第二章聲音廣播基礎(chǔ)知識(shí)

1、 聲音的產(chǎn)生和傳播聲音的產(chǎn)生和傳播 聲音是由物體機(jī)械振動(dòng)或氣流擾動(dòng)引起彈性媒質(zhì)發(fā)生波動(dòng)產(chǎn)生的。我們將振動(dòng)的物體稱作聲源。隨著物體的振動(dòng)，原處的空氣密度及壓力隨之發(fā)生變化。而該處的變化又進(jìn)一步引起相鄰點(diǎn)的空氣密度和壓力發(fā)生變化。這樣一點(diǎn)一點(diǎn)相互影響，使起始點(diǎn)的空氣密度和壓力的變化向其周圍空間推進(jìn)，從而形成了聲波。當(dāng)聲波傳到人的耳朵，使人產(chǎn)生聲音感覺。因此，聲音是由物體振動(dòng)而產(chǎn)生的聲波通過聽覺器官所產(chǎn)聲音是由物體振動(dòng)而產(chǎn)生的聲波通過聽覺器官所產(chǎn)生的印象。生的印象。 聲音必須通過空氣或其它的媒質(zhì)空氣或其它的媒質(zhì)進(jìn)行傳播，形成聲波，才能使我們聽到。沒有空氣或其它媒質(zhì)，我們是聽不到聲音的，聲音在真空中不

2、能傳導(dǎo)。在聲波的傳播過程中，只是把聲波振動(dòng)的狀態(tài)傳播出去，而空氣質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置附近振動(dòng)，并不隨著聲波傳播到遠(yuǎn)處去。聲音聲音的的三要素三要素 響度響度：人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺稱為響度。響度和聲波振動(dòng)的幅度有關(guān)。一般說來，聲波振動(dòng)幅度越大則響度也越大。當(dāng)我們用較大的力量敲鼓時(shí)，鼓膜振動(dòng)的幅度大，發(fā)出的聲音響；輕輕敲鼓時(shí)，鼓膜振動(dòng)的幅度小，發(fā)出的聲音弱。 音調(diào)：人耳對(duì)聲音高低的感覺稱為音調(diào)。音調(diào)主要與聲波的頻率有關(guān)。聲波的頻率高，則音調(diào)也高。當(dāng)我們分別敲擊一個(gè)小鼓和一個(gè)大鼓時(shí)，會(huì)感覺它們所發(fā)出的聲音不同。小鼓被敲擊后振動(dòng)頻率快，發(fā)出的聲音比較清脆，即音調(diào)較高；而大鼓被敲擊后振動(dòng)頻率較慢，發(fā)出的

3、聲音比較低沉，即音調(diào)較低。 音色音色：音色是人們區(qū)別具有同樣響度、同樣音調(diào)的兩個(gè)聲音之所以不同的特性，或者說是人耳對(duì)各種頻率、各種強(qiáng)度的聲波的綜合反應(yīng)。音色與聲波的振動(dòng)波形有關(guān)，或者說與聲音的頻譜結(jié)構(gòu)有關(guān)。第一節(jié) 聲電轉(zhuǎn)換和電聲轉(zhuǎn)換一、聲電轉(zhuǎn)換 聲電轉(zhuǎn)換，指將聲音信號(hào)即生波（機(jī)械波）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過程。 設(shè)備：傳聲器，即通常所說的話筒或麥克風(fēng)。1、傳聲器的工作原理： 傳聲器是一種換能器件換能器件，按換能原理的不同，通常可分為兩種：動(dòng)圈式和電容式。 A、動(dòng)圈式傳聲器 動(dòng)圈式傳聲器是歷史最悠久的傳聲器，直到今天仍有很強(qiáng)的生命力。主要由振動(dòng)膜片、音圈、永久磁鐵和升壓變壓器等部分組成。振動(dòng)膜片：是一個(gè)

