0198《教育电声系统》2018 年 6 月期末考试指导一、 考试说明（一）说明本门课程为闭卷考试，满分为 100 分，考试时间为 90 分钟。（二）考试题型和相应的答题技巧1.名词解释（每题 4 分，共 20 分）答题技巧：根据 PPT 和讲义对该名词做出解释即可。2. 简答题（每题 10 分，共 30 分）答题技巧：写出自己的主要观点，然后围绕此观点逐一展开论述，一般来说，最好从几个方面谈对某一问题的认识和看法。3.问答题（每题 20 分，共 20 分）答题技巧：综合运用理论知识回答问题。4.计算题（每题 15 分，共 30 分）答题技巧：结合原理及公式，列式计算。二、 复习重点内容 第一章 总论1、广播系统包括有线广播和无线广播两大类型。2、语言学习系统这是教育电声系统所特有的一种系统。它用作高效率、高质量的语言教学和训练。语言学习系统主要由电声器材装配起来的语言实验室构成。电声器材包括录、放设备和传声器、扬声器、耳机等电声器件以及声音的传输、分配和控制装置。现在先进的语言学习系统还把电子计算机、有线电视、光盘、电影、幻灯投影设备、学习反应分析器等装备在其中，构成为多媒体的学习系统。语言学习系统为语言教学特别是外语教学提供了一个良好的语言学习环境。在这样的课室里，学生能听（录音）、能讲、能录、能与教师联络；师生可以双向对话，学生之间可以相互交流；教师可以面对全班、小组或个人讲话，既可以进行集体教学又可以进行个别教学；全班学生可以学习同一个内容的材料，也可以学习不同的材料。利用语言学习系统进行语言、外语教学能有效地强化训练，提高单位时间的学习强度和质量。语言学习系统按装备和功能的不同可分为听音型、听说型、听说对比型、视听型等几类。目前使用最为广泛的是听说对比型的语言实验室。3、教育声系统内涵教育声系统是一门以教育系统中的声现象为主要研究对象的学科。其研究内容主要包括声源（主要是人声）、声信号的控制与记录、声音的传输（包括网络间传输）与重放（包括播出）以及声音评价（包括音质主观评价）等几部分。在许多情况下，教育系统是一个视听系统。除了声音外，还有画面。因此，在创建这样系统时，应注意考虑声音与画面之间相互作用与相互诱导等复杂关系。建立教育声系统的目的，在于为教育者与受教育者服务，或者用现今时髦的话来说，就是应当“以人为本”。教育的出发点与归宿点都在于此，这也应成为教育声系统的出发点与归宿点。第二章 声学基础1、声场中某一点的声强定义为在单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积的声能量，通常记为 I。 的灵敏度与频率有关，不同的频率，传声器的灵敏度并不相同。这种灵敏度随频率变化的特性就称为传声器的频率特性或频率响应。通常采用传声器的灵敏度与频率之间的关系曲线表示，这一曲线称为传声器的频率响应曲线。 （3）等效噪声级 在理想情况下，当作用于振膜上的声压为零时，传声器的输出电压应等于零。但是，事实并非如此。尽管传声器的振膜并没有声压的作用，但它仍然有一定的电压输出。我们将这一并不是声压的作用而引起的电压称为噪声电压。为了表征传声器能够拾取低声级的能力，必须引入一个与传声器的灵敏度有关的量，称之为等效噪声级。 （4）指向性 传声器的指向性指的是传声器对不同角度入射的声压的响应。 在实际工作中，通常采用极坐标图形表示，称为传声器的指向性图形。（5）动态范围传声器动态范围是以传声器的最高声级（分贝）与等效噪声级（分贝）之差表征的。最高声级指的是容许声级的最大值。它是传声器动态范围的上限。在这一声级时，传声器的非线性失真应不超过某一规定值。例如，对于通常所谓的“高保真系统” 而言，常常以谐波失真达 05%的声级作为传声器的最高声级。 （6）输出阻抗与负载阻抗这里主要指的是传声器与其后面输入级（例如调音台）的配接问题。从信号的传输过程看，应当把传声器看成是电压源，而不应将它作为功率源看待。这就是说，在配接时，应当是电压匹配而不是功率匹配。因此，要求负载阻抗比传声器的内阻大得多。负载对信号源来说，相当于开路状态。在一般情况下，要求负载阻抗比内阻大 5 倍即可。3、在使用传声器时应注意以下一些基本事项：（1） 在选用传声器时应将传声器的离轴染色和近讲效应考虑在内。 （2） 避免过载。（3） 阻抗匹配。（4） 保证在信号的通路中没有反相。（5） 保证所有传声器的电缆都有很好的屏蔽。（6） 保护好传声器，使其不受风和振动噪声的影响。（7） 当使用隔声屏风时应特别谨慎，最好预先试验（听）一下。（8） 如果一个传声器能很好地工作，就不要使用两个或两个以上传声器。4、扬声器的主要电声参数及其物理意义如下：（1）辐射效率 扬声器的辐射效率是指它辐射的声功率 WA与扬声器输入的电功率 WE之比，记为 ，即 =（WA / WE）×100% （2）灵敏度与频率响应曲线 扬声器的灵敏度指的是它在单位电压作用下的输出声压。具体规定为在参考轴上距参考点 1 米处的扬声器辐射的声压 p 与加在扬声器输入端上的纯音信号的电压 V 之比，即Ere = p / V ( 微巴 / 伏 或 帕 / 伏 ) 当然，扬声器的灵敏度也可以用分贝表示。