為基準(zhǔn)頻率；f2為欲求其倍頻程數(shù)的信號(hào)頻率；n為倍頻程數(shù)。n可正可負(fù)，也可以是分?jǐn)?shù)或整數(shù)。例如，n=1、1/3，則分別稱為“倍頻程”和1/3倍頻程”。在音樂(lè)中，5·與5之間或者5與5·之間，頻率正好相差一倍，我們稱這兩個(gè)頻率間相差1個(gè)倍頻程即“八度音程”；而5·與5·之間頻率相差兩個(gè)倍頻程。第9頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

兩個(gè)頻率相差1個(gè)倍頻程，意味著其頻率之比為21(即兩倍的關(guān)系)；兩個(gè)頻率相差2個(gè)倍頻程，意味著其頻率之比為22(即四倍的關(guān)系)……依次類推，相差n個(gè)倍頻程，意味著兩個(gè)頻率之比為2n。按倍頻程數(shù)均勻劃分頻率區(qū)間，相當(dāng)于對(duì)頻率按對(duì)數(shù)關(guān)系加以標(biāo)度。第10頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.聲阻抗與特性阻抗媒質(zhì)在波振面某個(gè)面積上的聲阻抗是這個(gè)面積上的聲壓與通過(guò)這個(gè)面積的體積速度的復(fù)數(shù)比值。其單位是聲歐，它的倒數(shù)稱為聲導(dǎo)納。聲阻抗的實(shí)部稱為聲阻，虛部稱為聲抗。

媒質(zhì)中某點(diǎn)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的復(fù)數(shù)比值稱為聲阻抗率，其單位是Pa·s/m，它的實(shí)部是聲阻率，虛部是聲抗率。第11頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲場(chǎng)中聲阻抗Za定義為表面上的平均有效聲壓p與經(jīng)過(guò)有效體積速度U之比，即(1―3)

聲阻抗的單位是N·s/m3，即MKS制聲歐姆。由于U的含義不明確，人們通常用質(zhì)點(diǎn)速度v來(lái)代替U，所以定義聲場(chǎng)中某位置的聲壓與該位置的質(zhì)點(diǎn)速度之比為該位置的聲阻抗率Zs，即(1―4)第12頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

在理想介質(zhì)中，聲阻抗也具有損耗的意思，不過(guò)它代表的不是把電量轉(zhuǎn)化成熱量，而是把能量從一處向另一處的轉(zhuǎn)移，即傳播損耗。平面波在傳播過(guò)程中的聲抗率可用下式計(jì)算(1―5)式中c為聲速，ρ0為介質(zhì)密度。第13頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

平面自由行波在媒質(zhì)中某點(diǎn)的有效聲壓與通過(guò)該點(diǎn)的有效質(zhì)點(diǎn)速度的比值稱為特性阻抗。媒質(zhì)的特性阻抗等于媒質(zhì)密度與聲速的乘積。平面聲波的聲阻抗率，在數(shù)值上恰好等于介質(zhì)的特性阻抗，即平面波阻抗處處與介質(zhì)的特性阻抗相匹配。第14頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3.聲壓與聲壓級(jí)聲波的強(qiáng)度可用聲壓、聲壓級(jí)來(lái)定量描述。大氣靜止時(shí)存在著一個(gè)壓力，稱為大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱氣壓。當(dāng)有聲波存在時(shí)，局部空間產(chǎn)生壓縮或膨脹，在壓縮的地方壓力增加，在膨脹的地方壓力減小。于是就在原來(lái)的靜態(tài)氣壓上附加了一個(gè)壓力的起伏變化。這個(gè)由聲波引起的交變壓強(qiáng)稱為聲壓。第15頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲壓的大小表示聲波的強(qiáng)弱。聲場(chǎng)中某一瞬時(shí)的聲壓值，稱為瞬時(shí)聲壓。在一定時(shí)間內(nèi)最大的瞬時(shí)聲壓值稱為峰值聲壓，聲壓隨時(shí)間的變化是按諧振規(guī)律變化的。峰值聲壓也就是聲壓的幅值。在一定時(shí)間間隔內(nèi)，瞬時(shí)聲壓對(duì)時(shí)間取均方根值，稱為有效聲壓。聲壓的國(guó)際單位是Pa,1Pa=1N/m2，1個(gè)大氣壓為105Pa。聲壓與大氣壓相比是極其微弱的，有時(shí)也用μbar作單位，1μbar=0.1Pa=0.1N/m2。正常人能聽(tīng)到的最弱聲音約為2×10-5Pa，稱其為基準(zhǔn)聲壓，用符號(hào)Pr表示。第16頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲振動(dòng)的能量范圍很大，從最弱的參考聲壓到人耳感到疼痛的聲壓之間相差100萬(wàn)倍。為了把大范圍聲壓壓縮到容易處理的聲壓范圍，就用“級(jí)”的概念來(lái)衡量聲音的相對(duì)強(qiáng)度。實(shí)際上，人耳對(duì)聲音主觀感受的響度并不正比于聲壓的絕對(duì)值，而大體上正比于聲壓的對(duì)數(shù)值。聲壓級(jí)指的是有效聲壓和基準(zhǔn)聲壓比值的常用對(duì)數(shù)的20倍，單位為dB，用Lp表示(1―6)第17頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日4.聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級(jí)各類聲音除了音調(diào)的不同外，還有響度的差別。對(duì)于一定頻率的聲音，其響度主要由聲強(qiáng)的強(qiáng)弱來(lái)決定。在自由平面波或球面波的情況下，設(shè)有效聲壓為p，傳播速度為c，介質(zhì)密度為ρ0，則在傳播方向上的聲強(qiáng)為(1―7)第18頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲強(qiáng)的單位是W/cm2，可聞聲音的最小聲強(qiáng)為10-6W/cm2，稱為聽(tīng)閾聲強(qiáng)；震得耳朵發(fā)痛的聲音，其聲強(qiáng)約為10-4W/cm2，稱為痛閾聲強(qiáng)。聲強(qiáng)級(jí)指的是聲強(qiáng)與基準(zhǔn)聲強(qiáng)之比值，取常用對(duì)數(shù)乘以10，單位為dB，用LI表示(1―8)第19頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

式中，Ir是基準(zhǔn)聲強(qiáng)，常采用的Ir的值為

10-12W/cm2。在自由行波中，聲強(qiáng)與聲壓關(guān)系固定，可以由聲壓求聲強(qiáng)級(jí)。但在一般情況下，兩者的關(guān)系很復(fù)雜，無(wú)法由聲壓求聲強(qiáng)級(jí)。第20頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日5.聲功率與聲功率級(jí)聲源輻射聲波時(shí)對(duì)外作功。聲功率是指聲源在單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)指定面積的聲能量。聲功率指在全部可聽(tīng)頻率范圍所輻射的功率，或指在某個(gè)有限頻率范圍所輻射的功率(通常稱為頻帶聲功率)。聲功率可表示為(1―9)

式中：W為聲功率(W)；U為流體的體積速度(m3/s)；RA為聲源的輻射聲阻(Pa·s/m3)。第21頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲功率級(jí)是待測(cè)聲功率與基準(zhǔn)聲功率之比，取常用對(duì)數(shù)乘10，單位dB，用LW表示(1―10)

式中，W是待測(cè)聲功率；W0是基準(zhǔn)聲功率。W0=10-12W。第22頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日6.頻譜與譜級(jí)聲源發(fā)出的聲音并不是單一頻率的，而是同時(shí)含有許多復(fù)雜的頻率。頻譜是把時(shí)間函數(shù)的分量按幅值或相位表示為頻率函數(shù)的分布圖形。根據(jù)聲音的不同，它的聲譜可能是線譜、連續(xù)譜或二者之和，即混合譜。實(shí)際聲音是由許多不同頻率、不同強(qiáng)度純音組合而成的。第23頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

對(duì)一個(gè)聲源發(fā)出的聲音的頻率成分和強(qiáng)度的分析，叫做頻譜分析。若用頻率表示橫坐標(biāo)，聲壓級(jí)表示縱坐標(biāo)，把頻率與強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系用圖形表示出來(lái)，就叫做頻譜圖，簡(jiǎn)稱頻譜。一曲悅耳動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)與噪聲的頻譜圖是完全不同的。譜級(jí)也稱密度級(jí)，是指信號(hào)在某一頻率的譜密度與基準(zhǔn)譜密度之比的常用對(duì)數(shù)乘以10。單位為dB，用Lpr表示(1―11)第24頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

上式是聲壓譜級(jí)的表示式，用類似方法也可以表示其它參量的譜級(jí)。式中p為通過(guò)濾波系統(tǒng)的有效聲壓，pr為基準(zhǔn)值；Δf為濾波器的有效帶寬，Δf0為基準(zhǔn)帶寬。第25頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日7.音質(zhì)聲音的質(zhì)量含有多種成分，其中音調(diào)、音色、音量及音品是決定音響效果的四大要素?？梢哉f(shuō)音調(diào)由聲波的頻譜所決定，音量由聲波的振幅所決定，音色由聲波的頻譜所決定，而音品則由聲波的波形包絡(luò)所決定。所有這些都是聲音信號(hào)的物理量，是可以進(jìn)行客觀技術(shù)測(cè)量的。第26頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1)音調(diào)(Pitch)

