2025年大学《声学》专业题库-声学声音工程：声音增强与调音技术

2025年大学《声学》专业题库——声学声音工程：声音增强与调音技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的代表字母填写在题号后的括号内）1.在声音增强中，谱减法主要面临的挑战之一是可能导致原始信号中的窄带成分（如语音）被错误地削除，这种现象通常被称为？A.频率偏移B.音乐失真（或伪音乐）C.相位失真D.噪声放大2.在音频处理中，用于抑制信号动态范围（即提高最大声级与最小声级之比）的设备是？A.均衡器（EQ）B.限制器（Limiter）C.压缩器（Compressor）D.混响器（Reverb）3.以下哪种技术通常用于在嘈杂环境中提高语音的可懂度，它通过分析语音频谱的统计特性来估计和抑制背景噪声？A.基于相位修正的增强B.语音活动检测（VAD）C.维纳滤波D.短时傅里叶变换（STFT）4.在设计房间混响时，房间常数（R）越大，通常意味着？A.混响时间越长B.混响声越清晰C.反射声越少D.房间体积越大5.均衡器（EQ）中，具有一个中心频率、一个增益值和一个带宽（Q值）的滤波器被称为？A.陷波滤波器B.带通滤波器C.通用滤波器D.递归滤波器6.在声音调音中，用于创造空间感和深度感的技术是？A.频谱整形B.动态范围控制C.混响处理D.声相（SoundPanoramic）效果7.评价声音增强效果时，除了客观指标（如信噪比SNR），还非常依赖于？A.处理算法的复杂度B.处理所需计算资源C.主观听觉评价D.厂商标识8.压缩器（Compressor）的“阈值（Threshold）”参数主要控制的是？A.输出信号的峰值电平B.被压缩信号电平的门限值C.压缩效果的持续时间D.增益减少的比率9.噪声消除技术中，能够同时分离出多个原始信号源的算法通常被称为？A.自适应噪声消除器B.盲源分离（BSS）技术C.谱减法D.维纳滤波10.对于音乐信号处理，使用过于宽带的均衡器进行大幅度提升或衰减可能会导致？A.听觉频率掩蔽效应显著增强B.信号相位关系严重失真C.声音变得非常尖锐或沉闷D.动态范围显著减小二、填空题（请将答案填写在横线上）1.声音增强的主要目标包括抑制__________、改善__________以及恢复或提升声音的__________。2.谱减法的基本思想是用估计的噪声谱代替原始信号谱中噪声所在的频段，其核心步骤通常涉及短时傅里叶变换和__________运算。3.在调音中，用于模拟房间声学环境，为声音添加空间感的设备称为__________。4.均衡器根据其频率响应特性，可以分为高通、低通、带通和__________等类型。5.压缩器的主要作用是减少输入信号动态范围，它通过在输入信号超过预设的__________电平时，按设定的__________降低其增益。6.衡量混响长短的常用指标是__________，它表示声音从房间中完全衰减所需的时间。7.在进行语音增强时，为了防止背景噪声的干扰，通常需要先进行__________，以区分语音段和非语音段。8.声音的主观质量评价常用平均意见评分（__________）或短时客观清晰度指数（PESQ）等指标。9.盲源分离技术不需要任何关于源信号或噪声的先验知识，能够从观测信号中分离出原始信号。10.声音调音不仅是技术操作，也涉及到__________和审美判断。三、名词解释（请简要解释下列名词的含义）1.语音增强（SpeechEnhancement）2.回声消除（EchoCancellation）3.均衡（Equalization,EQ）4.动态范围控制（DynamicRangeControl,DRC）5.混响时间（ReverberationTime,RT60）四、简答题1.简述谱减法声音增强的基本原理及其主要局限性。2.比较维纳滤波和谱减法在噪声抑制方面的主要异同点。3.简述均衡器（EQ）在音频调音中的主要作用，并列举至少三种不同类型的EQ及其典型应用场景。4.解释压缩器（Compressor）的关键参数（阈值、比率、启动时间、释放时间）的含义及其对声音效果的影响。5.为什么在音乐录音棚或现场扩声系统中，混响的处理非常重要？简述设计或调整混响时需要考虑的因素。五、计算题（请列出计算步骤并给出结果）1.假设对一段语音信号进行处理，原始语音的信噪比为30dB（SNR_orig=30dB），背景噪声的信噪比为-10dB（SNR_noise=-10dB）。使用谱减法处理后，假设噪声得到了90%的抑制（噪声功率降低了90%）。请估算处理后语音与噪声的比值（即处理后的信噪比SNR_processed），并简要说明该结果的意义。2.某压缩器设置为：阈值（Threshold）-2dB，比率（Ratio）3:1，启动时间（AttackTime）50ms，释放时间（ReleaseTime）200ms。请解释当输入信号瞬时电平超过-2dB时，该压缩器会如何改变输出信号电平？假设输入信号为一个从-5dB快速上升至+5dB的瞬态脉冲，请大致描述输出信号的波形变化过程。六、论述题1.