第六章聲音廣播基礎知識小結117

2021-09-29 23:41:49 字數 4810 閱讀 4057

(二)描述聲波的基本參量

1、頻率:空氣密度和壓力每秒鐘變化的次數,常用符號f 表示,單位是赫茲(hz)。

2、週期:乙個聲波完成一次振動所需要的時間,用符號t表示,單位為秒(s)。

3、波長:聲波在乙個週期的時間內傳播的距離,用符號λ表示,單位通常為公尺(m)。

4、傳播速度:聲波每秒內傳播的距離,用符號υ 表示,單位為公尺/秒(m/s)。

(三)表徵聲音強弱的參量

1、聲壓:聲波引起的交變壓強,單位是帕(pa =1n/m2 )基準聲壓=2×10-5 pa 。

2、聲功率:聲源在單位時間內向外輻射的總聲能,聲源輻射功率。單位是瓦(w)。

3、聲強:聲波能流密度,穿過垂直於聲波傳播方向上單位面積內的聲功率,用符號i表示,單位是w/ m2。基準聲強(參考聲強)=10-12 w/ m2。聲強與聲壓的平方成正比關係。

(四)聲音的三要素

1、響度(聲音的大小):人耳對聲音強弱的主觀感覺。可用聲壓級表示。與聲波的幅度密切相關。

2、音調(聲音頻率的高低) :人耳對聲音高低的感覺。與聲波的基波頻率密切相關。人能聽到聲音的範圍是20hz~20khz。

3、音色(聲音的特色) :人耳對各種頻率、各種強度的聲波的綜合反應。與聲波的頻譜(波形)密切相關。

(五)電平和分貝的概念

1、電平的定義:某點功率p1與選定基準功率p0之比的對數關係,用分貝表示。

p1(db) = 10lg(p1/p0) [db]

2、電平的性質:描述功率的物理量。

3、絕對電平:由於可採用不同的基準電平p0,所以形成不同的分貝制。

當p 0=1[w ]時,則稱p1(db)的值為以分貝瓦 [dbw]為單位的絕對功率電平。

當p 0 =1[mw ] 時,則稱p1(db)的值為以分貝毫瓦[dbm] 為單位的絕對功率電平。

在射頻和**系統中,若阻抗同為z =75ω時,則電平p1(db) = 10lg(p1/p0) =10lg[(u22/z2) / (u12/z1) ] = 20lg (u2/u1)+ 10lg(z1 / z2) = 20 lg (u1/u0)[db]。

當p 0 =(1mv)2 /75ω=0.0133μw時,則稱p1(db)的值為以分貝毫伏[dbmv]為單位的絕對電壓電平。當p 0 =(1μv)2 /75ω=0.

0133pw時,則稱p1(db)的值為以分貝微伏[dbμv]為單位的絕對電壓電平。

在音訊系統中,若阻抗同為z =600ω時,當p 0 =(0.775v)2 /600ω=1 [mw ],則稱p1(db)的值為以分貝音訊單位[dbu]為單位的絕對電壓電平。

4、相對電平:用分貝表示兩個電平的相對大小。設測量點2和測量點1處的功率分別為p2和p1,電壓分別為u2和u1,阻抗分別為z2和z1,則p2相對於p1的相對電平可表示為  a[db]= 10lg(p2/p1) = 10lgp2- 10lgp1 = p2 [db] - p1 [db]

10lg[(u22/z2) / (u12/z1) ] = 20lg (u2/u1)+ 10lg(z1 / z2)

當z2 = z1時, a[db]= 20 lg (u2/u1)[db]

a[db]>0,放大器; a[db] <0,衰減器;

6、電訊號分貝值的幾種表示方法:

(1)功率放大倍數= 10lgpo/pi (db)

(2)功率訊雜比=10lgs/n (db)

(3)電壓放大倍數=20lguo/ui (db)

(4)功率電平級=10lgp/pr (db)

(5)電壓電平級=20lgu/ur (db)

7、分貝速算簡表

二、傳聲器和揚聲器

(一)傳聲器

1、作用:將聲音振動轉變為相應的電流變化的換能器件。聲能機械能電能

2、常用:動圈傳聲器和電容傳聲器。

3、原理:(1)聲波接收器:感應外界的聲波並將其轉換成相應的機械振動(聲能—機械能),(2)力/電換能器:將機械振動轉換成相應的電訊號(機械能—電能轉換)。

(二)揚聲器

1、作用:將按聲音變化的電訊號轉換為聲音頻號的換能器件。電能機械能聲能

2、種類:電動式、壓電式、舌簧式等。

3、原理:(1)通過交變電流的音圈在電磁力作用下產生振動,電能—機械能轉換,(2)振膜隨著音圈振動,產生聲音,機械能—聲能轉換。

三、立體聲原理

(一)雙耳聽覺特性

1、立體聲:具有層次分明、具有立體感(方位感和深度感)的聲音效果。

2、人耳辨別聲源方向的兩個物理因素:(1)聲音到達左右耳的時間差(或相位差);(2)聲音到達左右耳的聲級差(或強度差)。

3、立體聲廣播中實際立體聲效果實現方式:使用聲級差方式實現,便於和單聲道系統相容。

(二)立體聲的拾音方式:(1)a-b方式,(2)x-y方式,(3)m-s方式,(4)**頭方式,(5)多聲道拾音方式。

(三)立體聲的聽聲

1、最佳聽聲位置:左右揚聲器連線為底邊的等腰三角形的頂點。

2、雙聲道聽聲系統:利用兩個揚聲器的聲級差產生的聲像分布實現立體聲效果。利用聲級差的方法有利於立體聲和單聲道之間相容。

(四)多聲道環繞聲

1、5.1聲道

(1)聆聽者前面3個聲道:l= 左,c= 中,r= 右。

(2)聆聽者後面2個聲道:ls= 左環繞,rs= 右環繞。

(3)聆聽者前面增加.1聲道(大約150hz 以下超低音):lfe=低音炮。

2、6.1或7.1聲道:

