专业音响技术人员培训教材系统.docx

1、专业音响技术人员培训教材系统专业音响技术人员培训(系统)第一章、声音的基础知识 声音是世界上很重要的物理现象，与日常生活、工作、学习关系密切，它的存在又极其普遍。 自然：风声、雨、雷声、心跳、水流 工业：车、船、机、工厂 人文：语言、音乐、歌声 随着电子技术水平的逐步提高，电声技术与音乐表演的关系越来越密切。在音乐表演过程中，无论是现场表演还是录播、重放，在其传声、扩声、调音、混音、录音等环节中均日益凸现出电声技术对艺术质量的影响力。在音乐专业未来的工作环境中，电声技术的应用越来越广泛，为使学生在今后的工作中能够熟练掌握并运用这些技术设备，从而实现最佳的艺术效果。故而开设电声技术与表演应用课程

2、。第一章 声学基础 教学内容： 声音的概念和特性；声音的构成与作用；声音的传播规律以及人耳的听觉特征。 通过本章节的学习使学生掌握声音现象的物理性质以及人耳听觉的主观感觉等方面的规律特点。教学重点、难点： 声音的构成、传播过程和方式以及人耳听觉的主观感受。声音的物理学知识与应用。一、声音的基础知识 声音是世界上很重要的物理现象，与日常生活、工作、学习关系密切，它的存在又极其普遍。 自然：风声、雨、雷声、心跳、水流 工业：车、船、机、工厂 人文：语言、音乐、歌声 1、定义：声音是粒子运动的结果，即物体振动产生的声波，通过介质对人耳产生的感觉叫声音。 2、声音的分类与应用分类 研究声音的学科叫声学

3、，按研究对象不同，可分为： 语言声学：研究人的发音结构与方法等生理声学 音乐声学：研究音乐与声音的关系 研究乐器结构、制作、音域、音色器乐声学 研究发声、气息、共鸣等声乐声学 研究音律关系、数据及使用音乐律学 电子声学：研究通过电子电路把声音进行各种特性的加工处理 建筑声学：研究厅堂建筑设计与声学关系 噪 声 学：研究噪声的危害与利用应用 声 纳：水下军事：蝙蝠 （利用声音的波长与反射） 超 声 波：工程爆破 （利用大于20KHz声波刺激） 声 控：电子工业 语音识别：刑侦、保密 （利用音色的频谱曲线） 音乐医疗：调节心神、缓解情绪 （利用音乐声学的暗示作用） 次 低 声：军事（利用低于20H

4、z的次低声波振动频率干扰人体固定的共振频率（3-17Hz） 噪声及危害 噪 声：人们主观不需要的声音 听觉阈限：20-20KHz （超过55分贝即产生不舒服感） 不 需 要：学习与环境噪声 午休与唱歌 危害 人体：影响寿命、损坏内脏、扰乱新陈代谢 神经：头晕、失眠、衰弱、易产生疲劳、降低工作效率二、声音的传递 1、声音的传播过程（自然状态）：当一个物体受外力作用时，产生一个往复的弹性振动，这样就产生了声波，经过介质（物体、空间或水）向四面八方传播。当人耳接受声波的振动，通过听觉神经传达给大脑。（如下图）2、声音的传送（人为状态）： 有线传送（1806年贝尔发明电话） 无线（1844年，电报发明

5、）有线载波（一线传多种信息） 光纤与光缆（速度：10GB/S） 3、声音的记录保存： 留声机 磁带机 光盘 硬盘（固态记录） 留声机：1877年爱迪生发明，唱片直径30cm，轨迹纹路0.1mm，贮存量15分钟。 磁带：模拟信号破坏性记录存新去就，需机械系统支持。 CD：直径12cm，轨迹纹路1.2微米，贮存量T=74分钟。 DVD：直径12cm，轨迹纹路0.6微米，贮存量T=120分钟。 硬盘：非破坏性记录，可移位贮存，开放式非线形，大容量、可外挂、任意编辑、升级空间大。固态记录，利用距阵来记录、拾取，利用地址码选取。三、声音的物理特性 1、声音的构成及关系 客观：振幅（大、小）；频率（快、慢

6、）；谐波 主观：响度；音调（音高）；音色（音品） 振幅：声波的振动幅度，它的大小影响人耳对声音强弱的感觉强度（即响度）单位：分贝（dB） 频率：声波每秒钟振动的次数。它直接影响人耳对声音高低（音调）的感觉。单位：赫兹（Hz） 谐波：指声波的波形。包括瞬间状态。它直接影响人们对声音音质差异（音色）的感觉。（如乐器不同，相同的“i”听觉则不相同。）2、声音的传播 直达声：是室内任一点直接接收到声源发出的声音。 它是接收声音的主体，又叫主达声，不受空间界面影响，其声强基本上是与听点到声源间距离的平方成反比衰减。 早期反射声：指延迟直达声50ms以内到达听声点的反射声，对声音起到增强作用；在大空间内，

