《音響技術(shù)》課件-第1章

第1章組合音響系統(tǒng)1.1組合音響系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1.2組合音響系統(tǒng)相關(guān)知識

1.3組合音響系統(tǒng)拓展知識

組合音響系統(tǒng)的使用與維護組合音響系統(tǒng)是集調(diào)諧器、錄音座、CD唱機、卡拉OK機、功率放大器和立體聲音箱等為一體的一種高級音頻設(shè)備，屬家庭娛樂型的消費電子類設(shè)備。

1.1.1組合音響系統(tǒng)的分類

一般家用組合音響可分為普及型和中高檔型兩大類。普及型組合音響一般應(yīng)用在聽音室較小的場所，通常由AM/FM立體聲調(diào)諧器、錄音座、CD唱機、功率放大器和立體聲音箱等組成，一般采用一體式結(jié)構(gòu)；中高檔組合音響通常使用在聽音場所寬敞的場合，由數(shù)字調(diào)諧器、錄音座、CD唱機、功率放大器、圖示均衡器、卡拉OK機和立體聲音箱等組成，一般采用分體式結(jié)構(gòu)。1.1組合音響系統(tǒng)基礎(chǔ)知識在上述組合音響分類中，CD唱機是組合音響的核心。隨著數(shù)字視聽技術(shù)的發(fā)展，目前的家用組合音響設(shè)備中，也有以MD機、VCD機、DVD機等為核心構(gòu)成的組合音響系統(tǒng)。1.1.2組合音響系統(tǒng)的組成

本節(jié)以高保真音響系統(tǒng)為例介紹組合音響系統(tǒng)的組成。高保真的概念具體見1.3.4節(jié)。

1．高保真音響系統(tǒng)的組成

高保真音響系統(tǒng)的組成包括高保真音源、音頻處理電路和揚聲器系統(tǒng)三部分，結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

圖1-1高保真音響系統(tǒng)由圖1-1可見，通過不同的高保真音源提供各種不同的節(jié)目信號，經(jīng)音頻放大器進行加工處理并進行放大后，取得足夠的功率去推動揚聲器工作，播放出與原聲源相同的聲音。

2．高保真音響系統(tǒng)各部分的作用

1)高保真音源

高保真音源的作用是為高保真音響系統(tǒng)提供各種節(jié)目源，其中包括來自調(diào)諧器、錄音座、電唱機、CD/MD/VCD/DVD機、傳聲器等的信號。

(1)調(diào)諧器。調(diào)諧器是一臺不包括功率放大器和揚聲器的收音機，其作用是接收中、短波的調(diào)幅廣播和超短波的調(diào)頻廣播，并還原成音頻信號。調(diào)諧器有模擬調(diào)諧器和數(shù)字調(diào)諧器兩種形式，在高檔音響系統(tǒng)中一般都采用數(shù)字調(diào)諧器，通過調(diào)頻接收，可以提供高保真的音頻信號。

(2)錄音座。錄音座是一臺不帶功率放大器和揚聲器的錄音機，其作用是以磁帶為媒介記錄和重放音頻信號，通過使用高性能磁頭、磁帶，配合杜比降噪、微處理器等控制系統(tǒng)，可以提供高保真的音頻信號。

(3)電唱機。電唱機是音響設(shè)備中較早期使用的一種拾音設(shè)備。拾音器可將唱片中記錄的聲音信息變換成相對應(yīng)的音頻信號，它具有頻率特性好、信噪比高、抖晃率小、分離度高等特點。

(4)CD/MD/VCD/DVD機。CD/MD/VCD/DVD機是一類利用激光，采取非接觸方式拾取激光唱片上音(視)頻信息的音(視)頻設(shè)備。CD光盤上記錄的是未經(jīng)壓縮的PCM數(shù)字編碼信號，是各種高保真音源中最理想的音源；MD光盤是一種微型光盤，記錄的是經(jīng)ATRAC壓縮編碼后的數(shù)字音頻信號；VCD光盤上除記錄有數(shù)字音頻信息外，還記錄有數(shù)字視頻信號，其聲音接近于CD機的質(zhì)量；DVD光盤記錄密度較VCD光盤高，圖像清晰度是VCD的2倍，聲音采用杜比5.1聲道系統(tǒng)，可達到更加逼真的3D環(huán)繞立體聲效果。

