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音视频技术实验指导书丁玉林 王鑫国南京工业大学自动化学院2005-09-15目 录实验一 扬声器声场的布置2实验二 视频监控系统前端设备的调试5实验三 视频监控系统的连接与调试 8实验四 典型音视频系统参观12实验一 扬声器声场的布置一. 实验目的1. 根据实验室房屋的几何尺寸及已有实验设备，设计简单的会场扩声系统。2. 掌握基本电声系统设备的连接与调试。3. 根据扬声器的不同布置高度、倾角等，观察扬声器声场的变化。4. 观察声反馈现象的产生及抑制。二. 实验内容1根据实验室的建筑几何尺寸，根据厅堂的性质（会场扩声），确定会场扩声的技术参数。 2. 根据已有的实验仪器及设备，完成会场扩声系统设计、设备连接及布置。3. 主要音响设备的操作练习。4. 改变扬声器的安装高度、倾斜角度，利用声级计测量扬声器声场中声压级的变化。5. 改变传声器与扬声器的相对位置，观察声反馈现象的产生，以及抑制措施。三. 实验设备及仪器1. 6路调音台(力卡600)2. 传声器（动圈式）3. 功率放大器（力卡2300，定阻式） 4. 扬声器（声威80E音箱）5声级计（AZ8925）四. 注意事项1. 扬声器与功放连接时，应注意扬声器的正、负极性。2. 功放输出功率首先应该调在较小输出位置，以免引起过强的啸叫声。3. 使用声级计测量声压时，应注意尽量采用同一个音源信号（频率、声压级），否则误差会较大。五. 实验线路及原理1. 实验线路根据实验目的、实验内容、实验室现有的实验仪器及设备，自己设计会场扩声系统。2. 实验原理A.会场扩声系统设计不同类型的厅堂，扩声系统设计的技术指标不同。会场扩声系统设计的技术指标可参照：部颁标准GYJ 25-1986 厅堂扩声系统声学特性指标中的“语言扩声系统”执行。其中部分指标取决于建筑声环境的设计，应由建筑师完成。部分指标取决于系统设备本身的技术参数及系统配置，必须合理选择电声设备，尤其是功放与扬声器设备的选用及配置很重要。总体原则是：扬声器的额定输出功率应满足最大设计声压级要求，功放的标称输出功率应略大于扬声器（组）的额定输出功率；扬声器的标称输出阻抗应等于定阻输出式功放的输出电阻；功放的频带宽度应远大于扬声器的频带宽度。部分指标取决于现场的安装与调试。B.扬声器声场的布置不同类型的扬声器，水平、垂直指向角不同，辐射声场不同；扬声器的布置方式不同，辐射声场亦不相同;不同类型的扬声器，主要应用场合也不相同。对于中小型会场扩声系统，应该采用集中布置方式，并应该根据会场的几何尺寸参数，合理的设计扬声器的安装高度及倾斜角度。 扬声器在布置时应考虑到与传声器之间的相对位置关系，注意防止产生声反馈现象。六. 实验方法与步骤1根据会场（实验室）的建筑几何尺寸：长12m、宽8m、高3.6m，根据确定的设计声压级指标，扬声器的轴向灵敏度，最远供声距离等参数，计算该会场扬声器的驱动功率。2. 根据计算得到的扬声器驱动功率，确定扬声器、功放设备的选型。3. 根据已有的实验设备，完成会场扩声系统设备的连接，画出系统图（注明设备型号）。4. 熟悉调音台各个旋纽功能。5 扬声器集中安装在台口两侧（正前方）的某一高度，利用声级计分别测量会场中轴线上前、中、后，以及偏离中轴线的后左、后右等处的声压级（以1KHz为例），观察声场不均匀度的变化。6 扬声器集中安装在台口两侧（正前方）的另一高度，利用声级计分别测量会场中轴线上前、中、后，以及偏离中轴线的后左、后右等处的声压级（以1KHz为例），观察声场不均匀度的变化。7. 将扬声器倾斜一定角度，利用声级计分别测量会场中轴线上前、中、后，以及偏离中轴线的后左、后右等处的声压级（以1KHz为例），观察声场不均匀度的变化。8改变传声器与扬声器的相对位置，观察声反馈现象的产生及抑制。七. 实验报告内容与要求1. 简述实验目的和原理。2. 总结该扩声系统应该达到的技术指标。3. 整理实验的理论计算、简述主要设备的选用、配接关系等。4. 画出会场扩声系统图（注明设备型号）。5. 根据测量得到的各点声压级数据，总结扬声器的布置与声场不均匀度之间的关系。