《音频技术》实验教学大纲

音频技术实验教学大纲前言音频技术是一门实践性很强的学科，必须理论紧密联系实际学习者通过对电声器件、设备器材以及声场的了解，进而深化对电声理论的认识；通过对系统中各单元技术指标的测试和调整，才能正确选择器材，并使整个系统在最佳状态下运行，学会各种电声设备的操作和使用。另一方面，电声节目的编制和软件运用，以及对节目的主观评价更需要通过不断的实践，才能制作出质量上乘的节目来，才能在教育中发挥应有的作用。本实验教材分为两大部分，第一部分为实验内容，选择了电声系统中的六个典型实验，包括声场的基本测量、电声器材的测试、电声系统的构成与节目制作入门、音质主观评价、音频采集、编辑与合成等，藉以比较全面地培养学习者的实际工作能力。第二部分为电声测量技术及相关内容的参考材料（含附录）。该章对电声测量的沿革和发展、电声测量的指标和体系、测量仪器和测量方法都作了概括的介绍，且是将原理和方法集中在电声器件和设备以及声场的共通性指标上，具有综合性、通用性、基础性的特点，以使读者对具体的系统能有规律性的认识，作为实践的理论基础。音频技术实验既是音频技术教材的补充和配套，又能独立成篇作基础训练的指导书供学习者使用。音频技术实验指导实验一声场的基本测量实验学时3学时实验类型综合、设计实验要求必修一、实验目的1掌握声场的测量方法；2了解常见声场特性；3学会使用声级计；4掌握室内外两种测量方法；5学会有关测量系统的使用；6掌握混响时间频率特性的测量的原理、方法；二、实验内容1声场的测量方法；2常见声场特性；3声级计的使用；4室内外两种测量方法；5正确评价测量结果；6有关测量系统的使用；7混响时间频率特性的测量原理、方法；8数据处理及评价。三、实验原理、方法和手段声级计是测量声压级的仪器，利用声级计学会闭室内、室外环境的噪声、常见环境声场的基本测量方法。利用有关仪器测量房间的混响时间的频率特性，并对其进行评价。1室内声压分布由于实际声学用房不可能是理想扩散测的，而且其扩散程度随声源频率变化而变点声化。因此，室内声压沿测线方向的实测分压布与理想分布之间必然存在着差级异，差异的大小也就反映了该室的实际扩散程度。右图表示某一频率时某室声压沿测线的测量分布与理想扩散分布的比较。图11中实线为实测曲线，它反映室内各周壁反射面的形状、相对位置总有某些规律性，因此声波在室内多次反射的结果就不可能完全随机。2室内混响时间及频率特性当室内一稳定发声源突然停止发声后，由于壁面的反射，室中业已存在的声音并不会立即消失，而是逐渐地衰减，将这衰减过程称之为混响过程（如图12），并定义声压级衰减60DB所经历的时间为混响时间（记为T60）图11图121音频技术实验指导如果闭室是理想扩散的，则混响为艾润（EYRING）公式T600161V/SLN1为室内各反射界面平均吸声系数，由于与声波的频率相关，因此艾润公式同时表征着混响时间的频率特性。目前最常用的方法仍然是实验声场的直接测量法。测量系统如图13示图133声级计是测量声压级的一种专门的仪器，它主要由传声器、电路、指（或显）示部分及滤波器等组成。4记录某闭室的声级，可用多媒体计算机来代替声级记录仪，但必须进行必要的定标和修正。四、实验条件声级计4只（附滤波器）信号发生器（噪声）2台测量放大器4台DVD（或VCD）4台活动PC（声级记录仪）2套数据打印机1台五、实验步骤1学会使用声级计了解声级计的工作原理及A计权意义。明确所有旋钮、开关的位置、了解其作用。