反映扬声器灵敏度与频率之间关系的曲线称为扬声器的频率响应曲线。（3）指向特性 扬声器的指向性系指它所产生的声压在周围空间的分布情况，一般以指向性图形表示。（4）非线性失真扬声器的非线性是指在扬声器辐射的声波的成分中所包含的那些在其输入端中不存在的频率成分的情况。通常用 方均根谐波失真和内调制失真（即互调失真）表示。（5）标称阻抗扬声器的标称阻抗是整在有效频率范围内，在其阻抗曲线上的谐振峰后平坦部分的阻抗模量。它是一个纯阻值。在测定馈给扬声器的有效电功率时以此代替扬声器。（6）动态范围对于扬声器的动态范围的要求比较复杂，国内外生产厂家对扬声器系统出厂指标的标识方法也各不相同。除了额定（标称）功率外，还有最大使用功率、音乐功率等，其目的就是力求说明扬声器系统的动态范围。（7）瞬态失真这是由扬声器的瞬态特性而引起的一种失真。第九章 声信号处理设备1、数字音频设备的基本特点与模拟技术相似，数字音频技术就是将声音通过采样、量化后，通过使用二进制码字对其进行编码，从而将声压随时间变化的声信号转变成为一系列数码，交由数字设备（计算机或中央处理器）按照一定要求进行处理，正像电声换能器的传声器将声信号变换成电信号后，由电子设备进行处理一样。在任务完成后，其结果再变换为声音信号。前者称为模 / 数变换，也称 ADC（Analogue Digital Conversion），通常记为 A / D，后者叫做数 / 模变换，也称 DAC（Digital Analogue Conversion），通常记为 D / A。2、延时、混响与回声延时可以理解为信号通过一个装置所需要的时间，或波通过传输电路的任意两个指定点之间的间隔。这里“所需要的时间”或“间隔”称为延时时间，因此，延时时间也可以理解为一个信号落后与另一个信号的时间量。在室内，延时声是相对于直达声而言的，即直达声之后的所有声音均为延时声。根据延时声到达时间的先后在听感上差异，又将延时反射声分为前期反射声和某一时限（例如 30 毫秒）以后的反射声。但延时时间到达一定时限，例如 50 毫秒，人耳则能分辨出先后到达的两个声音，这种现象称为回声。混响声在本质上也是反射声，只不过它是许许多多密集而不可分的反射声的集合。3、常见的混响器有机械式混响器、模拟电子混响器、数字混响器以及混响室等四种。4、延时器与混响器的使用延时器与混响器的首要任务是模拟或创造声音的空间效果。关于这方面的分析，我们将在下一章有关声音的空间环境效果中进行讨论。事实上，延时和混响还可以制作多种声音效果，如亲切感、深度感、丰满度以及加倍效果、镶边效应等。由于它们可以模拟和创造室内不同的延时和混响效果，以及自然界根本无法得到的特殊声音效果，故又称之为效果器。第十章 空间环境效果及其控制1、延时反射声在听感中的作用在室内，继直达声之后由室内各边界面反射而到达听者的是前期反射声，这种声音是由房间本身的特性决定的一种延时声。它们具有以下主要特点：（一）在一般情况下，这种延时声的强度是随时间逐渐减弱的。但在某些情况下，例如在房间的体积足够大，并具有强反射面的情况下，可能出现相对振幅较大，而且延迟时间较长的强反射声，从而产生回声感觉；或者由于体型规则，尤其是在室内存在强反射的平行面或凹型曲面的情况下，可能出现连续反射的强反射声，从而引起颤动回声或声聚焦 等现象。（二）反射声的方向通常与直达声不同。它们是由反射面的位置和形状决定的。（三）反射声的频率特性因界面的声学特性而异。一般地说，反射声的频率特性是和直达声不同的。2、混响声在听感中的作用混响声对听感的影响很大，主要有以下几个方面：（一）提高了听感的响度；（二）给人以温暖感（主要指音乐而言）与力度感；（三）影响听感中的清晰度、融合度及层次感；（四）提高了声音的丰满度；（五）给空间环境感以重要影响，并对判断声源的距离以重要作用。3、运用混响声进行声音效果创作的注意点：（一）从概念上必须十分明确客观的混响时间及混响量与主观的混响感之间的联系与区别，切不可混淆。（二）巧妙地运用人工混响是音质加工处理的重要环节。第十一章 录音中的音质主观评价1、录音控制室的一般要求无论那一种录音控制室，用于制作立体声节目的都必须满足以下基本要求：（1）混响时间应足够短，通常在 0.25～0.4 秒；（2）声学处理应左右对称；（3）在监听的位置上应有平直的频率响应。2、审听是在完成全部录音工作后对节目的声音质量进行的最后鉴定。第十二章 电声系统1、扩声系统的基本组成部分：传声器输入通路、线路输入通路、调谐器输入通路、混合器、信号放大级、功率分配。2、有线广播的工作流程有线广播台、站或网络与一般扩声系统的主要区别是：包括传声器在内的声源和播出设备与用户并不处在同一声场之中。除此以外，有线广播站的设备系统比较完整，功率也较大，并往往配备有制作声音节目的专用录音室、播音室及转播设施。图 12-2 为有线广播站主要设备及工作流程的示意图。