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1、第四章音频信号处理技术,第四章 音频信号处理技术,压扩技术,延迟与混响,滤波与频率均衡,立体声技术,4,1,2,3,调音技术,5,第一节压扩技术,第一节 压扩技术,音频压缩是指对声音在幅度上的动态范围进行压缩，即减少声音幅度的最大值与最小值的比值。音频信号的幅度压缩技术主要用于：（1）保证扩声系统中的功放与音箱设备的安全。（2） 保证扩声设备中的声音信号不超出设备的动态范围而出现失真。（3）在磁性录音技术中压缩与扩展配合可以降低磁带本身的本底噪声。（4）制造特殊音响效果,亦称背景噪声。一般指电声系统中除有用信号以外的总噪声:包括音响设备噪声和放音环境噪声两部分。比如电视声中除节目声音外的沙沙声
2、等。过强的本底噪声，不仅会使人烦躁，还淹没声音中较弱的细节部分，使声音的信噪比和动态范围减小，再现声音质量受到破坏。,第一节 压扩技术,一、压缩、限幅器 压限器的主要功能是对音频信号的动态范围进行压缩或限制，即把信号的最大电平与最小电平之间的相对变化范围加以减小，从而达到减小失真、降低噪声及制作特殊音响效果等目的。,第一节 压扩技术,-10,-5,0,5,10,15,20,25,-5,5,0,10,15,20,25,O,B,A,D,E,C,1、OBA的斜率为1，当曲线斜率小于1时为压缩，大于1时为扩展。,输出电平dB,输入电平dB,2、OBC在OB（0dB以下）段无压缩作用，当输入信号达到BC
3、时开始以1：2比例进行压缩。,3、 ODE在OD（-5dB以下）用3：1比例进行扩展，而信号达到-5dB 以上时不进行任何扩展处理。,输入电平增加的分贝与输出电平增加的分贝之比，称为压缩比（或扩展比）。,第一节 压扩技术,压控型放大器,输入,输出,检波器：用来控制压控型放大器的放大倍数，要么增大放大倍数即扩张，要么减小放大倍数即压缩，从而实现压扩处理。,第一节 压扩技术,思路：先将录音前的信号进行增益衰减压缩，其压缩比为真值，使高电平信号不便压缩，将低电平信号提升（又称预加重），然后记录在磁带上（录音），重放时进行同比例的扩展，将磁带上的低电平进行衰减，则恢复了原先的信号，在此过程中噪声也被衰
4、减了。,二、降噪,看图：P144,第一节 压扩技术,三、噪声门 指使用扩展比较大的措施将噪声电压压低的技术，这种扩展可以在全幅度上进行，也可在某一电平上进行。当输入电平小于某一电平时，输出可以忽略不计，即把噪声据之门外。,第二节 延迟与混响,第二节 延迟与混响,直达声,短延时的前期反射声,混响声,从声源发射出来直接进入到人耳的声音,声音经过一个反射后进入到人耳的声音,是直达声和反射声都进入到人耳， 经过干涉等一些步骤后听到的声音,第二节 延迟与混响,区分：混响声和回声,第二节 延迟与混响,一、延时器 延时器即对声音进行时间上的延迟,思考：在一些大型的场所，如大型音乐厅、影剧院和高档次大型歌舞厅
5、等，扩声系统中的扩声通道不止一个，除主扩声外还有一组或几组辅助扩声，使用的音箱较多，这些音箱在厅堂内摆放的位置是前后左右错落有序的，这样会产生两种现象：（1）从各音箱发出的传到听众席的声音在时间上就会出现先后差异，从而造成类似回声的干扰，使人听不清楚。（2）由于人耳具有先入为主的特点，因此人们就会感受到声音来自距离自己近的音箱，从而造成视觉上的不一致。,如何解决这一现象？,第二节 延迟与混响,功放,功放,延时器,观众,第二节 延迟与混响,解决办法：（1）对各扩声通道信号分别进行适当延时，使各音箱发出的声音几乎同时到达听众席，从而获得好的扩声效果。（2）在调整延迟的时间时，可让舞台两侧的主扩声信
