音频基础知识.doc

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1、一般认为20Hz20kHz是人耳听觉频带,称为“声频”。这个频段的声音称为“可闻声”,高于20kHz的称为“超声”,低于20Hz的称为“次声“。(广播播控与电声技术p3) 所谓声音的质量,是指经传输、处理后音频信号的保真度。目前,业界公认的声音质量标准分为4级,即数字激光唱盘CD-DA质量,其信号带宽为10Hz20kHz;调频广播FM质量,其信号带宽为20Hz15kHz;调幅广播AM质量,其信号带宽为50Hz7kHz;电话的话音质量,其信号带宽为200Hz3400Hz。可见,数字激光唱盘的声音质量最高,电话的话音质量最低。除了频率范围外,人们往往还用其它方法和指标来进一步描述不同用途的音质标准

2、。 由于电子平衡与变压器平衡的区别,所以二者的接线方法是不一样的,应引起注意。 声学的基本概念音频频率范围一般可以分为四个频段,即低频段();中低频段();中低频();中高频段();高频段()。 频段:能够表现音乐的低频成分,使欣赏者感受到强劲有力的动感。频段:能够表现单个打击乐器在音乐中的表现力,是低频中表达力度的部分。 频段:主要表达演唱者或语言的清淅度及弦乐的表现力。 频段:主要表达音乐的明亮度,但过多会使声音发破。 音频频率范围一般可以分为四个频段,即低频段();中低频段();中低频();中高频段();高频段()。 频段:能够表现音乐的低频成分,使欣赏者感受到强劲有力的动感。频段:能够

3、表现单个打击乐器在音乐中的表现力,是低频中表达力度的部分。 频段:主要表达演唱者或语言的清淅度及弦乐的表现力。 频段:主要表达音乐的明亮度,但过多会使声音发破。所谓声音的质量,是指经传输、处理后音频信号的保真度。目前,业界公认的声音质量标准分为4级,即数字激光唱盘CD-DA质量,其信号带宽为10Hz20kHz;调频广播FM质量,其信号带宽为20Hz15kHz;调幅广播AM质量,其信号带宽为50Hz7kHz;电话的话音质量,其信号带宽为200Hz3400Hz。可见,数字激光唱盘的声音质量最高,电话的话音质量最低。除了频率范围外,人们往往还用其它方法和指标来进一步描述不同用途的音质标准。音质评价方

4、法 评价再现声音的质量有主观评价和客观评价两种方法。例如: 1语音音质 评定语音编码质量的方法为主观评定和客观评定。目前常用的是主观评定,即以主观打分 (MOS)来度量,它分为以下五级:5(优),不察觉失真;4(良),刚察觉失真,但不讨厌;3(中),察觉失真,稍微讨厌;2(差),讨厌,但不令人反感;1(劣),极其讨厌,令人反感。一般再现语音频率若达7kHz以上,MOS可评5分。这种评价标准广泛应用于多媒体技术和通信中,如可视电话、电视会议、语音电子邮件、语音信箱等。 2.乐音音质 乐音音质的优劣取决于多种因素,如声源特性(声压、频率、频谱等)、音响器材的信号特性(如失真度、频响、动态范围、信噪

5、比、瞬态特性、立体声分离度等)、声场特性(如直达声、前期反射声、混响声、两耳间互相关系数、基准振动、吸声率等)、听觉特性(如响度曲线、可听范围、各种听感)等。所以,对音响设备再现音质的评价难度较大。 所谓声音的质量,是指经传输、处理后音频信号的保真度。目前,业界公认的声音质量标准分为4级,即数字激光唱盘CD-DA质量,其信号带宽为10Hz20kHz;调频广播FM质量,其信号带宽为20Hz15kHz;调幅广播AM质量,其信号带宽为50Hz7kHz;电话的话音质量,其信号带宽为200Hz3400Hz。可见,数字激光唱盘的声音质量最高,电话的话音质量最低。除了频率范围外,人们往往还用其它方法和指标来