音調(diào)表示聲音頻率的高低，主要與聲源每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)有關(guān)，是人耳對(duì)聲調(diào)高低的主觀評(píng)價(jià)尺度。它的客觀評(píng)價(jià)尺度是聲波的頻率。音調(diào)低，表示振動(dòng)頻率低，聲音顯得深沉；音調(diào)高，表示振動(dòng)頻率高，聲音就尖刺。例如C調(diào)的音符6，相當(dāng)于440Hz，而音符6·，相當(dāng)于880Hz，音符6∶相當(dāng)于1760Hz。第27頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2)音色(Timbre)

音色是指聲音的色彩和特點(diǎn)。不同的人和不同的樂(lè)器都會(huì)發(fā)出各具特色的聲音，可以說(shuō)它與聲源振動(dòng)的頻譜有關(guān)。如果說(shuō)，音調(diào)是單一頻率的象征，那么音色則是由多種頻率所組成的復(fù)合頻率的表現(xiàn)。圖1―1所示為鋼琴?gòu)椬嗄骋灰綦A時(shí)的聲譜。由圖可見(jiàn)，這個(gè)聲音的基頻是440Hz，除基頻外，至少包含有其它15種不同頻率的振動(dòng)。第28頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―1鋼琴的頻譜第29頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲譜中的基頻成分形成了聲音的基音，音調(diào)由基頻的高低所決定；聲譜中的其它成分是泛音，泛音和基音成倍數(shù)關(guān)系，音色是由泛音的結(jié)構(gòu)所確定的。

3)音量(Intensity)

音量是指聲音的強(qiáng)度或響度，標(biāo)志聲音的強(qiáng)弱程度。它主要與聲源振動(dòng)幅度的大小有關(guān)，太弱了聽(tīng)不見(jiàn)，太強(qiáng)了會(huì)使人受不了。人耳所能聽(tīng)到的聲強(qiáng)約為0~12dB之間，寂靜的室內(nèi)噪聲約為30dB，在白天室內(nèi)噪聲可達(dá)45dB。第30頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日4)音品樂(lè)音即音樂(lè)中使用的聲音，其諧波組成和波形的包絡(luò)，包括樂(lè)音起始和結(jié)束的瞬態(tài)，確定了樂(lè)音的特征，稱為音品，也有人把音品與音色統(tǒng)稱為音色。任何聲音都有一個(gè)成長(zhǎng)和衰變的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程決定聲音的音品。聲音的成長(zhǎng)和衰變過(guò)程不同，聽(tīng)音者的感覺(jué)也不相同。實(shí)際上，音品不同時(shí)其聲譜也有差異，主要表現(xiàn)在譜線的強(qiáng)弱分布不同，所以可以認(rèn)為音品和音色都是由聲譜結(jié)構(gòu)確定的，也有的把兩者合稱為音品，作為表征聲音特色的一個(gè)要素。第31頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.1.3聽(tīng)覺(jué)特性

1.聽(tīng)覺(jué)的感受性人類聽(tīng)覺(jué)感受的動(dòng)態(tài)范圍很寬，能感受到的最小聲壓級(jí)為0dB，能耐受的最大聲壓級(jí)可達(dá)140dB，兩者相差1億倍；人耳能聽(tīng)到的純音最低可達(dá)20Hz，最高為20kHz；對(duì)聲長(zhǎng)的解析力更是驚人。聲音要達(dá)到一定聲級(jí)才能聽(tīng)到，最小可聽(tīng)聲級(jí)稱為絕對(duì)閾限，是聽(tīng)覺(jué)絕對(duì)感受性的表征量。正常人的聽(tīng)覺(jué)范圍如圖1―2所示。第32頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―2可聞聲的強(qiáng)度與頻率范圍第33頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

人耳對(duì)不同參量的兩個(gè)聲音最小聽(tīng)覺(jué)差稱為差別閾限D(zhuǎn)L，它是聽(tīng)覺(jué)差別感受性的表征量。差別閾限可以是絕對(duì)值，也可以是相對(duì)值。例如一個(gè)聲音的強(qiáng)度I為1000dB，強(qiáng)度增減50dB即可被覺(jué)察出來(lái)，ΔI=50dB就是絕對(duì)差，而ΔI/I=50/1000=0.05就是相對(duì)差。ΔI/I稱為韋伯分?jǐn)?shù)。第34頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聽(tīng)覺(jué)的感受性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)對(duì)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(yīng)曲線的平直，而是指高、中、低頻段適當(dāng)?shù)牧扛蟹峙?。低頻基礎(chǔ)要好一些，它在整個(gè)音樂(lè)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(huì)耐聽(tīng)，也就是人們所說(shuō)的音樂(lè)性。

(2)密度與重量感。它反映聲音的厚實(shí)和飽滿度，聽(tīng)起來(lái)更具真實(shí)感。第35頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(3)透明感。它感受的是聲音的耐聽(tīng)而不刺耳的程度。(4)層次感。它反映的是聲場(chǎng)中聲音空間層次的清晰程度。(5)定位感。根據(jù)聲音的來(lái)向確定音響感覺(jué)。(6)速度感與暫(瞬)態(tài)反應(yīng)。指器材各項(xiàng)反應(yīng)的快慢。(7)想像力與形體感。它反映聲音的立體感。(8)對(duì)比性。音效具有可比性。(9)空間感。它反映聲場(chǎng)空間的大小。第36頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.響度與響度級(jí)響度表示人耳對(duì)聲音大小、聲音強(qiáng)弱的主觀感受。響度主要依賴于引起聽(tīng)覺(jué)的聲壓，但也與聲音的頻率和波形有關(guān)。響度的單位是“宋”(sone)。國(guó)際上規(guī)定，頻率為1000Hz、聲壓級(jí)為40dB時(shí)的響度為1宋。1宋=1000毫宋，1毫宋約相當(dāng)于人耳剛能聽(tīng)到的聲音響度。大量統(tǒng)計(jì)表明，一般人耳對(duì)聲壓的變化感覺(jué)是，聲壓級(jí)每增加10dB，響度增加1倍，所以響度與聲壓級(jí)有如下關(guān)系(1―12)式中：N為響度(宋)；Lp為聲壓級(jí)(dB)。第37頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日表1―1響度與聲壓級(jí)的關(guān)系第38頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲音響度級(jí)是聲音強(qiáng)弱的主觀量，即是憑人的聽(tīng)覺(jué)主觀地判斷聲音強(qiáng)弱的量，是人耳判斷各種頻率純音響度級(jí)指標(biāo)之一。聲音響度級(jí)定義為等響的1000Hz純音的聲壓級(jí)，單位是方(phon)。響度級(jí)為40方時(shí)，響度為1宋，響度級(jí)每增加10方，響度增加1倍。第39頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3.聽(tīng)覺(jué)靈敏度聽(tīng)覺(jué)靈敏度是指人耳對(duì)聲壓、頻率及方位的微小變化的判斷能力。當(dāng)聲壓發(fā)生變化時(shí)，人們聽(tīng)到的響度會(huì)有變化。例如聲壓級(jí)在50dB以上時(shí)，人耳能分辨出的最小聲壓級(jí)差約為1dB；而聲壓級(jí)小于40dB時(shí)，要變化1~3dB才能覺(jué)察出來(lái)。當(dāng)頻率發(fā)生變化時(shí)，人們聽(tīng)到的音調(diào)會(huì)有變化。例如頻率為1000Hz、聲壓級(jí)為40dB的聲音，變化3Hz就能察覺(jué)出來(lái)；當(dāng)頻率超過(guò)1000Hz、聲壓級(jí)超過(guò)40dB時(shí)，人耳能察覺(jué)到的相對(duì)頻率變化范圍(Δf/f)約為0.003。另外聽(tīng)覺(jué)靈敏度還與年齡有關(guān)，因人而有所差異。第40頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

研究結(jié)果表明：對(duì)于純音，人耳能分辨出280個(gè)聲壓層次和1400個(gè)頻率層次；對(duì)于復(fù)音，人耳只能分辨7種不同的響度層次和7種不同的音調(diào)，共49種響度和音調(diào)的組合。第41頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日4.聽(tīng)覺(jué)的掩蔽效應(yīng)掩蔽效應(yīng)是指同一環(huán)境中的其它聲音會(huì)使聆聽(tīng)者降低對(duì)某一聲音的聽(tīng)力，或者說(shuō)一個(gè)聲音的聽(tīng)閾因?yàn)榱硪粋€(gè)較強(qiáng)聲音的存在而上升的現(xiàn)象稱為掩蔽。當(dāng)一個(gè)復(fù)合聲音信號(hào)作用到人耳時(shí)，如果其中有響度較高的頻率分量，則人耳不易覺(jué)察到那些低響度的頻率分量，這種生理現(xiàn)象稱為“掩蔽效應(yīng)”。一個(gè)聲音對(duì)另一個(gè)聲音的掩蔽值，被規(guī)定為由于掩蔽聲的存在，被掩蔽聲的聽(tīng)閾必須提高的分貝數(shù)，提高后的聽(tīng)閾稱為掩蔽閾。第42頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于純音，一般低音容易掩蔽高音，而高音較難掩蔽低音。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的頻率比較接近的時(shí)候，有差拍現(xiàn)象存在，這時(shí)聽(tīng)到的不再是這兩種頻率的信號(hào)，而是被低頻調(diào)制的單頻聲音。調(diào)制頻率等于原來(lái)兩種頻率的差。當(dāng)信號(hào)很弱時(shí)，完全聽(tīng)不出差拍現(xiàn)象，信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，差拍現(xiàn)象就出現(xiàn)了。當(dāng)掩蔽聲消除后，掩蔽效應(yīng)并不是立即消除的，聽(tīng)閾的復(fù)原即回落到原來(lái)沒(méi)有掩蔽聲時(shí)的值需要一段時(shí)間。我們把這個(gè)現(xiàn)象稱為聽(tīng)覺(jué)暫時(shí)損失，其量值可代表聽(tīng)覺(jué)疲勞程度。掩蔽聲刺激的時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度越強(qiáng)，疲勞程度也就越厲害。第43頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

