声频技术生理心理声学电声学

1、厅堂扩声基础室内声学 建筑声学（architectural acoustics） 生理声学与心理声学 听觉范围 响度（Loudness）Vs.振幅 听觉灵敏度 等响曲线 音高（Pitch）Vs.频率 音色（Timbre）Vs.（波形频谱音头音尾 ） 几个听觉效应 电声学 厅堂扩声基础室内声学 听觉范围 声压级范围（闻阈，痛阈） 频率范围：次声，可闻声，超声 （20Hz20KHz。低于20Hz：次声波，高于20KHz： 超声波。） 厅堂扩声基础室内声学 听觉灵敏度 人耳对声压、频率及方位的微小变化的判断能力称为 听觉灵敏度 声源声压级大于50dB声源声压级小于40dB 可分辨的声压级的微小变化1

2、dB1-3dB 声源参数：1000Hz，40dB 可分辨的频率的微小变化3Hz 厅堂扩声基础室内声学 响度（Loudness）Vs.振幅 响度：响度是人耳对声压大小的感觉判断 响度级：1KHz的声压级为响度级，单位：phon（方） 声级，声级计，计权，计权网络 为了用仪器直接测出反映人对噪声的响度感觉，便从等响为了用仪器直接测出反映人对噪声的响度感觉，便从等响 曲线中选取了曲线中选取了40方、方、70方、方、100方这三条曲线方这三条曲线,按这三条曲线按这三条曲线 的反曲线设计了由电阻、电容等电子器件组成的计权网络的反曲线设计了由电阻、电容等电子器件组成的计权网络,设设 置在声级计上置在声级计

3、上,使声级计分别具有使声级计分别具有A、B、C计权特性。计权特性。 用声级计的用声级计的A、B、C计权网络分别测出的声级即为计权网络分别测出的声级即为 A声级、声级、B 声级、声级、C声级。声级。 A声级能较好地反映人对噪声的主观感觉，因而在噪声测量中，声级能较好地反映人对噪声的主观感觉，因而在噪声测量中， A 声级被用作噪声评价的主要指标声级被用作噪声评价的主要指标 厅堂扩声基础室内声学 等响度曲线（Equal Loudness Curves） 人耳对声音的响应并不是在所有的频率上都相 同。2K4K最敏感 低于1K，人耳的灵敏度随频率的降低而降低； 高于4K，人耳的灵敏度也逐渐下降。 相同声

4、压级的不同频率的声音，人耳听起来不 一样响。 不同频率的声音，如果听起来要一样响，就应 该具有不同的声压级 厅堂扩声基础室内声学 由ISO1959年确定（ISO R226） 以连续纯音作实验，取1KHz的某个声压级（如40dB） 作为参考标准，则听起来和它同样响的其他频率的纯 音的各自的声压级的值就构成了一条等响曲线，并称 为响度级为（ Phon（如40方）的等响曲线 厅堂扩声基础室内声学 音高（Pitch）Vs.频率 人耳对频率的感觉是音高（音调） （习惯：6300Hz高音） （也有63125，低频；5001000，中频； 20008000，高频。） 厅堂扩声基础室内声学 音色（Timbre

5、）Vs.（波形频谱音头 音尾） 纯音 乐音 噪音（噪声）：（粉红噪声，白噪声） 1、对数坐标，白噪声的能量以每倍频程增加、对数坐标，白噪声的能量以每倍频程增加3dB分布，粉红噪声均匀分布。分布，粉红噪声均匀分布。 2、线性坐标，白噪声的能量均匀分布，粉红噪声以每倍频程下降、线性坐标，白噪声的能量均匀分布，粉红噪声以每倍频程下降3dB分布。分布。 3、白噪声和粉红噪声的转化、白噪声和粉红噪声的转化白噪声通过一个每倍频程衰减白噪声通过一个每倍频程衰减3dB的滤波器的滤波器 ，得到粉红噪声，得到粉红噪声。 厅堂扩声基础室内声学 掩蔽效应（Masking Effect）（mpeg压缩的理论基础） 声音