6、号比听众席两侧的辅助扩声信号早些到达听众席位，时间相差很小使听众不会感到明显差异，这样可使人感到声音主要来自舞台方向，从而达到听觉和视觉统一。,第二节 延迟与混响,思考： 语言追求清晰需要短混响，音乐追求圆润需要长混响；另外，现代录音用房为减小噪声，增加录音时的亲切感和实在感的效果，而趋向使用短混响房间。而声学用房一旦建好，装修完毕它的混响时间也就定了，一般不容易改变，不同的目的智能兼顾，音箱效果就不能很好的发挥。 如何解决这一问题？,第二节 延迟与混响,二、混响器 混响器是用人工方法来调节节目中声音混响效果的音响设备，主要分机械式混响器(如钢板、弹簧、金箔混响器)和电子混响器(模拟、数字混响
7、器)。 电子混响器是利用大规模集成电路构成新型混响器设备。具有音色质量好，频率特性好，不产生像机械混响器那样的因固有振动频率而染色失真；且混响时间连续可调，调整范围宽，体积小，动态范围大等优点，已广泛应用各种声响系统中。,第二节 延迟与混响,二、混响器 混响器作用：改变厅堂的混响时间，对比较“干”的声音信号进行再加工，增加空间感，提高声音的丰满度。可以制造一些特殊效果，如山谷、山洞的声音效果。通过调节混响声和直达声的比例，体现声音的远近感和深度感。,第三节 滤波与频率均衡,第三节 滤波与频率均衡,滤波：用于滤除不需要的频率成分。频率均衡：将带内的各频率成分的幅度按所需进行重新分布处理。,第三节
8、 滤波与频率均衡,一、滤波电路低通滤波器：滤除低频噪声高通滤波器：滤除高频噪声带通滤波器：同时滤除高低频噪声,第三节 滤波与频率均衡,2、分频器分频器主要用于扬声器系统，用于解决一个大功率扬声器不能同时兼顾高、中、低频声音信号的问题。分频器分为功率分频器和电子分频器两种。功率分频器：电路简单，成本低廉，但分频不准，损耗较大。电子分频器：工作在小功率状态下，体积小，损耗小；音频信号分段输入对应功放进行独立放大，互调失真小，输出的信号质量高。,第三节 滤波与频率均衡,二、频率均衡电路 将20Hz20kHz的全音频信号或主要部分，按照一定的规律分成多个不同的频段，分别进行提升和衰减，各频率段之间互不
9、影响，使用户能够根据需要对音源信号的频率特性进行细致的调整。频率均衡器即能使音响系统的频率响应非常平滑，从而整个音域内产生平坦均匀的音调效果，频率均衡器是通过选频滤波器来达到目的。频率均衡器按其工作原理分为分段式均衡器、参量均衡式和斜坡（架式）均衡器三种。,第三节 滤波与频率均衡,三、声反馈抑制器 声反馈：指通过音箱放出的声音又传入传声器（也称话筒回授），使某些频率成分的信号产生正反馈，在音箱中发出刺耳的啸叫声。 声反馈抑制器：利用移相器来消除反馈频率，从而达到一致声反馈的目的。,第三节 滤波与频率均衡,四、移频器 是对扬声器送出的声音信号的频率进行提升（移频）处理，使声频增加5Hz ( 或3
10、Hz、7Hz），使其与原传声器声音的频率发声偏移，无法构成正反馈。,第 四 节 立 体 声 技 术,第四节 立体声技术,立体声：是由两路或两路以上的声信号通过拾音，传输（或录制后传输）和扬声器（或耳机）组成的系统的技术处理，创造一个声“画面”的舞台，使听者有方位感、展开感、深度感等现场的感觉。,第四节 立体声技术,一、立体声的机理哈斯效应:听觉对先后到达的声音的延时能做出分辨的特性称为延时效应，即哈斯效应。德.波埃效应,德.波埃效应,德.波埃效应:是一种利用声音到达听音者时的声级（强度）差和时间差来确定声音方位的听觉效应。它描述的是人耳同时倾听数个声源时引起的方向性感觉。将两扬声器对称地放在听
11、者的前方，听着感觉“声像”只有一个，且在正前方。当两个扬声器辐射的声压级有一定差别时，则声像向声压级高的扬声器方向移动，偏移量大小与声压级之差有关，当声压级差大于15dB时，则感觉声音完全来自较响的那只扬声器。当两只扬声器辐射的声压级相等，但有一定时间差，听者感到声像向声音先到达的那只扬声器移动，当时间差大于3ms时，声像就好像完全来自声音先到的那只扬声器。时间差和声级差产生的效果类似，并且在声级差小于15dB,时间差小于3ms时，两者呈线性关系。,第四节 立体声技术,二、双声道立体声拾音方式1、A-B制：利用两个特性完全相同的配对传声器，拉开一定间隔D的拾音方式。缺点：存在中央空洞现象和后退