(5)傳聲器。傳聲器又稱麥克風(fēng)，作用是將語音信號轉(zhuǎn)換成電信號，是一種聲電轉(zhuǎn)換設(shè)備。

各種優(yōu)質(zhì)音響載體都是取得高保真音響效果的源泉。

2)音頻處理電路

音頻處理電路的作用是對音源送來的音頻信號進行放大和處理，獲得足夠的功率以推動揚聲器正常工作。音頻處理電路主要包括前置放大器、功率放大器、圖示均衡器等電路。

(1)前置放大器。前置放大器的作用是對不同的音源進行選擇、電壓放大，并進行音量、音調(diào)、平衡、響度、噪聲抑制等多種控制，是音響系統(tǒng)的音質(zhì)控制中心。

(2)功率放大器。功率放大器的作用是對前置放大器送來的音頻信號進行功率放大，產(chǎn)生足夠的不失真功率以推動揚聲器正常工作。

(3)圖示均衡器。圖示均衡器是一種音色處理電路，其作用是通過將音頻的全頻帶信號劃分為若干(最多31個)頻段，并分別對不同頻段信號進行提升或衰減，以減少噪聲干擾，改善音色效果。

3)揚聲器系統(tǒng)

揚聲器系統(tǒng)是重放聲音信號的終端設(shè)備，包括揚聲器、分頻器、箱體等，其作用是對功率放大器送來的音頻信號分頻段不失真地還原為聲波信號。

(1)揚聲器。揚聲器是音箱的主要組成單元，是一種電聲轉(zhuǎn)換部件，其性能優(yōu)劣直接影響重放聲音的質(zhì)量。揚聲器的主要性能指標(biāo)包括功率、頻率響應(yīng)、指向性、標(biāo)稱阻抗、失真等。

揚聲器種類較多，按照放音頻率范圍可分為低音揚聲器、中音揚聲器、高音揚聲器以及全頻帶揚聲器；按照電聲換能方式可分為電動式揚聲器、電容式揚聲器、壓電陶瓷揚聲器等。目前，在家用音響設(shè)備和專業(yè)音響設(shè)備中，主要應(yīng)用的是電動式揚聲器。

(2)分頻器。分頻器的作用是根據(jù)揚聲器的不同特性，將全頻帶聲頻信號分為不同的頻段，使不同特性揚聲器都能得到合適頻帶的激勵信號。分頻器分為電子分頻器和無源分頻器兩大類。

電子分頻器是有源分頻，通常位于前置放大器與功率放大器之間。電子分頻器將信號分為多個頻段，然后送到對應(yīng)頻段的功率放大器進行功率放大后，再推動相應(yīng)的揚聲器工作。電子分頻器具有瞬態(tài)特性好、無調(diào)制失真、調(diào)整靈活等一系列優(yōu)點，但由于其電路較復(fù)雜，產(chǎn)品成本較高，因此一般應(yīng)用在專業(yè)音響設(shè)備中。

無源分頻器通常由繞成空芯的電感線圈和無極性電容組成，一般位于功率放大器后，安裝在音箱內(nèi)部。無源分頻器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適應(yīng)性強等特點，但由于自身結(jié)構(gòu)特點，容易產(chǎn)生分頻點的漂移現(xiàn)象。

(3)箱體。箱體的主要作用是降低揚聲器的聲短路效應(yīng)，通常由高密度板或硬木制作，并在其內(nèi)部填充吸音材料。

箱體按照結(jié)構(gòu)形式的不同可分為開敞式、封閉式、倒相式、迷宮式、號筒式等多種類型；按照用途與性能不同又可分為家用型、高保真、監(jiān)聽等類型。

1.2.1組合音響系統(tǒng)的電聲性能指標(biāo)

按照國際電工委員會規(guī)定的高保真音響設(shè)備和系統(tǒng)特性的最低電氣性能要求(IEC-581標(biāo)準(zhǔn))，我國制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了音頻組合設(shè)備通用技術(shù)條件，提出了各種音響設(shè)備的最低電聲性能要求和試驗方法。下面就其主要的性能指標(biāo)進行簡單介紹。1.2組合音響系統(tǒng)相關(guān)知識

1．頻率范圍

頻率范圍又稱頻率響應(yīng)或頻率特性，它是指各種放音設(shè)備能夠重放聲音信號的頻率范圍以及在此頻率范圍內(nèi)允許的振幅偏差程度(容差)。頻率范圍越寬，振幅偏差越小，頻率特性就越好。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻率范圍是40Hz~12.5kHz，振幅偏差應(yīng)小于5dB。