四、數字音訊技術基礎

(一)數字音訊基本概念

1、模擬訊號和數碼訊號

(1)模擬訊號:在時間和幅度上都連續變化的訊號。

(2)數碼訊號:在時間和幅度上都離散的訊號。

2、模擬訊號和數碼訊號兩者之間的區別

(二)聲音頻號數位化

1、取樣:將時間軸上連續的訊號成為時間上離散的脈衝序列,即將訊號在時間域離散化。

(1)奈奎斯特取樣定理:要想取樣後能夠不失真地恢復出原訊號,則取樣頻率必須大於訊號最高頻率的二倍。 fs2 fm

①取樣後的頻譜中,各個週期之間相互不重疊。

②採用乙個截至頻率為fs/2的低通濾波器可將原始訊號的頻譜恢復。

(2)數字音訊取樣頻率:①數字衛星廣播:32khz,②cd: 44.1khz,③演播室: 48khz。

2、量化:在幅度軸上將連續變化的幅度值用有限位的數字表示,即將訊號幅度離散化。

(1)量化位元數(n)與十進位制的量化等級數(m)之間的關係:n = log2m

量化位元數= log2量化等級數

(2)數碼率=取樣頻率(fs)×量化位元數(n)(bps,位元/ 秒)

(3)儲存量=(取樣頻率×量化位元數×聲道數 )/8(byte,位元組)

(4)量化訊雜比:

①單極性的訊號(如亮度訊號):snr[db]=10.76+6n [db]

②雙極性的訊號(如聲音頻號):snr[db]=1.76+6n [db]

3、編碼:將已量化的訊號幅值用二進位制或多進製數碼表示。

(1)信源編碼(source encoding):解決模擬訊號的數位化、降低冗餘度和提高數碼訊號的有效性所進行的編碼。主要任務:① a/d變換,②壓縮編碼。

(2)通道編碼(channel encoding):提高數字傳輸可靠性、降低誤位元速率、按一定規則加入冗餘碼元所進行的編碼。主要任務:①碼型變換,②(2)差錯控制。

(三)數字訊號處理系統組成

1、前置低通濾波器:將輸入訊號中高於某一頻率(即取樣頻率的一半)的頻譜分量濾除,以保證取樣後不發生頻譜重疊。

2、模/數(a/d)轉換器:對濾波之後的模擬訊號進行取樣、量化和編碼,將模擬訊號轉換為數碼訊號。

3、數字訊號處理器:對數碼訊號按預定要求進行各種處理,包括濾波、變換、檢測、譜分析、估計、壓縮、識別等,以便獲得人們所希望的訊號。

4、數/模(d/a)轉換器:將處理之後的數碼訊號轉換成模擬訊號。

5、模擬低通濾波器:濾除訊號中不需要的高頻分量,平滑成所需的模擬輸出訊號。

(四)音訊信源編碼

1、壓縮機理:(1)去除「冗餘」;(2)去除「不相關」部分。

2、mpeg音訊壓縮標準

(1)兩種編碼方法:①掩蔽型通用子頻帶整合編碼與頻分復用musicam(masking pattern adapted universal subband integrated coding and multiplexing)。②自適應頻譜感知熵編碼aspec(adaptive spectral perceptual entroy coding)。

(2)三個層次(編碼演算法序列):①mp1:簡化的musicam,②mp2:標準musicam,③***:aspec演算法與演算法musicam結合。

3、mpeg-1音訊編碼標準

(1)資料率:32kbps~384kbps,

(2)四種聲音模式:單聲道、雙聲道、立體聲、聯合立體聲。

4、mpeg-2兩種音訊編碼標準

(1)mpeg-2 bc:相容mpeg-1音訊壓縮編碼演算法。應用層次:l1、l2、l3。工作模式:5.1聲道環繞聲。

(2)mpeg-2 nbc/ mpeg-2 aac:與mpeg-1不相容,結合使用多種最新技術,在極低資料率時實現廣播級的音訊質量。應用層次:

主要型別、低複雜度型別、可變化取樣頻率型別。工作模式:最高48聲道。

(3)mpeg-2音訊編碼標準發展和擴充套件

①多聲道環繞聲編碼(5.1聲道)和多語言(7種)節目編碼;

②低(半)取樣頻率(lsf)低位元率編碼。(16、22.05、24khz)。

(五)數字音訊的通道編碼

1、差錯控制的三種方式:

(1)前向糾錯(fec):信源**本身包含檢錯糾錯能力,傳送端傳送的資料內包括資訊碼元以及供接收端自動發現錯誤和糾正誤碼的監督碼元。

(2)自動請求重發(arq):解碼器對接收碼組逐一按編碼規則檢測其錯誤。如果無誤,向傳送端反饋「確認」ack資訊;如果有錯,則反饋回ank資訊,以表示請求傳送端重**送剛剛傳送過的這一資訊。

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