在背景和噪聲中，雙耳識(shí)別信號(hào)的靈敏度一般比單耳強(qiáng)，也就是說(shuō)對(duì)雙耳聽(tīng)閾的掩蔽作用小于對(duì)單耳的掩蔽作用。尤其當(dāng)掩蔽聲和信號(hào)從不同方向傳到人耳時(shí)，對(duì)雙耳聽(tīng)閾的掩蔽作用就更小一些。掩蔽效應(yīng)有利有弊，如一些降噪系統(tǒng)就是利用掩蔽效應(yīng)的原理設(shè)計(jì)的；信噪比的概念及其指標(biāo)要求也是根據(jù)掩蔽效應(yīng)提出來(lái)的。在數(shù)字音源中，可利用掩蔽效應(yīng)進(jìn)行壓縮編碼。第44頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日5.聽(tīng)覺(jué)的延時(shí)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)幾個(gè)內(nèi)容相同的聲音相繼到達(dá)聽(tīng)者處時(shí)，聽(tīng)者不一定能分辨出是幾個(gè)先后來(lái)到的聲音，就是說(shuō)，人的聽(tīng)覺(jué)對(duì)延時(shí)聲的分辨能力是有限的，這種現(xiàn)象即人類聽(tīng)覺(jué)的延遲效應(yīng)，也稱“哈斯(Hass)效應(yīng)”。大量測(cè)量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，若有兩個(gè)聲音，后到者不比先到者的聲壓級(jí)高，不管后到者(延時(shí)聲)是從哪個(gè)方向傳來(lái)的，當(dāng)延時(shí)聲滯后時(shí)間不超過(guò)17ms時(shí)，人們就不會(huì)發(fā)現(xiàn)是兩個(gè)聲音；當(dāng)兩個(gè)聲音的方向相近時(shí)，延時(shí)30ms的延時(shí)聲也不一定能被發(fā)現(xiàn)；當(dāng)延時(shí)35~50ms時(shí)，延時(shí)聲的存在才會(huì)被感覺(jué)到；當(dāng)延時(shí)聲超過(guò)50ms時(shí)，人們會(huì)感到延時(shí)聲像回聲一樣起干擾作用。第45頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

延時(shí)效應(yīng)在擴(kuò)聲工程和室內(nèi)聲學(xué)以及立體聲技術(shù)中必然要遇到并應(yīng)充分利用。人類聽(tīng)覺(jué)特性也存在非線性問(wèn)題。人的聽(tīng)覺(jué)對(duì)電聲系統(tǒng)的非線性畸變的察覺(jué)能力也是有限的；聽(tīng)覺(jué)特性還有聽(tīng)覺(jué)定位問(wèn)題，人耳的一個(gè)重要特性是能夠判斷聲源的方向和遠(yuǎn)近。人耳對(duì)聲源方位的辨別，水平方向上比豎直方向上要好。第46頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

強(qiáng)聲暴露對(duì)聽(tīng)覺(jué)是有害的。第一種是聲創(chuàng)傷，指在一次或數(shù)次極強(qiáng)聲波暴露中造成人耳器官組織的損害。聲創(chuàng)傷總要造成一定程度的永久性聽(tīng)力損失，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致全聾。第二種是暫時(shí)性聽(tīng)閾提高，即產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)疲勞。暫時(shí)性聽(tīng)閾提高值隨聲級(jí)增加和暴露時(shí)間增長(zhǎng)而增大。第三種是永久性聽(tīng)閾提高。如果長(zhǎng)年累月處在強(qiáng)噪聲環(huán)境中，聽(tīng)覺(jué)疲勞就難以消除且日趨嚴(yán)重，會(huì)造成永久性聽(tīng)閾提高即聽(tīng)力損失。ISO1999規(guī)定聽(tīng)力損失25dB(在500、1000和2000Hz三個(gè)頻率上永久性聽(tīng)閾提高的算術(shù)平均值)作為聽(tīng)力有損傷的標(biāo)準(zhǔn)。通常人長(zhǎng)期處于90dB(A)以上噪聲環(huán)境中就會(huì)引起聽(tīng)力損傷，而且隨聲級(jí)的增加聽(tīng)力損失也會(huì)迅速增大。第47頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.2聲源、聲場(chǎng)及室內(nèi)聲學(xué)1.2.1聲源振動(dòng)物體借助于彈性媒體傳播壓力、應(yīng)力，產(chǎn)生質(zhì)點(diǎn)的位移和速度，作用于人耳形成聲音。振動(dòng)物體利用聲波向周圍進(jìn)行擴(kuò)散，這便是音響傳播的最簡(jiǎn)單過(guò)程。產(chǎn)生聲能的源體稱為聲源，也是輻射聲能的振動(dòng)體。第48頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.聲源的形式和類別聲源的基本形式有兩種：

(1)機(jī)械聲源。它可以利用機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生聲音，有簡(jiǎn)單聲源和偶聲源兩種。

(2)空氣振動(dòng)聲源。它由空氣柱輻射產(chǎn)生聲音，有單極子、偶極子、三極子和四極子四種。根據(jù)聲音發(fā)生、應(yīng)用的不同，音響聲源大體可分為三類：第49頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(1)環(huán)境音響。凡在自然環(huán)境中屬于自然現(xiàn)象本身發(fā)出的、生存在自然環(huán)境中受自然擺布的動(dòng)植物發(fā)出的和與人類活動(dòng)有關(guān)的、由人類文明帶來(lái)的、自然環(huán)境產(chǎn)生的音響，都可以認(rèn)為是環(huán)境音響而在影視藝術(shù)及廣播藝術(shù)中出現(xiàn)。這樣一來(lái)，環(huán)境音響包括的內(nèi)容是非常廣泛的，諸如江河山川、都市情景、機(jī)械音響、盛大慶典、戰(zhàn)斗場(chǎng)面等聲場(chǎng)的音響均屬于環(huán)境音響。第50頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(2)動(dòng)作音響。它包括現(xiàn)實(shí)生活中一切通過(guò)人為動(dòng)作產(chǎn)生的音響，它更直接地參加到劇情的藝術(shù)創(chuàng)作中去，為影視和廣播藝術(shù)賦予了豐富的表現(xiàn)力。它的內(nèi)容包括：各種各樣的人在各種不同環(huán)境中的腳步聲、日常生活中的動(dòng)作音響、工作勞動(dòng)中的各種動(dòng)作音響、武打格斗及體育競(jìng)技等發(fā)出的音響。第51頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(3)非現(xiàn)實(shí)音響。它是現(xiàn)實(shí)生活中不存在的音響，或是人耳本來(lái)聽(tīng)不到的音響。在科學(xué)幻想影片和荒誕片及同類電視劇、廣播劇中，為了向觀眾和聽(tīng)眾交待時(shí)空關(guān)系，表述各種物體的運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)觀眾或聽(tīng)眾的心理感受，有時(shí)出現(xiàn)非現(xiàn)實(shí)音響。非現(xiàn)實(shí)音響的特點(diǎn)是：源于現(xiàn)實(shí)、主觀編造而依據(jù)物理性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，借鑒人的聽(tīng)感經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用夸張手法，具有很強(qiáng)的可懂性，以仿聲的、模擬人的聽(tīng)覺(jué)經(jīng)驗(yàn)?zāi)苁谷水a(chǎn)生心理共鳴的幻覺(jué)音響。它的內(nèi)容包括：科幻題材中的史前怪獸的叫喊、外星人的說(shuō)話、UFO行駛、激光槍?xiě)?zhàn)、時(shí)空隧道等非現(xiàn)實(shí)音響；還有荒誕題材中的卡通語(yǔ)言、精靈物語(yǔ)、心臟跳動(dòng)、精神顫抖、靈魂出殼、騰云駕霧、排山倒海等非現(xiàn)實(shí)音響。第52頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.樂(lè)器聲源的機(jī)理任何能發(fā)出聲音的器具和樂(lè)器都可分為兩個(gè)部分，即振動(dòng)和共鳴。對(duì)于樂(lè)器而言，按振動(dòng)方式的不同，可分為弦樂(lè)器、管樂(lè)器和打擊樂(lè)器等。樂(lè)器產(chǎn)生振動(dòng)后衰減又分為強(qiáng)衰減和弱衰減，變化是錯(cuò)綜復(fù)雜的，但總的趨勢(shì)是衰減，應(yīng)該說(shuō)這是聲源的第一特征。衰減與頻率有直接關(guān)系。振動(dòng)體在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)引起振動(dòng)，稱為強(qiáng)衰減；振動(dòng)體在某一窄頻段中形成振動(dòng)峰并很快在與此頻率無(wú)關(guān)的前后頻段中衰減下來(lái)，稱為弱衰減。第53頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