3、室内扩声的基本要求（1）最大声压级（2）传输频率特性（3）传声增益（4）声场不均匀度（5）总噪声级4、录音合成方式（一）同期录音一次合成（二）分期录音多轨合成 (三) 同期录音多轨合成5、语言学习系统的类型（一）按系统的功能划分，可分为：听音型、听说型、听说对比型和视听型四种。（二）按系统的装备方式划分，除有线系统外、有无线发射型、遥控型、流动型、便携型、微处理操作型等。 6、语言学习系统的功能语言学习系统可以使学习者在语音学习的听、说、读、写、译等各方面都得到训练，这是与学习系统能提供各种功能分不开的，典型的 AAC 型系统大致有以下几种功能。1）学习功能学习功能是系统最基本的功能，可选择不同课程内容进行教学活动。（1）基本课程 全部学生通过同一声道学习同一课程。（2）高级课程 教师可选用两种或两种以上的课程分别指定给不同的学生进行学习。（3）两人对话 每两学生为一组，互相对话，教师可进行监听，掌握学习情况。（4）小组会话 教师将功能键放在“小组讨论”上即可进行小组（如 4 名学员为一组）会话练习。2）课程编辑功能利用现成的课程录音带自动编辑成各种练习用音带。具有快速复制、句型重复、滞留练习时间等功能。 3）呼唤功能（1）全呼 教师按下“全呼”键（ALL），可用传声器发出指示，通过扬声器播出，或被学生耳机收听。（2）声道呼叫 教师按下不同内容的通路按键，学生可相应地接受教师的指令。（3）呼叫应答 任一学生按下座位上的“呼唤”（CALL）键，便可登记于教师主控台，并通过显示或音响使教师引起注意，教师接下“呼唤应答”（CALL RESPONES）键，即可与学生个别交谈，进行个别指导。 4）对话功能 （1）个别交流 教师可用光笔（或位键）接通任意学生进行交谈。 （2）小组交流 教师接下“分组”（GROUP）键，可用光笔（或按键）接通数个学生进行交谈。 （3）示范交流 教师接下“示范”（MODEL）键，将选出的范例传送给其他学生聆听。 5）监听功能 （1）课程监听 教师按下所要监听的课程号钮（PGM MONITOR）的编号，便可通过头戴耳机听到。 （2）传声混合 控下“传声混合”（MIC MIX）键，教师的话语可混入正在监听的课程中。 （3）个别监听 教师可选出任一学生座进行监听。 （4）小组监听 教师可监听任一组学生座。6）遥控功能 （1）启闭学生用传声器。 （2）锁定学生座录音机中的磁带舱盒。 （3）控制学生录音机的各种功能以及决定学生座可否自行操作。7）学生座录音机操作功能 （1）电源开关 学生打开电源，主控台即有显示，作为学生出席的标记。 （2）课程选择键 选择学习内容用。 （3）呼唤键 呼叫教师用。 （4）收听键 通过耳机收听录音材料用。 （5）录音／跟该键 （REC／PRAC）与收听健同时按下，可录下课程内容，单按此键，可边听边录自己发音。 三、 重点练习题（一） 名词解释1．有效值2. 谐振动3. 波长4．稳态声（二） 简答题1．简要说明使用传声器时应注意哪些基本事项？所谓“3:1”定律的实质是什么？ 2. 简要说明室内扩声系统的设计要点。3. 常用的声信号处理设备主要有哪些？简要说明它们各自的基本性能。（三）问答题扬声器的主要电声参数有哪些？它们的物理意义如何？（四）计算题1．设在某空间中有两个不相干声源，已知它们在此空间某点产生的声压级 L1 = 70分贝和 L2 = 80 分贝，请按声压级的定义，求该点产生的总声压级。2. 若有一音乐录音室，其体积为 3000 米3，混响时间为 1.7 秒，试求这一音乐录音室的混响半径。四、 练习题参考答案（仅供参考）（一） 名词解释1．有效值：对于随时间以正弦或余弦函数规律变化的参量，如位移、速度、加速度、作用力及声压等等，都可以引入相应的有效值代替变量。从物理意义上讲，就是不考虑上述各物理量的瞬时状态，仅从能量的角度上讲，它们是同样“有效”的。其计算方法是“先平方，再平均，然后开方”。对于谐振动而言，有效值总是相应最大值的 0.707 倍。2. 谐振动：解释（1）： 振动加速度 α 与位移 x 成正比，但方向相反的运动称为谐振动。即满足α=−KMMMx的运动称为谐振动。式中 KM为弹簧的劲度系数，MM为弹簧振子的质量。 解释（2）：位移随时间以正弦或余弦规律变化的运动，即满足x= A0cos ω0t 或 x= A0sin ω0t的运动称为谐振动。式中 x 为振动位移，A0为振幅，ω0为振动的圆频率，t 为时间变量。3. 波长：在波形曲线上，两个相邻的、振动状态完全相同的质点之间的距离，即一个完整波形的长度，称为波长，通常用 表示。4. 稳态声：由许多强度不同的频率成份组成的声音，而且它所包含的频率及其强度不随时间改变，或在不同时间间隔内，其平均值保持不变，这种复合声则称为稳态复合声， 简称为稳态声。（二） 简答题1．简要说明使用传声器时应注意哪些基本事项？所谓“3:1”定律的实质是什么？[答题要点]:在使用传声器时应注意以下一些基本事项：（1）在选用传声器时应将传声器的离轴染色和近讲效应考虑在内。 （2）避免过载。