6、的响度不仅取决于自身的强度和频率，而且也与 同时出现的其它声音有关。 各种声音可以互相掩蔽，一种声音的出现可能使得另 一种声音难于听清。 一种频率的声音阻碍听觉系统感受另一种频率的声音 的现象称为掩蔽效应掩蔽效应。前者称为掩蔽声音(masking tone)，后者称为被掩蔽声音(masked tone)。 厅堂扩声基础室内声学 频域掩蔽 一个强纯音会掩蔽在其附近同时发声的弱纯音，这种 特性称为频域掩蔽。例如，同时有两种频率的纯音存 在，一种是1000 Hz的声音(60dB)，另一种是1100 Hz 的声音(42dB)，此时，1100 Hz的声音就听不到。 弱纯音离强纯音越近就越容易被掩蔽。 厅

7、堂扩声基础室内声学 不同纯音的掩蔽效应掩蔽效应曲线 在250 Hz、1 kHz、4 kHz和8 kHz纯音附近，对其他 纯音的掩蔽效果最明显， 低频纯音可以有效地掩蔽高频纯音，但高频纯音对 低频纯音的掩蔽作用则不明显。 厅堂扩声基础室内声学 时域掩蔽 时间上相邻声音相互之间的掩蔽现象。分为超前掩蔽 (pre-masking)和滞后掩蔽(post-masking) 时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花一定 的时间。一般地，超前掩蔽很短，只有大约520毫秒， 而滞后掩蔽可以持续50200毫秒。 厅堂扩声基础室内声学 时间效应（哈斯效应Haas Effect） 当两个强度相等而其中一个经过延迟

8、的声音传 播到聆听者耳中时，如果延迟在30ms以内，听 觉上将感到声音好像只来自未延迟的声源，并 不感到经延迟的声源存在。当延迟时间超过 30ms而未达到50ms时，则听觉上可以识别出 已延迟的声源存在，但仍感到声音来自未经延 迟的声源。只有当延迟时间超过 50ms以后， 听觉上才感到延迟声成为一个清晰的回声。这 种现象称为哈斯效应，有时也称为优先效应。 厅堂扩声基础室内声学 双耳效应(Binaural effect)：声像定位 （Sound Image Localization） 双耳效应是人们依靠双 耳间的音量差、时间差 和音色差判别声音方位 的效应 厅堂扩声基础室内声学 建筑声学（arc

9、hitectural acoustics） 生理声学与心理声学 电声学 概述 电声设备 电声系统信号传输 厅堂扩声基础室内声学 电声学 概述 电声设备 电声系统信号传输 厅堂扩声基础室内声学 电声学（Electroacoustics） 为什么需要电声学： 增加响度 自然声源功率有限自然声源功率有限 声场空间大声场空间大 改善音质 增加直达声，模拟近次反射声增加直达声，模拟近次反射声 控制厅堂的声场特性（混响时间）控制厅堂的声场特性（混响时间） 对声源音色进行美化和加工对声源音色进行美化和加工 听众区的声压级靠电声听众区的声压级靠电声 设备及其有效的组合来设备及其有效的组合来 增加增加 厅堂扩声

10、基础室内声学 电声学的内容 声频信号的拾取，产生，存储技术 声频电信号的放大，滤波，倍频与分频等处理 技术 声频电信号的传输技术 声频电信号的重放技术 上述技术通过电声设备及其有机组合集中 体现出来 厅堂扩声基础室内声学 电声学 概述 电声设备 电声系统信号传输 厅堂扩声基础室内声学 电声设备 音源 声频处理设备 功率放大器 重放系统 厅堂扩声基础室内声学 音源（Sound Source）： 种类 自然声源人声话筒输出自然声源人声话筒输出 调谐器调谐器LP卡座卡座walkmanVCR CDMDMP3LDVCDDVDDCC） 参数 Microphone CD 厅堂扩声基础室内声学 microph

11、one 灵敏度：在自由声场中，当向传声器施加一个 声压为1bar（0.1Pa）频率为1kHz的声音信号 时，传声器的开路输出端产生的电压。（dB， 0dB1V） 典型的灵敏度的值在3585dB之间。 厅堂扩声基础室内声学 各类传声器的灵敏度 传声器种类灵敏度 动圈式传声器5070dB/bar 铝带式传声器7080dB/bar 电容式传声器3560dB/bar 厅堂扩声基础室内声学 频率特性 传声器在一恒定声压下，不同频率时所测得的输出电 压变化值。 指向性 某指定频率下，传声器在某个方向的灵敏度与最大灵 敏度的比值。（用指向性图描述） 最高允许输入声压级： 输出阻抗（信号为1KHz时）： 高阻