樂(lè)器發(fā)聲體和共鳴體均具有強(qiáng)、弱衰減特性。如果發(fā)聲體是強(qiáng)衰減，共鳴體就是弱衰減，反之亦然。發(fā)聲體為強(qiáng)衰減的由共鳴體決定音調(diào)；發(fā)聲體為弱衰減的由自身結(jié)構(gòu)條件決定音調(diào)。比如管樂(lè)器發(fā)聲體為強(qiáng)衰減，振動(dòng)了所有頻段，那么音調(diào)就由共鳴體決定，弦樂(lè)器的發(fā)聲體是弱衰減，僅在某一個(gè)頻段引起振動(dòng)，那么音調(diào)由發(fā)聲體本身的弦長(zhǎng)來(lái)決定。第54頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

任何聲源的振動(dòng)過(guò)程從時(shí)間上來(lái)考察可分為始振、穩(wěn)態(tài)和衰減三個(gè)階段。始振階段對(duì)于聽(tīng)覺(jué)最重要，人耳通過(guò)對(duì)始振的分析可以判定是何種樂(lè)器發(fā)出的聲音。始振是指由靜止到振動(dòng)；當(dāng)然穩(wěn)態(tài)可以是一段很長(zhǎng)的時(shí)間；衰減是由振動(dòng)到靜止的變化過(guò)程。顫音實(shí)際上是振幅或頻率的變化。第55頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

圖1―3音樂(lè)動(dòng)態(tài)等級(jí)第56頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

對(duì)樂(lè)器的衰減，人耳很難察覺(jué)，需要進(jìn)行測(cè)量，但對(duì)泛音的衰減，人耳會(huì)出現(xiàn)“暗”的感覺(jué)，這是高頻泛音明顯減弱造成的。在衰減中，高頻泛音變化大，低頻泛音變化小。

“和聲效應(yīng)”指的是將不同音量、不同音色的聲音合成為一個(gè)特定音色，而不突出某一個(gè)聲音的具有整體的、和諧的合唱聲。音樂(lè)動(dòng)態(tài)表明強(qiáng)、弱聲音差異，下限用ppp表示，上限用fff表示。音樂(lè)演奏中的大動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)66~70dB，為了進(jìn)行聲傳輸，也要把動(dòng)態(tài)壓縮到40dB左右。圖1―3是音樂(lè)動(dòng)態(tài)等級(jí)。第57頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3.電子音樂(lè)聲源電子音樂(lè)是新發(fā)展的一種重要聲源，現(xiàn)代的電子音樂(lè)差不多都是通過(guò)電子樂(lè)器的演奏產(chǎn)生的。電子音樂(lè)絕大部分不是電子樂(lè)器的現(xiàn)場(chǎng)演奏，而是經(jīng)過(guò)處理和制作的制品。近幾年來(lái)，電子音樂(lè)越來(lái)越多地運(yùn)用MIDI技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

MIDI音樂(lè)使得不同類型、不同產(chǎn)地、不同牌號(hào)的電子樂(lè)器和其它音樂(lè)設(shè)備(包括電腦)之間，能夠互相交換信息，其內(nèi)容包括：第58頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日作曲家的信息——音調(diào)、節(jié)奏、音色等；演奏家的信息——力度強(qiáng)弱、演奏方法等；指揮家的信息——統(tǒng)一的節(jié)拍變化、聲部平衡等。錄音師的信息——聲像、音量控制、音響效果控制等。所有這些信息，只有在電子音樂(lè)系統(tǒng)中才能得到最充分、最完美的控制。第59頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.2.2聲場(chǎng)聲源產(chǎn)生的聲波通過(guò)媒體向周圍自由場(chǎng)輻射時(shí)，聲源的周圍均稱聲場(chǎng)，也叫音場(chǎng)。聲場(chǎng)有近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)之分。

1.近場(chǎng)近場(chǎng)也稱菲涅爾區(qū)，指的是聲源附近區(qū)域，是聲波傳播速度和聲壓不同相的聲場(chǎng)。在該區(qū)內(nèi)某點(diǎn)的聲壓是聲源上各面?zhèn)魉偷皆擖c(diǎn)聲壓的疊加，在此范圍內(nèi)聲波不能看成平行聲線，否則就會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，稱之為菲涅爾衍射，形成菲涅爾區(qū)。第60頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

設(shè)聲場(chǎng)的最大直徑為d，波長(zhǎng)為λ，近場(chǎng)的區(qū)域半徑為(1―13)第61頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.遠(yuǎn)場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)也稱費(fèi)朗和費(fèi)區(qū)，表示在均勻面各向同性媒體中遠(yuǎn)離聲源的地域，其間瞬時(shí)聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度同相。在遠(yuǎn)場(chǎng)中聲波與聲源之間呈球面狀，聲源在某點(diǎn)所產(chǎn)生的聲壓與該點(diǎn)至聲源中心距離成反比，并且是聲源上各面到達(dá)該點(diǎn)聲壓的疊加，它們是按照平行線傳播的，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的范圍可計(jì)算為(1―14)第62頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

聲場(chǎng)表現(xiàn)為工作環(huán)境的形狀、前后位置、高度、寬度、深度等項(xiàng)目。要把這些項(xiàng)目很具體的表現(xiàn)出來(lái)，聲源的位置與聆聽(tīng)者、聆聽(tīng)空間等三者的相互關(guān)系必須要達(dá)到一個(gè)很微妙、恰當(dāng)?shù)娜诤喜趴伞５?3頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3.聲場(chǎng)的定位與質(zhì)感定位可以說(shuō)是聲場(chǎng)里面的一種產(chǎn)物，如同在聲場(chǎng)中找到每一件樂(lè)器的位置。定位是指在聲場(chǎng)中指出某些樂(lè)器的確切位置。實(shí)際應(yīng)用中聲場(chǎng)也可以理解為是樂(lè)隊(duì)、演奏家或歌唱者的位置排列。如果在欣賞過(guò)程中覺(jué)得廳堂音和空氣感足夠，就說(shuō)明聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)是合理的。

第64頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

伴隨著聲場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)低音。聲場(chǎng)主要依靠設(shè)計(jì)，低音應(yīng)該屬于創(chuàng)作。目前可以播20Hz的放大器很多，但可以重播20Hz的揚(yáng)聲器卻很少。事實(shí)上要音箱重播20Hz的頻率是很困難的，幾乎不可能，只能通過(guò)設(shè)計(jì)聲場(chǎng)來(lái)發(fā)揮低音效果，要求低音厚而非薄，厚者諧波足夠，薄者諧波欠量。良好的定位是指除了可聞之外，應(yīng)可以看見(jiàn)樂(lè)器好像“掛”在半空中，具有非常強(qiáng)烈的真實(shí)感。第65頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

如果要了解定位，那么應(yīng)先了解樂(lè)器重播出的質(zhì)感。質(zhì)感就好像一個(gè)浮雕，質(zhì)感又好像一個(gè)健康的體格，曲線玲瓏浮凸，有骨有肉，如斯體格，乎復(fù)何求?

有了聲場(chǎng)、低音、定位和質(zhì)感的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步則是真實(shí)感的探索。真實(shí)感是指高度的忠實(shí)感，它的真實(shí)內(nèi)涵應(yīng)該是聲場(chǎng)深寬、定位準(zhǔn)確、質(zhì)感美好。第66頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.2.3室內(nèi)聲學(xué)

1.室內(nèi)聲學(xué)特性聲波在室內(nèi)傳播過(guò)程中，當(dāng)遇到的界面和障礙的尺寸與聲波的波長(zhǎng)相比足夠大時(shí)，聲波將按照幾何光學(xué)反射定律反射。界面不同，反射的結(jié)果就不相同，我們希望聲場(chǎng)越均勻越好。當(dāng)一聲源在閉室發(fā)聲時(shí)，聲波將向四周輻射，遇到墻面和頂、地板時(shí)被吸收一部分，另一部分將反射回來(lái)，反射回來(lái)的聲波遇到墻面等將再被吸收，再次反射，如此下去，在室內(nèi)形成一個(gè)很復(fù)雜的聲場(chǎng)。由聲源直接傳播到聽(tīng)者(或傳聲器)的聲音，稱為直達(dá)聲；第67頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

由界面反射而后到達(dá)聽(tīng)者(或傳聲器)的聲音，稱為反射聲；還有一些經(jīng)多次反射分布很密、方向不明確、能量更少一些的反射聲，專業(yè)上稱為混響聲。在遠(yuǎn)場(chǎng)，混響聲的聲強(qiáng)對(duì)于該接收點(diǎn)(人耳或傳聲器)的聲音強(qiáng)度起決定作用，而且其衰減的快慢對(duì)音質(zhì)有重要影響。直達(dá)聲影響聲音的親切感，直達(dá)聲不夠，聲音就缺乏親切感；反射聲影響聲音的清晰度；混響聲主要影響聲音豐滿度。廳堂中聲音之所以好聽(tīng)，是三者配比適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。第68頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