6、进一步描述不同用途的音质标准。音质评价方法 评价再现声音的质量有主观评价和客观评价两种方法。例如: 1语音音质 评定语音编码质量的方法为主观评定和客观评定。目前常用的是主观评定,即以主观打分 (MOS)来度量,它分为以下五级:5(优),不察觉失真;4(良),刚察觉失真,但不讨厌;3(中),察觉失真,稍微讨厌;2(差),讨厌,但不令人反感;1(劣),极其讨厌,令人反感。一般再现语音频率若达7kHz以上,MOS可评5分。这种评价标准广泛应用于多媒体技术和通信中,如可视电话、电视会议、语音电子邮件、语音信箱等。 2.乐音音质 乐音音质的优劣取决于多种因素,如声源特性(声压、频率、频谱等)、音响器材的

7、信号特性(如失真度、频响、动态范围、信噪比、瞬态特性、立体声分离度等)、声场特性(如直达声、前期反射声、混响声、两耳间互相关系数、基准振动、吸声率等)、听觉特性(如响度曲线、可听范围、各种听感)等。所以,对音响设备再现音质的评价难度较大。 通常用下列两种方法:一是使用仪器测试技术指标;二是凭主观聆听各种音效。由于乐音音质属性复杂,主观评价的个人色彩较浓,而现有的音响测试技术又只能从某些侧面反映其保真度。所以,迄今为止,还没有一个能真正定量反映乐音音质保真度的国际公认的评价标准。但也有报道,国际电信联盟(ITU-T)近期已批准一种客观评价音质的被称之为电子耳的新型测量方法,可对任何音响器材的音质

8、进行客观听音评价,也可用于检测电话通讯语音编码系统的缺陷。现将乐音音质评价方法综述如下: (1)主观听判音效 通常,据乐音音质听感三要素,即响度、音调和愉快感的变化和组合来主观评价音质的各种属性,如低频响亮为声音丰满,高频响亮为声音明亮,低频微弱为声音平滑,高频微弱为声音清澄。下面结合声源、声场及信号特性介绍几种典型的听感。 立体感 主要由声音的空间感(环绕感)、定位感(方向感)、层次感(厚度感)等所构成的听感,具有这些听感的声音称为立体声。自然界的各种声场本身都是富有立体感的,它是模拟声源声象最重要的一个特征。德波尔效应证明,人耳的生理特点是:人耳在两声源的对称轴上,当声压差p=0dB和时间

9、差t=0ms时,感觉两声源声象相同,分不出有两个声源;而当p15dB或t3ms时,人耳就感觉到有两个声源,声像往声压大或导前的声源移动,每5dB的声压差相当于lms的时间差。哈斯效应又进一步证明,当t5ms35ms时,人耳感到有两个声源;而当近次反射声、滞后直达声或两个声源的时间差t50ms时,即使一次反射声(又称近次或前期反射声)或滞后声的响度比直达声或导前声的响度大许多倍,声源方位仍由直达声或导前声决定。根据人耳的这个生理特点,只要通过对声音的强度、延时、混响、空间效应等进行适当控制和处理,在两耳人为的制造具有一定的时间差t、相位差、声压差P的声波状态,并使这种状态和原声源在双耳处产生的声

10、波状态完全相同,人就能真实、完整地感受到重现声音的立体感。与单声道声音相比,立体声通常具有声象分散、各声部音量分布得当、清晰度高、背景噪声低的特点。 定位感 若声源是以左右、上下、前后不同方位录音后发送,则接收重放的声音应能将原声场中声源的方位重现出来,这就是定位感。根据人耳的生理特点,由同一声源首先到达两耳的直达声的最大时间差为0.44ms0.5ms,同时还有一定的声压差、相位差。生理心理学证明:20Hz200Hz低音主要靠人两耳的相位差定位,300Hz4kHz中音主要靠声压差定位,更高的高音主要靠时间差定位。可见,定位感主要由首先到达两耳的直达声决定,而滞后到达两耳的一次反射声和经四面八方

