广播音频技术.ppt

1、广播音频技术,林海文,广播声学基础,物体受激会产生振动，当某些频率范围内的震动达到一定的强度，人耳就可以听到，这种振动称为发声。 发声体的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播 气温在15C时声波在空气大约以340m/s速度传播,声压,声波引起空气质点的振动，使大气压产生迅速的起伏。这种起压，称为声压。所谓声压就是有声波存在时，在单位面积上大气压的变化部分。声压（p）以pa,即帕（斯卡）为单位（1pa=1N/,即牛顿/平方米）。有时也用bar.我们听到的最弱的声音声压为210-5pa,即 0.00002pa,最强的声音的声压为20pa,声强，声功率,声功率（W）是

2、指声源在单位面积时间内向外辐射出的总声能，它表示声源发声能力的大小，以W（瓦）、mW(毫瓦)或W）。声强（I）是指在单位面积上通过多少瓦的声能，单位是W/（瓦/平方米） 声强和声功率通常不易直接测量，往往要根据测出的声压通过换算来求得。声强和声压都是表示声音大小的量，但两者是有区别的，声强是能量关系，而声压是压强关系,声压级,为了计算上的方便，同时也符合人耳听觉分辨能力的灵敏度要求，所以人们将最弱的声音（210-5pa）到最强的声音（20pa），按对数方式分成等级，以此作为衡量声音大小的常用单位，这就是声压级，其单位称为dB（分贝）。这样声信号和电信号的相对强弱，例如声压和电压、声功率和电功率

3、的放大（增益）或减小（衰减）的量都可用dB为单位来表示。,日常生活中，普通办公室的环境噪声的声压级大约5060dB，普通对话声的声压级大约6570dB，纺织厂织布车间噪声的声压级大约110120dB，小口径炮产生噪声的声压级大约130140dB，大型喷气飞机噪声的声压级大约150160dB,人耳的听觉特性,人耳对声音的三种主观感受：响度、音调、音色。 响度：人耳对声音强弱的感受称为响度。人耳对声音响度的感受与声压，频率有关系。一般来说高于20KHZ或低于20Hz的声音无论声压级多高都听不到。高于20KHz的频率就叫做超声波，而低于20Hz的频率就叫做次声波。所以说不是所有物体的振动所发出的声音

4、我们都能听到的。另外要能听到声音也必须有传播声音的介质。除了空气，水、金属、木头等弹性介质也都能够传递声波，它们都是声波的良好介质。在真空状态中因为没有任何弹性介质，所以声波就不能传播了,人耳听觉的几个效应,掩蔽效应：这种由于第一个声音的存在而使第二个声音提高听闻阈值的现象。 哈斯效应：利用声音达到听者的时间差来分辨不同声波声音的听觉效应。 双耳效应：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 鸡尾酒效应：是指人的一种听力选择能力，在这种情况下，注意力集中在某一个人的谈话之中而忽略背景中其他的对话或噪音。该效应揭示了人类听觉系统中令人惊奇的能力，使我们可以在噪声中谈话,

5、混响的概念,声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些。这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间。这种现象叫做混响 混响时间的长短是音乐厅、剧院、礼堂等建筑物的重要声学特性,混响时间,混响时间是厅堂音质或室内音质的重要评价指标，从混响时间的长短，大致可以判断厅堂音质的好坏。事实上，房间混响是否适当，不仅仅关系到声音的清晰度，而且还直接关系到声音是否真实、自然的程度，是否动听悦耳。主观听音评价的丰满、温暖、清晰、空间感等都与混响是否适当密切相关 混响时间，是指声音自稳态声压级衰减60

6、dB所经历的时间。即当(室内)声场达到稳态，声源停止发声后，声压级降低60dB所需要的时间称为混响时间。,立体声的概念,立体声系统：由两个或两个以上的传声器传输通路和扬声器(或耳机)组成的系统。经过适当安排，能使听者感受到声源在空间分布的感觉。 单声道系统：只由一只传声器拾音（或由几只传声器拾音后混合在一起），经一个传输通路传输后，由一只或由一组重放出来的系统。,立体声最佳听音位置,重放双声道立体声时的最佳听音位置是以左右扬声器连线为底边的等边三角形顶点处。,音频信号的链接,匹配链接：匹配链接方式； (1)功率匹配。这种情况下信号源的输出阻抗与负载阻抗完全相等，都是600。单位是dBm. (2

