数字音响技术(电声系统)期末复习

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1、第一章 绪论一、电声技术的发展沿革电声学是研究声电相互转换的原理和技术，以及声信号的存储、加工、传递、测量和利用的科学。它所涉及的频率范围很广泛，从极低频的次声一直延伸到几十亿赫的特超声。不过通常所指的电声，都属于可听声范围。电声学还是一门与人的主观因素密切相关的物理科学，原因是从声源到接收都摆脱不了人的因素。 古老声学的年轻分支；电声技术的历史最早可以追溯到19世纪；爱迪生发明留声机；贝尔发明用于电话机的碳粒传声器；1919年第一次用电子管放大器和电磁式扬声器做了扩声实验。在第一次世界大战以后，科学家们把机电方面的研究成果应用于电声领域中，于是电声学就有了理论基础。随着电声换能器理论的发展，

2、较为完善的各类电声设备和电声测量仪器相继问世。20世纪70年代来，电子计算机和激光技术在电声领域中的应用，大大促进了电声学的发展。发展趋势是：电声器件和电声设备朝着高保真、立体声、高抗噪能力、高效率、高通话容量的方向发展；还要进行音质评价的研究，改善录放技术以及声音加工技术；新的换能机理的研究以及新材料的开发；提高检测声信号的能力仍是声测技术的主攻方向。 总之，只要发声过程和听感(知觉)过程以及与二者互相联系的物理和生理上的规律不断为人们所掌握，电声学便会不断有新的发展，所以电声学是蕴藏着巨大生命力的学科。二、 教育电声系统与电声教育媒体广播系统 有线广播 无线广播节目制作系统 主传声器方式

3、多声道合成方式语言学习系统 听音型 听说型 听说对比型 视听型 多媒体型三、 教育电声系统的形成与发展1920-30年代 ：有线广播、无线广播、有声电影普遍的被应用于学校教育。40年代：视听教育（1946 DALE “经验之塔”） 40-50年代：晶体管（1947年12月23日）60-70年代：大发展；（Open University) 80-至今：数字化四、 教育电声系统的研究对象与学习方法n 教育电声系统研究的范畴电声基础理论的研究 声电转换、电声信号加工处理技术与系统的研究电声教材编制的研究 电声教学研究教育电声系统课程的学习目标及学习方法本课程学习的总目标 学习方法第二章 声波的基本性

4、质声波机理声音是一种波动现象。当声源（机械振动源）振动时，振动体对周围相邻的媒质产生扰动，而被扰动的媒质又会对相邻媒质产生扰动，这种扰动的不断传递就是声波产生与传播的基本机理。第一节 声场与声波声场媒质及其参量：媒质密度 声压 质点振速 平面声波的基本性质：声波的频率与波长(c0= f) 声波的传播速度(c0= 340m/s) 声阻抗率与媒质特性阻抗 声场定义 存在着声波的空间称为声场。声场媒质定义 声场中能够传递扰动的媒质称为声场媒质。球面声波的基本性质半径大小呈脉动变化的球形声源向周围空间辐射的声波趁为球面声波，其波面为球面。球面声波的波动频率、波长及波速第二节 声场中的能量声能量与声能量

5、密度 声能组成（动能和弹性势能，单位：J ） 声能量密度（声场中单位体积内的声能量，单位：J/m3 ） 平面声波的声能与声能量密度 声功率定义我们将单位时间内通过垂直于声波传播方向、面积为S的截面的平均声能量称为平均声能量流或平均声功率。 单位：W（瓦特）实践中，常用声功率级LW来表示，定义为： LW=10lgW/W0(dB),（其中， W0 =10-12W，称为参考声功率）声强定义通过垂直于声波传播方向单位面积上的平均声功率（或平均声能量流）称为平均声能量流密度或声强。 单位：W/m2实践中，常用声强级LI来表示，定义为： LI=10lgI/I0(dB),（其中， I0 =10-12W /m

6、2 ，称为参考声强）第三节 声波的传播一、 声波的反射与透射 二、声波的干涉 三、声波的绕射聲 波 物體因振動對介質產生擾動，使周圍空氣分子在其平衡位置振動，產生疏密的波動。聲波必須依靠介質的擾動來傳送能量，屬於力學波的一種。聲波傳入人耳，使鼓膜產生同頻率的振動，即可聽到聲音。 聲波在空氣中傳播為縱波的原因由於空氣為流體，可以承受垂直於其表面的縱向力，但無法抵抗平行於其表面的橫向力（或稱為剪力），所以當空氣受擾動時，就一小群分子而言，其位移平行於受力的方向。因此在空氣中傳播的聲波為縱波，聲波傳來時，空氣的每一小部份皆隨之作週期性的來回振動，其方向與聲波的傳播方向平行。聲波產生取一內有空氣的長管

7、子，管的左端有一揚聲器，其皮膜作週期性的前後振動，使氣體受壓縮而產生空氣分子有疏密分布，藉空氣分子間碰撞，使此疏密分布向前傳播，故縱波又稱為 疏密波。聲波傳播的模型(1) 密部：皮膜向前推動時，空氣被擠壓成稠密部。 疏部：皮膜往後退縮時，空氣被疏散成稀疏部。 當聲波傳播時，不論是疏部或密部，前進的速率相同。 聲波只是傳播空氣的擾動，空氣分子僅在原平衡位置前後作來回振動而已，當聲波通過後，即恢復原先狀態。 聲波傳播的模型(2)相鄰兩密部(或疏部)的距離稱為波長 疏部與密部來回振動一次所需的時間為週期空氣分子在各位置的位移與壓力變化波形相差 波長，即在空氣壓力變化極大的位置，介質的位移為零。當介質