会对声级计进行校准调零，了解测量范围、正确地选择量程。会选择室内外噪声测量位置（如图14），会正确读数。2掌握室内外两种测量方法和数据处理掌握室内外测量采用等时取样。掌握室内外测量采用噪声评价法。会剔除采样时明显的错误测量值。3对测量结果作出正确评价会按倍频程将测量值标注在噪声评价曲线上，确定噪声N值。2图14音频技术实验指导将测量结果与ISO标准比较，能正确给予评价。4学会有关测量系统的使用（系统框图图15）清楚噪声发生器，测量放大器、滤波器、电平记录仪（计算机软件）的功能，并了解各种测量仪器的作用。会对各种测量仪器校准，调零。会按频率（倍频程）选择各仪器的量程。根据测试原理能正确合理地连接各仪器。能根据测试精度对记录数据进行合理地调整。能判断扬声器连续工作时的稳定声场。图155掌握混响时间频率特性的测量的原理、方法通过实验进一步理解混响时间的概念。了解混响时间的测量方法。图166数据处理及评价能对各测试值进行正确的读取和记录。会将各测试值进行准确地运算。能在坐标纸上，较准确的画出该室的混响时间频率特性折线图，并打印图片。能将测得的结果与“录音室推荐最佳混响时间”进行比较，作出相应的评价。六、思考题1请说明声级计使用中A计权的意义。2请分析所测的室内声场声压级分布不均匀的原因。3音频技术实验指导七、实验报告填写实验报告中的表格，并处理相关数据。1室内声场分布2室外环境声场3绘出室内的混响时间曲线图。4对声场作简单评价。八、其它说明注意室外声的干扰和避免室内的偶发声的出现4音频技术实验指导实验二电声器件性能的测试实验学时3实验类型综合实验要求必修一、实验目的1掌握传声器的灵敏度、频率响应、指向特性以及扬声器阻抗特性、频率响应、指向特性的基本测量方法。2学会就被测指标对试样进行评价。二、实验内容1学会传声器的灵敏度、频率响应、指向特性以及扬声器阻抗特性、频率响应、指向特性的基本测量方法。2学会就被测指标对试样进行评价。三、实验原理、方法和手段1传声器的性能测试（1）传声器自由声场灵敏度的测量传声器灵敏度是用来表示传声器的声电转换效率的一个技术指标。其定义为在自由声场中，当向传声器施加一个声压为1PA帕做声信号时，传声器的开路输出电压单位是MV即为该传声器的灵敏度，单位是MV/PA毫伏/帕。实验中常采用比较法和替代法两种方法来测量。下图为比较法测量传声器自由灵敏度的实验框图。图21中，消声室可用三维线度均大于2米的消声箱代替，标准传声器与被测传声器对称地置于声源参考轴两轴（间距大约10CM，距声源大约为1米）。设标准传声器灵敏度级为MSL，实验时测得的开路输出电压为EOC，而被测传声器实验时测得开路输出电压为EOC，则被测传声器的灵敏度级为MXLMSL20LGEOCEOC图21比较法测量中，同时放置了两只传声器，由于声波的散射将给测量带来误差，彼此距离越近，误差越大；但若增加距离，两传声器所在点的声压又很难保证一致。为此，可改用“替代法”以消除上述误差。5音频技术实验指导替代法，即先将标准传声器置于声源参考轴线处，由测量放大器测出其开路电压，然后取出标准传声器，将被测传声器替代置入该点，再由测量放大器读出被测传声器的开路电压。采用替代法时，应保证声源声功率输出稳定，替代点必须准确（两者振膜必须处于同一声面位置）。（2）传声器自由声场频率响应的测量自由声场中，传声器灵敏度随入射声波频率变化而变化的曲线称为传声器自由场频率响应。通常入射声波沿着传声器参考轴方向，即0入射。测量传声器自由声场频率响应的原理框图如图示。