4、對(duì)聲波的空氣壓強(qiáng)變化非常敏感的膜片，由極薄的材料制成，并由具有一定彈性的細(xì)繩固定在話筒上。振膜可以隨聲波的振動(dòng)而振動(dòng)，其作用是檢取外界的聲波振動(dòng)，并將其傳遞給音圈。音圈：是一個(gè)由直徑很小的、極細(xì)的漆包線繞制成的環(huán)形導(dǎo)電線圈，固定在振動(dòng)膜片后，懸掛在磁場(chǎng)中。工作原理：當(dāng)有聲波傳入，振膜運(yùn)動(dòng)就會(huì)運(yùn)動(dòng)，音圈也會(huì)隨之運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，在線圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)聲頻電動(dòng)勢(shì)，從而完成聲電轉(zhuǎn)換。 也就是說： 如果聲音響度大，則膜片的振動(dòng)幅度就大，音圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的幅度也就大； 如果聲音的音調(diào)高，膜片的振動(dòng)頻率就高，音圈中感應(yīng)電流變化的頻率也就高； 如果聲音的音色不同，膜片振動(dòng)的規(guī)律（波形）也

5、就不一樣，音圈中的電流也就有相應(yīng)的波形變化。 升壓變壓器：主要是為了提高傳聲器的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和阻抗而裝置的。 動(dòng)圈式傳聲器的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、使用方便、固有噪聲小。廣泛運(yùn)用于語(yǔ)言廣播和擴(kuò)聲系統(tǒng)中。 缺點(diǎn)：靈敏度較低、頻率范圍窄。 B、電容式傳聲器 電容式傳聲器是目前各項(xiàng)指標(biāo)都較為優(yōu)秀的一種傳聲器，它主要由電容器、直流電源和負(fù)載電阻構(gòu)成。其核心部件是一個(gè)平板電容器，前極板作為振動(dòng)膜片，后極板是固定不動(dòng)的。 工作原理：當(dāng)聲音傳來，膜片收到聲波的壓力，并隨著壓力大小和頻率的不同而振動(dòng)，膜片與極板間的距離也就會(huì)隨之變化，從而引發(fā)電容量發(fā)生變化，極板上的電荷也就是隨之發(fā)生變化，使電路

6、中產(chǎn)生與聲波的頻率和幅度相對(duì)應(yīng)的電流，負(fù)載電阻也上也就有相應(yīng)的電壓輸出，從而完成聲電轉(zhuǎn)換。 也就是說： 如果聲音響度大，膜片的振動(dòng)幅度就大，則輸出電壓幅度就大； 如果聲音的音調(diào)高，膜片的振動(dòng)頻率就高，則輸出電壓變化的頻率也高； 如果聲音的音色不同，膜片的振動(dòng)規(guī)律（波形）就不同，則輸出電壓也有相應(yīng)的波形變化。 電容式傳聲器的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：頻率范圍寬、靈敏度高、失真小、音質(zhì)好。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，多用于高質(zhì)量的廣播、錄音和擴(kuò)聲中。2、傳聲器的分類（1）按其換能原理：動(dòng)圈式和電容式。（2）按其與聲頻處理設(shè)備的連接方式的不同：有線和無線。（3）按指向性的不同：無指向性、雙指向性、心形指向性和銳

7、心興指向性。 指向性：指?jìng)髀暺鞯撵`敏度隨聲波入射角的改變而變化的特性。傳聲器的指向性主要是對(duì)中頻、高頻信號(hào)而言的，在低頻段無明顯的指向性。a、無指向性傳聲器：拾音范圍不受生源方向的限制，換句話說，該傳聲器的拾音范圍是以傳聲器為中心的球星范圍，拾音效果只與聲源和傳聲器之間的距離有關(guān)，而與方向無關(guān)。b、雙向性傳聲器：也稱“8”字形傳聲器，其拾音范圍是以傳聲器為中心的前后兩個(gè)方向，即“8”字形范圍。c、心形指向性傳播器：也稱單方向性傳聲器，其拾音范圍是以傳聲器正前方的一個(gè)向“心”一樣的較寬的區(qū)域。d、銳心形指向性傳聲器：也稱超指向性傳聲器，拾音范圍是以傳聲器正前方的一個(gè)很窄的區(qū)域。3、傳聲器的性能指