6. 根据观察的声反馈现象，总结扬声器的布置应该如何防止声反馈的产生。八. 思考1. 如何根据不同类型的厅堂，确定声学设计技术指标。2. 总结扬声器的布置与部分声学技术指标的关系。实验二 视频监控系统前端设备的调试一.实验目的1. 掌握摄像头与光学镜头之间的配接关系。2. 了解解码器的基本工作原理。3. 掌握解码器与云台、摄像头、光学镜头之间的连接及控制。二.实验内容1. 观察光学镜头尺寸与摄象机靶面尺寸的配接关系。2. 观察摄象机输出图象质量与镜头焦距、环境照度的关系。3. 完成解码器、摄象机、云台、控制主机之间的线路连接。4. 操作主控制器，观察前端摄像设备水平、垂直、聚焦、变焦、光圈变化对画面的影响。三. 实验设备及仪器1. 各种规格、型号定焦距摄像机（由多种摄像头配不同光学镜头组成）2. 带云台及电动镜头摄像机3. 解码器4. 矩阵主机5. 监视器四. 实验线路及原理1 实验线路利用实验室现有的视频监控系统线路。 2. 实验原理A. 摄像头与光学镜头之间的配接光学镜头成像尺寸原则上应该与摄像机的靶面尺寸大小相吻合。当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸大时，不会影响成像，但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小，如图1所示；当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸小时，会影响成像，表现为成像的画面四周被镜筒遮挡，在画面的四个角上出现黑斑，如图2所示。镜头成像面CCD靶面镜头成像面CCD靶面 图1.镜头成像尺寸比CCD靶面尺寸大 图2.镜头成像尺寸比CCD靶面尺寸小光学镜头的焦距的选取应该与摄像机需要摄取的景物的距离及摄像机所需要摄取的景物尺寸的大小有关。配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸大，配短焦距镜头的摄像机所摄取的景物小，但视场角大。定焦距镜头应该根据物距来选择，若焦距、物距、像距之间不满足配接关系，则可能会在靶面上形成斑点，导致画面模糊不清，但在一定的物距范围内，仍可以得到比较清晰的图像。此外，摄像机输出图像质量受环境照度的影响也很大、与输入光通量的大小影响也很大。B. 解码器解码器是控制主机与配有云台及电动镜头的摄像机的连接装置，它将控制主机发出的代表控制命令的编码信号（由总线传送）解码还原为对摄像机和云台的控制信号。一般可控制的内容有：摄像机的开、关机；电动镜头的光圈大小、变焦、聚焦；云台的水平与垂直方向的转动；防护罩加温、降温以及雨刷动作；为摄像机、云台、防护罩提供电源等功能。五. 实验方法与步骤1. 通过改变镜头焦距，在监视器上观察图像画面尺寸的大小、图像的清晰程度。2. 通过改变镜头尺寸大小，在监视器上观察镜头成像尺寸与靶面尺寸的关系。3. 改变环境照度（拉上窗帘等），观察环境照度对摄像机输出图像质量的影响。4. 观察解码器与控制主机、摄像机、云台之间的连接线路。画出连接线路图。5. 通过操作主控制器，观察解码器的工作原理，在监视器上观察云台的水平、垂直转动，电动镜头焦距、光圈的变化对画面的影响。六. 实验报告内容及要求1 简述实验目的和原理。2. 总结视频监控系统前端设备定焦距摄像机的镜头与摄像头之间的配接关系。3. 分析解码器与控制主机之间的通信关系。4. 分析解码器与摄像机（摄像头、电动镜头）、云台之间的控制关系。5. 画出解码器与摄像机、云台之间的连接电路图。七.思考1. 一般工程中，为什么优先选用定焦距摄象机，而不是选用带解码器及云台的摄象机。2. 实际工程中，如何尽量降低环境照度对摄象机输出的视频图象信号质量的影响。实验三 视频监控系统的连接与调试一.实验目的1. 了解矩阵切换视频监控系统的组成及原理，掌握视频矩阵切换器的部分操作功能。2. 了解数字视频录像系统的组成及原理，掌握数字视频录像系统的部分操作功能。二.实验内容1. 完成矩阵视频监控系统线路的连接，画出系统图。2. 观察数字视频监控系统线路的连接，画出系统图。