（3）阻抗匹配。（4）保证在信号的通路中没有反相。（5）保证所有传声器的电缆都有很好的屏蔽。（6）保护好传声器，使其不受风和振动噪声的影响。（7）当使用隔声屏风时应特别谨慎，最好预先试验（听）一下。（8）如果一个传声器能很好地工作，就不要使用两个或两个以上传声器。“3 1 定律”的实质是将相位抵消问题减小到最低程度，通常可达到－10 分贝以上。2. 简要说明室内扩声系统的设计要点。[答题要点]：（1）确定设计要求，主要包括以下内容：1）最大声压级、2）传输频率特性、3）传声增益、4）声场不均匀度和 5）总噪声级。（2）室内扩声系统的设计1）确定设计思路，特别是根据室内的体积、混响时间 T60以及吸声面与反射面布置的特点，适当地选择扬声器（系统）和功率放大器，并对扬声器（系统）进行适当的安装，以满足设计要求。2）具体设计包括以下基本内容：①室内声学状况的估计②根据用途、设计标准、室内应达到的声级等因素，估算扬声器（系统）的功率。③选配功率放大器最后，根据扬声器系统和功率放大器的要求，选配其他设备。3. 常用的声信号处理设备主要有哪些？简要说明它们各自的基本性能。[答题要点]：常用的声信号处理设备及其基本性能如下：（1）延时器，主要用于模拟空间的延时反射声，利用不同的延迟时间在听感上的作用，还可创造特殊的声音效果，如亲切感、加倍效果、镶边效应、回声等。（2）混响器，主要用于模拟室内（封闭空间）的混响状况。（3）均衡器，主要用于对信号的频率特性进行调整。（4）压缩器、限制器与扩展器。（5）反馈抑制器，它是一种自动寻找啸叫频率点并将其衰减的设备。（6）放大器，在扩声系统中，音频放大器通常称为专业放大器。此外，还有减噪器和调音台等。对以上设备的基本性能展开描述。（三） 问答题 扬声器的主要电声参数有哪些？它们的物理意义如何？[答题要点]：扬声器的主要电声参数及其物理意义如下：（1）辐射效率 扬声器的辐射效率是指它辐射的声功率 WA与扬声器输入的电功率 WE之比。（2）灵敏度与频率响应曲线 扬声器的灵敏度指的是它在单位电压作用下的输出声压。（3）指向特性扬声器的指向性系指它所产生的声压在周围空间的分布情况，一般以指向性图形表示。（4）非线性失真扬声器的非线性是指在扬声器辐射的声波的成分中所包含的那些在其输入端能够中不存在的频率成分的情况。（5）标称阻抗扬声器的标称阻抗是整在有效频率范围内，在其阻抗曲线上的谐振峰后平坦部分的阻抗模量。它是一个纯阻值。在测定馈给扬声器的有效电功率时以此代替扬声器。（6）动态范围（7）瞬态失真这是由扬声器的瞬态特性而引起的一种失真。对以上参数的物理意义展开论述。（四）计算题1．设在某空间中有两个不相干声源，已知它们在此空间某点产生的声压级 L1 = 70分贝和 L2 = 80 分贝，请按声压级的定义，求该点产生的总声压级。[答题要点]:【解】已知，L1 = 70 分贝，L2 = 80 分贝， 按照声压级的定义有Lp=20 lgpp0所以p= p0⋅10Lp20据此有p1=p0⋅107020， p2= p0⋅108020因为p1+2=√p12+ p22 L1+2=20 lgp1+2p0=20 lg[ p02(107010+108010)]12p0=10 lg(107+108)=107(1+10 )=10 lg107+10 lg 11=70+10. 04=80 .04 (dB )【答】该点的总声压级为 80.04 分贝。2. 若有一音乐录音室，其体积为 3000 米3，混响时间为 1.7 秒，试求这一音乐录音室的混响半径。[答题要点]:【解】已知 V = 3000 米3，T = 1.7 秒因为r0=0 . 057√VT60因此有r0=0 . 057√30001 . 7= 0 . 057×42 .01=2. 399( 米)【答】该音乐录音室的混响半径约为 2.4 米。说明：本考试指导只适用于 201803 学期 6 月期末考试使用，包括正考和重修。指导中的章节知识点涵盖考试所有内容，给出的习题为考试类型题，习题答案要点只作为参考详见课程讲义或课程 ppt。在复习中有任何问题请到课程答疑区咨询。祝大家考试顺利！ 在考虑了人耳的听觉特性等因素后，对声压级做了这样规定：将待定声压的有效值 pe与基准声压 p0的比值取常用对数后，再乘以 20, 就是该声压的声压级，通常记为 LP或SPL, 并取单位为分贝(dB )*，可用下式表示：Lp= SPL=20 log10pep0(分贝 ) (2−64 )对于空气，基准声压 p0一般取 2  10 帕或 2  10 微巴。从以后的介绍可以知道，作为比较的基准声压 p0，是听力正常的人的听觉对 1000 赫标准音的恰可辨认声压值，即所谓听阈声压。显然，对声压级的基准声压作这样规定是十分合理的。同声压类似，声强也可以用“级”表示，称为声强级，通常记 LI为或 SIL。声强级的单位也是分贝(dB )，即LI=SIL=10 log10II0( 分贝 ) (2−65 )2、声压随传播距离的衰减是录音中最常遇到的问题。 [ 例 1] 设有两列频率分别为 400 赫与 8000 赫的平面声波，试求它们在空气中传播了 1000 米后的声压级减小值。[解] 设声波在 x = 0 处的声压级为 p0 , 相应的声级为 L0 , 则从(2-98)式可知，在声波传播至 x 处时，其声压应为p= p0e−αx显然，声压级的减小值为L0−L=20 log10p0pjz−20 log10ppjz¿20 αx log10e=8 .7 αx (2−99 )对于 f = 400Hz 而言，  10（米），以 x = 1000 米代入(2-99)式，则L0−L=8 .7×10−4× 103=0 . 87≈1(dB )对于 f =8000Hz 而言，  910（米）, 以 x = 1000 米代入(2-99) 式，则L0−L=8 . 7×9×10−3×103¿8. 7×9=78 . 3≈78(dB )从上述简单的计算，我们可以得到一个十分重要的结果：在不考虑因声波逸散而引起的衰减的情况下，仅就声波的吸收而言，低频的减小量是很小的。频率愈低，衰减量就愈小，在录音中往往可以忽略；高频则不然，它们的衰减量是相当大的，而且随着频率的提高，其衰减量急剧增加。这点在录音实际中是必须加以充分注意的。3、声波一般地说，声波（声音）的产生应具备两个基本条件：物体的振动和传播振动的媒质。物体的振动是产生声波的基本原因，而传声媒质则是传播声波的条件，两者缺一不可。从物理图像上看，置于弹性媒质中的振动体，由于它的振动，使得振动体周围的媒质质点也随之作受迫振动。媒质质点的振动在媒质中的传播，就称为波。4、有声波的空间或区域称为声场5、谐振动：振动加速度 α 与位移 x 成正比，但方向相反的运动称为谐振动。位移随时间以正弦或余弦规律变化的运动。* “ ” “ ” “已经知道， 级 是无量纲的量。这里所谓级的 单位 ，实际上是为了纪念贝尔而作出的一种规定； 分” “ ”贝 是 分贝尔 的缩写。 6、有声波的空间或区域称为声场。 第三章 听觉 1、频率（1）赫兹一般地说，物体的振动是产生声音的基本因素。在对频率进行表征时，考虑的是正弦波形纯音谐振动。在谐振动中，单位时间内的振动次数称为频率。通常以每秒的振动次数表征，即在 1 秒时间内的周期数，记为周/秒（c / s），通称为赫兹（简称为赫）。所谓周期，系指震荡一周所需要的时间，记为 T，单位：秒。可见，频率与周期是互为倒数的，即f =1T(3−1)（2）可听频率范围与声强类似，研究工作首先从纯音开始。大量试验证明，听力正常的 1225 岁青少年能够觉察的频率范围大约在 16 赫至 20000 赫之间，这大概是人类可感受的频率最大范围。此后随着年龄的增长，对高频的感受能力将逐年下降。同声强并非决定响度的唯一因素一样，频率也不是决定音高的唯一因素，声强对音高也起作用。粗略地说，这种影响主要表现在低频。当频率高达 250 赫，尤其是在高于 500 赫时，这种影响将急剧减小，至高于 1000 赫时影响极小，高于 2000 赫时就几乎没有什么影响了，如图 3-13 所示。（3）基频基频可定义为（1）周期性震荡中与其周期相同的正弦式量的频率；（2）振动系统的最低固有频率。基频在听感中具有十分重要的意义。 2、声强的标度任何声音，其中包括教育系统中的声音，首先要考虑的基本要素是声音的强度，即声强。声强，在音乐家或语音学家中又称“音强”。它是表征声音强弱或大小的一个客观物理量。以分贝标度声强级，一是合理，二是方便。合理性之一，在于它与听觉特性有较好的相关性。已经证明，声音强度的主观感觉取决于它的强度比，而不是声强度的大小。或者说，声音强度的主观感觉量与客观物理量的对数成正比，而不是与客观物理量本身成线性关系。这正是韦伯—菲希耐定律在听觉中的意义。显然，在对这一客观量进行标识时，考 虑到这一特点是合理的；其次，因为人耳可感受的声音强度从听阈（恰可听声强度）到痛阈（最大可承受的声强度）相差十万亿倍。如果用绝对值进行标度，实测中试图要求在如此广阔范围内都具有一定的精确度，诚然是不可能的。3、声强的大小与声源的声功率有直接关系。声源的声功率是指声源在单位时间内供给媒质的能量，即在单位时间内辐射的能量，通常用 W 表示。显然，声源的声功率 W 与声强 I 之间存在以下简单关系：W=I⋅S (2−63)值得注意的是，式中 S 是声强为 I 的声波所通过的垂直于声传播方向的面积。从(2-63)式可知，声源的声功率愈大，通过声源周围一定面积上的声强也愈强。声功率的基本单位为瓦。由于声源的声功率一般都很小，因此，在录音中往往还使用它的导出单位毫瓦或微瓦。它们与基本单位之间有以下关系：1 瓦 = 10 3毫瓦 = 10 6微瓦值得注意的是，切不可将声源的声功率与声源实际损耗的功率混淆。必须明白，声功率仅仅是总功率中以声波形式辐射出去的一小部分。4、等响曲线响度是表征声音强度的主观量。其单位为宋（Sone）。它的定义是：声级为 40 分贝的 1000 赫标准音的响度被规定为 1 宋，即 40 方等于 1 宋。