12、抗型（10、30、50 K等） 低阻抗型（50、150、200、600等） 哪种输出阻抗类哪种输出阻抗类 型的传声器可以型的传声器可以 接较长的传输线接较长的传输线？ 厅堂扩声基础室内声学 典型传声器品牌 美国shure（） 德国森海塞尔、拜亚动力 查找某款传声器的参数（课外练习） Transducer type Condenser Frequency response 50 - 20,000 Hz Polar pattern Half-cardioid Open circuit voltage at 1 kHz (0 dB = 1 V/Pa) 14 mV/Pa = -37 dBV Nomin

13、al impedance 200 Load impedance 1 k S/N ratio rel. to 1 Pa 60 dB weighted equivalent SPL 26 dB Phantom supply 8 - 52 V Current consumption 3.4 mA Connection 3-pin XLR Weight approx. 70 g 拜亚动力的一款界面话筒的参数 厅堂扩声基础室内声学 CD：Compact Disc 典型产品的特性参数（SONY CDP501） 频率响应520KHz，0.5dB纠错编码CIRC 取样频率44.1kHz动态范围95dB 量化位

14、数16bits谐波失真0.003（1kHz） D/A转换16bits线性立体声分离度90dB 抖晃率仪器无法测出输出电平2V（负载阻抗10k） 厅堂扩声基础室内声学 电声设备 音源 声频处理设备 功率放大器 重放系统 厅堂扩声基础室内声学 声频处理设备（传输系统Transmission System） 调音台效果器反馈抑制器 混响器延时器激励器 均衡器压限器分频器 学习内容原理、参数、应用 厅堂扩声基础室内声学 调音台（Mixer） 作用：输入+放大处理混合分配+输出 分类： 按照输入路数：按照输入路数：4路，路，8路，路，； 按照功能：扩音，录音，按照功能：扩音，录音，； 按照信号处理方式：

15、模拟，数字；按照信号处理方式：模拟，数字；。 厅堂扩声基础室内声学 技术指标： 增益：额定增益大于60dB 噪声：通常-126dBV（0dBV=0.775V） 频率特性：一般：2020KHz1dB THD：一般小于0.1% 动态余量：最大不失真输出电平与额定输出电 平之差 ；（较好者20dB以上） 厅堂扩声基础室内声学 典型扩声调音台品牌： （英国）声艺： （日本）雅马哈： （中国）湖山： （中国）飞达 厅堂扩声基础室内声学 均衡器（Equalizer） 作用： 校正音响设备产生的频率畸变，补偿或抑制校正音响设备产生的频率畸变，补偿或抑制(提升或提升或 衰减，衰减，boost Vs. cut)

16、节目信号中欠缺或过多的频率节目信号中欠缺或过多的频率 成分。成分。 校正室内声学共振特性（简正方式）产生的频率畸校正室内声学共振特性（简正方式）产生的频率畸 变，弥补建筑声学的结构缺陷。变，弥补建筑声学的结构缺陷。 抑制声反馈，改善厅堂扩声的质量。抑制声反馈，改善厅堂扩声的质量。 修饰或美化音色，提高房间音质修饰或美化音色，提高房间音质 厅堂扩声基础室内声学 分类： 房间均衡器（图示均衡器房间均衡器（图示均衡器Graphical Equalizer）：）： 中心频率固定中心频率固定 厅堂扩声基础室内声学 参量均衡器（参量均衡器（Parameter Equalizer）：中心频率，）：中心频率，

17、 Q值，提升或衰减幅度分别可调。值，提升或衰减幅度分别可调。 三段全参数均衡，可衰减三段全参数均衡，可衰减/ /提升。均衡频率和提升。均衡频率和Q Q值值 可调。正常工作于可调。正常工作于16dB16dB衰减和提升。在窄波滤波衰减和提升。在窄波滤波 器状态时（器状态时（1/201/20倍频程）可作倍频程）可作40dB40dB的陷波衰减。的陷波衰减。 另外还有两个（高通和低通）均衡器。平衡输入，另外还有两个（高通和低通）均衡器。平衡输入， 削波显示灯和旁路开关。标准削波显示灯和旁路开关。标准1U1U机架。外接随机机架。外接随机 的的AC-1AC-1电源器。电源器。 厅堂扩声基础室内声学 参数：

