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1、音响工程是在建筑声学和电声学的基石上建立起来的。 建筑声学:是一门古老的科学。,赛宾:混响时间,电声学是利用电子技术和应用声学的原理,解决声信号的一 门边缘性应用学科。,音响系统高保真重要属性 1、如实重现原始声音 2、如实重现原始声场 3、对音频信号加工修饰 音响系统的组成 1、厅堂扩声 2、室内录音 3、公共扩声 4、场馆扩声,第一章 声学基础,1.1 声音与声波 声源: 声音是由物体振动产生的,振动发声的物体称为声源 声波的产生与传播: 基本条件:声源、介质、人耳,声波传播:反射、绕射,噪声:紊乱断续或统计上随机的声音,声速(声速340m/s )、频率(Hz)、波长(m) 20-40Hz
2、超低音,50-200Hz低音,200-500Hz中低音,1000-5000Hz中高音,10000-20000Hz高音 声压:人耳能听到的声压为210-5Pa20Pa 声功率(W)、声强(W/m2) 声级(分贝dB ) 共振,第一章 声学基础,1.2 声波的度量,1.3 人耳的构造及功能 外耳:自然谐振频率为3400Hz 中耳 内耳 人耳的听觉范围 频率范围:20Hz20KHz 声压级范围:听阈0dB;痛阈120dB,第一章 声学基础,1.4 声音的三要素 响度(sone):人耳对声音强弱的感觉,主要声波的振幅决定 音调(mel):人耳对声音高低的感觉,主要与频率有关 音色:区别具有同样响度和音
3、调的两个声音的主观感受,第一章 声学基础,1.5 人耳的听觉特性 掩蔽效应:由于第一个声音存在而使第二个声音的听阈提高的现象 双耳效应:对声音定位,到达两耳声音的声级差、时间差不同 主观音:人耳中传输声音的机构具有非线性产生失真,形成高次谐波 哈斯效应(Hass):听觉的先入为主特性,是立体声系统定向的基础之一,又称为优先效应、延迟效应。 耳壳效应:耳壳各部分对声波产生的不同发射延迟作用 德 波埃效应:,第一章 声学基础,第一章 声学基础,1.6 立体声 概念: 立体声是由两个或两个以上传声器、传输通路及扬声器(或耳机)组成的系统。可使听声人感受到声源的方位,获得较好的立体感、临场感和真实感,
4、四面八方声音包围的感觉。 立体声的实现,主要是利用人的双耳听觉效应。 方位感、立体感、临场感、真实感 三维立体声场,第一章 声学基础,1.7 人耳对声源的定位 1、人耳对声源方位的判断,主要是基于两个因素: (1)声音到达两耳的时间差: (2)声音到达两耳的声级差(高频声定位): 2、由此衍生出的两个因素: (1)声音的低频分量对双耳产生的相位差(低频声定位): 时间差与声源方位角有关,相位差还与声源频率有关。 (2)人头对声音的高频分量造成遮蔽而产生的音色差: 声源偏离听声人正前方角度越大或频率越高,声级差越大。对300Hz以下的低频声定位较差。 3、人耳对前后、上下声源方位的判断,第一章
5、声学基础,1.8 德波埃实验 双扬声器听声实验,为双声道立体声系统的实现奠定了基础。 (1)无声级差、无时间差 两扬声器连线的中点处有一虚声源存在,只有一声像 (2)有声级差、无时间差 声像由中点偏移声级较大的扬声器,15dB,声像固定 (3)有时间差、无声级差 哈斯效应,由时间差决定,回声效应 (4)有时间差、有声级差 综合作用,第一章 声学基础,1.9 立体声的重放 1、立体声最佳听声位置 在以左右扬声器连线为底边的等边三角形顶点处 2、听声区域的扩大和声像的展宽 指向性扬声器 利用反射板 电路反相 3、听声房间 减少反射,第一章 声学基础,1.10 家庭影院多声道环绕立体声,1 模拟环绕
6、声(人造混响环绕声):延时、混响 2 杜比环绕立体声:4声道立体声 3 杜比定向逻辑环绕声:定向逻辑 4 DSP技术(数码声场处理)数字信号处理技术 5 SRS环绕声 声音恢复系统,三维“3D”声场,第一章 声学基础,6 THX系统(Tomlinson Holman Experiment) 美国卢卡斯公司星球大战 特点:后级处理系统;一种六声道的电影伴音系统,具有正确的声场定位,频响宽,失真度小,对设备和播放环境有严格的要求。,第一章 声学基础,7 杜比AC-3数码环绕系统(Dolby Audio Code-3) 全数字化的六声道(5.1声道)系统,每一个声道都传送、处理音频信号,通过数字编码
7、技术,取得更宽的动态和频响范围,信噪比高,使音响具有影院的气势,满足多媒体数字信息交换的要求;,第一章 声学基础,8 DTS系统(Digital Theatre System) Terry Beard 斯皮尔伯格 特点:数字影院系统,是一种用于影院的六声道数字音频编码技术,性能同杜比AC-3系统,音频信号通过同步CD-ROM存放播出。数据流量大;编码丢失信号少;音质取样高。目前最好的5.1环绕声系统之一。,第一章 声学基础,9 SDDS影院系统(Sony Dynamic Digital Sound) 动态数字影院,7.1声道,音质好。,3D IMAX影院,YAMAHA YSP4100,第一章
8、声学基础,1.11 室内声学基础,1、室内声音的传播 (1)声音在室内传播:反射和吸收 (2)按声音到达的先后,可分为直达声、早期反射声、混响声 早期反射声可以给人亲切感和临场感,早期反射声与混响声相配合,使声音更丰满。 2、混响时间 (1)定义:当一个连续发声的声源,在达到稳态声场后突然停止发声,从声源停止发声到室内声能密度衰减到原来的百万分之一(60dB)所经历的时间。一般居室的混响时间为0.6s。 (2)混响时间的长短是进行音质评价的重要指标之一。 混响时间短,有利于听声的清晰度,过短声音干涩,响度不足;混响时间长,有利于声音的丰满,过长声音分辨不清,降低了听声的清晰度。,赛宾定律,第一章 声学基础,3、吸声、吸声材料 (1)吸声系数 (2)吸声材料: 多孔型:吸声频率特性为低声频小,高声频大; 板(膜)振动型:吸声频率特性为在低声频段的共振频率形成峰值,一般吸声系数不大 共鸣型:吸声频率特性为在共鸣频率吸声系数很大 4、隔声、隔振、扩散,