2．諧波失真

諧波失真是指在音響設(shè)備的各種放大器中，由于放大器的非線性而導(dǎo)致信號產(chǎn)生的高次諧波成分。諧波失真越小，聲音越逼真，保真度越好。通常，調(diào)諧器的諧波失真要小于0.2%，CD機的諧波失真小于0.01%。

3．信噪比

信噪比是指有用信號與噪聲大小之比，用S/N表示。信噪比大小通常用分貝值來表示，分貝數(shù)越大，信噪比越高，重放出的聲音音質(zhì)越好。

4．輸出功率

輸出功率是指組合音響功率放大器的輸出功率，輸出功率有最大輸出功率、不失真輸出功率、額定輸出功率三種。最大輸出功率是指不考慮失真時，功率放大器能輸出的最大功率；不失真輸出功率是指在非線性失真不大于10%的情況下，功率放大器實際能夠輸出的功率；額定輸出功率又稱標(biāo)稱功率，是指功率放大器應(yīng)該達到的最低限度的不失真輸出功率。

音響設(shè)備除上述最基本的性能指標(biāo)外，還有一些如增益、瞬態(tài)特性、動態(tài)特性、計權(quán)以及分離度等性能指標(biāo)。1.2.2組合音響系統(tǒng)的連接

由于組合音響的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接線的種類、數(shù)量較多，因此在進行各種設(shè)備的組合連接前應(yīng)認(rèn)真閱讀說明書和接線圖。組合音響系統(tǒng)的連接主要有以下幾個方面的內(nèi)容。

1．天線連接

組合音響調(diào)諧器的接收天線有兩種類型，一是AM接收天線，二是FM接收天線。對于一體式結(jié)構(gòu)的組合音響，其AM調(diào)諧器接收天線一般為一根1~2m長的拖線，只需將其接在AM接收天線(AMANT)的插口上即可；FM接收天線通常采用單鞭拉桿式天線，不需再進行連接。

對于分體式組合音響，其調(diào)諧器的天線有兩組，均設(shè)有插口并配備帶有插頭的接線，將其分別接在“AMANT”與“FMANT”位置上即可。

2．節(jié)目源與功率放大器連接

由于組合音響的節(jié)目源較多，因此節(jié)目源與功率放大器之間的接線也較為復(fù)雜，尤其是核心節(jié)目源(如CD機、DVD機)與功率放大器之間的接線。雖然節(jié)目源與功率放大器之間接線較復(fù)雜，但一般都可以根據(jù)各種設(shè)備所提供的插頭、接口英文標(biāo)記進行連接，例如LINEAUX(線路)、LINEINPUT(線路輸入)、PHONE(耳機)、MIC(傳聲器)、CDOUTJACKS(CD唱機輸出插座)等。

對于帶有杜比數(shù)碼(DolbyDigital)、DTS或MPEG解碼器輸出的DVD機與已內(nèi)裝有杜比數(shù)碼、DTS或MPEG解碼器的AV放大器之間的數(shù)字信號連接，可使用對應(yīng)設(shè)備上的COAXIAL(同軸)、OPTICAL(光纖)端子進行連接。

3．音箱連接

普及型組合音響一般只有左(L)、右(R)兩只音箱，連接時只需將功率放大器的左(L)、右(R)輸出端子分別與左(L)、右(R)音箱連接即可；對于中高檔組合音響，其音箱的輸入端一般采用“卡夾式”插口。為避免接錯，連接線和插頭均采用不同顏色予以區(qū)別，接線時導(dǎo)線的端頭不要剝出過多，當(dāng)引線采用多股芯線時，應(yīng)將多股芯線絞緊后再插入“卡夾式”插口內(nèi)，以防短路。同時，在接線時要注意音箱的極性應(yīng)與功率放大器輸出端的極性一致，并且兩只音箱的擺放位置不要顛倒。

采用以DVD機為核心構(gòu)成的家庭影院系統(tǒng)中，一般都配置有5.1聲道音響系統(tǒng)，DVD機與功率放大器的輸出端子較多，除要注意音箱的擺放位置正確外，還要注意將中置音箱接到功放“CENTEROUT”端子，將左、右主音箱分別接到功放的“MAINOUT”對應(yīng)的L、R位置，將環(huán)繞聲音箱接到功放的“SURROUNDOUT”對應(yīng)的L、R位置，將超重低音音箱接到功放的“SUBWOOFEROUT”端子上。

4．供電電壓選擇

國產(chǎn)組合音響一般都采用220V交流供電，但有些進口組合音響采用的是交流110V供電。對于采用交流110V供電的組合音響，在使用前須將“交流電源轉(zhuǎn)換開關(guān)”撥到“交流220V”位置上。1.2.3組合音響系統(tǒng)的使用與維護