7、)电压匹配连接中(跨接方式)：指前级设备具有很低的输出阻抗而后级设备设备具有很高的输入阻抗（至少5倍以上），现今使用的系统和设备多是采用跨接方式连接的。单位是dBu.,平衡和不平衡方式,平衡传输是一种应用非常广泛的音频信号传输方式。它是利用相位抵消的原理将音频信号传输过程中所受的其他干扰降至最低。它需要并列的三根导线来实现，即接地、热端、冷端。所以平衡输入、输出插件必须具有3个脚位，如卡农或大三芯插件 非平衡传输只有两个端子信号端与接地端，在要求不高和近距离信号传输的场合使用,常用接插件,主要有卡侬插头（XLR），6.35三芯插头（）。6.35二芯插头，莲花插头（） 卡侬插头分为两种，公头和母

8、头，卡侬插头（又称XLR插头）有3个端，分别是1、2、3、每个卡侬插头上都会清楚的标明。,卡侬侧面,6.35mm插头,6.35mm二芯插头,莲花插头,平衡连接,非平衡连接,立体声录音技术,录制双声道立体声，主要采用时间差与声压差的方式营造立体空间感，时间差就是音源到达左右耳朵的时间不同而产生立体感，声压差是耳朵接收声音的强度不同而产生立体感。 立体声录音话筒的摆放方式(也称为制式)十分复杂，常用的有以下几种：,A/B方式：两支话筒拉开一定距离，平行或以一定夹角朝向音源。简单方便但容易产生音场及相位问题,ORTF方式：两支话筒相距17cm，以110度夹角朝向声源,ORTF方式,X/Y方式,两支话

9、筒以九十度夹角摆放，话筒振膜非常接近。以声压差进行立体声录音，好处是解决了相位问题，但对话筒的配对要求较高。,X/Y方式,M/S方式,M/S方式：一支心型指向性话筒(Mid)与一支8字型指向性话筒(Side)呈九十度摆放。MS方式需要通过编码器才能产生用于立体声录音的左右声道，编码方式为左声道=M+S，右声道=M-S。,M/S方式,数字音频技术基础,数字音频技术已经是广泛应用了。模拟时代声音和图像都是模拟信号，它们在时间和幅度上都是连续变化的。音频数字化是将声音信号的模拟量转换成数字量。也就是将时间上连续变化的声音信号变换为时间和幅度都不连续的脉冲信号，并用一组二进制数编成的码来表示。 数字化

10、一般需要完成采样，量化，编码三个步骤,常用采样频率和比特数,目前常用的专业设备采样频率为， 常用的比特数为比特，比特。 采样频率是指将模拟声音波形进行数字化时，每秒钟抽取声波幅度样本的次数。采样频率的选择应该遵循奈奎斯特（Harry Nyquist）采样理论：如果对某一模拟信号进行采样，则采样后可还原的最高信号频率只有采样频率的一半，或者说只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍，就能从采样信号系列重构原始信号,常用的数字音频文件格式,MPEG格式：MP1,MP2,MP3,MP4 S48：S48是STEREO 48KHZ的缩写，电台播出制作中使用使用标准 S48使用MP2压缩方式，48KHZ取样

11、，16比特量化。256Kb/S码率 其他格式：WAVE（*.WAV）、AIFF、AU、MP3、MIDI、WMA、RealAudio、VQF、OggVorbis、AAC、APE,MP3格式,我们通常所使用的MP3音频格式，是指采用 MPEG-1 编码方式的第3 层编码。采用此类编码算法进行音频数据的压缩主要是利用了人耳掩蔽效应 的心理声学模型 一个好的数据压缩技术必须满足3项要求。一是 压缩比 大；二是实现压缩 的算法简单，压缩、解压缩速度快；三是数据 还原 效果好。按照解码后的数据与原始数据是否完全一致来进行分类，数据压缩方法一般划分为有损 压缩法和无损 压缩法两种。,常见数字音频接口,AES