12、现象。（拾音时在中间增加一个传声器，将信号以相同比例分配到左右声道中）。,第四节 立体声技术,二、双声道立体声拾音方式2、X-Y制,利用两特性相同的指向性传声器正交重合为“传声器对”。由于声源S对俩传声器的入射角不同而使两声道存在强度差，将此电信号经放大处理后，送进两声道扬声器放音时，就构成了符合声像正弦定律的强度型立体声。,第四节 立体声技术,二、双声道立体声拾音方式3、M-S制（单声道、立体声）M：表示两重合的传声器各自的主轴方向S:表示这种制式可与单声道兼容单声道重放时只有M信号，把S信号放入到M信号并经处理后形成立体声信号。,第四节 立体声技术,二、双声道立体声拾音方式4、仿人头制,将
13、两只传声器放置在用塑料或木材仿照人头形状做成的模拟人头的两耳部位，这两只传声器输出的信号分别为左、右声道的信号。 但是声音不能用双扬声器来放声，否则，会引起附加的时间差和声级差，立体声效果很差。,第四节 立体声技术,5、声像导演制现代音响节目大多为多声道单独录制、后期加工合成方式完成。如何将单路信号按要求分配到左右声道？声像电位器：当电位器从左向右运动时，左声道的信号逐渐减小，而右声道的信号逐渐增大；当电位器停止移动时，声像就定位到某一角度上。,第五节调 音 台,第五节 调音台,一、调音台的基本功能,调音台的主要作用是对若干路声音信号进行不同处理再加以混合，产生一路（或几路）输出信号，或送至录
14、音设备记录，或送至广播设备进行广播，或送到扩音机直接推动扬声器发声。现代的调音台都由数个分系统组成，在分系统中除主信号通路外，尚有对信号监听、监视和控制以及对信号加工的单元。,第五节 调音台,一、调音台的基本功能,1、主信号系统信号的放大（衰减）、控制和混合。能适应各种信号源的多路输入接口。具有供不同用途的几路输出接口。,第五节 调音台,一、调音台的基本功能,2、监测、监听系统对输出电平（或各单元电平）进行监测。能对输出节目进行监听，也能对各路信号进行预听、返听，有些还有专做监听用的测试信号。录音室与导播室之间应有可联络的通话对讲系统。,第五节 调音台,一、调音台的基本功能,3、控制系统有各通
15、路的连锁装置（如播出与通话联锁等）。配合节目制作有各种提示、警告用的扳键和指示灯，有快速切换的预选转接控制。配合音乐节目有控制灯光的输出接口。,第五节 调音台,一、调音台的基本功能,4、信号加工系统有音色调节、多频率补偿、频带限制等频响处理。有延迟、混响等特技效果的装置或接口。能用声像移动电位器进行立体声声像导演。,第五节 调音台,二、调音台的结构原理,1、输入电路:调音台的输入信要经过平衡/不平衡转换才能送入到后面的电路，采用这种平衡输入方式，是为了提高线路传输过程中抗干扰能力。2、传声放大：前置放大器。传放或预防的作用是将外来信号先进行低噪声放大，以保证在整个系统中有足够的信噪比。3、电平调节与音色控制：电平调节通常设在传声放大后进行，以避免点位感应交流声和噪声。输入信号经点评 提升后，送到电平调整器（音量控制器）控制信号强度。借助品相控制电路有意识改变信号音色。4、信号混合：调音输入信号经过各自的分电平调整器控制点评比例，然后混合在一起，按要求送到各路输出。5、总控单元：信号混合后形成了节目，这里的电平调节就是节目总音量的控制。总控单元有若干路输出，输出方式有平衡与不平衡两种。调音系统工作时还必须有监听 和检测部件予以保证。6、效果插入：调音台大多设有效果插入功能接口，对某路信号进行特殊的加工处理。,结束,