18、中心频率数（中心频率数（9 93131段），倍频程，段），倍频程，1/21/2倍频程，倍频程，1/31/3 倍频程。倍频程。 THDTHD：不大于：不大于0.10.1 等效输入噪声级：等效输入噪声级： 频率响应：频率响应： 均衡控制范围：均衡控制范围：12dB12dB 厅堂扩声基础室内声学 电声设备 音源 声频处理设备 功率放大器 概念概念 分类分类 指标指标 典型产品典型产品 重放系统 厅堂扩声基础室内声学 功率放大器（Power Amplifier） 作用：将电源能量转化为声频信号能量 分类： 应用领域：民用专业应用领域：民用专业 原理：原理：ABABD 输出形式：定压定阻输出形式：定压定

19、阻 厅堂扩声基础室内声学 指标： 输出功率 额定输出功率（额定输出功率（RMSRMS）：）：1000Hz1000Hz正弦信号输入，谐波正弦信号输入，谐波 失真度失真度10%10%时的输出功率。时的输出功率。 最大输出功率：不考虑失真度的输出功率。最大输出功率：不考虑失真度的输出功率。 音乐输出功率：音乐信号输入，一定的失真度时的音乐输出功率：音乐信号输入，一定的失真度时的 输出。输出。 峰值音乐输出功率（峰值音乐输出功率（PMPOPMPO）：不计失真时，音乐输）：不计失真时，音乐输 出功率。出功率。 厅堂扩声基础室内声学 指标 频率响应 工作频率范围：功放的输出信号相对于工作频率范围：功放的输

20、出信号相对于1000Hz1000Hz信号信号 电平下降电平下降3dB3dB处的上限频率和下限频率范围。处的上限频率和下限频率范围。 幅频响应：表征工作频率范围内，不同频率信号的幅频响应：表征工作频率范围内，不同频率信号的 输出不均匀度，通常用输出不均匀度，通常用dBdB表示。表示。 典型高保真功放：典型高保真功放：20Hz20Hz50kHz50kHz 1dB1dB 厅堂扩声基础室内声学 指标 总谐波失真：0.030.05 互调失真，瞬态失真，瞬态互调失真互调失真，瞬态失真，瞬态互调失真 信噪比：输出信号电平/输出噪声电平（dB） 优质功放：优质功放：SNRSNR大于大于72dB72dB 输出阻

21、抗 功放输出端对负载所呈现的等效内阻抗功放输出端对负载所呈现的等效内阻抗 阻尼系数（Damper Factor） 扬声器系统的阻抗与功放输出阻抗（包括线材的阻扬声器系统的阻抗与功放输出阻抗（包括线材的阻 抗）之比。抗）之比。 厅堂扩声基础室内声学 典型产品： BGW、 CROWN、 CREST、 PEAVY、 EV、 JBL、 YAMAHA、 湖山 厅堂扩声基础室内声学 典型产品基本性能（CROWN XLS 202） 输入灵敏度：0.775V 满负荷分配给4负载 频率响应（从20Hz-20KHz） 0.75dB 相位响应（在1瓦时）在10Hz时，-10在20KHz时， +19 信噪比（20Hz

22、-20KHz） 100dB（A计权，在满负荷 工作时） 总谐波失真（THD）：0.15%（在满负荷输出时，从 20Hz-1KHz） 互调失真（IMD）（4：1时，在60Hz和7KHz）额定功 率下，输出值为-40dB时 200 厅堂扩声基础室内声学 电压增益：31dB 串音（在额定功率下） 在1KHz时 -82dB，在20KHz时 -58dB 输出功率（1KHz Rated THD） 2欧 通道 250W； 4欧 通道 200W； 桥接 500W 8欧 通道 145W； 桥接 400W 阻抗负载 所有系列在立体声2欧8欧的情况下，桥接单声道8欧 的情况下都是安全的工作范围。 交流电源（10%）

23、 120V和230V，50Hz/60Hz 厅堂扩声基础室内声学 电声设备 音源 声频处理设备 功率放大器 重放系统 扬声器（扬声器（Loud speaker）系统）系统 耳机（耳机（Earphone） 蜂鸣器（蜂鸣器（Buzzer） 厅堂扩声基础室内声学 重放系统（Reproducing System） ： 扬声器（Loud speaker）系统 耳机（Earphone） 蜂鸣器（Buzzer） 厅堂扩声基础室内声学 扬声器系统 组成 扬声器单元扬声器单元 分频器分频器 箱体箱体 厅堂扩声基础室内声学 箱体（包括吸声材料）箱体（包括吸声材料） 密闭箱 倒相箱，倒相管 厅堂扩声基础室内声学 原则分类 箱体形式密闭式倒相式号筒式声柱式 分频数二分频三分频四分频