7、因反射距离远，易形成回声，产生空间感。 混响声：声波经室内界面的多次反射，迟于早期反射声到达听点的声音，直至声源停止发声，但由于多次反射，听点仍能听到，故又称余声，影响声音的清晰度。 混响时间：在一个声场中，一个声音的声压级衰减60dB所需要的时间，用T60来表示。单位：秒（s） T60=0.16V/Sa (赛宾公式) V：声场总容积 S：声场的表面积 a：声场的建筑装饰材料的平均吸声系数。 例：某段音乐的声压级为90dB，此时中止音乐，音乐声逐渐减弱，当其声压级从90dB降至30dB时可需时1.2秒，那么，此房间的混响时间为1.2秒。 3、声音的指向性与覆盖面积： 高频 声音指向性很强 覆盖

8、角度窄小、射程远、穿透力强 中频 有一定指向性 覆盖面积比较容易控制 低频 指向性不明显 向四面辐射、声功能损失大、传播距离近4、声音的共振与共鸣 声音的振动和传播过程中，有一种很重要的物理现象共振，也叫共鸣。 定义：当策动力变化的频率跟物体的固有频率相一致时，振动的振幅就会特殊地增大到最高峰值，这种现象叫共振。 例一：部队行军步伐的振动频率与桥梁的固有振动频率相一致时，会因共振的产生而坍桥。 例二：暖水瓶接水，听到的声音会由低频逐渐变成高频率声音。水流击水产生的声音频宽很宽，即有低频、又有高频。刚接时瓶的空间大固有振动频率低，水流击水的低频音产生共振，低频加强，快满时，水瓶的空间变小，共振腔

9、变小，共振频率提高，与水流击水产生的高频音产生共振，高频加强，即听到高频音。 例三：小提琴 共鸣箱较小 共振频率高 为256-1100Hz 大提琴 共鸣箱增大 共鸣频率低 为110-400Hz 贝斯提琴 共鸣箱最大 共振频率更低 为80-350 Hz 例四：萨克斯箱 左右手指全按下 共振腔容积最大 共振频率低 发低音 右手指抬起 共振腔容积缩小 共振频率提高 发中音 双手全抬起 共振腔体最小 共振频率最高 发高音5、声音的掩蔽现象与解决 当不同频率的声音在同一声场中传递，各频率之间会发生掩蔽现象。 现象一：声音能量大的掩盖声音能量小的。 如铜管乐器掩盖木管乐器、木管乐器掩盖弦乐器。 解决：从乐

10、队编制解决。要求有合理的声部和乐器分配，调整好各声部之间、各种乐器之间声功能的平衡。 从音乐结构上解决。要有合理的和声、配器，使各声部间平衡。 从声场音响上解决。 a、对不同音源选择最适合表现这种乐器音色特性的话筒。 b、选择拾取音源的最佳距离、高度、角度。 c、在调音台上进行音频信号电平的处理。现象二：中频声音掩盖高频和低频声音。 原因：人耳对7003000Hz的中频率声音听觉最为灵敏，在声音强度相同的情况下，优于并强于对高、低声音的听觉。 解决：减少中频输入，适当增加高低频尤其是低频音输出。 现象三：高频率声音掩盖低频声音。 如：板胡、京胡、笛子等高音乐器掩盖贝斯提琴、大提琴、巴松等低音乐

11、器。 原因：高频音声波较短、指向性强、穿透力强、射程远，对人耳刺激明显，低频音有绕射特性，散射强，功能损失大。 解决：适当降低高频音，增加低频音。 对不同的乐器拾音时选择合适话筒，掌握好距离角度。四、人耳的听觉特征 振动产生声波，声波传播至耳，耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。 声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生理 心理活动。1、构成人耳听觉特性的要素 构成声音产生与存在的客观因素是：振幅、频率、谐波 构成人耳对声音的听觉特性的要素是：响度、音调、音色 响度：是人耳对声音强弱的感觉程度。它首先决定于声音的振幅，其次是频率。声学中把描述响度、振幅、频率之

12、间的关系曲线叫等响度曲线。单位：分贝（dB） 与振幅的关系：a、声压级越高，人耳感觉声音响度越大b、人耳的声压范围是：0120 dB 与频率的关系：a、45KHz附近的声音最响，因外耳道与其产生共鸣b、低声压时，低频区的音响度大于高频音的响度c、常见声源的声压级dB 窃窃私语：2035 女 高 音：35105 男高音：4095 小 提 琴：40100 交响乐：80 dB 小 鼓：55105 打 雷：120 dB 教师讲话：5060 飞机起飞（3m处）：140 dB 音调（音高）：是人耳对声音高低的感觉，其变化主要取决于声音频率的对数值，其次是取决于声音的振幅。 频率越高，人耳感觉的音调随之升高