12、/EBU :采用了串行 传输格式，用于线性地 表示数字音频信号。该标准采用单根绞合线对，在无须均衡的情况下，可以在长达100米 的距离上传输数据 S/PDIF接口: Sony/Philips Digital Interface Format是SONY、PHILIPS数字音频接口的简称.就传输载体而言，SPDIF又分为同轴和光纤两种 MADI接口: 多面通道音频数字接口。一条同轴或光纤串行传输个通道,MADI接口,MADI=Multi-channel Audio Digital Interface。多通道音频数字接口 是由音频工程协会(AES)标准AES-10和AES-10id描述的一个接口标准

13、。 可用Optical（SC多模光纤）传56/64路信号，单向传输，传输距离较长。 也可用用BNC线缆传56/64路信号，单向传输，但传输距离上不如使用多模光纤。,广播播出常用设备,传声器：传声器俗称话筒是一种换能器件，将声音信号转变为电信号。根据能量转换方式分类，传声器分：电动式传声器，动圈式传声器，铝带传声器，电容式传声器，压电式传声器。 邻近效应：每个指向型话筒(心形、超心形)都有所谓的邻近效应，当话筒靠近声源时，低音频率响应增加，因此声音更加饱满，从而产生邻近效应。专业歌手经常利用这种效果。若想测试效果，则试着在唱歌时把话筒逐步靠近嘴唇，然后聆听声音的变化。,电容式传声器,动圈式穿声器

14、,什么是指向性,麦克风的指向性指的是麦克风从不同的方向拾取声音。 根据方向特性：全指向传声器双指向性传声器单指向性传声器 传声器的主要性能指标包括:灵敏度、频率特性 、输出阻抗和方向性。,全指向话筒,心型话筒,这种指向得名于它的拾音范围很像是一颗心：在话筒的正前方，其对音频信号的灵敏度非常高；而到了话筒的侧面（90度处），其灵敏度也不错，但是比正前方要低6个分贝；最后，对于来自话筒后方的声音，它则具有非常好的屏蔽作用。而正是由于这种对话筒后方声音的屏蔽作用，心形指向话筒在多重录音环境中，尤其是需要剔除大量室内环境声的情况下，非常有用。除此之外，这种话筒还可以用于现场演出，因为其屏蔽功能能够切断

15、演出过程中产生的回音和环境噪音。在实际中，心形指向话筒也是各类话筒中使用率比较高的一种，但是要记住，像所有的非全向形话筒一样，心形指向话筒也会表现出非常明显的临近效应。,心型：只会拾取面对麦克风的这个方向,超心形麦克风,它们能够更好的收录主唱的声音，并且阻挡周围乐队的声音。其缺点是也会收录一些麦克风后面的声音 它的指向性比心型还要强，而且背面拖一个“尾巴。超心型话筒的指向性比心型更窄，特别适合近距离拾音,全向型：收集你周围所有的声音,全向型麦克风对所有角度都有相同的灵敏度，这意味着它可以从所有方向均衡地拾取声音。因为回声的原因它很少用在现场录制中。然而在工作室内它是一个很有效的工具，尤其是你想

16、拾取到房间的所有的声音。这种话筒的最大优点就是不会产生明显的临近效应 相对于心型话筒，全指向话筒的所拾取的声场更为宽阔，特别适合录合唱组，环境音效，以及声学乐器，因为它的空间感特别出色,8字型：通常是铝带式麦克风,顾名思义，8字型麦克风的拾音形状类似数字8.也叫双心型麦克风或也被叫做是双指向形，它们通常被用在工作室而不是现场，而且大部分此类麦克风都是铝带式麦克风。它们从前方和后发拾取声音，而不是从两侧,调音台,根据不同用途区分，分为播出调音台，录制调音台，扩音调音台。根据信号处理方式不同分为模拟调音台，数字调音台。 调音台主要构成，输入部分，输出部分和监听部分。,数字音频工作站,数字音频工作站