按照这一规定，2 宋比 1 宋响 1倍，3 宋比 1 宋响 2 倍，依此类推。响度级是这样规定的：任何声音的响度级，在数值上均等于与标准音（1000 赫）同样响时所对应的标准音的分贝值，单位为方（Phon）。声音的响度主要取决于声强（或声级），但与频率有关，尤其是低频。就相同频率的声音而言，响度的强弱取决于声强大小，但对于频率不同的声音情况则大不相：声级相同响度可能不同；声级不同，反而可能响度相等。弗莱彻与蒙森对此进行了研究，得出了著名的等响曲线。实验定量地说明了不同频率的声音一样响时所需要的声级值。举例来说，响度级为 20 方时，对于 4000 赫纯音只需 2 分贝左右，而对于 20 赫的纯音则差不多要达到 76 分贝才可获得相同的响度。实验进一步说明，这种差异在低响度（级）时尤为严重 ，随着响度（级）的增加，逐渐变得不那么明显。弗莱彻—蒙森等响曲线已被国际标准化组织（ISO）所采纳，并以此为基础提出了推荐曲线。等响曲线在录放中具有极其重要的理论意义和使用价值。它为包括复合声在内的任何声音提供了响度、声级、频率之间的基本关系，是调音补偿的重要基础之一。5、音色音色又称音质或音品。虽然它与声强和频率一样，是构成声音的三大要素之一，但它涉及的因素要比它们复杂得多，很难和声强或频率一样用某些客观物理量加以表征。因此音色一般被定义为，人们在主观感觉上借以区别具有同样响度和音调的两个声音的特性。有关音乐以及立体声的主观评价，人们通常要求更细致些，这是合理的；但如果认为语言的音色要求不重要，或者没有音乐重要，则是错误的。还必须提到，这两种评价用语之间有时会有某种相关性，但在许多时候它们之间的区别是存在的，有时甚至是相当明显的。6、固有频率：由系统本身的质量 MM和弹性 KM决定、而与振动的振幅无关的振动频率，称为振动系统的固有频率，通常记为 f0，可用下式表示：f0=12 π√KMMM 式中 KM为弹簧的劲度系数，MM为弹簧振子的质量。7、通常以频率为横坐标，以反映相应频率成分强弱的物理量（如声压级）为纵坐标 ，从而将频率与强度的对应关系用图形加以表示，这种图形就称为频谱图，简称频谱。8、响度：这是表征声音强度的主观量。其单位为宋（Sone）。它的定义是：声级为40 分贝的 1000 赫标准音的响度被规定为 1 宋，即 40 方等于 1 宋。按照这一规定，2 宋比 1 宋响 1 倍，3 宋比 1 宋响 2 倍，依此类推。第四章 教育系统中的声音及其控制 1、声音的基本物理特性从物理上讲，可以将自然界中的声音按其构成的频率成分和随时间变化的特征进行划分，从而分成正弦波形的纯音和复合声、稳态声和瞬态声两种。形态简单的物体（如音叉）作简谐振动时，所产生的单一频率成分的声音，称为正弦波形的纯音。尽管这种声音是物理声学讨论的基础，但在实际问题中，却是极少遇到的。事实上，无论是语言、音乐或“音响”，它们都包含有许多频率成分，即由许多强度不同的频率成份组成。这种声音称为复合声；如果这类声音所含的频率及其强度不随时间改变，或在不同时间间隔内，其平均值保持不变，这种复合声则称为稳态复合声，简称为稳态声。在实际生活中，只有很少一部分声源属于这种情况，如某些机器或车辆发出的声音。现实中的绝大多数声音，包括语言、音乐及大多数音响，它们的频率和强度都随时间的变化而变化，这类声音则称为瞬态复合声，简称瞬态声。显然，正弦波形纯音无所谓瞬态声，它是一种最简单的稳态声。 2、声音音色与声音效果音色主要取决于原始声源本身的物理性质，它是声刺激的生理反应，而声音效果则是原声源经各种改变后的声音心理效应，进而可能产生审美愉悦。可见，声音效果与音色既有区别又紧密联系，在声音效果之中包含着声音音色，而声音音色本身也可能产生某种声音效果。要严格区分声音音色与声音效果是困难的。为了便于讨论，我们将独立声源本身确定的除响度和音调（或者还有音长）之外的声音基本要素称为音色；由这些声源发出 、经某种原因发生改变而获得某种听感（艺术）效果，称为声音效果。决定声音效果的则是这种声音效果的信息（客观参量）。音色与声音效果都是人对声音刺激的反应,前者是对声音的某一组成成分的反应,后者则是对声音整体的反应,显然，音色及其变化也会获得某种声音效果。声音效果包含了声音音色,它与声音音色的关系犹如“声”与“音”的关系一样。音色是人在听觉上区别具有同样响度和音调的两个声音所以不同的特性。它不但取决于刺激的声音频谱，而且还与波形、声压及刺激频谱的位置等因素有关。它主要取决于声源本身；声音效果则主要是由录放包括加工处理后的重放而获得的听感效果。因此，声音音色主要取决于原始声源本身的物理性质，它是声刺激的生理反应，而声音效果则是原声源经各种改变后的声音心理效应，进而可能产生审美愉悦。3、实现声音控制的基本途径声音效果可以通过录取在特定条件下的声信号（包括模拟的声音）获得,也可以通过对声音不同成分、若干不同声音的混合及其变化得以实现。在录音制作过程中，声音效果的控制依其要求，原则上可以分成三个基本方面， 即声源、拾音技术与音质加工处理。