8、標(biāo)（1 1）靈敏度：）靈敏度：話筒在單位聲壓激勵(lì)下輸出電壓與輸入聲壓的比值。它是表明話筒聲電轉(zhuǎn)換效率的指標(biāo)。 話筒的靈敏度越高，就表示其對(duì)微弱信號(hào)的拾取能力越強(qiáng)。（2 2）頻率響應(yīng)）頻率響應(yīng)：指?jìng)髀暺鞯妮敵鲂盘?hào)大小與頻率的關(guān)系，通常用傳聲器的靈敏度與頻率的關(guān)系來描述。即，話筒在進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)不同頻率的聲波表現(xiàn)出靈敏度不同的特性。 通常以中聲頻的靈敏度為基準(zhǔn)，把靈敏度下降為某一規(guī)定值的頻率范圍定義為傳聲器的頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性。 頻率響應(yīng)特性范圍寬，表示該傳聲器對(duì)較寬頻帶的聲音具有高度的靈敏度，擴(kuò)音效果就好。理想的傳聲器頻率響應(yīng)特性為20Hz20KHz。 （3）最大輸入聲壓級(jí)：是指話筒所能

9、承受的達(dá)到0.5%總諧波失真的最大聲壓級(jí)的度量。（總諧波失真：是指用信號(hào)源輸入時(shí)，輸出信號(hào)比輸入信號(hào)多出的額外諧波成分。諧波失真是由于系統(tǒng)不是完全線性造成的，它通常用百分?jǐn)?shù)來表示。所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真。） 最大輸入聲壓級(jí)限定了話筒與聲源間的距離。（4）最大輸出電平：是指話筒在最大輸入聲壓級(jí)下的輸出電平。 （電平：是指電路中兩點(diǎn)或幾點(diǎn)在相同阻抗下電量的相對(duì)比值。） 最大輸出電平?jīng)Q定了與話筒相連的聲頻處理設(shè)備（如調(diào)音臺(tái)）的輸入工作電平。（5）輸出阻抗：是指負(fù)載匹配時(shí)話筒的輸出電壓與電流的比值（測(cè)試信號(hào)頻率為1KHz）。（阻抗：在具有電阻、電感和電容的電路里，對(duì)交流電所起的阻礙作用叫做

10、阻抗。負(fù)載：把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能的裝置。即，指連接在電路中的電源兩端的電子元件。電路中不應(yīng)沒有負(fù)載而直接把電源兩極相連，此連接稱為短路。常用的負(fù)載有電阻、引擎和燈泡等可消耗功率的元件。） 輸出阻抗有低阻（50、150、200、250、600等）和高阻（10k、20k、50k）兩種。（6 6）方向性（指向性）方向性（指向性）：表示傳聲器的靈敏度隨聲波入射方向而變化的特性。二、電聲轉(zhuǎn)換 電聲轉(zhuǎn)換是聲電轉(zhuǎn)換的逆過程，是將聲頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為聲波的過程。設(shè)備：揚(yáng)聲器。1、揚(yáng)聲器的構(gòu)造及工作原理 揚(yáng)聲器，又稱“喇叭”，是一種十分常用的電聲換能器件，在發(fā)聲的電子電氣設(shè)備中都能見到它。 在揚(yáng)聲器中，最常見