可以用比较法或替代法进行。（3）传声器的指向性频率特性测量由扬声器产生信号（纯音或白噪声），保持强度不变，改变传声器方向，以不同入射O角每隔15入射时，测得的一组传声器自由声场频率响应曲线称为它的频率指向特性。2扬声器的性能测试（1）扬声器灵敏度的测量在自由声场中，馈给扬声器1W功率的信号（在额定的频率范围内），扬声器轴向LM处产生的声压级，就是该扬声器的额定特性灵敏度，单位用DB表示。（2）扬声器的声压频率响应曲线测量自由声场中，当馈给扬声器恒定电压时，其参考轴上某点（远场区）辐射声压随声频变化的曲线称为该扬声器的声压频率响应曲线。（3）扬声器的指向特性的测量扬声器以不同发射角每隔15O发声时。测得的一组扬声器自由声场频率响应曲线称为它的频率指向特性。四、实验条件心型传声器8字型传声器大振幅传声器界面传声器强指向传声器标准传声器话筒（测量）放大器高灵敏度传声器声级计号筒扬声器专业音箱（号筒）数据打印机信号（噪声）发生器扬声器性能测试仪五、实验步骤1认识音频信号发生器，测量放大器的各旋钮、开关的作用，电平记录（PC软件）的构成原理及软件的操作方法。2传声器自由声场灵敏度的测量采用比较法及替代法进行，3传声器的频率特性4传声器的灵敏度的测量5扬声器指向性测量6扬声器的频率响应测量六、思考题1请说明测量系统中为何要对系统预先定标。2请说明传声器指向特性在实际应用中的指导意义。七、实验报告列表记录测量数据，分析数据，并画出曲线。6音频技术实验指导比较法测量传声器自由场灵敏度测量条件_替代法测量传声器自由场灵敏度测量条件_利用下列公式计算出被测传声器的灵敏度MXLMSL20LGEOCEOC7音频技术实验指导传声器自由声场频率响应的测量8音频技术实验指导传声器指向性频率特性的测量八、其它说明注意测量系统的定标调试和测量过程中的稳定性9音频技术实验指导实验三常见电声设备性能指标的测量实验学时4实验类型综合实验要求必修一、实验目的1掌握常见设备的主要参数的基本测量方法；2了解常见信号源设备的主要参数及特性。二、实验内容1常见设备的主要参数的基本测量方法；2常见信号源设备的主要参数及特性。三、实验原理、方法和手段对盒式录音机以下五大指标，即带速误差、抖晃率、频率响应、失真度、信噪比进行测试；对常见信号源设备即音频放大器的基本参数进行测量，并给予评价。1见音频设备输出信号的观测与测量2卡座带速误差的测量带速误差（FF）/F100认识数字频率计的旋钮，、开关及其作用，会调节数字频率计的调零盒量程。掌握带速标准测试带的性能。能正确地连接录音机与数字频率计，将测得数据代入公式，能正确地运算出结果，会作出评价。3抖晃率的观察学会抖晃率的计算，并学会估算。能正确地与录音机连接。熟练地掌握录音机地录、放音操作。掌握标准抖晃率测试带的性能。对测得的结果作出评价。4放音通道频响测量（图31）图31熟练地使用示波器、电子毫伏表。能正确地将录音机、电子毫伏表、示波器连接。了解参考磁平测试带、频率响应测试带的性能，会利用参考磁平测试带将录音机调到额定放音状态的操作。10音频技术实验指导会利用频率测试带放音，测出各频率相对于参考频率（315H）的输出电平的DB数，会用DB数绘出频率图。5全通道频响测量（图32）图32以一个标准信号（固定强度，不同频率）输入给录音机并记录，再测出其重放的频响。6放音通道信噪比的测量（图33）图33了解A计权网络的作用。能熟练地用参考频率、参考磁平在基准带上录音，并能在其放音时正确测得输出电平。