影響聲音立體高傳真重播效果的因素還應(yīng)考慮隔音、吸音、聲場(chǎng)及環(huán)境四個(gè)方面。隔音的目的是為了防止外來(lái)噪聲干擾音響效果；室內(nèi)的墻壁、天花板、地板等材料對(duì)聲波的反射、吸收的多少均影響原音的重現(xiàn)；理想的室內(nèi)聲場(chǎng)分布應(yīng)該是均勻的，房間尺寸比例合適是產(chǎn)生均勻聲場(chǎng)的必要條件，但并非唯一條件。第69頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

音響工作要求室內(nèi)的聲壓級(jí)按照不同類型的擴(kuò)聲達(dá)到一定的值。音樂(lè)擴(kuò)音應(yīng)達(dá)到80~85dB平均聲壓級(jí)；語(yǔ)言擴(kuò)音為70~75dB；背景音樂(lè)則為60~70dB，則不均勻度應(yīng)控制在±4dB之內(nèi)。另外，要求電擴(kuò)聲系統(tǒng)具備足夠的聲增益，室內(nèi)聲場(chǎng)均勻擴(kuò)散；其次反射聲應(yīng)得到充分、合理的利用，揚(yáng)聲器的輻射特性和擺放位置要合理選定，同時(shí)要避免出現(xiàn)回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦、聲影區(qū)以及房間聲染色等。第70頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.室內(nèi)聲學(xué)的主要指標(biāo)室內(nèi)聲學(xué)的主要指標(biāo)有四項(xiàng)。

1)混響時(shí)間混響時(shí)間是衡量房間混響程度的量。聲學(xué)工程中，某頻率的混響時(shí)間是室內(nèi)聲音達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，殘余聲音在房間內(nèi)反復(fù)反射，經(jīng)吸聲材料吸收，平均聲能密度自原始值衰減到百分之一，即衰減60dB所需的時(shí)間，記為T(mén)60。通常，在聲場(chǎng)均勻分布的封閉室內(nèi)的混響時(shí)間可用著名的賽賓(W.C.Sabine)公式進(jìn)行工程估算第71頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

T60——閉室的混響時(shí)間(s)；

S——室內(nèi)表面總面積(m2)，包括地面、墻面和天花板；

——墻壁、天花板、地板等房間內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)(無(wú)量綱)；

V——閉室的容積。(1―15)第72頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

混響時(shí)間是評(píng)價(jià)聲學(xué)房間最重要的指標(biāo)，必須合理選取，其值過(guò)短，聲音會(huì)發(fā)干；其值過(guò)長(zhǎng)，聲音會(huì)拖尾?；祉憰r(shí)間與聲源無(wú)關(guān)，但與頻率有關(guān)。符號(hào)T60(f)指某頻率下的混響時(shí)間。高檔聲學(xué)房間應(yīng)給出T60

的頻率特性。不同音源要求T60

有不同的頻率特性。如語(yǔ)言信號(hào)，要求高端可適當(dāng)提高，而低端則不宜過(guò)高，否則嗡嗡聲明顯；音樂(lè)信號(hào)的混響時(shí)間在頻率的高、低端都可以比中頻段的長(zhǎng)。這樣，低端可增加聲音豐滿度，高端可增加聲音明亮度。第73頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

評(píng)價(jià)一個(gè)房間混響效果是否合理，還要考察房間的聲擴(kuò)散度。擴(kuò)散好的房間，聲音衰減平滑，室內(nèi)各處感覺(jué)均勻；擴(kuò)散不好的房間，室內(nèi)各處感覺(jué)不同?，F(xiàn)給出幾種不同場(chǎng)所在頻率1000Hz時(shí)的T60值：多聲道錄音室0.3~0.4s

試聽(tīng)室(聽(tīng)音評(píng)價(jià)房間)0.4~0.5s

企事業(yè)單位禮堂(兼語(yǔ)音、音樂(lè))0.8~1s

一般家庭0.4~0.6s第74頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2)本底噪聲本底噪聲是指室內(nèi)不放聲源時(shí)的噪聲聲壓級(jí)，考慮人類聽(tīng)覺(jué)特性，采用A計(jì)權(quán)法，記為dB(A)。本底噪聲可用聲壓級(jí)直接測(cè)出。下面介紹幾種常用房間的本底噪聲：演播室≤25dB(A)

影劇院≤25dB(A)

會(huì)議室≤25dB(A)

居民區(qū)(環(huán)保部門(mén)規(guī)定)白天≤55dB(A)

夜間≤45dB(A)第75頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3)聲染色聲染色是指信號(hào)傳輸過(guò)程中，由于某種原因使聲源中的某一頻率得到過(guò)分地加強(qiáng)或減弱，破壞了房間內(nèi)音響效果的均勻性。一般10~30m2房間中出現(xiàn)駐波較高的頻率在80~300Hz。駐波能改變聲源原有特性，如同白色的布染上了顏色。改善的方法是通過(guò)調(diào)整裝修使房間的長(zhǎng)、寬、高之比為無(wú)理數(shù)。另外，室內(nèi)物品擺設(shè)要避免對(duì)稱性。

第76頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日4)房間常數(shù)、混響半徑房間常數(shù)反映房間吸聲特性，符號(hào)為R，其表達(dá)式為(1―16)式中的及S與式(1―15)中的意義相同?；祉懓霃街钢边_(dá)聲聲能密度等于反射聲聲能密度處與聲源等效中心點(diǎn)的距離。直達(dá)聲成分高，聲音聽(tīng)起來(lái)就親切。這兩項(xiàng)指標(biāo)主要用于比較正規(guī)的錄音室。第77頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3.室內(nèi)聲場(chǎng)的估算室內(nèi)聲場(chǎng)在工程設(shè)計(jì)中往往采用估算值，作為設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試的參考依據(jù)。其估算基于混響聲場(chǎng)完全均勻，聲源指向性已知且為理想的前提。這兩項(xiàng)基本條件滿足得越好，估算結(jié)果也就越接近實(shí)際。室內(nèi)聲場(chǎng)估算的基本思路是，室內(nèi)任一點(diǎn)聲壓級(jí)由直達(dá)聲場(chǎng)和混響聲場(chǎng)在該點(diǎn)的聲壓級(jí)構(gòu)成，兩者疊加便得到了該點(diǎn)的實(shí)際聲壓級(jí)。第78頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

根據(jù)揚(yáng)聲器自由場(chǎng)靈敏度，距揚(yáng)聲器的距離以及揚(yáng)聲器的輸入電功率便可算出直達(dá)聲場(chǎng)的聲壓級(jí)，即(1―17)式中：SPL/D為直達(dá)聲聲壓級(jí)(dB)；

S表示自由場(chǎng)內(nèi)揚(yáng)聲器靈敏度(dBmW)；

D表示距揚(yáng)聲器的距離(m)；

P表示輸入揚(yáng)聲器的電功率(W)。第79頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

根據(jù)臨界距離、揚(yáng)聲器的自由場(chǎng)靈敏度以及輸入揚(yáng)聲器的電功率又可以算出室內(nèi)混響聲場(chǎng)的聲壓級(jí)，即(1―18)式中：SPL/R為混響聲聲壓級(jí)(dB)；

D/C為臨界距離(m)；

S、P與式(1―17)中的意義相同。第80頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

混響聲場(chǎng)的聲壓級(jí)是依據(jù)臨界距離處直達(dá)聲與混響聲聲壓級(jí)相等這一前提推出來(lái)的，也就是說(shuō)算出臨界距離處的直達(dá)聲聲壓級(jí)，就可知道該點(diǎn)的混響聲聲壓級(jí)?？紤]到室內(nèi)混響聲場(chǎng)是均勻分布的，因此在室內(nèi)各處的混響聲聲壓級(jí)都等于臨界距離處的混響聲壓級(jí)。室內(nèi)任一點(diǎn)的聲壓級(jí)是SPL/D與SPL/R的合成。據(jù)此便可以算出各點(diǎn)的聲壓級(jí)分布；反之，也可以根據(jù)室內(nèi)聲壓級(jí)的要求算出揚(yáng)聲器的電功率。第81頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日4.室內(nèi)聲場(chǎng)的創(chuàng)造為了獲得理想的聲場(chǎng)效果，必須從聲源、房間聲學(xué)特性等多方面考慮。隨著音響技術(shù)的發(fā)展，音響專家已把精力轉(zhuǎn)移到聲場(chǎng)創(chuàng)作方面。在多聲道系統(tǒng)中創(chuàng)造出逼真的臨場(chǎng)效果。日本雅馬哈公司的AV中心采用了高科技產(chǎn)品，使用大規(guī)模數(shù)字聲場(chǎng)處理器DSP(DigitalSoundFieldPrecessor)，將音樂(lè)廳中捕捉到的初期反射和殘響等數(shù)據(jù)分析處理后，送入DSP，重放時(shí)便能重現(xiàn)音樂(lè)廳中的聲場(chǎng)。第82頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日AV接收放大器一般有五個(gè)以上的聲道輸出。以五聲道為例，分為左聲道(L)、右聲道(R)、中央聲道(C)以及兩個(gè)后置環(huán)繞聲道(S)，不同聲道各盡其職，相得益彰。中央聲道能提高語(yǔ)言的表現(xiàn)力、逼真感，環(huán)繞聲道則更多創(chuàng)造空間效果。正是通過(guò)AV中心對(duì)不同聲道的控制調(diào)整，才創(chuàng)造出多種逼真的音響效果。由于聲學(xué)房間的設(shè)計(jì)涉及到建筑聲學(xué)、語(yǔ)言聲學(xué)、音樂(lè)聲學(xué)等諸多方面，而且聲學(xué)又是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，設(shè)計(jì)值還需經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)、實(shí)踐，才能得到要求值。第83頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