11、的是電動(dòng)式錐形紙盒揚(yáng)聲器，也就是通常所說的紙盒揚(yáng)聲器，這是一種直接輻射式揚(yáng)聲器，由于采用了紙盆作為振動(dòng)膜片，故得此名。因而，以其為例講解揚(yáng)聲器的構(gòu)造及工作原理。 紙盒揚(yáng)聲器主要由磁回路系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)和支撐輔助系統(tǒng)三大部分組成。磁回路系統(tǒng)：主要由永磁體、芯柱、導(dǎo)磁板、外磁路等部分組成。其作用在于提供一個(gè)恒磁場(chǎng)。振動(dòng)系統(tǒng)：主要由音圈和紙盒構(gòu)成。 音圈是驅(qū)動(dòng)元件。 紙盒是揚(yáng)聲器的輻射器件，在很大程度上決定著揚(yáng)聲器的發(fā)生性能。 工作原理：工作原理：當(dāng)音圈中通入按聲音變化的電流時(shí)，音圈會(huì)在磁場(chǎng)中磁力的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)，于是就帶動(dòng)紙盆與之一起振動(dòng)。紙盆將振動(dòng)通過空氣傳播出去，于是就產(chǎn)生了聲音。 也就是

12、說： 如果電流幅度大，則音圈振動(dòng)幅度大，于是產(chǎn)生的聲音響度大； 如果電流頻率高，則音圈振動(dòng)快，于是產(chǎn)生的聲音音調(diào)高； 如果電流波形不同，則音圈振動(dòng)波形不同，于是產(chǎn)生的聲音音色不同。支撐輔助系統(tǒng)：由定心支片、盆架等部分組成。2、揚(yáng)聲器的分類 按照工作原理的不同 電動(dòng)式揚(yáng)聲器：采用通電導(dǎo)體做音圈 電磁式揚(yáng)聲器：舌簧式揚(yáng)聲器 靜電式揚(yáng)聲器：利用電容原理 壓電式揚(yáng)聲器：利用具有壓電效應(yīng)的材料收到電場(chǎng)作用發(fā)生形變的原理。 按振膜形狀的不同 錐形揚(yáng)聲器：低音揚(yáng)聲器應(yīng)用最多 平板形揚(yáng)聲器：振膜是平面的，以振動(dòng)直接向外輻射聲波。 球頂形揚(yáng)聲器：常用于揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的中高音單元使用。 號(hào)筒形揚(yáng)聲器：這種揚(yáng)聲器與其

13、它揚(yáng)聲器的區(qū)別在與它的輻射方式。 按發(fā)生頻率的不同 低音揚(yáng)聲器： 中音揚(yáng)聲器：可以實(shí)現(xiàn)低音揚(yáng)聲器和中音揚(yáng)聲器重放音樂時(shí)的頻率銜接。 高音揚(yáng)聲器： 全頻帶揚(yáng)聲器：可以播放整個(gè)聲頻范圍內(nèi)的電信號(hào)。3、揚(yáng)聲器的性能指標(biāo)（1）、靈敏度：指輸入功率為1W的噪聲電壓時(shí)，在揚(yáng)聲器軸向正面1m處所測(cè)得的聲壓大小。它是衡量揚(yáng)聲器對(duì)聲頻信號(hào)中細(xì)節(jié)能否精確重放的指標(biāo)。（2）、額定功率：又稱不失真功率。它是一種平均功率，指揚(yáng)聲器穩(wěn)定工作時(shí)的輸出功率。一般揚(yáng)聲器允許的最大功率是額定功率的24倍。（3）、頻率特性：衡量揚(yáng)聲器放聲頻率范圍的指標(biāo)。（4）、額定阻抗：指揚(yáng)聲器工作在額定功率狀態(tài)下，加在揚(yáng)聲器輸入端的電壓與流過揚(yáng)

14、聲器的電流的比值。一般有2、4、6、等幾種。一般情況下，揚(yáng)聲器音圈的直流電阻大約是額定阻抗0.9倍。（5）、指向性：揚(yáng)聲器對(duì)不同方向上的輻射，會(huì)產(chǎn)生不同的聲壓頻率特性，這種特性就是揚(yáng)聲器的指向性。第二節(jié)第二節(jié) 聲頻信號(hào)的處理聲頻信號(hào)的處理 播音室和控制室 播音室（錄音室）（錄音室）和控制室是進(jìn)行聲音節(jié)目制作和錄音的重要場(chǎng)所，需要有制作各種聲音節(jié)目所需的設(shè)備，同時(shí)還需具備一定的聲學(xué)要求，以便滿足不同節(jié)目的播出和錄制需要。 播音室（錄音室）是經(jīng)過聲學(xué)處理、聲學(xué)處理、供播音或錄音專用的房間，一般的房間是不適合播音或錄音的。對(duì)播音室（錄音室）的聲學(xué)要求主要有兩個(gè)方面：一是有適當(dāng)?shù)幕祉憰r(shí)間適當(dāng)?shù)幕祉憰r(shí)間