会对已录音部分消音进行操作工作，重放已消音部分，准确地测得输出电平。理解综合信噪比的意义，根据测得数据准确地运算出结果，与录音机性能标牌对照，作出评价。7放音通道谐波失真的测量（图34）图34认识失真仪，音频信号发生器的各种旋钮、开关及其作用，能正确与录音机连接。11音频技术实验指导了解参考磁平测试带的性能，并能利用参考磁平测试带将录音机调到额定放音状态。能从失真仪正确地读出数据，并作出评价。8全通道信噪比的测量（图35）图359全通道谐波失真的测量（图36）图3610放大器通道谐波失真的测量。11MD、MP3、DVD（VCD）的输出（输入）特性测量。四、实验条件示波器毫伏表频率计信号发生器频谱仪扫频仪MDTAPE卡座DVD（VCD）功放失真仪高保真信号发生器录音笔MP3五、实验步骤1常见音频设备输出信号的观测与测量2卡座带速误差的测量带速误差（FF）/F10012音频技术实验指导认识数字频率计的旋钮，、开关及其作用，会调节数字频率计的调零盒量程。掌握带速标准测试带的性能。能正确地连接录音机与数字频率计，将测得数据代入公式，能正确地运算出结果，会作出评价。3抖晃率的观察认识抖晃仪地旋钮和开关及作用，会对可抖晃仪进行校准。能正确地与录音机连接。熟练地掌握录音机地录、放音操作。掌握标准抖晃率测试带的性能。对测得的结果作出评价。4放音通道频响测量熟练地使用示波器、电子毫伏表。能正确地将录音机、电子毫伏表、示波器连接。了解参考磁平测试带、频率响应测试带的性能，会利用参考磁平测试带将录音机调到额定放音状态的操作。会利用频率测试带放音，测出各频率相对于参考频率（315H）的输出电平的DB数，会用DB数绘出频率图。5全通道频响测量6放音通道信噪比的测量7全通道信噪比的测量了解A计权网络地作用。能熟练地用参考频率、参考磁平在基准带上录音，并能在其放音时正确测得输出电平。会操作对已录音部分消音工作，重放已消音部分，准确地测得输出电平。理解综合信噪比的意义，根据测得数据准确地运算出结果，与录音机性能标牌对照，作出评价。8放音通道谐波失真的测量；认识失真仪，音频信号发生器的各种旋钮、开关及其作用，能正确与录音机连接。了解参考磁平测试带的性能，并能利用参考磁平测试带将录音机调到额定放音状态。了解用线圈感应法则谐波失真的原理。能从失真仪正确地读出数据，并作出评价。9全通道谐波失真的测量。10放大器通道谐波失真的测量。11常见信号源设备的输出（输入）特性测量。六、思考题1请详细说明盒式录音带与数字音源（CD）的频率特性指标的区别及意义。2简要说明常见电声设备输入输出接口的电平特征。七、实验报告比较各种设备的主要参数，着重对模拟与数字设备进行比较。1卡座输出信号的特性输出电压2卡座带速误差13音频技术实验指导带速误差（FF）/F1003放音通道频响放音通道频率响应的测量14音频技术实验指导4全通道频响录音通道频率响应的测量八、其它说明实验时，防止测量线路端口短路。15音频技术实验指导实验四电声系统的构成与音频节目制作入门实验学时4实验类型设计、综合实验要求必修一、实验目的1扩音机的正确使用。2定阻式、定压式扬声器地配接。3学会使用调音台。4学会使用常见的音响周边设备。5学会构成基本的扩音系统。6学会构成基本的录音系统。7学会因地制宜构成简易的扩音系统。8用构成基本的录音系统，进行简单的节目制作。二、实验内容1扩音机的正确使用。2定阻式、定压式扬声器地配接。3使用调音台。4使用常见的音响周边设备。