8、的位移為極大或極小時，其對應的空氣壓力變化值為零。聲波傳播時的空氣分子運動聲波的傳播速率聲波在介質中的傳播速率，稱為聲速。在不同介質與溫度下，聲速大小不同。一般而言，在不同的介質狀態中其聲速大小順序為固體液體氣體。在乾燥無風的空氣中，0的聲速約為331m/s。氣溫每升高1，聲速約增加0.6m/s ，則空氣中聲波傳播速率的公式可寫成 第三章 人耳的听觉特性人耳对声音的感知有：响度 音高 音色 响度：人耳对声音强弱的主观感觉。主要决定因素：声压或声强。 最低声压 2*10-5Pa难以忍受的最高声压是最低声压的100 万倍, 为20Pa，人耳对两者的差感觉为120 倍，即是以对数为规律。 次要因素：

9、频率 声压级：为了与人耳的响度特性相符合，声压级用相对量-对数表示，声压级Prms 某点声压的有效值 P0 零声级的参考声压。即，国际规定1kHz时，人耳刚能听到的声音（闻阈）的声压为2*10-5Pa,作为0dB.等响度曲线响度定义，声音听起来的与1khz的声音，在声压级为0dB时一样响,则响度为0Phon(方）（此时的声压值为多少？），同理，与1khz声压级为40dB时一样响,则响度为40Phon(方）。即，1khz 的声音，声压级为多少，响度就为多少。等响度曲线解读从图上发现，一个40dB 1khz的声音要比声压级相同的100hz声音响的多。等响度曲线的意义1。在低声压时，不同频率的声音达

10、到响度相同时，声压相差较大。如达到10Phon时，30Hz声音的声压为60dB，而2000Hz的声音的声压为5dB2 声压较高时，等响曲线较为平坦，说明在高声压时，各频率的听感等响差别不大。等响度曲线的意义3曲线在高频段，响度曲线斜率与间隔基本一致，而低频段，斜率与响度曲线间隔变化大，表明低频声音，较小的变化可以引起较大的听觉变化。如，频率为1khz时，20方和60方等响曲线之间差40dB,在100Hz时，只有 65-35=30dB的变化（P3)音高：在乐音中，用音律来表示音高音色的本质频谱不同的乐器演奏相同的一个音名，其基频相同，但其谐波分量不同，造成了音色不同。语声：在低频段，如70hz,

11、男声与女声差18dB,一般人主要能量在100hz-5khz,特别在200hz-700hz之间电话的频带宽度：3003.4khz人耳的掩蔽效应掩蔽效应的作用：不同频率的声音叠加产生新的音乐形象。两声音叠加，一中声音会覆盖另一种声音纯音的掩蔽掩蔽量是指在受干扰时，闻阈（刚能听到的声音）需要提高的分贝数。噪声对纯音的掩蔽低频声对高频声的掩蔽作用明显 掩蔽音是复合音时，会影响整个频段单耳听觉的掩蔽效音大于双耳听觉立体声原理人耳立体声的双耳效音来源于3个方面1。声级差2。时间差3。相位差声像及声像定位哈斯效应的三个结论A同声源的两个声波，时间差t在535ms以内，人无法区分两个声源，只能听到前面一个B.

12、时间差t在35-50ms以内，人开始感知滞后声源，C.当时间差大于50ms时，能分辨出两个声音的方位德 波埃效应如果两声级相同，听者感到声音是从中间来的（声像在中间）逐渐加大Y1的声级，听者感到声像向Y1处移动。若Y1比Y2大过15dB时，听者感到声音完全来自Y1.如果左右声级相等，但有时间差，声像向超前的声源移动，如果时间差大于3ms时，声象感觉完全来自超前的声源。因为 =15dB和3ms作用相同，所以，差不多 1ms=5dB第四章 电声器件扬声器概述电动式扬声器工作原理：是利用电磁作用力原理而设计的。（劳伦磁力）主要分类：（1）纸（锥）盆式扬声器（2）球顶形扬声器（3）号筒式扬声器纸（锥）

13、盆式扬声器 1、基本组成（俗称低音喇叭）振动系统，包括锥形纸盆、音圈和定心支片等；磁路系统，包括永久磁铁、导磁板和场心柱等；辅助系统，包括盆架、接线板、压边和防尘盖等。2、工作原理：当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圈沿着轴向振动，压迫周围的弹性媒质而发声。纸（锥）盆式扬声器 3、特点：结构简单、低音丰满、音质柔和、频带宽、效率较低 球顶形扬声器：常用作高音单元；和纸盆式扬声器的主要区别是：振膜形状不是锥形，而是近似的半球面，称为球顶。球顶直径3570mm，有硬球顶、软球顶之分。号筒式扬声器：由振动系统（高音头）和号筒两部

14、分组成；振动系统和纸盆式相似，不同的是，其振膜不是纸盆，而是一球顶形膜片；振膜的振动通过号筒（两次反射）向空气中辐射声波；频率高、音量大，常用作室外及广场扩声。电动式扬声器性能指标：功率、阻抗、灵敏度、频率响应、指向性、非线性失真和互调失真、瞬态失真密闭式和倒相式音箱密闭式音箱就是在封闭的箱体上装上扬声器，效率比较低；而倒相式音箱与它的不同之处就是在前面或后面板上装有圆形的倒相孔。 优点是灵敏度高、能承受的功率较大和动态范围广。 而且同一只扬声器装在合适的倒相箱中会比装在同体积的密闭箱中所得到的低频声压要高出3dB，也就是有益于低频部分的表现，所以这也是倒相箱得以广泛流行的重要原因。分频器是指

15、将不同频段的声音信号区分开来，分别给于放大，然后送到相应频段的扬声器中再进行重放。 分类：功率分频器和电子分频器；二分频器和三分频器在高质量声音重放时，需要进行电子分频处理 功率分频器：位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷点，产生交叉失真，它的参数与扬声器阻抗有的直接关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差也较大，不利于调整。 电子分频器：将音频弱信号进行分频的设备，位于功率放大器前，分频后再用各自独立的功率放大器，把每一个音频频段信号给予放大

16、，然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现，调整较容易，减少功率损耗，及扬声器单元之间的干扰。使得信号损失小，音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器，成本高，电路结构复杂，运用于专业扩声系统。耳机：是一种历史悠久的电声转换元件。现代Hi-Fi耳机经过了半个多世纪的历练，吸收了电声学的精华，应用了大量新技术与材料电声性能达到了极高的水平。耳机系统与扬声器系统相比，在更小的投入中往往有更大的乐趣。与扬声器相同的是：同属于“电声”换能器 与扬声器不同的是：扬声器与人耳是间接耦合；耳机与人耳是直接耦合 优点：(1)无需自由空间为中介,避免声场的自身缺陷对还原声音的可