17、（Digital Audio Workstation，简称DAW）是一种用来处理、交换音频信息的计算机系统。它是随着数字技术的发展和计算机技术的突飞猛进，将两者相结合的新型设备。数字音频工作站的出现，实现了广播系统高质量的节目录制自动化播出，同时也创造了更加良好的高效的工作环境 从硬件角度来说，数字音频工作站的构成可以归结为以下几个部分：计算机控制部分，核心音频处理部分，数据存储设备及其它外设设备；从软件角度来说，数字音频工作站可分为以下几个模块：操作平台，音频处理界面，文件格式，第三方软件及其他相关软件。,广播其它设备还有：磁带录音机（卡座），DAT数字磁带导录机。CD机，DVD，VCD机。

18、延时器。音分，音频处理器 热线电话耦合器等等,话筒使用,话筒的类型和位置会使整个声音整体产生很大的差别 让声源接近指向性话筒。要在开始时，将每个话筒置于其声源处几英寸的区域内。近距离收音会增加话筒的音量，使音响系统声音更大。使用单指向话筒降低回馈和串音。它们会隔离话筒一侧和后方的声音，单指向的典型有心型，超心型和超指向型。,公共广播系统通常使用可靠性高、动态大的低中阻型心型指向动圈话筒。 指向性电容式麦克风灵敏度极高，能够清楚的重现声音。前方接收的声音，增益最大。可以过滤来自四周的杂音，极适合在背景杂音多的环境使用。我们可以了解指向性麦克风在各方向的增益都不同，前方最大，两侧渐减，后方最小,监

19、听设备,扬声器：是一种把电信号转换为声音信号的器件，重放时受外部环境的影响。扬声器的性能优劣对音质的影响很大。扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件 耳机：是一种超小功率的把电信号转换为声音信号的器件，重放时不受外部环境的影响。,监测设备,VU表和PPM表 音量表是电台节目监测的专用仪表，它的技术性能与质量好坏，都会直接影响播出质量。目前使用最广的音量表是VU表和PPM表。 VU表的特点 目前直播室使用最广的一种音量表是“音量单位表”，又称VU表（最英文Volume Unit的缩写）。它是采用平均值检波器（二级和桥式整流器）并按简谐信号的有效值确定的，

20、因此是一种准平均值表 标准VU表的0VU（100%）相当于信号的准平均值1.228V，不能反映了声音信号的幅摆峰尖情况这是VU表的缺点,监测设备,针对VU表的缺点，又在逐渐推广另一种音量表，叫“峰值节目表”，又叫PPM表（是英文Peak Programme Meter的缩写），PPM表实际上是准峰值电平表，因为它是采用峰值检波器而按简谐信号的有效值确定刻度的。PPM表的最大特点是指针上升快，恢复慢，比较真实地反映出声音信号的准峰值变化，从而可避免设备过载 PPM一般用发光二极管LED指示信号的峰值，VU表多数为指针式， DPPM表:它是采用数字峰值检波器的,数字工作电平的确定,在广播模拟播出系

21、统中，电平值选择为0VU=+4dBu，即当VU表指示为0VU值时所对应的电平值为+4dBu。 根据国家广电总局发布的数字音频设备的满度电平标准满刻度电平0dBFS应为+24dBu,当测试一个+2dBu的单音频信号时VU表的指示在-2dB，DPPM表指示在-22dBFS,VU表与PPM表的选择与使用,VU表只能指示输入信号和准平均值，而不能指示输入信号的峰值。因此，当电路过载引起节目信号失真时，VU表往往指示不出来，而PPM表不存在这个问题。因为PPM表能指示出信号峰值的大小，能测出信号的摆幅情况，能精确指示出节目的峰值，所以PPM表作为检测声频节目电平时比VU表更为优越。但是，峰尖的大小并不能直接给人的听觉以强弱之感，因此峰值节目表的指示不能表示信号的响度，响度更多的接近于VU表，而不是峰值表。综合看，放音时用VU表较好，录音是PPM表与VU表并用更为合适。,相位表,相位表的主要功能在于指明两个声道的相位关系，同时对信号的单声道兼容性进行测量。 一般来讲 ，