1．組合音響系統(tǒng)的使用

組合音響系統(tǒng)的使用原則有兩點，一是電源選擇正確，二是節(jié)目源選擇正確。

1)調(diào)諧器

對于模擬調(diào)諧器，其結(jié)構(gòu)和使用方法與普通收錄機的調(diào)諧器完全相同。對于數(shù)字式調(diào)諧器，在按下波段選擇開關(guān)后通過調(diào)諧按鈕的“＋”、“－”進行自動搜索電臺，當(dāng)穩(wěn)定搜到一個電臺后即停止搜索。如果需要搜索其他電臺，重復(fù)上述操作即可。在數(shù)字調(diào)諧器中，通常都可以預(yù)置一定數(shù)量的電臺并進行存儲，以便在下次使用時只要按一下相應(yīng)的頻道開關(guān)，便可立即收到被記憶的電臺。

2)錄音座

單卡錄音座的結(jié)構(gòu)和使用方法與普通收錄機的錄、放功能相同，具有雙卡錄音座的組合音響一般都具有杜比降噪、連續(xù)放音、快速錄音等功能。如果要使用杜比降噪功能，注意在使用杜比原聲磁帶放音時，一定要打開降噪開關(guān)，當(dāng)使用不具有杜比降噪的磁帶時，應(yīng)將杜比降噪開關(guān)置于關(guān)閉位置。

3)CD唱機

當(dāng)使用CD唱機時，應(yīng)將組合音響的節(jié)目源選擇開關(guān)選到CD機狀態(tài)，拿取CD盤片時應(yīng)持唱片的邊緣，通過進/出倉鍵放入和取出CD盤片。

4)功率放大器

對功率放大器的使用，應(yīng)首先通過手動或遙控操作選擇輸入的節(jié)目源(TUNER、TAPE、CD、DVD等)，然后再分別對音量大小、音調(diào)、平衡等進行調(diào)節(jié)，直到滿意為止。

2．組合音響的維護

做好組合音響的維護是保持組合音響設(shè)備長期工作狀態(tài)良好的前提，對組合音響的日常維護應(yīng)注意以下幾個方面的內(nèi)容：

(1)保持良好的使用環(huán)境，盡可能放置在干燥、通風(fēng)、遠離熱源的地方，以免設(shè)備受潮、受熱，元器件老化變質(zhì)等。

(2)注意防震防塵，定期進行清潔除塵。

(3)定期通電除潮，尤其是在梅雨季節(jié)，避免元器件損壞。

(4)組合音響不用時，應(yīng)將各功能鍵處于復(fù)位狀態(tài)。磁帶不用后應(yīng)從卡座中取出，CD盤片不用后也要將其從托盤中取出，以防變形而影響使用。

1.3.1聲學(xué)特性

1．聲波的傳播特性

聲波能在氣體、液體及固體等彈性媒質(zhì)中傳播，但不能在真空中傳播。傳播聲波的空間稱為聲場，聲場可分為自由聲場、擴散聲場和半自由聲場。聲波在聲場中傳播時會產(chǎn)生反射、折射、繞射和干涉等現(xiàn)象，并具有一定的傳播規(guī)律。1.3組合音響系統(tǒng)拓展知識

自由聲場是指在各方向上沒有反射的一種理想聲場，在任何一點上的聲音只有直達聲。消聲室就是人為模擬的自由聲場。

擴散聲場是指在各方向上接近全反射的一種理想聲場，在任何一點上的聲音既有直達聲也有反射聲?；祉懯揖褪侨藶槟M的擴散聲場。

半自由聲場是實際上存在的，它介于自由聲場和擴散聲場之間，取決于聽音環(huán)境的吸聲能力。

1)反射與折射

聲波從一種媒質(zhì)進入另一種媒質(zhì)的分界面時，會產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。

聲波在空氣中傳播時，若遇到平面的障礙物，一部分聲波將被反射，反射角等于入射角。反射聲波好像是從障礙物后的另一聲源發(fā)射出來一樣，稱為聲像。聲像與聲源到障礙物的距離相等。