（一）声源（二）拾音技术（三）音质加工处理（四）.三种控制手段的互补性、互换性和差异性第五章 录音空间环境声学理论1、混响声场 设室内声场达到稳态时，混响声场的声能密度为R，则室内总的反射声声能应为RV（V 为房间的体积）。已经知道，在 1 秒钟内，声波在室内边界面上的反射数n1=1τ=cd=cS4 V(5−49)因此，在每秒钟内被室内边界面吸收的混响声能WR=εR⋅V⋅¯α⋅cS4 V=εR⋅cS¯α4(5−50)式中 S 为室内各边界面的总面积，V 为房间的体积，c 为声速，¯ 为室内各边界面的平均吸声系数。为了维持室内声场的稳定，上述被吸收的混响声能应全部由直达声场的声能补充。这种能量的补充虽然来源于自直达声，但并不是直达声本身，而是经过一次反射后的反射声在不考虑空气吸收的情况下，直达声在反射的过程中要被边界面吸收一部分能量。吸收的能量大小取决于边界面的吸声系数¯ ，因此，可以用于补充混响声场的能量只剩下（1 -¯ ）倍。由于直达声的能量是直接由声源供给的，在每秒钟声源辐射的声能为 W 的情况下，可用于补充混响声场的声能则为（1 -¯ ）W。对于稳态声场必须满足以下关系：WR=W (1−¯α ) (5−51)亦即εRcS {¯α=W (1−¯α) (5−52)¿因此，εR=4 W (1−¯α )cS {¯α(5−53 )¿令 R=S¯α1−¯α则(5-53)式可以改写为εR=4 WcR(5−54 )由此可得声压的均方值pR2=ρ0c2εR=4 ρ0cWR(5−55)在米·千克·秒单位制中，与上述假定一样，也可以用声压级表示，即LpR=LW+10 log104R(分贝 ) (5-56 )在上述公式中，R 完全由房间本身的声学特性所决定，它是反映房间声学特性的重要参量，称为房间常数（单位：米2）。对于混响室，¯  0，因此，房间常数 R  0 ；对于消声室，  1，所以 R   。在一般情况下，R 的变化范围在 10  10 3 数量级内。在实际问题中，混响声场的声压级 LPR容易测得，如果已知房间常数 R，就很容易求出声源的声功率 LW。借助于混响室测定声源的声功率就是根据这个原理进行的。 容易证明，在同时考虑空气吸收的情况下，只要以 αT=¯α +4 mVS（m 为空气的衰减系数）来代替¯ 即可。这时混响声场的声能密度取相同的形式：εR=4 W (1−αT)cS αT(5−57 )此时R=SαT1−αT(5−58 )2、声音的空间环境特性振动是产生声音的基本因素。如果只有物质的振动而无传声媒质及其振动，声音是无法形成和传播的。而媒质是不可能脱离空间而存在的。因此，在实际录音工作中，声音总是与一定空间紧密联系着的。空间环境的声学条件直接影响着在这一空间环境条件下形成并进行传播的声音特性。反映这种特性的主观感受就是通常所说的“声音环境感”与“声音空间（透视）感”。由此可以看出，声音的空间环境特性是声音的基本特性，而据此可能获得的各种声音的空间环境效果则是最基本的声音效果。3、室内扩声系统的设计要点如下：（1）确定设计要求，主要包括以下内容：1）最大声压级、2）传输频率特性、3）传声增益、4）声场不均匀度和 5）总噪声级。（2）室内扩声系统的设计1） 确定设计思路，特别是根据室内的体积、混响时间 T60以及吸声面与反射面布置的特点，适当地选择扬声器（系统）和功率放大器，并对扬声器（系统）进行适当的安装，以满足设计要求。2）具体设计包括以下基本内容： a.室内声学状况的估计 b.根据用途、设计标准、室内应达到的声级等因素，估算扬声器（系统）的功率。 c.选配功率放大器最后，根据扬声器系统和功率放大器的要求，选配其他设备。4、表征室内声场的主要参量（1）混响时间及其频率特性混响时间是衡量房间音质的基本参量。合适的混响时间是保证良好房间音质的必要条件。在一般情况下，房间的混响时间将因其测定的频率、室内的位置（测量点）以及空场或满场等的不同而不同。它们分别以混响时间的频率特性、混响时间的平均值、空场混响时间或满场混响时间表示，以便说明具体测试条件。在实用中，测试频率一般可取125 赫、250 赫、500 赫、1000 赫、2000 赫、4000 赫等六个频率。对于音质要求较高的房间，如音乐厅、音乐录音室等，至少应扩展到 63 赫至 8000 赫，也可以取从80 赫至 8000 赫的 1/3 倍频程中心频率为其测试频率。（2）声场分布大量事实表明，在实际的房间中尽管混响时间相同，但它们的音质可能差别很大。这正说明混响时间不是评价房间音质的唯一参量。声场分布以及以下的其它一些参量，尽管已被证明它们并非独立的参量，但对于表征房间的声场状况是有用的。 所谓声场分布系指在稳态声场条件下室内各点的声压级分布情况。从扩散声场的三个基本条件看，室内声压测量值的均方偏差显然既测量的精确性，也可以间接地说明声场的扩散程度。（3）方向性扩散方向性扩散是衡量室内声场中一点从各个方向来的声能流是否均匀的一个指标。它是表征声场扩散程度的参量之一。为了方便起见，目前一般以水平的方向性扩散度 d 表示。它与人耳方向定位的特征是一致的。