17、能影响；(2)彼此间没有干扰缺点：耳机的最重大缺陷就是音场不自然（声音是被直接“灌”进双耳的，大脑就无法准确判断声音的方位和距离； “头中效应”（In-Head Effect）。 耳机的分类：（1）根据直接耦合的程度可以分为：开放式：一般听感自然，佩带舒适，常见于家用欣赏的HIFI耳机，声音可以泄露、反之同样也可以听到外界的声音，耳机对耳朵的压迫较小。 半开放式：没有严格的规定，声音可以只进不出亦可以只出不进，根据需要而做出相应的调整，目前大部分广播用耳机均采用这种结构。 封闭式：耳罩对耳朵压迫较大以防止声音出入，声音正确定位清晰，专业监听领域中多见此类，但这类耳机有一个缺点就是低音音染严重

18、。（2）根据换能原理分为： 动圈式（Dynamic）：原理类似于普通音箱，处于永磁场中的线圈与振膜相连，线圈在信号电流驱动下带动振膜发声静电（电容）式（Electrostatic） ：振膜处于变化的电场中，振膜极薄、精确到几微米级（目前STAX新一代的静电耳机振膜已精确到1.35微米），线圈在电场力的驱动下带动振膜发声（3）根据用途分为：家用（Home）便携（Portable）监听（Monitor）混音（Mix）人头唱片耳机的主要参数： 阻抗（Impedance）：注意与电阻含义的区别灵敏度（Sensitivity）指向耳机输入1毫瓦的功率时耳机所能发出的声压级（声压的单位是分贝，声压越大音量

19、越大），所以一般灵敏度越高、阻抗越小，耳机越容易出声、越容易驱动。频率响应（Frequency Response）频率所对应的灵敏度数值就是频率响应，绘制成图象就是频率响应曲线，人类听觉所能达到的范围大约在20Hz-20000Hz，目前成熟的耳机工艺都已达到了这种要求。传声器:一种电声换能器件 (声电) ，俗称话筒。整个声频系统的第一个环节，原始声源的输入口，影响节目质量的重要因素之一。 分类:（一）、根据输出信号的方式有线话筒：有信号输送线，信号电流直接送至有关设备。 无线话筒(无电缆）：无信号输送线，信号以电磁波的形式发射出去（发射机），再由有关设备（接收机）还原出原音频电流信号。工作原理

20、：声音；电流；调频；发射机（VHF 88MHz-108MHz）；超外差式调频 接收机 （ 10.7MHz）（二）、根据换能原理的分类1、电动式话筒 代表产品：动圈式话筒 “电磁感应 ” 动圈式话筒的工作原理：声波 振动 振膜 音圈 磁场 运动 感应电流。 2、 电容式话筒：依靠电容量变化而起换能作用的。它由极头（电容器）、予放、极化电源等组成。按电源方式可分两种。传声器的技术参数灵敏度 频率响应 指向性 输出阻抗 等效噪声级 非线性失真 瞬态特性 灵敏度定义：传声器在1kHz声波正向入射时测得的输出电压。用灵敏度级表示：L=20lgE/E。其中 E。参考灵敏度级，E。=1V/Pa ； E为实际

21、声压灵敏度。动圈式传声器灵敏度 （6080）dB，电容式传声器灵敏度（4070）dB。频率响应：频率响应是灵敏度的频率特性，常用频响曲线表示，它表示传声器线性失真的情况。指向性：指向性是灵敏度随入射声波方向改变的特性。有全指向性、单（心形）指向性、双指向性详见P89指向性：又称为方向性，系指传声器对不同角度入射的声波的响应。当声波以不同角度入射到振漠时，振膜所受到的作用力不同，因此相应的输出也不同。这种因入射声波的入射角不同而使传声器灵敏度产生变化的特性，称为传声器的指向性。这里的声波入射角是声波与振膜法线之间的角。在实际工作中，为了避免数学计算，通常采用极坐标图形表示。称位传声器指向性图形。

22、有时也采用不同入射角的频响曲线表示法。输出阻抗：输出阻抗通常指1kHz时传声器输出端呈现的阻抗，分高阻抗、低阻抗两类。分别以10千欧和600欧作为标准阻抗；普及型传声器属高阻抗（多为20千欧）等效噪声级：等效噪声级是传声器输出端呈现的噪声电压，换算成1kHz的输入声压值，以dB表示。实际上，传声器的噪声常用S/N来衡量。非线性失真：非线性失真是在强声压作用下，声压与输出电压不成线性关系的程度。非线性失真限制在0.5%以下瞬态特性：瞬态失真是传声器振动系统跟随声压快速变化的性能。随声源节奏的加快和人们欣赏水平的提高日显重要，但目前缺少定量测试的手段。传声器的选择根据级别：1、普用级；2、准专业级

23、；3、专业级根据环境：1、室内； 2、室外传声器的使用抗电磁干扰 1、屏蔽； 2、低阻抗传输； 3、平衡传输抗声干扰 1、反射声干涉；2、多路拾声干涉第五章 音频录放技术磁带录音机磁带录音机是利用电磁记录的原理，把声音信号以剩磁的形式记录在磁带上的一种电声设备。1898年，Poulsen 钢丝录音电话机 1927年，钢丝录音的交流偏磁法问世1930年，钢丝录音机投放市场 1935年，最早的磁带录音机出现1962年，PHILIPS 推出盒式磁带录音机 1989年，这一年间硬件的销售量为2亿套。录音媒体的特点：能记录、储存和反复重现教学信息 能为教学创设所需的情境能记录学生的朗读，讲演、歌唱等 机