聲波在空氣中傳播時，若遇到凹面的障礙物，其反射特性具有聚焦反射現(xiàn)象，稱為聲波的聚焦。若遇到凸面的障礙物，其反射特性具有擴散反射現(xiàn)象。

當(dāng)聲波遇到障礙物時，除了產(chǎn)生反射現(xiàn)象外，還有一部分聲波將進入障礙物，稱為折射。障礙物吸收聲波的能力與其特性有關(guān)。

聲波的反射與折射現(xiàn)象是聽音環(huán)境設(shè)計中需要考慮的問題。在演播室、聽音室、歌劇場和電影院的四周總是建造成凹凸不平的墻面，就是為了使聲波產(chǎn)生雜亂反射以形成均勻聲場，并讓墻壁吸收一部分能量，使這些空間具有適當(dāng)?shù)幕祉憰r間。2)繞射

當(dāng)聲波遇到障礙物時，會有一部分聲波繞過障礙物而繼續(xù)向前傳播，這種現(xiàn)象稱為繞射，又稱衍射。繞射的程度取決于聲波的波長與障礙物大小之間的關(guān)系，若聲波波長遠大于障礙物尺寸，則繞射現(xiàn)象非常顯著；若聲波波長遠小于障礙物尺寸，則繞射現(xiàn)象較弱，甚至不發(fā)生繞射。因此，對于同一個障礙物，頻率較低的聲波較易繞射，而頻率較高的聲波不易繞射，所以聲波的傳播具有較強的方向性，人們利用繞射現(xiàn)象可以對聲波進行有效的控制。

當(dāng)聲波通過障礙物的洞孔時，也會發(fā)生繞射現(xiàn)象。當(dāng)聲波波長遠大于洞孔尺寸時，洞孔好像一個新的點聲源，聲波從洞孔向各個方向傳播；當(dāng)聲波波長小于洞孔尺寸時，只能從洞孔向前方傳播。

3)干涉

當(dāng)兩個頻率相同、振動方向相同且步調(diào)一致的聲源發(fā)出的聲波相互疊加時就會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。如果它們的相位相同，則兩聲波疊加后其聲壓加強；反之，如果它們的相位相反，則兩聲波疊加后便會相互減弱，甚至完全抵消。由于聲波的干涉作用，常使空間的聲場出現(xiàn)固定的分布，形成波腹和波節(jié)，即出現(xiàn)通常所說的駐波。

經(jīng)?？梢杂龅皆斐陕暡ǜ缮娴臈l件，例如：當(dāng)兩只等距分布的揚聲器在同相位狀態(tài)下振動發(fā)聲時，聲波到達兩揚聲器之間中軸線上的各點時總是處在同相位狀態(tài)，于是來自兩只揚聲器的聲波在該處相互加強。當(dāng)兩只揚聲器在反相位狀態(tài)下振動發(fā)聲時，情況正好相反，來自兩只揚聲器的聲波在該處相互抵消，導(dǎo)致兩只揚聲器還不如一只揚聲器響的“奇怪”現(xiàn)象。

因此，連接音箱和功放時一定要保持它們正負極性的一致，否則就會出現(xiàn)聲波相互抵消的情況。而且，對于立體聲系統(tǒng)而言，這樣的結(jié)果往往還會導(dǎo)致聲像定位不準(zhǔn)，即聲源“飄忽”的感覺。

2．聲音的基本要素

聲音在物理上可以用聲壓的幅度、頻率和相位三個客觀參量來描述，而在聽覺上則常用響度、音調(diào)和音色三個主觀參量來描述，俗稱聲音三要素。

1)響度

響度俗稱音量，是指人耳對聲音強弱的主觀感受。響度不僅正比于聲音強度的對數(shù)值，而且與聲音的頻率有關(guān)，對于聲強相同的聲音，人耳會感覺1000~4000Hz的聲音最響，隨頻率的降低或上升，其響度的感覺會減小。

響度特性可以用等響曲線來表示。圖1-2所示是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦的等響曲線，它反映了人類對響度感覺的基本規(guī)律。

圖1-2等響曲線由等響曲線可以看出，人耳對3000～4000Hz頻率范圍內(nèi)的聲音響度感覺最靈敏。另外，聲壓級越高，等響曲線越趨平坦；聲壓級不同，等響曲線有較大差異，特別是在低頻。這樣，若以低于或高于原始聲音的聲壓級重放聲源，則會改變原始聲音各頻率成分的相對響度關(guān)系，產(chǎn)生音色失真。所以，在放音時，特別是小音量放音時，為了不改變原始音色，應(yīng)借助等響曲線所揭示的聽覺特性自動將高音和低音適當(dāng)提升，以補償人耳在不同音量情況下對聲音感受的差異，使得不論音量大小，人耳的聽覺感受只是響度發(fā)生變化，而音色不變，這就是響度控制電路的作用。

2)音調(diào)