3. 练习矩阵主机的部分操作功能。观察部分演示功能。4. 练习数字视频监控系统的部分操作功能。观察部分演示功能。三.实验设备及仪器1. 矩阵切换器（32路输入/6路输出）2. 各种类型摄像机（定焦距摄像机、球型摄像机等）3. 监视器4. 长延时录像机5. 硬盘录像机（16路输入/4路输出）四.实验线路及原理1. 实验线路根据实验室现有设备及其相对位置，完成视频监控系统线路的连接。2. 矩阵切换视频监控系统原理简述A. 系统结构电视监控系统主要由：摄像部分，传输电缆，控制设备，记录、显示设备组成。系统的工作过程是将摄像机公开或隐蔽地安装在监视场所，被摄入的图像及声音（根据需要）信号通过同轴电缆和导线（一般几百米）传输至控制器上（远距离传输时可采用光缆传输方式）。控制器一般有视频矩阵切换器，多画面分割控制器，微机等，本套装置采用视频矩阵切换器。可人工或自动地选择所需要摄取的画面，并能遥控摄像机上的可变镜头和旋转云台，搜索监视目标，扩大监视范围。系统框图如下：显示设备矩阵切换器摄像部分录像设备主控键盘B视频矩阵切换机功能及特点a. 分区控制功能 对键盘、监视器、摄像机进行授权 。键盘到监视器：设定哪些键盘可以控制那些监视器。监视器到摄像机的分区：设定哪些监视器可显示哪些摄像机的图像。键盘到摄像机的分区：设定哪些键盘可调用哪些摄像机的图像。键盘到摄像机控制的分区：设定哪些键盘可控制哪些摄像机的动作。b. 分组同步切换 将系统中全部或部分摄像机分成若干组，每一组摄像机可以同步地切换到一组监视器上。c. 任意切换 是指摄像机的任意组合而且任一台摄像机画面的显示时间独立可调。同一台摄像机的画面可以多次出现在同组切换中，随时将任意一组切换调到任意一台监视器上。e. 任意切换定时自动启动 任意一组万能切换可编程在任意一台监视器上定时自动执行。f. 多个控制键盘输入接口。h. RS-485输出接口及控制输出接口。3. 数字视频录像系统原理简述数字视频录像系统主要由：摄像部分，传输电缆，数字硬盘录像机、显示设备组成。系统的核心设备是数字硬盘录像机，由于数字硬盘录像机在图像的存储、检索、打印、传输、多方面比传统的视频监控系统有无法比拟的方便和优越，并集视频矩阵切换器、主控制器、多画面分割器、长延时录像机等传统控制、显示、存储设备的多重功能于一体，是现阶段电视监控系统的主流技术。其典型系统框图为：硬盘录像机显示设备摄像部分操作键盘五. 实验方法及步骤1 完成矩阵视频监控系统的组成及线路连接，观察数字视频监控系统的组成及线路连接，画出系统原理图。2.视频矩阵切换器的操作（部分操作、部分演示）A. 主机口令输入（演示）当键盘开机进入系统时，键盘MON显示窗显示PE，示意操作者输入出厂口令（11111），键盘蜂鸣器叫，示意操作者口令正确可以操作键盘。B. 视频切换控制（操作）包括手动切换、自动切换、成组同步切换、自动成组同步切换等。C. 云台控制（操作）D. 镜头控制（操作）E. 报警控制（演示）3. 视频矩阵切换系统的编程操作（演示）A. 系统主菜单的操作B. 巡视切换设置菜单的操作C. 成组切换设置菜单的操作D. 自动设防方式设置操作E. 自动布防时间设置操作4. 数字视频录像系统操作（部分操作、部分演示）A. 监控主画面（操作）B. 硬件设置（演示）C. 动态录像设置（演示）D. 屏幕分割设置（操作）E. 电子地图设置（演示）F. 数字视频录像系统的回放(操作)六. 实验报告内容与要求1.画出矩阵切换视频监控系统、数字视频监控系统组成原理图。2.总结矩阵切换器的主要操作功能（如：视频画面的切换、分组、对云台的控制、对电动镜头的控制等）。3.总结硬盘录像机的主要操作功能。七.思考1.模拟视频监控系统、数字视频监控系统的主要特点。2对硬盘录象机在画面控制与存储中所起作用的认识。实验四 典型音视频系统参观一.实验目的通过参观典型的实际工程，加深对音视频系统的原理、组成、设备安装、布置等方面的理解。二.注意事项1注意观察音频系统机房设备的设计。如：设备的选用、配置、设备的平面布置、广播线路的分区控制、业务性广播与火灾紧急广播的强制切换等。2 意观察视频监控系统机房设备的设计。如