24、小、价廉、使用范围广磁带录音机的种类：1、 模拟磁带录音机（MONO；STEREO数字磁带录音机（DCC；DAT）2、 开盘式、卡式、盒式 3、二磁头式、三磁头式4、单放式、录放式、收录式 5、落地式、台式、便携式、随身携带式盒式磁带录音机基本结构：由电路和机芯两大部分组成。 电路：各种放大器、偏磁电路、电源等。 机芯：机械传动机构和磁头系统机械传动机构：保证磁带各种状态的正常运行。磁头系统：磁带录音机的关键部分，有录音头、放音头、消音头等磁头的性能（P115）：灵敏度 磁头频响 磁头阻抗 串音磁记录原理：磁性物质的磁化磁滞现象 硬磁与软磁硬磁与软磁：硬磁性材料（磁记录介质的剩磁感应强度、矫顽

25、力都很大磁性材料）如：磁带具有较高的剩磁，以能存储较强的信号；软磁性材料（剩磁、矫顽力都很小的材料）如：铁镍合金、硅钢片、坡莫合金等。盒式磁带录音机工作原理录音原理：音频电信号录音 放大器 录音头 磁场 磁带剩磁直流偏磁 和 交流偏磁直流偏磁：优点：简便，线路简单。缺点：磁带被恒定磁化后的剩磁的大小不均匀在放声过程中呈现出不规则的噪声，通常称为本底噪声交流偏磁优点：超音频偏磁能有效地克服信号畸变，因没有恒定磁场，不会产生直流偏磁那种本底噪声。 （40120 kHz ） 缺点：电路略微复杂。偏磁电流与偏磁频率偏磁电流的大小必须满足工作在剩磁曲线线性区这一条件。最佳偏磁：输出信号最大；非线性失真最

26、小；噪声最小；频率特性最好。不同的磁带最佳偏磁不同，如：金属带（METAL）、铬带（Cr）、普通带即铁带（NOR）。偏磁电流与偏磁频率偏磁电流小时，信号输出的高频成分多，而低频成分少，重放低音不足。偏磁电流大时，信号高频成分损失大，重放没有层次感且沉闷。偏磁电流稍大为宜，可获得良好的失真度指标。记录波长若被记录的信号是简谐信号，磁带上的剩磁强度和方向沿着磁带运行的方向按正弦规律分布，剩磁正弦变化的一个周期在磁带上所占的长度即信号一周期内磁带运行的距离，称为记录波长。公式： =v / 其中：为波长，v为走带速度，为信号频率。放音原理信号磁带 (4.76cm/s)磁头缝隙磁力线耦合感应电动势放音放

27、大器扬声器补偿电路（由于存在各种损失）磁电转换过程被记录在磁带上的磁迹，可认为是由一连串磁极相对的小磁体组成，每个磁体为1/2记录波长。剩磁通过磁头铁芯，则铁芯中随磁迹变化的磁通将导致磁芯线圈中感应出相应的电动势，完成磁电转换。录放过程中的损失记录过程中的损失（1）自去磁损失（2）录音去磁损失（3）磁性层厚度损失 重放过程中的损失（1）工作缝隙损失（2）间隙损失（3）方位损失降噪系统噪声的来源背景噪声、调制噪声、调幅噪声、调频噪声杜比降噪系统：杜比-A 杜比-B消音原理直流消音：直流电消音头强直流磁场磁带饱和磁化消音目的。交流消音：交流电（频率很高）消音头交变磁场磁带剩磁为零消音目的。交流消音

28、法：1、交流消磁电流要足够大消磁场强度比记录磁场强度大35倍2、交流消磁的频率不宜太低 3、交流信号波形的对称性要好盒式磁带录音机的维护（1）使用：清楚各按键、开关、旋钮、插孔和指示灯的功能和作用。（English) (2) 维护：（A）清洁（B）消磁（C）注油盒式录音磁带及保养磁带犹如照相机的胶卷，是决定录音机性能的重要因素之一。磁带主要由带基和磁性层两部分组成。带基：决定磁带的物理性能。 磁性层：决定磁带的电磁性能。磁带的种类按磁性材料来分，有以下五类：1）氧化铁磁带（铁带，普通带） 2）二氧化铬磁带（铬带）3）铁铬磁带（铁铬带） 4）铁钴带 5）金属带磁带的性能：相对灵敏度 频率特性 信

29、号偏磁噪声比 最大输出电平 复印比相对灵敏度:在最佳偏磁电流与线性录放条件下使磁带的录放输出电平相对于基准带录放电平的dB差值信号偏磁噪声比：指磁带的信号输出电平与磁带不录信号,但经过消音磁头和偏磁录音磁头作用后产生的噪声电平dB差值. 要求大于53dB最大输出电平：指磁带不超过规定谐波失真(3%)时重放输出电平与额定输出电平的dB差值.最大输出电平与噪声电平的差值就是信号的动态范围.复印比：指已记录有剩磁通的磁带层对相邻层磁带的磁化效应。大于50dB磁带的保养：1）温度、湿度要合适2）不用时，应放入磁带盒3）不要用手去摸磁带4）远离磁场 5）定期快进、快倒一次等录音机的整体指标：带速与带速误

30、差 频率响应 信噪比 抖晃率 谐波失真数字音响综述1、模拟音响100多年（1887迄今 ）2、数字音响（声频信号数字化），从根本上解决模拟音响所无法解决的问题数字音响是指对原始的声音信号进行一系列的数字化处理，将模拟声音信号变换成一系列由二进制码表示的数字比特流之后，再进行记录、传输和加工处理，最后再恢复成高保真的模拟信号，重放出声音。 3、PCM (Pulse-Code-Modulation) 技术：脉冲编码调制，将模拟声频信号进行数字化的一种技术，1937年问世。过程：取样 编码 量化4、数字音响发展简史 1937年，PCM 1967年，NHK 把PCM引入音响领域 1979年，PHILP