试论述在进行声音增强（特别是语音增强）时，如何在有效抑制噪声的同时，尽量保留或改善原始语音的可懂度和自然度？讨论其中可能涉及到的技术挑战和权衡。2.结合实际应用场景（如电影音效、游戏配乐、直播等），论述声音调音技术（包括EQ、压缩、混响等）在创造特定氛围、增强情感表达和提升听觉体验方面所起的作用。---试卷答案一、选择题1.B2.C3.C4.A5.D6.C7.C8.B9.B10.C二、填空题1.噪声，清晰度，音质2.乘法（或逆谱）3.混响器（或ReverberationUnit/Effect）4.陷波（或Notch）5.阈值，比率6.混响时间（或ReverberationTime,RT60）7.语音活动检测（或VoiceActivityDetection,VAD）8.平均意见评分（或MeanOpinionScore,MOS）9.盲源分离（或BlindSourceSeparation）10.听觉（或听觉感知）三、名词解释1.语音增强：利用信号处理技术改善语音信号质量，主要目标是抑制噪声、回声等干扰，提高语音的可懂度和自然度。2.回声消除：利用自适应滤波等技术，估计并消除由远端信号延迟反射产生的回声，常用于会议系统、电话等。3.均衡（EQ）：通过调整音频信号不同频率分量的增益，改变声音的频率特性，以修正缺陷、塑造音色或达到特定效果。4.动态范围控制（DRC）：利用压缩器、限制器等设备，减少输入信号动态范围（最大值与最小值之比），使其更适合播放或存储媒介。5.混响时间（RT60）：声音在房间内从初始声级衰减至原始声级以下60dB所需的时间，是衡量房间混响长短的主要指标。四、简答题1.解析思路：首先说明谱减法的原理，即将待增强信号进行STFT，估计其中的噪声谱，然后用估计的噪声谱替换掉原始信号谱中对应噪声的频段。接着分析其主要局限性，通常包括：音乐失真（或伪音乐）、原始信号窄带成分被削除、对非平稳噪声抑制效果差等。2.解析思路：比较维纳滤波和谱减法的原理和特点。维纳滤波基于最小均方误差准则，利用信号和噪声的统计特性设计滤波器，理论上能最优地抑制噪声，但计算复杂且对噪声和信号的统计特性依赖性强。谱减法原理简单，计算量小，但对噪声估计误差敏感，易产生音乐失真。相同点都是旨在抑制噪声。3.解析思路：说明EQ在调音中的核心作用是频率调整。列举不同类型EQ：如参数EQ（可精确调整中心频率、带宽、增益）用于精确修正；图形EQ（推拉式）用于整体音色塑造；陷波EQ用于消除特定频率干扰。根据应用说明其场景：如提升低频增加低音力量、提升高频增加空气感、用陷波消除电源频干扰等。4.解析思路：分别解释各参数含义：阈值是决定压缩器开始工作的输入信号电平；比率是信号超过阈值后，输出信号增加量与输入信号增加量之比，决定了压缩强度；启动时间是信号超过阈值后，压缩器增益开始变化的快慢；释放时间是信号低于阈值后，压缩器增益恢复到正常状态的速度。说明这些参数共同决定了压缩效果的动态特性。5.解析思路：说明混响对声音空间感和真实感的重要性，是营造环境氛围的关键。论述调音时需考虑：目标场景（如教堂的空旷感、音乐厅的丰富感）；混响类型的选择（如模拟房间、板式、弹簧等）；混响参数的调整（如预延迟、衰减时间RT60、扩散度等），以及混响与主信号的平衡，避免过度或不足。五、计算题1.解析思路：计算原始语音和噪声的功率比，P_orig/P_noise=10^(SNR_orig/10)=10^(30/10)=1000。处理后噪声功率降至原来的10%，即噪声功率比为P_noise'/P_orig=1/10。处理后信噪比SNR_processed=10*log10(P_orig/P_noise')=10*log10(1000*(P_noise'/P_orig))=10*log10(1000*(1/(P_orig/P_noise')))=10*log10(1000*(1/1000))=10*log10(1)=0dB。结果为0dB，说明处理后信噪比仅略有改善（从30dB提升到接近0dB），且由于噪声抑制不完美，原始信噪比可能并未完全翻倍。2.解析思路：当输入信号电平（以分贝表示）超过阈值-2dB时，压缩器开始工作。超过部分的信号电平会被降低，降低的比率是设定的3:1。即输入电平每超过阈值3dB，输出电平就比输入电平低1dB。启动时间50ms指信号超过阈值后，压缩效果从0逐渐变化到全比率所需的时间。释放时间200ms指信号低于阈值后，压缩效果从全比率逐渐恢复到0所需的时间。对于上升脉冲，在-5dB到-2dB段无压缩，在-2dB到+5dB段，输出电平会根据超出的电平（相对于-2dB）按3:1比率降低，具体表现为输出斜率变缓，且输出峰值低于输入峰值。六、论述题1.解析思路：论述中应首先强调平衡：既要有效抑制噪声，又要避免过度处理导致语音失真或自然度下降。接着讨论关键技术：如采用基于统计模型的方法（如MMSE维纳滤波）或基于结构的方法（如基于相位调整）；利用语音活动检测（VAD）精确区分语音和噪声；考虑感知模型（如感知噪声消除）来更好地符合人耳特性；针对不同类型噪声（如平稳/非平稳）选择不同算法；以及考虑多通道信号处理等。最后指出其中的权衡，如计算复杂度与效果、抑制噪声与保留语音细节