音調(diào)又稱音高，是指人耳對聲音音調(diào)高低的主觀感受。音調(diào)主要取決于聲音的基波頻率，基頻越高，音調(diào)越高。音調(diào)同時還與聲音的強度有關(guān)，人耳對音調(diào)的辨別能力不同，一般中頻段最靈敏，高、低頻段較差。

音調(diào)大體上與頻率的對數(shù)值成正比，這一關(guān)系在音樂中獲得應(yīng)用。目前世界上通用的十二平分律等程音階就是按照基波頻率的對數(shù)值取等分而確定的。聲音基頻每增加一個倍頻程，音樂上稱為提高一個“八度音”。

3)音色

音色是指人耳對聲音特色的主觀感受。音色由聲音的基波和諧波組成，主要取決于聲音的頻譜結(jié)構(gòu)，還與聲音的響度、音調(diào)、持續(xù)時間、建立過程及衰變過程等因素有關(guān)?；ㄊ锹曇舻囊舾?，諧波是聲音的泛聲(基波頻率的整數(shù)倍)，因而音色比響度、音調(diào)更復(fù)雜。

聲音的頻譜結(jié)構(gòu)用基頻、諧頻數(shù)目、幅度大小及相位關(guān)系來描述。不同的頻譜結(jié)構(gòu)，就有不同的音色。即使基頻相同，音調(diào)相同，但若諧頻結(jié)構(gòu)不同，則音色也不同。例如鋼琴和黑管演奏同一音符時，其音色是不同的，因為它們的諧頻結(jié)構(gòu)不同。

正因為人耳具有區(qū)分音色的能力，才能辨別不同的樂器，辨別不同人的聲音，辨別音響重放系統(tǒng)是否存在失真。因此，要求高保真音頻放大器和音箱應(yīng)具有足夠的有效頻率范圍和平均的頻率特性，以保持音頻信號的頻譜結(jié)構(gòu)不變。1.3.2人耳的聽覺特性

1.聽覺靈敏度

聽覺的基本特性決定著人們對聲音的主觀感受，可聞聲、聽閾和痛域決定了人耳的聽覺范圍。

1)可聞聲

可聞聲是指正常人可以聽到的聲音，其頻率范圍為20Hz～20kHz，稱為音頻。20Hz以下稱為次聲，20kHz以上稱為超聲。在音頻范圍內(nèi)，人耳對中頻段1～4kHz的聲音較為靈敏，對低頻和高頻段的聲音則比較遲鈍。對于次聲和超聲，即使強度再大，人耳也聽不到。

2)聽閾和痛域

可聞聲必須達到一定的強度才能被聽到，正常人能聽到的強度范圍為0～140dB。使聲音聽得見的最低聲壓級稱為聽閾，它和聲音的頻率有關(guān)。在良好的聽音環(huán)境中，聽力正常的青年人在800～5000Hz頻率范圍內(nèi)的聽閾接近于0dB。當(dāng)左右兩耳聽閾有差異時，雙耳聽閾主要取決于靈敏度較好的那只耳朵。當(dāng)兩耳靈敏度完全相同時，雙耳聽閾比單耳聽閾低3dB左右。

使耳朵感到疼痛的聲壓級稱為痛域，它與聲音的頻率關(guān)系不大。通常聲壓級達到120dB時，

人耳感到不舒適；聲壓級大于140dB時，人耳感到疼痛；聲壓級超過150dB時，人耳會發(fā)生急性損傷。

3)聽覺靈敏度

人耳正常的聽覺范圍較大，語言和音樂只占整個聽覺范圍的很小一部分。聽覺靈敏度是指人耳對聲壓、頻率及方位的微小變化的判斷能力。

當(dāng)聲壓發(fā)生變化時，人們聽到的響度會有變化。例如聲壓級在50dB以上時，人耳能分辨出的最小聲壓級差約為1dB；而聲壓級小于40dB時，要變化1～3dB才能覺察出來。

當(dāng)頻率發(fā)生變化時，人們聽到的音調(diào)會有變化。例如頻率為1000Hz、聲壓級為40dB的聲音，變化3Hz就能覺察出來；當(dāng)頻率超過1000Hz、聲壓超過40dB時，人耳能覺察到的相對頻率變化范圍約為0.003(Δf/f