31、S&SONY CD方式 1982年，CD发展迅猛，垄断地位 1983年，美、加 DAB（数字音频广播） 1987年，DAT（数字录音机） 1990年迄今，大量的数字声频产品问世5、数字音响的优点（与模拟音响比较）： （1）重放信号的质量高（2）便于对信号的存储、传输和加工处理 （3）便于对信号的复制和长期保存 （4）有利于提高音响系统的可靠性 （5）对存储介质的容量要求较高 CD唱片、唱机 （Compact Disc)：泛指使用激光方法的小型数字音响唱片系统（Digital Audio Disc)。光、机、电于一体的高科技产品。作为一种新型的电教媒体，具有其独特的优点。 CD唱片：（1）物理结

32、构 单面；8cm &12cm；74min。（见122页图6-31）（2）信号的记录与制作过程：PCM技术； 激光； 凹坑与光面；母盘 （3）激光唱片和密纹唱片的比较（详见P121）CD唱机：主要由激光拾音器及唱盘系统、伺服系统、信号处理系统、信号存储系统、控制系统等组成。激光； 反射； RF放大器； “1”和 “0” EFM解调；纠错；RAM；D/A CD唱片的使用：（A）持边轻拿（B）正确放置（C）合理清洁（D）妥善保存（E）严防损伤CD唱机的使用：清楚各按键、开关、旋钮、插孔和指示灯的功能和作用。（English）CD的发展：（1）CDROM （2）CD-R/W（3）CDV（4）CDG (

33、5) CDI数字磁带录音机：早在上世纪60年代就开始研制，直到80年代，才推出小型盒式磁带和机器，主要有：R-DAT；S-DAT，DCC等 R-DAT (旋转磁头式数字磁带录音机)：螺旋扫描记录方式,高密度记录,金属带带盒大小：73*54*10.5(模拟:102*63.8*12) 体积约为模拟带盒的53%磁带宽度:3.81mm(同模拟磁带) 磁带厚度:13m(同模拟磁带C-90) 走带速度:8.15mm/s等(模拟:4.76cm/s) 封闭式带盒结构，虽然是单程录音,但录音时间最长可达4小时 S-DAT (固定磁头式数字磁带录音机)：多磁迹(如22条)记录方式,高密度记录,金属带带盒大小：86

34、*55.5*9.5 磁带宽度:3.81mm(同模拟磁带) 磁带厚度:10m左右 走带速度:47.6mm/s等(模拟:4.76cm/s)封闭式带盒结构 双面录音(有A、B两面） 最大问题：磁头问题（故没有形成主流）DCC （小型盒式数字磁带录音机)：1991年推出（PHILPS）主要特点：兼容，既能重放数字磁带，也能重放普通的模拟磁带；但只能对数字磁带进行录音，走带速度当然同模拟磁带（4.76cm/s)双面录音(有A、B两面） （DCC磁带不能翻面，只能使磁头翻转）激光唱机密纹唱片与激光唱片的比较 见121页激光唱片的结构 见122页图6-31数字化格式：脉码调制 EFM变换 CD编码 交叉内调

35、纠错码(CIRC)脉码调制:取样定理:取样频率应不小于信号频率的2倍才有可能真实地将数字信号还原成模拟信号,取样频率44.05kHz,量化后的值用2进制,16位级65536个量化单位.EFM变换:8/14调制:9种不通长度的坑点.分为高8位,低8位记录光盘不同位置,256种信号,14位级有16384种信号,取“1”和“1”之间的“0”连续有210个之间的组合,共267种作为单位信号. CD编码:见124页交叉内调纠错码:高密度记录25亿个坑点,连续较长的信号跌落分散到各时间段,变成散乱的,较短的失落再加以插补CD编码系统:分时多路激光唱盘与解码系统激光拾取部件:激光器 光学系统 光敏二极管信号

36、处理部件:解调器 纠错电路 数模转换(D/A)信号控制部件:聚焦伺服 循迹伺服第六章 电声系统一、有线广播系统的类型和组成（一）扩声系统:扩声系统是指声源与听众处于同一区域，传声器和扬声器处于同一声场，在声信号接收的同时进行放声的声音传播系统。扩音机是该系统的核心。接收、放大、处理、传输、重放等流程。传声输入通道 线路输入通道 调谐器输入通道 混合器 信号放大级 功率分配扩音系统框图（P163）（二） 放声系统:泛指声音重放的电声系统，特指有扩声设备的重放系统,各种放音设备，音响组合等。CD、LD、VCD、DVD等。文字、资料、图片内容丰富信息量大，集学习、咨询、娱乐于一体交互式新型媒体，广泛

37、应用于教育领域，发展前景看好 。家用高保真组合音响。（三）有线广播网 有线广播的工作流程（见后图）农村有线广播网:一级站传输制 二级站传输制 三级站传输制 一级站传输制式:以县广播站为中心，集中各节目源，放大、主馈线、分馈线及用户变压器直接带动用户扬声器。线路长、损耗大、效率低。二级站传输制式:县广播站为中心，乡镇放大站为基础。县站集中节目源，经低电平送到乡镇广播站放大后，带动各用户变压器，推动用户扬声器工作。线路损耗小、节目质量和效率都提高。三级站传输制式:县广播站为中心，以乡镇广播站为中继站，以村广播站为基础。全程低电平传送，安全可靠干扰很小，传输效率高。校园广播系统: 广播系统是学校重要

38、的硬件基础设施，通过广播学校可以播放出操、升旗音乐，上下课铃，课间背景音乐，进行德育教育和外语教学、自办节目等，可以说学校日常工作的每一天都离不开广播系统。校园广播系统已经经历了单分区系统、手动控制多分区系统，再到目前最先进的微机控制全自动多分区系统等几个发展阶段。校园广播系统设计完全手册: （一）、设计的一般顺序：1、首先应考虑广播扬声器的选用、配置2、 广播功放（扩音机）的选用 3、 广播分区 （二）、广播扬声器的选用 ：原则1：根据不同的环境选用不同品种规格的广播扬声器。比如：在室外，宜选用室外音柱或号角；在园林、草地，宜选用草地音箱；在装修讲究、顶棚高阔的厅堂，宜选用造型优雅、色调和谐