5基本的扩音系统。6基本的录音系统。三、实验原理、方法和手段掌握扩音机的正确使用，以及低阻式扬声器的科学配接。学会使用调音台及专业音响器材的使用。1基本的扩音系统如图41所示为一基本的扩音系统。图41图422扩音机与音箱的配接定阻连接定压连接3基本的录音系统如图42所示为一基本的录音系统。16音频技术实验指导4利用视听设备的音频输入输出，灵活组成扩音系统，如利用卡拉OK功能、设备的前级、有源音响组成简单的扩音系统。四、实验条件功放专业功放定压功放调音台压限器效果器定压音箱专业音箱TAPE卡座DVD（VCD或CD）手持有线话筒无线话筒台式话筒数字调音台MDDAT音频工作站反馈抑制器采访机五、实验步骤1扩音机的正确使用明确各控制旋钮、开关的位置、了解器作用。掌握扩音机开、关机的正确操作，选择开关、波段开关的转换。能熟练地与电唱机、传声器以及扬声器正确配接。能熟练地选择信号、控制输入、输出、防止出现啸叫或烧毁功放。2低阻式扬声器地配接了解扩音机额定输出功率及输出阻抗端子，扬声器的额定功率和标称阻抗。掌握定阻式扩音机与扬声器配接的三原则，与配接公式。会计算扩音机两端子间的阻抗。会通过串、并联计算、满足功率、阻抗的匹配。掌握正确地选用假负载，以消耗多余功率。3学会使用调音台。认识调音台的各种旋钮，开关及作用。能正确地与输入传声器、录音机以及输出的录音机相连接。对传声器线路输入分路，会熟练地进行频响控制分电平调整、声象的调整，高频低频的切除，多频补偿，延时与混响的加入等项操作。可根据节目的要求，会控制各分路电平比例，对节目进行总电平的调整，对左右两通道进行平衡的调整。4学会使用常见的音响周边设备。5学会构成基本的扩音系统。6学会构成基本的录音系统。7学会因地制宜构成简易的扩音系统。8用构成基本的录音系统，进行简单的节目制作。六、思考题1请说明电声系统构成时，设备间连接的灵活性。2请对常见电声设备中的模拟端口和数字端口进行概括总结。七、实验报告从音响效果来评价系统的优劣，注重提高性价比及如何灵活运用等方面进行分析。1画出典型扩音系统的框图，并标明接口。2画出典型录音系统的框图，并标明接口。3画出利用视听设备的音频输入输出，灵活组成扩音系统的框图，23例。八、其它说明实验时，防止功放输出端定压与定阻方式的错接。17音频技术实验指导实验五音质主观评价实验学时9实验类型综合实验要求必修一、实验目的1学会音质评价的基本方法；2了解常见音质评价节目信号的特点。二、实验内容1音质评价的基本方法；2常见音质评价节目信号的特点。三、实验原理、方法和手段声音其频率可常为高频段5KHZ以上，中高频段5005000HZ，中低频段150500HZ，低频段150HZ以下。对音质的贡献为高音是色彩是层次，中高音是亮度，中音是内容，中低音是力度，低音是基础是厚度。又常细分为1）超低音是指频率低于50HZ的声音。它能使人产生沉重、压抑或强有力的感觉。提开这个音域的信号能使提琴、低音鼓、管风琴的声音以低沉和有稳重感的声音重现，如果过多地强调，反而会使音乐变得混浊不清。2）低音它的频率范围在50150HZ范围内，能控制吉他、鼓等的低音。3）中低音频率中150500HZ范围内的声音。包含着节奏声部的基础音，给人以圆润、有力的感觉。对这一频段进行均衡会改变音乐的平衡，使音域丰满或单薄。此频段提升太多，会使乐声发出“隆隆”声。4）中音频率在5002000HZ之间的声音。包含着大多数乐器的低次谐波，给人明亮、清晰的感觉。