)。

研究結(jié)果表明：對于純音，人耳能分辨出280個聲壓層次和1400個頻率層次。對于復(fù)雜音，人耳只能分辨7種不同的響度層次和7種不同的音調(diào)，共49種響度和音調(diào)的組合。這個數(shù)字頗為接近人們在語言中可覺察到的音素數(shù)。在高保真音響系統(tǒng)中，如果能將聲音的畸變控制在人耳無法覺察的范圍內(nèi)，便可以獲得高保真的主觀聽覺效果。

2．掩蔽效應(yīng)

掩蔽效應(yīng)是指同一環(huán)境中的其他聲音使聆聽者降低對某一聲音的聽力，即一個較強的聲音往往會掩蓋住一個較弱的聲音。掩蔽效應(yīng)是一個復(fù)雜的生理心理現(xiàn)象，它與兩個聲音的聲壓級、頻譜、方向、持續(xù)時間等因素有關(guān)。主要表現(xiàn)在當(dāng)兩個聲音的頻率越接近，掩蔽效應(yīng)越大；掩蔽聲的聲壓級越高，掩蔽效應(yīng)越大且掩蔽的頻率范圍越寬；低頻聲容易掩蔽高頻聲，而高頻聲較難掩蔽低頻聲。

掩蔽效應(yīng)在音響技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如一些降噪系統(tǒng)就是利用掩蔽效應(yīng)的原理設(shè)計的，信噪比的概念及其指標(biāo)要求也是根據(jù)掩蔽效應(yīng)提出來的。在數(shù)字音源中，可利用掩蔽效應(yīng)進行壓縮編碼。

3.哈斯效應(yīng)(回聲感覺)

如果兩個不同的聲源發(fā)出同樣的聲音，在同一時間以同樣的強度到達聽眾時，則主觀感覺聲音是來自兩個聲源之間；如果其中一個略有延時(5～35ms)，聽起來兩個聲音都來自先到達的聲源，延時聲源的存在對定向方位沒有影響，只是增加了響度；如果延時在35～50ms之

間，則延時聲源的存在可以被識別出來，但其方向仍在未延時的聲源方向；只有延時超過50ms時，第二個聲源才像一個清晰的回聲一樣被聽到。由此可見，如果在50ms以內(nèi)出現(xiàn)兩個相同的聲音，一般不能區(qū)分出來，僅能覺察到音色和響度的變化；如果讓第二個聲音延遲50ms以后再出現(xiàn)，而且有足夠的響度，人耳就可以把它們區(qū)分出來。這種效應(yīng)應(yīng)用于室內(nèi)擴音系統(tǒng)，可以在分布式揚聲器系統(tǒng)的聲場中保證聽眾視覺和聽覺的一致性。

4.多普勒效應(yīng)

當(dāng)聲源與聽者彼此相對運動時，會感到某一頻率確定的聲音的音調(diào)發(fā)生變化。例如火車開過來時聽到的汽笛聲是頻率稍高的音調(diào)，火車離開時就聽到頻率稍低的音調(diào)。這種現(xiàn)象稱之為多普勒效應(yīng)。

當(dāng)聲源以一定的速度運動而聽者靜止時，聲強(聲壓)也有類似的變化，移近的聲源在同樣距離上要比它不移動時產(chǎn)生的強度大，移開的聲源產(chǎn)生的強度要小些。

5．雙耳定位特性

1)方向感

聽音時，人們能夠用耳朵判斷出聲音方向，確定聲源所在的位置。來自同一聲源的聲音到達兩耳時，在時間、強度和相位等方面都存在著差異，正是根據(jù)這種差異可以實現(xiàn)對“聲像”的定位。

人耳對于左右水平方向的方位分辨能力要比上下豎直方向的分辨能力強得多，通?？梢苑直娉鏊椒较?°～15°的變動；但在豎直方向，有時要大于60°才能分辨出來。

聽覺上具有方向感這一特性，使人們在一片嘈雜的環(huán)境下有可能“全神貫注”地聽出來自某一個方向的一個比較特殊的聲音，如果把一耳塞住，用單耳收聽，上述方向感就會消失，這時聽音受環(huán)境干擾嚴(yán)重，聲音含混不清。利用聽覺的方向感這一特性，要求廳堂內(nèi)布置揚聲器時，要盡可能地保證“視”、“聽”的方向一致，就是說要讓耳朵聽到的聲源和眼睛看到的聲源來自同一個方向。這就要求盡量采用“集中式”擴聲系統(tǒng)，即將音箱集中在舞臺兩側(cè)，并使音箱在水平方向盡量靠近聲源；至于它在垂直方向位置的高低，往往影響較小。

2)雙耳效應(yīng)