39、的吊装式扬声器。原则2：均匀、分散的原则配置于广播服务区。其分散的程度应保证服务区内的信噪比不小于15dB。 本底噪声一般在50-70dB之间。（三）、广播功放的选用 ：广播功放不同于HI-FI功放。其最主要的特征是具有恒压输出端子（如： 70V 、100V 、120V、240V等）。这是由于广播线路通常都相当长，须用高压传输才能减小线路损耗。广播功放的最重要指标是额定输出功率。应选用多大的额定输出功率，须视广播扬声器的总功率而定。考虑到线路损耗、老化等因素，应适当留有功率余量。广播功放的额定输出功率应是广播扬声器总功率的1.3倍左右(四） 、广播分区:一个公共广播系统通常划分成若干个区域，由

40、管理人员（或预编程序）决定那些区域须发布广播、那些区域须暂停广播、那些区域须插入紧急广播等等。分区是为了便于管理。凡是需要分别对待的部分，都应分割成不同的区。举例（某小学）：8路分区，有6路用于年级播放用，1路用于办公音乐欣赏，1路用于操场广播，每个年级可以播放不同年级的文化知识，控制时间，按时上下课响铃，播放早操，播放眼保健操，播放课间音乐等，教学、行政通知等二、扩音机与负载的配接扩音机的主要技术指标：输出功率 频率特性 谐波失真 信噪比 灵敏度 动态范围 阻尼系数输出功率：放大器向扬声器提供的功率。阻抗8欧姆、20Hz20kHz、输出谐波失真1%的最大功率为额定功率。1000Hz时要求：专

41、业机0.1%；普及机5%。输出功率Prms=U2/Z音乐功率(MPO)；峰值音乐功率(PMPO)频率特性：指音频频带内不同频率的输出电平相对于1kHz(400Hz)输出电平的增益差。语言10kHz、音乐20Hz20kHz，带内平坦度：正负1dB或（0.5dB）之内.谐波失真：输出信号中谐波电压有效值的总和与基波电压有效值之比的百分数。普及型：510；高保真型：1以下；专业型：0.1以下互调失真、交调失真、瞬态失真等。信噪比：S/N=10(额定输出功率)/(噪声功率) =20(额定输出电压/噪声电压)通用级的功率放大器, 信噪比约50dB 左右专业级功放, 信噪比100dB 以上.灵敏度：灵敏度

42、表示额定输出时所需输入信号的大小,有时也用输入电平表示.动态范围：扩音机最大的不失真输入电平于额定输入电平之比,表示适应不同信号强弱的能力.阻尼系数：阻尼系数DF=功放额定负载阻抗/输出内阻抗，DF=30300之间.扩音机的配接原理：定阻抗式扩音机的配接原理 定电压式扩音机的配接原理定阻抗式扩音机的配接原理：150瓦以下,输出端子阻抗值0、4、8、16、250、500欧姆。轻载失配：负载阻抗大于扩音机输出阻抗。 重载失配：负载阻抗小于扩音机输出阻抗。定阻式扩音机要求：负载阻抗扩音机输出阻抗 阻抗差10%以内，轻载比重载略好 。 定电压式扩音机的配接原理：150瓦以上，高电压；低电压两类。输出电

43、压：120V或240V两种。较深的负反馈电路，可减小失真，改善频响。定阻抗式扩音机的连接配接条件：扬声器额定功率扩音机输出功率，每只扬声器获得功率小于额定功率 负载总阻抗扩音机的输出总阻抗 配接方法：低阻配接 高阻配接 低阻配接：判断扬声器的额定功率之和是否大于或等于扩音机额定输出功率匹配公式：P0Z0=PLZL 式中：P0、Z0分别是扩音机的额定输出功率和输出阻抗；PL、ZL分别为扬声器的额定功率和阻抗。检验每只扬声器实际获得的功率与其额定功率是否相符 。 高阻配接*：输出阻抗100欧姆以上，扬声器阻抗都较小。输送变压器：（又称线间变压器、用户变压器）分为：定阻式、定压式定阻抗式变压器的抽头

44、以阻抗值来标注，起阻抗变换作用。常用功率有3w5w小型和20w大型。初级阻抗为数百数千欧姆。定电压式扩音机的连接：定压式扩音机的输出电压基本上不随负载的改变而变化。匹配问题比定电阻式容易一般通过定压式输送变压器与扩音机相配接。初级输入电压：90v150v。次级输出电压：10v45v。定压式输送变压器的初、次级常有两个或几个线圈组成，且线圈有几个抽头，以获得不同的输入、输出电压。 配接时只要扬声器所得功率总和不超过扩音机的额定输出功率，就可以将扬声器一个个地并接在扩音机的输出端上。输送变压器初次级电压的变换电声系统调音台的基本功能现代音响处理系统需要对来自多种声源的信号进行放大、处理、加工和美化

45、，具有实现音响处理中所需的大部分功能的综合设备调音台，是电声系统的核心主要作用：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。 主信号系统：信号放大(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监测、监听系统：能对输出电平进行监测，对节目监听、对各路信号进行预听、具有专用监听监测信号等。录音室与导播室对讲系统。控制系统：各通路的联锁装置，节目制作的各种提示、警告用的扳键和指示灯等。灯光控制。信号加工系统：音色调节、多频补偿、频带限制等。延迟、混响等装置和接口。声

46、象移动电位器进行立体声声象导演。调音台的结构原理：输入电路 传声放大 电平调节与音色控制 信号混合 总控单元 效果插入输入电路：防干扰，采用平衡方式传输（卡侬接口），线路输入0.775v或1v左右。JK插或针形插（RCA），采用跨接方式，输入阻抗1千欧5千欧。传声放大：将外来信号先进行低噪声放大，以保证整个系统中有足够的信噪比。如果线路输入信号已超过预放的电平动态范围，则不但不能放大，反而需要适当的衰减 。电平调节与音色控制电平调节称为分电平调节（简称分调）。电平调节采用推杆式结构，装在调音台的下方，操作方便。音色控制采用斜坡型均衡器，有两段或三段式。不常用的部件人工接入或开关切换。信号混合：