在工程上，對(duì)房間的大小要求可估算為(1―19)式中：Vmin

為房間最起碼容積；

λmax

為下限頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。為避免聲染色，矩形房間長(zhǎng)、寬、高三邊之比可為黃金分割比，即滿足：

1.618∶1∶0.618的比例關(guān)系，或根式比例法，即第84頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

也可以選用其它比例方法，但三邊之比應(yīng)取無(wú)理數(shù)，絕不可取整數(shù)倍。聲學(xué)房間聲場(chǎng)的優(yōu)劣還需從噪聲控制方面入手，本底噪聲應(yīng)控制在35dB之內(nèi)。要滿足本底噪聲的要求，應(yīng)對(duì)墻體、吊頂與地板、空調(diào)管道及門(mén)窗實(shí)行隔聲處理。第85頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

考慮到多聲道錄音要求，一般都將錄音室混響時(shí)間定為0.5s。根據(jù)混響時(shí)間可估算出房間總吸聲量，然后選擇吸聲材料進(jìn)行鋪設(shè)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)后方可最后確定方案。例如10m×6m×3m的普通房間改為聲學(xué)房間的吸聲材料選定方案為，房頂：礦棉裝飾吸聲板(離頂10cm)；地面：化纖地毯；四周墻：距地面起鋪80cm高的木墻裙(后空10cm)其上采用穿孔石膏吸音板與礦板交叉鋪成一定圖案；隔聲窗：三層玻璃，周邊密封。最后，還要進(jìn)一步驗(yàn)證，對(duì)不滿意的地方作進(jìn)一步的改進(jìn)。第86頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.3音響系統(tǒng)的分類和組成1.3.1音響系統(tǒng)的分類從廣義的概念來(lái)說(shuō)，凡是把若干音響設(shè)備按一定規(guī)律連接，組成一個(gè)控制系統(tǒng)，能完成某一個(gè)特定的功能和目的，都可以稱之為音響系統(tǒng)。音響系統(tǒng)的分類方法很多，這里主要按音響的任務(wù)及目的的不同來(lái)分，可劃分為擴(kuò)聲系統(tǒng)和錄音系統(tǒng)兩大類。第87頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.擴(kuò)聲系統(tǒng)擴(kuò)聲系統(tǒng)的任務(wù)是把從傳聲器、電唱機(jī)、調(diào)諧器或錄音機(jī)等信號(hào)源送來(lái)的語(yǔ)言或音樂(lè)等音頻信號(hào)進(jìn)行放大、控制及美化加工，最終送到揚(yáng)聲器或耳機(jī)，還原成聲音信號(hào)，供人們聆聽(tīng)。根據(jù)使用的場(chǎng)合不同，擴(kuò)聲系統(tǒng)又可分為室外擴(kuò)聲系統(tǒng)和室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)。室外擴(kuò)聲系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求不高，可用于車站、碼頭、廣場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和露天劇場(chǎng)；室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)的種類繁多，可分為以下幾種：第88頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(1)廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)。它包括禮堂、劇場(chǎng)、電影院、音樂(lè)廳、會(huì)議廳、歌舞廳等裝設(shè)的大功率以及家庭用的小功率音響系統(tǒng)。

(2)公共廣播系統(tǒng)。如酒店通過(guò)內(nèi)部音響系統(tǒng)，將音樂(lè)節(jié)目送到每間客房或走廊，工礦企業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校和農(nóng)村常見(jiàn)的有線廣播系統(tǒng)都屬于此類。第89頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(3)背景音樂(lè)系統(tǒng)。它裝設(shè)于餐廳、商場(chǎng)、銀行和酒店的公共場(chǎng)所，采用許多分散的揚(yáng)聲器，播放聲音較輕的音樂(lè)，目的是創(chuàng)造適當(dāng)?shù)沫h(huán)境氣氛。其結(jié)構(gòu)與公共廣播系統(tǒng)近似。

(4)同聲傳譯系統(tǒng)。同聲傳譯系統(tǒng)也稱為即時(shí)傳譯系統(tǒng)，用于國(guó)際會(huì)議等場(chǎng)合，能把發(fā)言者的講話通過(guò)若干名譯員即時(shí)口譯成幾種國(guó)家語(yǔ)言，任由與會(huì)者用耳機(jī)選聽(tīng)。第90頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.錄音系統(tǒng)錄音系統(tǒng)的任務(wù)是把從傳聲器、電唱機(jī)、調(diào)諧器或另一臺(tái)錄音機(jī)等信號(hào)送來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行放大、控制及加工美化，最后送到磁帶錄音機(jī)的錄音頭上，進(jìn)行磁帶(磁性)錄音；或送到唱片刻紋機(jī)的刻紋頭上，進(jìn)行唱片(機(jī)械)錄音；或送到電影錄音設(shè)備的光電系統(tǒng)上，進(jìn)行電影(光學(xué))錄音。錄音系統(tǒng)的最終目的是把音頻信號(hào)記錄下來(lái)，待到需要時(shí)再通過(guò)其它重放設(shè)備還原成為音頻信號(hào)。錄音系統(tǒng)按照對(duì)音頻信號(hào)記錄的方法不同，可分為三種，即磁性錄音、機(jī)械錄音和光學(xué)錄音。第91頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

如果按照音響系統(tǒng)的使用場(chǎng)合劃分，音響系統(tǒng)可分為家用音響系統(tǒng)和專業(yè)音響系統(tǒng)兩類。家用音響系統(tǒng)主要用于家庭使用，也稱為家用組合音響；專業(yè)音響系統(tǒng)主要用于劇場(chǎng)、禮堂、電影院、歌舞廳以及電臺(tái)、電視臺(tái)等場(chǎng)合，專業(yè)音響的電聲指標(biāo)比家用音響的電聲指標(biāo)要高。第92頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.3.2家用音響系統(tǒng)的組成典型的家用音響系統(tǒng)組成方框圖如圖1―4所示，主要由節(jié)目源設(shè)備、放大器(主機(jī))和音箱三大部分組成。第93頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―4家用音響系統(tǒng)組成框圖第94頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.音箱音箱(包括耳機(jī))是音響的終端放音設(shè)備，其任務(wù)是將聲頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲能，以供人們聆聽(tīng)。音箱是獲得高保真放音效果的關(guān)鍵部分。組合音響與普通的收音機(jī)或多用組合機(jī)的區(qū)別就在于音箱是獨(dú)立組成的，與主機(jī)是分離放置的。無(wú)論節(jié)目源多么理想，放大器多么優(yōu)良，如果最后不通過(guò)高質(zhì)量的音箱也就不能獲得高質(zhì)量的放音效果。第95頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.放大器(主機(jī))

放大器又稱擴(kuò)音機(jī)，它是音響的核心部分，無(wú)論是調(diào)諧器輸出的信號(hào)，還是錄音座、CD或電唱盤(pán)輸出的信號(hào)，都必須經(jīng)過(guò)放大器放大以后，才能推動(dòng)音箱放出聲音。放大器包括前置放大器和功率放大器兩部分。前置放大器除了要對(duì)調(diào)諧器、錄音座、電唱盤(pán)和CD等各種信號(hào)源的輸出進(jìn)行適配放大外，更重要的是還需對(duì)重放的音色、音量以及立體聲狀態(tài)進(jìn)行各種調(diào)整與控制；功率放大器的主要任務(wù)是給音箱和耳機(jī)提供足夠的聲頻功率。第96頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3.節(jié)目源設(shè)備節(jié)目源的種類很多，包括傳聲器、調(diào)諧器、電唱機(jī)、錄音座、CD唱機(jī)、電子樂(lè)器等。

音箱、放大器是組合音響必不可少的部件，而節(jié)目源則可按照需要選擇使用。所有的節(jié)目源，無(wú)論是磁性錄音、機(jī)械錄音還是光學(xué)錄音，也無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)講話、現(xiàn)場(chǎng)演奏，都要將非電能轉(zhuǎn)換為電能，即變換為電信號(hào)輸出，并送給前置放大器，最后傳給音箱，以聲能形式釋放于空間。第97頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

除上述三大組成以外，較高檔的家用音響系統(tǒng)還配有遙控單元和均衡器。遙控單元主要控制音響裝置中的音量、開(kāi)關(guān)機(jī)、功能轉(zhuǎn)換、收音選臺(tái)、音調(diào)調(diào)節(jié)等；均衡器(或圖示均衡器)通常加在前置放大器和功率放大器之間，進(jìn)行頻率均衡和音色美化。第98頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.3.3專業(yè)音響系統(tǒng)的組成典型的專業(yè)音響系統(tǒng)由聲源、調(diào)音臺(tái)、信號(hào)處理設(shè)備、功率放大器及音箱等部分組成，如圖1―5所示。