11、多次反射的混响声主要模拟声象的空间环绕感。 空间感 一次反射声和多次反射混响声虽然滞后直达声,对声音方向感影响不大,但反射声总是从四面八方到达两耳,对听觉判断周围空间大小有重要影响,使人耳有被环绕包围的感觉,这就是空间感。空间感比定位感更重要。 层次感 声音高、中、低频频响均衡,高音谐音丰富,清澈纤细而不刺耳,中音明亮突出,丰满充实而不生硬,低音厚实而无鼻音。 厚度感 低音沉稳有力,重厚而不浑浊,高音不缺,音量适中,有一定亮度,混响合适,失真小。 除此之外,还有许多评价音质的听感,象力度感、亮度感、临场感、软硬感、松紧感、宽窄感等。 (2)客观测试技术指标 失真度 谐波失真,主要引起声音发硬、

12、发炸;而稳态或瞬态互调失真主要引起声音毛糙、尖硬和混浊。二者均使音质劣化,若失真度超过3时,音质劣化明显。音响系统的音箱失真度最大,一般最小的失真度也要超过1。 相位失真,主要引起1kHz以下的低频声音模糊,同时影响中频声音层次和声象定位。抖晃失真,主要是电机转速不稳,主导轴-压带轮压力不稳,磁头拍打磁带等造成磁带震动和卷带量变化,进而使信号频率被调制,声音音调出现混浊、颤抖。抖晃通常用音调变化的均方根值表示,通常,录音机的抖晃率0.1,Hi-Fi录音机0.005,普通录像机0.3,视盘机0001。 频响与瞬态响应 频响,指音响设备的增益或灵敏度随信号频率变化的情况,用通频带宽度和带内不均匀度

13、表示(如优质功放的频响1Hz200kHzldB)。带宽越宽,高、低频响应越好:不均匀度越小,频率均衡性能越好。通常,30Hz150Hz低频使声音有一定厚度基础,150Hz500Hz中低频使声音有一定力度,300Hz500Hz中低频声压过分加强时,声音浑浊,过分衰减时,声音乏力;500Hz5kHz中高频使声音有一定明亮度,过分加强时,声音生硬;过分衰减时,声音散、飘;5kHz10kHz高频段使声音有一定层次、色彩;过分加强时,声音尖刺;过分衰减时,声音暗淡、发闷。按此规律,可根据各种听感,定量调节音响系统的频响效果。瞬态响应,是指音响系统对突变信号的跟随能力。实质上它反映脉冲信号的高次谐波失真大

14、小,严重时影响音质的透明度和层次感。瞬态响应常用转换速率V/s表示,指标越高,谐波失真越小。如,一般放大器的转换速率10V/s。 信噪比 信噪比,表示信号与噪声电平的分贝差,用S/N或SNR(dB)表示。噪声频率的高低,信号的强弱对人耳的影响不一样。通常,人耳对48kHz的噪声最灵敏,弱信号比强信号受噪声影响较突出。而音响设备不同,信噪比要求也不一样,如Hi-Fi音响要求SNR70dB,CD机要求SNR90dB。 声道分离度和平衡度 声道分离度,是指不同声道间立体声的隔离程度,用一个声道的信号电平与串入另一声道的信号电平差来表示。这个差值越大越好。一般要求Hi-Fi音响分离度50dB。声道平衡

15、度,是指两个声道的增益、频响等特性的一致性。否则,将造成声道声象的偏移。 判断音质的依据,通常分为主观评价标准与技术(客观)评价标准两方面,音响系统的音质评价, 应采用主观评价与客观评价相结合的方法。一般来说,主观评价很差的系统,客观评价也不会很好;主观评价 很好的系统,客观评价不会很差;客观评价很差的系统,主观评价一定很差;客观评价很好的系统,主观评价评价不会很差;客观评价很差的系统,主观评价一定很差;客观评价很好的系统,主观评价分贝是什么? 根据人耳以上两个特性,为正确反映和概括可听范围,规定用对数标度表示声强。这样,对测定声强、计算和仪器的设计上都非常方便。当声压按几何级数增加时,而对数标度的读数却按算术级数呈均匀、缓慢地增加。这种用对数标度来表示声音压力的等级叫声压级。通常规定,以最低的刚能听到的声压(一般用0.0002微巴)为基准来量度任何一个未知声压。若想知道一个求知声压是多大,只要求出它和基准声压的比值,取其对数再乘20便可获得。声压级的单位叫贝尔,1贝尔等于10分贝尔简称分贝。分贝是测

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