47、混合矩阵（母线）电路进行混合。多路输入一路或几路输出。总控单元：节目总音量的控制，称为总调。输出用放大器的输出阻抗要足够低。输出方式：平衡和非平衡方式两种。监测用的音量表：准平均值刻度的单位音量表（VU）；准峰值刻度的峰值节目表（PPM）。LED效果插入：插入其它不常用的音响效果装备。如：延时混响器的插入等立体声调音：成对处理声象导演成对处理：两路立体声从拾音到扬声器放音，信号都是以左、右声道呈现为特征，调音台应有成对的输入输出接口。对分调和总调应有联动操作机构。功率放大器与扬声器（音箱）功率放大器（简称“功放”）是音响系统的一个重要单元。它要将从调音台输出的音频信号经过压限器，均衡器、激励器

48、进行加工处理，最后将这个音频信号的能量进行放大后来推动音箱，把声音送入声场。 功率放大器的分类 1、按照功放与音箱的配接方式来分：定压式功放、定阻式功放。 A、定压式功放：为了进行远距离传输音频信号，减少在传输线的能量损耗，以较高的电压形式传送功率信号。一般有75V、120V、240V等不同的电压输出端子提供使用者选择。使用定压式功放要求在功放和扬声器之间加装线间变压器以进行阻抗的匹配，使用多只扬声器时，其功率总和不得超过功放的额定功率，且传输线直径不能过小。B、定阻式功放：即功放以固定阻抗形式输出音频信号，要求音箱必须按规定的阻抗进行匹配，才能得到额定功率的分配。 2、按功放使用的元件来分：

49、电子管式、晶体管式、集成电路式。 A、电子管功放：以电子管作为功率放大的主件。（70年代前使用）。优点：音色柔和，富有弹性，空间感强。缺点：体积大、笨重、功率小，耗能多，工作时需预热和散热。B、晶体管功放：体积小，功率大，耗能低，技术指标高，具有良好的瞬间特性。C、集成电路功放：噪声小，动态范围大，无需保护。 二、功放的性能指标 1、输出功率：是功放送给扬声器的电功率，它包括：A、额定功率：指在不失真的前提下，功放的最大输出功率。B、最大输出功率：不考虑失真的大小，将功放音量开到最大，此时它所提供的电功率。C、音乐输出功率：在输出不失真的情况下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。D、峰值音乐输

50、出功率：不考虑失真的大小，功放所能提供的最大音乐功率。 2、频率响应：指在指定频带内各频率成分的增益特性，即不允许产生高（低）频音的增益不平均的情况，高质量的功放的频率响应在2020KHz内，不平均度应保持在（正负）0.5dB以内。 3、非线性失真：包括总谐波失真和互调失真，专业功放的总谐波失真要在0.1%以下，互调失真在0.02%以下。 4、噪声与信噪比：噪声指功放输入端不加任何信号时，作为负载的扬声器所发出的声音（来自内部电路），信噪比指功放输出的有用信号与噪声之比，专业功放的信噪比值应大于100dB。 5、阻尼系数：指扬声器阻抗与功放输出阻抗的比值，该系数的大小会影响重放音质，通常阻尼系

51、数大，表明功放的输出内阻很低。6、动态特性：指瞬态响应。如打击乐器、弹奏乐器等发出猝发声脉冲信号时，若功放的瞬态响应性差就跟不上这些瞬态信号的变化，从而产生失真。 三、功放的匹配与选择 1、功放与音箱的匹配A、音箱功率等于功放的额定功率（即等功率匹配）在电子管功放常用。B、音箱功率大于功放功率，俗称“小马拉大车”，仅限家庭用。C、功放功率大于音响功率，在专业音响系统中常用。因为功放有一定的功率储备，减少了机器的本底固有噪声和失真度，使声音质量得到提高，因为大功率易烧坏音箱的高音单元，所以必须有专业人士进行操作，常规情况下，专业功放的功率比音箱功率大2/3既可。 1、 如何选择功率放大器A、根据

52、厅堂的性质，环境和用途来选择不同类型的功放舞厅、DISCO厅选择大功率功放；专业使用选择频率响应范围宽，失真度小，信噪比大，音色优美的功放。KTV选用小功率，多功能的功放。B、根据音频信号传输距离来选择多功能厅的会议系统采用远距离分散式扬声器系统，需要选用定压式功放。歌舞厅、剧院主音箱系统选择定阻式功放。C、根据音箱功率选择功放，功放功率大于音箱功率2/3。 四、功放的使用 1、专业功放一般只有开关、旋钮和指示灯三部分。开关使用时应注意开机时应是整个扩声系统最后一个开启；关机时，应最先关闭。衰减器旋钮（也叫音量钮）：旋至最左边时，进入功放的输入信号为零，变压器无输出。旋至最右边时，进入功放的输

53、入信号最大，变压器输出也最大。指示灯一般分为峰值灯和过载削波灯。2、功放在长时间工作后，搬运及安放时注意免受振动和撞击，与音箱连接时注意极性正确接驳。3、在固定系统中，功放输出音量一经确定，一般不需要随意调整。 第二节：扬声器（音箱）扬声器俗称喇叭，它作为高保真放声系统的最后一个环节，其任务是把功率放大器输出的信号能量不失真地转变为空气振动的声能。通常把扬声器，音箱和分频器三者的组合称为“扬声器系统”。一、扬声器的种类结构 l 1、按声波辐射方向分：直射式（纸盆扬声器）、反射式（号筒扬声器）。l 2、按换能原理来分：电动式、电容式、电压式、电磁式。 l 1、按频率特性来分：低音、中音、高音和全

54、音域扬声器。l A、高音扬声器：仅为重放音频中高频成分而设计的扬声器单元。通常采用口径较小的扬声器。l B、中音扬声器：适用频域在500Hz5KHz中频音发音的号筒型或锥型扬声器。l C、低音扬声器：专为重放500Hz以下低音信号而设计的扬声器单元。低音通常分为中低音频段（100500Hz）；低音频段（40150Hz）；超低音频段（2050Hz）。l D、全音域扬声器：指一个扬声器单元能重放全音域的声音，此类扬声器一般频率范围控制在中低音至高音范围，低音频的下限大于100Hz，常使用在电视机，录音机等民用产品中。l 4、按用途来分：l A、监听扬声器：供调音人员来评价音色质量的扬声器。l 要求