15、，而且房間中聲音擴(kuò)散均勻 ；二是能隔絕外面的噪聲隔絕外面的噪聲。 控制室的作用是在節(jié)目制作和播出過程中，對(duì)播音室送來的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行一系列處理，包括放大、音量調(diào)整、平衡、音質(zhì)修飾、混合、分路和特殊音頻加工等，同時(shí)對(duì)正在制作的節(jié)目進(jìn)行監(jiān)聽。控制室主要有調(diào)音控制臺(tái)、錄音設(shè)控制室主要有調(diào)音控制臺(tái)、錄音設(shè)備、監(jiān)聽揚(yáng)聲器和音質(zhì)加工設(shè)備備、監(jiān)聽揚(yáng)聲器和音質(zhì)加工設(shè)備等。一、調(diào)音控制臺(tái)（調(diào)音臺(tái)） 調(diào)音臺(tái)，也稱聲頻混合器。是一種使音響效果達(dá)到一定的技術(shù)和藝術(shù)要求而對(duì)聲音進(jìn)行放大、調(diào)整、控制、混合等技術(shù)處理的一種音響設(shè)備，也是音響制作系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。它是聲音節(jié)目制作和播出系統(tǒng)的中心設(shè)備，廣泛用于廣播、電視

16、、電影和音像制作部門。1、調(diào)音臺(tái)的功能多路音頻輸入信號(hào)的混合(如傳聲器、CD機(jī)、錄音機(jī)等)；多路音頻輸入信號(hào)音量的平衡；音質(zhì)的均衡與修飾；實(shí)現(xiàn)混響、延遲等各種特殊音響效果的處理； 立體聲的調(diào)音控制； 具有多路信號(hào)輸出等。 2、調(diào)音臺(tái)的構(gòu)成及各工作原理 調(diào)音臺(tái)由輸入部分、輸出部分和監(jiān)聽部分三大部分構(gòu)成。輸入部分： 主要作用是對(duì)來自不同信號(hào)源的信號(hào)進(jìn)行放大、衰減和動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行均衡、壓限和噪聲切除等處理，然后按照制作的要求，進(jìn)行信號(hào)的母線分配、混合等處理。 輸入部分包含了多個(gè)輸入通道，每一個(gè)通道包含了前置放大器、均衡器、輸入電平控制、開關(guān)矩陣等組件。前置放大器用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大

17、。由于來自傳聲器的信號(hào)較小，而來自錄音機(jī)等音響設(shè)備的信號(hào)較大，因此不同輸入通道的前置放大器具有不同的增益。均衡器的作用是對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，均衡器通常是由三個(gè)或四個(gè)頻段構(gòu)成的組合均衡器。可通過各個(gè)頻段的提升量以及轉(zhuǎn)折頻率或中心頻率的選擇，對(duì)高、中、低三個(gè)頻段的頻率分量進(jìn)行提升或衰減。輸入電平控制用來控制本通道輸入信號(hào)傳送給對(duì)應(yīng)輸出通道的電平。開關(guān)矩陣用來選擇本輸入通道信號(hào)應(yīng)傳送的輸出通道。根據(jù)需要，一個(gè)輸人通道可以選擇一個(gè)或幾個(gè)輸出通道。 輸出部分： 主要作用是對(duì)各路經(jīng)過處理的的聲頻信號(hào)進(jìn)行混合、放大及輸出主音量控制。 輸出部分包含了多個(gè)輸出通道，每個(gè)輸出通道都包含有混合放大器、主音量控制以及