在自由声场中 d = 0；在理想的扩散声场中 d = 1。在一般情况下，d 在 0  1 之间。（4）频率传递特性这是表征房间“频率响应”的一种特性。它与房间的体型及边界面的条件有关。也称频率不规则性。表征房间频率传递特性的是频率不规则性曲线。它是在输出不变的情况下测得的空间某点的声级随频率的变化情况。为了获得良好（平直）的频率传递特性，往往传输系统在设置房间均衡器。（5）本底噪声本底噪声又称背景噪声，系指室内无声源发声时存在的环境噪声声级。可用声级计测得。必要时要对其进行频谱分析，以判定它是否符合噪声控制标准的要求。第六章 噪声与振动控制概要1、概括地说，控制环境噪声的方法有以下几种：1）抑制产生噪声的噪声源。2）根据噪声源的性质和噪声评价标准确定建设规划和总平面设计。3）在建筑设计和建筑结构设计时就应注意到噪声控制要求，防止建成后再采取补救措施而造成极大浪费，有时甚至无法挽救。4）降低噪声源所在房间的噪声级。2、“主－辅”传声器拾音技术有以下特点：1）这种拾音技术虽然要求声源具有良好的音质，但在多声源的情况下，由于辅助传声器的存在，在音响平衡，尤其是响度平衡的要求方面不象单传声器那样严格，因为可以借助辅助传声器进行某些平衡； 2）同单传声器技术一样，对录音环境的声学条件要求严格：录音效果的优劣与环境的声学条件有密切关系。在满足上述两个条件的情况下，传声器的布置就比较简单：主传声器放置在听音时声音效果基本满意的位置上；辅助传声器用以调整声音的音响平衡；3）必须十分注意处理好主传声器与辅助传声器之间的关系：主传声器拾取的是决定节目声音效果的基本信息，包括决定立体声声像的信息；辅助传声器仅仅起到补偿某种声音效果（主要是音响平衡）的作用，绝不应影响声音的总体效果，因此，总是将它的电平保持在很低的水平内；4）录音设备比较简单，录制的声音效果真实自然。在缺乏音质加工处理经验的情况下，也可能通过拾音技术与技巧获得良好的录音效果，但在创造新的声音效果方面受到一定限制，因此适用于纪实性节目的录音，如电影电视的同期录音、严肃音乐的录音等；5）通常适用于一次合成的录音工艺。第七章 专用录音场所 录音室 1、音乐录音室音乐录音室（俗称音乐录音棚）是录制音乐的场所。音乐录音室的基本类型有以下 5 种，从使用角度上讲，它们各自的特点如下：（1）自然混响音乐录音室这是一种混响时间一定的录音室，混响时间及其频率特性按照不同音乐的要求选取其最佳值。通常适用于单传声器/主辅传声器、一次合成的录音工艺。（2）混响时间可调的可调混响型音乐录音室与（1）相同，只不过其混响时间可通过边界面吸声/反射等的调节，以适应不同音乐类型对最佳混响时间及其频率特性的要求而已。（3）自然混响加人工混响型音乐录音室与（1）相似，也是一种自然混响型音乐录音室，但以要求的最佳混响时间最短的音乐类型为基础，对于最佳混响时间较长的各类音乐，其不足部分由人工混响加以弥补。通常适用于单传声器/主辅传声器、一次合成的录音工艺。（4）寂静型音乐录音室即强吸声音乐录音室。这种录音室的混响时间很短，通常在 0.5 秒以下。通常适用于多传声器、后期加工制作的录音工艺。（5）活跃端－寂静端（LEDE）型音乐录音室这是一种混响时间自长至短连续变化的一类录音室。通常还建有若干附属的隔声小室。在录音时，可满足不同乐器/乐器组对室内声学条件的要求。通常适用于多传声器、一次合成/后期制作的录音工艺 。第八章 传声器与扬声器1、多传声器拾音技术尽管多传声器技术与主－辅传声器技术一样都是使用为数众多的传声器，但从传声器的作用上讲却有着根本的区别。这种拾音技术中的各传声器拾取的信号并没有主次之分，它们均作为一种独立的声信号存在，然后通过一定的录音制作技术与技巧最终完成节目制作。因此，这种拾音技术一般都是与多通路多轨录音、后期制作工艺联系在一起的。虽然多传声器技术的提出或应用，一般认为是为了适应音乐录音，尤其是轻音乐、大众音乐和爵士乐等的录音时可能遇到的下列情况，但从本质上看，应当说这种录音技术在电影录音制作中早已广泛使用，只不过往往不是多传声器同时拾音罢了。通常所认为的是以下一些情况：1）由于各种实际原因有时根本无法组织一支规模足够的乐队以满足乐队内部平衡的要求；2）在实际过程中有些乐器组或声部在总体中难以令人满意，要求在不影响其它（已达到要求的）乐器组或声部的情况下对其进行单独处理；3）组成乐队的某一（些）部分因故不能同时录音，如此等等。2、传声器传声器俗称话筒，也有人称之为麦克风（MICROPHONE），又称麦克（MIKE）。它是录音中拾取声信号，并将声信号转换为电信号的基本器件。在艺术音响作品的录音中传声器从来都是处于主导地位。很难设想，采用质量低劣的传声器或不正确的传声器使用技术可能企望获得高质量的录音作品。传声器的主要电声参数有：（1）灵敏度 传声器的灵敏度是表征传声器电声转换能力的一个指标，其定义是在单位声压作用下的输出电压或电功率。 （2）频率响应所谓传声器的频率响应，实际上指的是传声器灵敏度的频率响应。一般地说，传声器