1.調(diào)音臺(tái)和聲源設(shè)備聲源設(shè)備包括話筒、唱機(jī)、盒(盤(pán))式錄音機(jī)、激光唱機(jī)(CD機(jī))、調(diào)諧器和卡拉OK機(jī)等，用于提供多種多樣的音頻信號(hào)。第99頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―5典型的專業(yè)音響系統(tǒng)組成第100頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―5典型的專業(yè)音響系統(tǒng)組成第101頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

調(diào)音臺(tái)是音響系統(tǒng)里的指揮中心，它能夠接收多路不同阻抗、不同電平的各種聲源信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)處理，還能進(jìn)行混合重新分配和編組，并有為下一級(jí)提供音頻信號(hào)的多個(gè)輸出端子。調(diào)音臺(tái)還具有監(jiān)聽(tīng)、信號(hào)顯示及對(duì)講功能。有些調(diào)音臺(tái)上還裝有混響效果處理器。歌聲經(jīng)過(guò)混響處理后，會(huì)使音色變得渾厚，增加豐滿度和空間感。歐美型的混響效果處理器對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行混響處理后，可以模擬歐洲音樂(lè)廳、Disco舞廳、爵士音樂(lè)、搖滾音樂(lè)、體育館、影劇院等的音響效果。第102頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.信號(hào)處理部分音響信號(hào)處理設(shè)備又叫做聲頻信號(hào)處理裝置，包括均衡器、壓縮/擴(kuò)張器、延時(shí)器、降噪器、聽(tīng)覺(jué)激勵(lì)器等，這些設(shè)備的目的和作用一是對(duì)信號(hào)進(jìn)行修飾以求得音色美化，達(dá)到更為優(yōu)美動(dòng)聽(tīng)或取得某些特殊效果；二是為了改進(jìn)傳輸信道本身的質(zhì)量，以求得改善信噪比和減少失真等。第103頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3.音響系統(tǒng)的輸出部分——功率放大器和音箱功率放大器是專業(yè)音響系統(tǒng)中的一個(gè)重要單元。來(lái)自調(diào)音臺(tái)的音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)壓縮器、均衡器、激勵(lì)器的處理后，被送到功率放大器，它將這個(gè)音頻信號(hào)的能量進(jìn)行放大以推動(dòng)音箱，把聲音送入聲場(chǎng)。專業(yè)音響的功率放大器主要由前置放大、預(yù)激勵(lì)、激勵(lì)、功率放大以及保護(hù)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和電源等部分組成。音箱是專業(yè)音響中很重要的一個(gè)組成部分，也是最有個(gè)性的單元之一，因?yàn)椴煌Y(jié)構(gòu)的音箱都有自己不同的風(fēng)格，不同的特性，產(chǎn)生不同的聲音效果。音箱一般由揚(yáng)聲器、分頻器和箱體三部分組成。影響音箱聲音質(zhì)量的首要單元是揚(yáng)聲器，分頻器對(duì)音箱的頻率特性起重要作用。第104頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

專業(yè)音響系統(tǒng)與家用音響系統(tǒng)相比，具有以下幾大特點(diǎn)：

(1)專業(yè)音響的功放和音箱的功率大，一般在百瓦以上，常見(jiàn)有150W、250W、300W、500W等。一個(gè)大、中型專業(yè)音響系統(tǒng)則還要用到多臺(tái)功放和多只大口徑(12~18英寸1英寸=2.54cm)揚(yáng)聲器，總功率達(dá)到千瓦以上；而家用音響一般只需幾十瓦，最大的為一二百瓦，低音揚(yáng)聲器口徑通常為6~60英寸。第105頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(2)家用音響的用途主要是欣賞節(jié)目，一般以放大器為中心，配以幾種信號(hào)源和一對(duì)音箱。為了改善音質(zhì)，再加上均衡器和混響器等，整個(gè)組合比較簡(jiǎn)單；專業(yè)音響常用于各種演出場(chǎng)合，需要多路話筒和多種信號(hào)源輸入，故一般都是以調(diào)音臺(tái)為中心組成的，這是兩種音響系統(tǒng)的重要區(qū)別。為了取得更良好的放音效果和達(dá)到各種特殊要求，專業(yè)音響還需配置房間均衡器、壓縮器、擴(kuò)展器、激勵(lì)器等多種處理設(shè)備，使整個(gè)系統(tǒng)比家用音響系統(tǒng)復(fù)雜得多。第106頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日(3)專業(yè)音響主要工作于面積大、人員多且嘈雜的環(huán)境，要求有較高的聲壓級(jí)，低音的震撼力和中、高音的沖擊力、穿透力要強(qiáng)；家用音響主要用于面積小、聽(tīng)眾少、環(huán)境安靜的場(chǎng)合進(jìn)行各種節(jié)目的欣賞，注重重放音樂(lè)的層次感、親切感，強(qiáng)調(diào)對(duì)音樂(lè)的“解析力”以及聲像定位準(zhǔn)確、瞬態(tài)響應(yīng)良好等。總之，專業(yè)音響和家用音響的主要區(qū)別是使用的環(huán)境、對(duì)象和目的的不同，因而設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)也不同，而并非是低檔和高檔的關(guān)系。第107頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.3.4數(shù)字音響簡(jiǎn)介從信號(hào)處理的角度來(lái)看，前面所述的音響系統(tǒng)均屬于模擬音響技術(shù)，它們是在信號(hào)振幅隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬狀態(tài)下進(jìn)行加工處理的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模擬音響設(shè)備的性能日益改善，如密紋唱片錄放設(shè)備、立體聲磁帶錄放設(shè)備、調(diào)頻立體聲廣播系統(tǒng)等，都具有較高的保真度。但是，模擬音響設(shè)備在信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍、信噪比、分離度、失真度等技術(shù)性能方面，已經(jīng)很難進(jìn)一步改善。而數(shù)字音響技術(shù)卻能在這些性能方面獲得很大程度的改善，并已取得很大進(jìn)展，應(yīng)用日益廣泛。第108頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

所謂數(shù)字音響(DigitalAudio)是指把聲音信號(hào)數(shù)字化，并在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行傳送、記錄、重放以及其它加工處理等一套技術(shù)。利用數(shù)字技術(shù)制造的數(shù)字音響設(shè)備、數(shù)字音頻視頻設(shè)備，必將成為音響的主流和音像的主流。目前，數(shù)字音響技術(shù)已經(jīng)商品化，各類數(shù)字音響設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入家庭和專業(yè)音響領(lǐng)域，例如CD、MD、LD、VCD、DVD等數(shù)字唱片系統(tǒng)和DAT、DCC等數(shù)字磁帶錄放系統(tǒng)均已形成商品。第109頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―6數(shù)字音響設(shè)備的原理方框圖

(a)錄音過(guò)程；(b)放音過(guò)程第110頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.數(shù)字音響的基本組成為了將連續(xù)的模擬信號(hào)變換成離散的數(shù)字信號(hào)，在數(shù)字音響中普遍采用的是脈沖編碼調(diào)制方式，即PCM(PulseCodeModulation)技術(shù)。以PCM為基本技術(shù)的數(shù)字音響設(shè)備的原理方框圖如圖1―6所示。第111頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器帶限濾波后，由取樣、量化、編碼三個(gè)環(huán)節(jié)完成PCM調(diào)制，實(shí)現(xiàn)A/D變換。所形成的數(shù)字信號(hào)再經(jīng)糾錯(cuò)編碼和調(diào)制后，錄制在記錄媒介上。數(shù)字音響的記錄媒介有激光唱片和盒式磁帶等。上面就是錄音過(guò)程。放音過(guò)程是，從記錄媒介上取出數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)、糾錯(cuò)等數(shù)字信號(hào)處理后，恢復(fù)為PCM數(shù)字信號(hào)，由D/A變換器和低通濾波器還原成模擬音頻信號(hào)。當(dāng)然，完成放音過(guò)程必須有很好的同步。

第112頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2.數(shù)字音響的特點(diǎn)

1)信噪比高數(shù)字音響的記錄形式是二進(jìn)制碼，重放時(shí)只需判斷“0”或“1”，因此，記錄媒介的噪聲對(duì)重放信號(hào)的信噪比幾乎沒(méi)有影響。而模擬音響記錄形式是連續(xù)的聲音信號(hào)，在錄放過(guò)程中會(huì)受到諸如磁帶噪聲的影響，而使音質(zhì)變差。盡管在模擬音響中采取了降噪措施，但無(wú)法從根本上加以消除。第113頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日2)失真度低在模擬音響錄放過(guò)程中，磁頭的非線性會(huì)引入失真，為此需采取交流偏磁錄音等措施，但失真仍然存在。而在數(shù)字音響中，磁頭只工作在磁飽和和無(wú)磁兩種狀態(tài)，表示“1”和“0”，對(duì)磁頭沒(méi)有線性要求。第114頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日3)重復(fù)性好數(shù)字音響設(shè)備經(jīng)多次復(fù)制和重放，聲音質(zhì)量不會(huì)劣化。傳統(tǒng)的模擬盒式磁帶錄音，每復(fù)錄一次，磁帶所錄的噪聲都要增加，致使每次復(fù)錄信噪比約降低3dB，子帶不如母帶，孫帶不如子帶，音質(zhì)逐次劣化。而在數(shù)字音響中，即使母帶有些劃傷或磁粉脫落，子帶也會(huì)通過(guò)強(qiáng)有力的糾錯(cuò)編碼系統(tǒng)加以補(bǔ)償，而不會(huì)使復(fù)錄的音質(zhì)劣化。第115頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日4)抖晃率小數(shù)字音響重放系統(tǒng)由于時(shí)基校正電路的作用，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定不會(huì)引起抖晃，因而不像模擬記錄那樣，需要精密的機(jī)械系統(tǒng)。