18、監(jiān)視儀表等?；旌戏糯笃鹘邮账羞x中該通道的輸入通道的信號(hào)，也接收來自外接混響器返回的信號(hào)，然后將這些信號(hào)進(jìn)行混合放大。主音量電平控制用來控制該輸出通道輸出的電平，另外還有監(jiān)視儀表用來測(cè)量該通道輸出電平的大小。 監(jiān)聽部分： 主要用來監(jiān)聽調(diào)音或錄音的質(zhì)量。通常需要監(jiān)聽輸入通道和輸出通道的內(nèi)容；監(jiān)聽錄制的內(nèi)容，即由調(diào)音臺(tái)輸出，由錄音機(jī)錄音后輸出的內(nèi)容；監(jiān)聽各輸入通道的信號(hào)進(jìn)行混合的內(nèi)容，通常用于補(bǔ)錄某一通道的信號(hào)時(shí)，輸送給演奏員監(jiān)聽，以便他們同步演奏。 二、聲頻信號(hào)的處理方式 信號(hào)的放大和衰減 信號(hào)電平調(diào)整 均衡處理 混響處理 聲音合成第三節(jié)第三節(jié) 聲音廣播的過程聲音廣播的過程 聲音廣播系統(tǒng)由聲頻信

19、號(hào)的產(chǎn)生與處理聲頻信號(hào)的產(chǎn)生與處理、信號(hào)傳輸通道信號(hào)傳輸通道、接收接收三大部分構(gòu)成音頻信號(hào)傳輸通道接受調(diào)制一、調(diào)制1、調(diào)制的定義及原因 調(diào)制與解調(diào)是廣播電視技術(shù)中最重要的技術(shù)之一。在傳輸廣播電視信號(hào)時(shí)，通常要在發(fā)送端對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，在接收端再進(jìn)行解調(diào)。調(diào)制的定義 在發(fā)送端，將要傳送的信息（稱為調(diào)制信號(hào)）運(yùn)載到高頻率的交變電流（稱為載波）上的過程即為調(diào)制。 載波：受調(diào)制的高頻交變電流信號(hào) 調(diào)制信號(hào)：調(diào)制載波的信號(hào) 已調(diào)信號(hào)：調(diào)制后的載波信號(hào)解調(diào)：在接收端，從已調(diào)波上將它運(yùn)載的信息檢取出來的過程稱為解調(diào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。 調(diào)制的原因 a a、只有將低頻信號(hào)只有將低頻信號(hào)“附加附加”在高頻載波上

20、才能用尺寸適當(dāng)?shù)奶炀€進(jìn)在高頻載波上才能用尺寸適當(dāng)?shù)奶炀€進(jìn)行有效的電磁輻射。行有效的電磁輻射。 根據(jù)天線理論，只有當(dāng)發(fā)射天線的尺寸是被輻射信號(hào)波長(zhǎng)的十分之一以上時(shí)，信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)有效的輻射。一般情況下，要傳送的信息頻率較低，如音頻信號(hào)的頻率范圍為20Hz20kHz。如果不經(jīng)調(diào)制就用天線發(fā)射，所需天線的長(zhǎng)度將很長(zhǎng)。在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)。所以要將低頻信號(hào)“附加”在高頻信號(hào)上，這時(shí)被輻射信號(hào)的頻率即為高頻載波信號(hào)的頻率，因此就可用尺寸適中的天線進(jìn)行發(fā)射。 b b、通過調(diào)制可將各路節(jié)目信號(hào)在頻譜上區(qū)分開來。通過調(diào)制可將各路節(jié)目信號(hào)在頻譜上區(qū)分開來。 若不經(jīng)調(diào)制，直接以信號(hào)頻率進(jìn)行發(fā)射，則各個(gè)頻道的信號(hào)頻率范圍相同，如音頻信號(hào)均為20Hz20kHz。這樣一來，接收端將無法區(qū)分各個(gè)頻道的節(jié)目。若對(duì)各個(gè)頻道的節(jié)目采用不同的載波進(jìn)行調(diào)制，就可在頻譜上將它們區(qū)分開來。 2、調(diào)