55、：频响宽、失真低，指向性好，功率大，动态范围大，抗过载。l B、主声扬声器：面对观众，辐射全场。 l C、补声扬声器：侧后方，弥补主声不足。l D、巡回演出扬声器：大功率，移动方便。l E、影院扬声器：适应数码技术，语言清晰，穿透力强。l 5、按外形来分：圆锥形、球顶形、号角形。 二、扬声器的工作原理（以电动式纸盆扬声器为例）： l 1、纸盆扬声器的结构（如图）：l 由锥形纸盆、音圈、定心支片组成。纸盆由盆架与定心片支撑，音圈直接连在纸盆上。 l 2、工作原理：l 当功率放大器输出的音频电流通过音圈时，由于磁场与音圈的相互作用，音圈就会产生高变运动，音圈被固定在纸盆上，音圈随信号振动，通过振动

56、系统实现电声转换。l 纸盆面积越大越有利于声辐射，通常低音纸盆口径为2030cm，高音纸盆口径在10cm以下。纸盆扬声器具有结构简单、音质柔和，频率范围宽、低音好的特点。 三、音箱的种类和结构 l 一只扬声器不带任何附件而单独使用时，称之为扬声器单元。 l 音箱又称为扬声器箱，一般由单只或多只扬声器、分频器、衰减器、箱体等组成。 l 常见的音箱有敞开式、密闭式、倒相式、声阻尼式。 l 1、敞开式：由障板与共鸣腔组合而成，盖面上有许多孔眼，如家用收录机，电视机等。l 2、声阻尼式：在音箱的开口孔道内，装有许多玻璃石等声阻材料以此来降低箱内的共振频率，改善音箱的低频特性。l 3、密闭式：把音箱封闭

57、起来，在面板上只留喇叭口，减少声反射。使扬声器前后的墀不会产生干涉，改善低频特性，同时丰富中、高音，体积小，讯息工期方便。4、倒相式：在扬声器面板上开一个口或插入一根倒相管，使箱内的弹性空气和管内空气发生共振，使墀产生180度倒相，当纸盆振动时，前后声波相叠加，增加低频辐射。 5、倒相式：在扬声器面板上开一个口或插入一根倒相管，使箱内的弹性空气和管内空气发生共振，使墀产生180度倒相，当纸盆振动时，前后声波相叠加，增加低频辐射。6、声柱：是一种特殊音箱，常用于大型剧场，用金属板材或木料制成一个长方形的柱状体，在柱体内以直线排列一定数量的扬声器，形成同轴辐射声的扬声器系统（如图）。 四、扬声器的

58、性能指标 l 扬声器的技术性能决定音箱质量的高低，会场用扬声器要考虑其指向性，以保证会场有均匀的声压级；语言用扬声器，其频率范围不太宽，低音也不要太丰富，以免影响语言的清晰；高保真重放系统则频响要宽，动态范围要大，瞬间特性要好。 l 1、扬声器的口径尺寸：指声波辐射口的最大几何尺寸。对于低音扬声器而言，口径尺寸越大，放音频率越低；对于高音扬声器而言，口径尺寸越大，指向性越强。l 2、标称功率：分为额定功率和最大功率。l A、额定功率：指扬声器在允许的失真范围内，所允许的最大输入功率（一般由厂家给出）。l B、最大功率：指扬声器在某一瞬间所能承受的最大峰值功率，通常是额定功率的24倍。l 3、有

59、效频率范围：当给扬声器一个恒压信号时，并使该信号由低频到高频改变频率时，扬声器产生的电压也随之变化，比变化曲线越宽说明放声特性越好。 l 4、灵敏度：指给扬声器输入1W的电功率，在离扬声器轴向正面1米处所测得的声压值、灵敏度越高，说明扬声器效率越高。l 5、失真：l A、谐波失真：由扬声器磁场不均匀及振动系统失衡引起，一般在低频重放时易产生，该指标不应超过7%。l B、互调失真：因两种不同频率信号同时加入扬声器时，互相调制而引起。会造成音调失真，当该指标较大时会使合唱，合奏等节目音质变坏。l C、瞬态失真：因扬声器振动系统的惯性而造成。惯性使纸盆不能紧跟瞬息变化的信号，从而引起输入信号变形。l

60、 6、指向性：指扬声器将声波辐射各个方向的能力。300Hz以下的低频指向性不明显，而高频则尖锐，口径大，指向性尖锐，口径小，指向性宽；纸盆深，高频指向性强，纸盆浅，低频指向性强。五、扬声器（音箱）的选用 l 1、 专业扩声用扬声器l 多用于各种类型的室内外演出，主要是向广大观众或听众播放音乐，歌曲等节目。要选用功率大、频带宽、失真小、灵敏度高的扬声器，高频单元一般选用号角式扬声器。中、低频单元多选用纸盆扬声器，大型剧场使用声柱。 l 2、 监听用扬声器l A、供调控人员及演奏人员监听用：监控室监听由调控人员来监听节目信号，及时发现节目声音出现的问题并加以调整和处理，所以要求这类扬声器保真度要高

61、，瞬态特性要好，能真实反映原声信号的质量。多选用扩散型组合音箱。l B、供演奏人员监听用的扬声器：一般称为返送扬声器，多使用小型扬声器，指向性要强，中高音特性要好，以保证返回的声音信号有较高的清晰度，并防止演奏现场声反馈 组合音响的类型与档次家庭组合音响是集收录唱等功能于一体的家庭放声设备。组合音响一般由信号源设备、信号处理器件、放大器、声音还原设备、控制器件等组成。信号源设备为音响提供各种声源，主要包括调谐器、录音座、唱机、话筒等。信号处理器件用于修饰、调整声音信号，以提高或增加仿真效果。主要包括频率均衡器的作用是在放声过程中产生频率失真时，提升或抑制重放信号中某些频率成分，使其恢复或接近声源频谱。混响器则通过对混响时间或混响程度的调节，提