在男中音等人声的乐曲中，衰减LKHZ左右的中音，会使歌手的歌声有来自远方或退到后方的感觉，从而大大地影响了临场效果。如果提升太多，则会导致音乐象电话那样的音质。提升5001000HZ这一频段的电平，会使乐器的声音变成喇叭似的声音；而提升12KHZ这一频段时，则会使音乐发出象铁皮那样的声音。这段频率输出过量时，会导致人的听觉疲劳。5）中高音频率在24KHZ范围内的声音。这个频段的印象是刺激性强，有金属性或生硬的感觉，对声源亮度的影响很大，适当提升有利于提高清晰度和层次感。如能调整适当，可获得快而明亮的声音。这一频段提升太多，特别是3KHZ处，会引起听觉疲劳。6）高音频率在48KHZ范围内的声音。此频段被认为生硬或柔和感觉的敏感区。提升时将会强调弦乐（小提琴等）或管乐器（长笛、短笛等），可获得鲜明、多彩的声音，衰减时声音则会显得单调、平淡，但带有一种稳健的感觉。提升过多会感到声音脆而细，并易使音质发毛、齿音夸张、背景噪声增加。7）超高音频率在8KHZ以上的声音。减小该频段的声音将影响到声音的扩展或细腻的感觉；增大时，超高音能扩展细腻的感觉。一个好的高保真度系统应该能够无畸变地、如实地重放以上整个频段的声音。技术指标测量（客观评价）的技术虽然日益完善，但还不能完全说明音质的优劣，这就显得对电声设备进行听音评价（主观评价）的不可缺少了。要进行主观评价，必须有统一的术语。目前国际国内有多个体系，但要数八十年代后期，我国制定八条评价用语最为使用1清晰是指语言可懂度高，乐队层次分明。层次分明不仅指声像的轮廓，还包括旋律、和声、复调等。清晰的反面是模糊、浑浊。明亮、平衡状况和瞬态特征不好，低音和混响声过量等常带来模糊、浑浊的感觉。2平衡是指节目各声部比例协调，高、中、低音搭配得当。反之则是不平衡。18音频技术实验指导3丰满是指声音融汇，响度合宜，听感温暖厚实，有弹性。丰满的反面是单薄、干瘪。4圆润是指优美动听，有光泽而不尖噪，乐音形象自然、高音润泽、剔透、中音结构匀称。主要用于评价人声和其它乐器声。圆润的反面是粗糙。5柔和是指声音舒展，不尖利，有舒服悦耳之感。柔和的反面是尖、硬。6明亮是指高、中音充分，听起来，明朗、活跃。明亮的反面是灰暗。7真实是指保持原有声音特点。立体效果是指声像群构图合理，有景深层次；分布连续，方位基本明确，宽度感、纵深感适度；厅堂室间感真实、活跃、得体，给人以立体的主观感受。真实的反面是失真。8总体音质效果是指节目处置是否恰如其分，音质变化是否流畅自如，气势、色调、动态范围等是否与作品相符，是否形成协调、统一的整体。是否统筹兼顾地运用艺术、声学、技术手段求得亲切、舒适、完整、统一的效果。四、实验条件高保真放声系统2套节目源一批五、实验步骤1试听怎样欣赏立体声（演示）2播放音质评价节目，对评价方法有一个初步的印象。了解常见音质评价节目信号的特点。3熟悉声音各频段的音色特点，并作提升和衰减的比较。4学会音质评价的基本方法。5反复试听各类评价节目。6对不同音响系统进行评价。六、思考题1阐述不同声音频段的听音感受。2对立体声的声像定位作进一步的说明。七、实验报告谈谈立体声的特点，音质的特性，音质评价所要关注的内容比较不同电声系统的音质差异，分析其原因。八、其它说明实验时，防止对声音音质的错误认识。19音频技术实验指导实验六音频采集、编辑与合成实验学时9实验类型综合、设计实验要求必修一、实验目的1熟悉音频工作站基本构成。2学会常见音频信号的采集。3学会常用音频软件的使用。4学会音频节目专业制