5)適應(yīng)性強(qiáng)數(shù)字音響所記錄的是二進(jìn)制碼，各種處理都可用此數(shù)值運(yùn)算來(lái)進(jìn)行，并可不改變硬件，僅用軟件進(jìn)行操作，便于微機(jī)控制，故適應(yīng)性強(qiáng)。第116頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日6)便于集成數(shù)字化系統(tǒng)可采用超大規(guī)模集成電路形成，由此帶來(lái)的是整機(jī)調(diào)試方便，性能穩(wěn)定，可靠性高，便于大批量生產(chǎn)，降低成本。數(shù)字音響技術(shù)必將以它卓越的性能取代模擬音響設(shè)備，未來(lái)音響與調(diào)音技術(shù)的發(fā)展必將是數(shù)字化、智能化、精巧化。第117頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.4音響系統(tǒng)的電聲性能指標(biāo)

國(guó)際電工委員會(huì)制訂的IEC-581標(biāo)準(zhǔn)及我國(guó)根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)制訂的GB/T14277-93國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了高保真音響設(shè)備和系統(tǒng)性能的最低電聲性能要求和音頻組合設(shè)備通用的技術(shù)條件。這些電聲性能包括有效頻率范圍、諧波失真、信噪比、互調(diào)失真、系統(tǒng)的輸出功率、瞬態(tài)響應(yīng)等等。下面介紹幾種主要的性能指標(biāo)。第118頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.4.1有效頻率范圍有效頻率范圍習(xí)慣上稱為頻率特性或頻率響應(yīng)，是指各種放聲設(shè)備能重放聲音信號(hào)的頻率范圍，以及在此范圍內(nèi)允許的振幅偏差程度(允差或容差)。顯然，頻率范圍越寬，振幅容差越小，則頻率特性越好。IEC-581標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，頻率范圍應(yīng)大于40Hz~12.5kHz，振幅容差應(yīng)低于5dB。各種音響設(shè)備頻率范圍和振幅容差不盡相同。第119頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

規(guī)定有效頻率范圍，是為了保證語(yǔ)言和音樂(lè)信號(hào)通過(guò)該設(shè)備時(shí)不會(huì)產(chǎn)生可以覺(jué)察的頻率失真和相位失真。常見(jiàn)樂(lè)器與男女聲的頻率范圍如圖1―7所示。圖中實(shí)線表示各種樂(lè)器的基頻頻率范圍，虛線表示要完美地反映該樂(lè)器的音色所需要的音響設(shè)備的起碼頻率范圍。圖中各種等級(jí)擴(kuò)音機(jī)的頻率范圍表明，只有一級(jí)擴(kuò)音機(jī)能高保真地重放語(yǔ)言、音樂(lè)信號(hào)，二、三級(jí)擴(kuò)音機(jī)能高保真地重放男女聲。各頻段聲音對(duì)聽(tīng)覺(jué)的影響如圖1―8所示。

第120頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―7常見(jiàn)樂(lè)器與男女聲的頻率范圍第121頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

只有音響設(shè)備的頻率范圍足夠?qū)?，通頻帶內(nèi)振幅響應(yīng)平坦程度在容差范圍之內(nèi)，重放的音樂(lè)才會(huì)使人感到低音豐滿深沉、中低音雄渾有力、中高音明亮悅耳、高音色彩豐富，整個(gè)音樂(lè)層次清楚。第122頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―8第123頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

頻率特性的測(cè)量方法如圖1―9所示。圖中是以放大器為待測(cè)設(shè)備的。待測(cè)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)聲頻信號(hào)的幅度不變，頻率從20Hz掃至20kHz，待測(cè)放大器的輸出端有一個(gè)固定負(fù)載Ro，20Hz~20kHz的聲頻信號(hào)經(jīng)過(guò)待測(cè)放大器后，放大器的輸出端就會(huì)在Ro上形成電壓。如果以1kHz對(duì)應(yīng)的輸出電壓E1k

為參考電壓，其它各個(gè)頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出電壓為En，則頻率特性指標(biāo)可用下式求出：(1―20)

以頻率為橫坐標(biāo)，L為縱坐標(biāo)，即可給出如圖所示的頻率特性曲線。第124頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―9放大器頻率特性的測(cè)量第125頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.4.2信噪比信噪比又稱信號(hào)噪聲比，是指有用信號(hào)電壓與噪聲電壓之比，記為S/N，通常用dB表示(1―21)

式中uS為有用信號(hào)電壓，uN為無(wú)用噪聲電壓。信噪比越大，表明混在信號(hào)里的噪聲越小，重放的聲音越干凈，音質(zhì)越好。第126頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

信噪比可用去調(diào)制法或?yàn)V基波法來(lái)測(cè)量。首先測(cè)量輸出為額定功率時(shí)的信號(hào)(S)、失真(D)和噪聲(N)電壓之和(S+D+N)，然后去掉或?yàn)V除有用信號(hào)電壓，用帶通濾波器取出失真和噪聲電壓(D+N)，計(jì)算(S+D+N)與(D+N)比值并取對(duì)數(shù)獲得信噪比分貝值。第127頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.4.3諧波失真由于各音響設(shè)備中的放大器存在著一定的非線性，導(dǎo)致音頻信號(hào)通過(guò)放大器時(shí)產(chǎn)生新的各次諧波成分，由此而造成的失真稱為諧波失真。諧波失真使聲音失去原有的音色，嚴(yán)重時(shí)使聲音變得刺耳難聽(tīng)。該項(xiàng)指標(biāo)可用新增諧波成分總和的有效值與原有信號(hào)的有效值的百分比來(lái)表示，因而又稱為總諧波失真。電壓諧波失真系數(shù)可采用國(guó)際規(guī)定的測(cè)試方法分別測(cè)量基波和各諧波分量，按下式進(jìn)行計(jì)算：(1―22)第128頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

式中u1表示輸出電壓中的基波分量，u2、u3表示輸出電壓中的二次、三次諧波分量，γ為電壓諧波失真系數(shù)。γ值越小，說(shuō)明保真度越好。諧波失真可用諧波失真測(cè)量?jī)x來(lái)完成，它由三部分組成(如圖1―10所示)，一是輸入放大器，增益可調(diào)；二是窄帶帶阻濾波器，其頻率和相位可調(diào)；三是顯示部分。測(cè)試時(shí)，先將開(kāi)關(guān)S扳在1檔，調(diào)節(jié)R，使以%為刻度的電子毫伏表指針達(dá)100%點(diǎn)。

第129頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

然后將S置于2檔，反復(fù)調(diào)節(jié)基頻濾除網(wǎng)絡(luò)的電容與相位電位器，使基頻u1得到較徹底的濾除，此時(shí)可在電子毫伏表上得到最小靈敏的讀數(shù)。由于測(cè)量前已把開(kāi)關(guān)S的1檔測(cè)得的值定為100%，所以，開(kāi)關(guān)S的2檔得到的值在%刻度上所占百分?jǐn)?shù)就是諧波失真γ值。第130頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日?qǐng)D1―10諧波失真測(cè)試儀方框圖第131頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日1.4.4互調(diào)失真互調(diào)失真也是非線性失真的一種。聲音信號(hào)都是由多頻率信號(hào)復(fù)合而成的，這種信號(hào)通過(guò)非線性放大器時(shí)，各個(gè)頻率信號(hào)之間便會(huì)互相調(diào)制，產(chǎn)生出新的頻率分量，形成所謂的互調(diào)失真，使人感覺(jué)聲音刺耳、失去層次?；フ{(diào)失真的定義為全頻帶內(nèi)非線性信號(hào)的均方根的和與某一高次基頻振幅的比值取百分比，即互調(diào)失真=全頻帶內(nèi)非線性信號(hào)的均方根的和某一高次基頻的振幅×100%(1―23)第132頁(yè)，共187頁(yè)，星期日，2025年，2月5日

互調(diào)失真是用兩個(gè)信號(hào)f1和f2進(jìn)行測(cè)量的。測(cè)量時(shí)，需將低頻信號(hào)f1與高頻信號(hào)f2混合，再送到待測(cè)設(shè)備。f1與f2的振幅比取4∶1，f1通常選用比待測(cè)設(shè)備通頻帶下限頻率高1個(gè)倍頻程的頻率，f2則選比待測(cè)設(shè)備通頻帶