人耳具有“聲像”定位功能，是由于人耳有雙耳效應(yīng)和耳殼效應(yīng)。雙耳效應(yīng)主要取決于聲音到達雙耳的時間差、相位差、響度差和音色差，在室內(nèi)還包括直達聲和混響聲的能量比。另外，人耳的耳殼能將聲音形成延時量很短的重復(fù)聲，幫助人們更準(zhǔn)確地完成聲像定位。

1.3.3立體聲與立體聲系統(tǒng)

1.立體聲

自然界中所發(fā)出的聲音，都存在于人類生活的立體空間中。它們的方位和傳播的特性都具有立體性質(zhì)，所以，當(dāng)直接聽到這些聲音時，除了能感受到聲音的強度、音調(diào)和音色以外，還能感受到這些聲音的方位和層次。這種具有方位層次等空間分布特性的聲音稱為立體聲，例如在自然環(huán)境或音樂廳中聽到的音樂聲屬于自然立體聲。立體聲的感覺包括了聲音的展開感、縱深感、方向感、聲包圍感、聲像的定位感、聲像的移動感和臨場感等，由于其具有三維空間的立體感覺而得名，音響技術(shù)中稱其為原發(fā)聲。在音樂廳內(nèi)，聆聽者聽到的立體聲由直達聲、早期反射聲和混響聲三部分聲音構(gòu)成。直達聲能夠幫助人們確定聲源的方位；早期反射聲給人空間感，可以感覺到音樂廳的空間大?。换祉懧暯o人包圍感，可以感受到聲音在三維空間環(huán)繞。早期反射聲和混響聲共同作用，綜合形成現(xiàn)場環(huán)境的音響氣氛，即產(chǎn)生所謂臨場感。

2.立體聲技術(shù)

立體聲技術(shù)是指如何將立體聲處理為立體聲信號并通過傳播而重現(xiàn)立體聲。用立體聲技術(shù)來傳播和再現(xiàn)聲音，不僅能反映出聲音的空間分布感，而且能夠提高聲音的層次感、清晰度和透明度，明顯地改善聲音再現(xiàn)的質(zhì)量，極大地增強臨場效果。音響技術(shù)中的立體聲是指利用錄音、傳輸和重放系統(tǒng)還原的聲音，它應(yīng)該具有原發(fā)聲的特點。立體聲音響技術(shù)是一種按照原發(fā)聲特點進行音頻信號處理的技術(shù)。在這個處理過程中，需要研究各類不同原發(fā)聲的物理特性和人耳的主觀感受特性，并且根據(jù)具體情況進行設(shè)計、安裝、調(diào)試和使用。

現(xiàn)代立體聲技術(shù)充分利用人耳的聽覺效應(yīng)來使得聽音者聽到立體聲效果。立體聲技術(shù)中包括雙聲道、多聲道、模擬立體聲以及環(huán)繞立體聲等音頻信號處理方式。多聲道與單聲道重放聲相比，具有清晰度高、方位感和分布感明顯、背景噪聲小、空間和臨場感強等一系列優(yōu)點。

由此可見，立體聲技術(shù)就是在聲—電—聲的處理過程中，原汁原味地產(chǎn)生、傳播、重放和聆聽原發(fā)聲的技術(shù)，缺一不可。

3．立體聲系統(tǒng)

立體聲系統(tǒng)是由不同數(shù)目的聲源、聲音傳輸通道及揚聲器(音箱)所組成的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)。電聲音響系統(tǒng)可按表1-1表述分類。

表1-1電聲音響系統(tǒng)分類

盡管現(xiàn)在電聲音響系統(tǒng)的種類很多，但它們都可以用圖1-3的結(jié)構(gòu)表示。圖1-3(a)中的N1表示拾音時的聲道數(shù)目，通過混合網(wǎng)絡(luò)(變換網(wǎng)絡(luò))形成N2路信號傳輸出去，然后在放音端再經(jīng)分配網(wǎng)絡(luò)(變換網(wǎng)絡(luò))的轉(zhuǎn)換，以N3路進行重放。通常，N1≥N2，N3≥N2。

圖1-3立體聲系統(tǒng)框圖當(dāng)N2＝N3＝1時，即為單聲道系統(tǒng)；當(dāng)N2＝N3＝2時，即為雙聲道立體聲系統(tǒng)；當(dāng)N2>2，N3>2時，為多聲道系統(tǒng)。如果N2＝1，N3>1，則稱為贗立體聲，又稱模擬立體聲或偽立體聲。顯然贗立體聲不是立體聲，而是借助某種技術(shù)手段(如頻率