13、，频率增加一倍，声学中称之增加一个“倍频程”，音乐上叫“提高一个八度”。音调单位：美（mei）音调与频率的关系： a、人耳听觉的频率范围：20Hz20KHz，其中7003000Hz为最灵敏区 b、语言的频率范围范围是10010 KHz 音乐的频率范围是5015 KHz 音调与声压（振幅）的关系： a、1K2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升 b、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降 音色（音品）：指声音的音调和响度以外的音质差异。它与声音的频谱结构、包络和波形有关。发音体的泛音结构不同频率特性曲线、种类不同造成音色结构的不同。 影响音色的因素： a、结构不同：弦、

14、簧片、金属 b、质料、质地不同、金属、人体、电子 c、激发位置不同：气息、声带、口形、吹奏或拉奏方法 d、力度大小不同，p、f（弱、强）影响音色 e、共鸣体（箱、腔）大小不同：影响单元色的泛音结构 f、振动体的弹性：影响音色的始振特性和衰减特性 声带：儿童富有弹性、音色清脆明亮 成人声带松弛、音色苍老 哨片：软始振性慢、衰减也慢 硬始振性快、力度大、衰减也快2、颅骨效应 声音从音源传入大脑有两个途径， 一是 音源空间 人耳大脑，另一途径是 音源人体颅骨大脑（小实验：双手堵耳，发声，仍可听见）通过颅骨传导声音的现象叫颅骨效应。 现象一：听自己的声音，有两个途径，频带宽，音色好。 现象二：手表、钟

15、摆声音仍可通过牙齿和颅骨传递到人的大脑神经。 应用：当练唱一首新歌时，对音高音调旋律无法准确掌握时，大声唱干扰环境、小声唱自我感觉不明显，可用双手掩耳来练唱，可清晰感觉自己声带发声的旋律，准确的音高和声音结构的细节部分。根据自我感觉来调解发声状态，即通过甲状软骨、早环软骨和披裂肌肉的配合来调解声带的收放，从而调整音高和音色。3、鸡尾酒会效应： 在嘈杂的声场中，人可以把自己的听力集中在某一个人的谈话中，而把其他人的声音都推到背景杂声中，此现象叫“鸡尾酒会效应”。 原理：人耳的选择功能 人耳通过两耳拾取音源的距离差、时间差、频率差就可以辨别出不同方位的声音，以此调解听觉神经来选择不同方位的声源。

16、应用：使用强指向性话筒在现场来同步录音。 4、回音壁效应 ： 在某一声场中，视觉看不到声源而听觉却能听到声音，这种现象就是声波传播的特殊反射作用的结果，被称谓“回音壁效应”。 应用：舞台上方、侧方、后方的声音反射板即是利用这一原理把演员的声音集中向直达声弱的区域进行反射。5、哈斯效应： 一个声场中的二个同频声源，在传入人耳的时间差在50ms以内时，人耳无法明显辨别出它们的方位。那个声源的声音先入，那么人就感觉到声音即由此方位传来。这种先入为主的听觉特性叫哈斯效应。 现象一：两侧声源A、B与人耳距离相同时，人们感觉声音由前方来，俗称“假立体声”。 现象二：当距离A声源略近时，实际应是A音大，B音

17、小的两个声源，但人们往往只感觉到所有声音均由A输出，这种错觉现象即是“哈斯效应”。 现象三：将近点A的声音加以延时，使它迟于B声源进入人耳，人们即感觉到所有声音均由B声源付出。 应用：在剧场中为了弥补哈斯效应所产生的听觉、视觉不统一的现象，对顶部和侧面扬声器均作延时处理，使它们传出的声音与前方主扬声器传出的声音同步到达人耳，使后排观众的视觉、听觉协调统一。6、关于立体声： 构成立体声的主要因素；第一要有立体声音源；第二要有立体声声场；第三是人耳的双耳效应 造成立体声的原因； a、路程差：由于声音传递到双耳的路程不同造成 b、时间差：由于路差使声音到达双耳的时间不同造成 c、强弱差：由于路程差使

18、先到声音感觉强，后到的感觉弱 d、频率差：由于声音的传播特性决定，近耳听到的高频音多、低频音少，远耳听到的高频音少、低频音多。 定义：立体声是指人感到声源分布在空间的声音，使听到的声音具有空间感、远近感及监场感环绕立体声： 在立体声声场中，除听者有身临其境的感觉之外，还必须具有使听音者被声音包围的效果，使听者产生围绕感和声音似乎离开听者扩散并再次反射回来的扩展感。 a、四声道环绕立体声（见图） 产生环绕立体声需有不同方向的四个以上声源，相对听音者来讲分为前左、前右（主声道）；后左、后右（环绕声道）。 将四只强指向性传声器摆放在演出中心部或靠近舞台，拾取舞台上声源发出的四个不同方向的声音，用声道

19、重放系统把四个扬声器放在房间四角，产生环绕声场。 常见有超级VCD、CVD均属此类。背板标有CH1CH4四路声音输出。 b、编码式六声道环绕： 与四声道同理，将六个声源经编码后用少量声道输出，经解码后，传至六个（组）扬声器。 常见DVD即被使用杜比3（AC3）声音压编方式实现前左、前右中置；左环、左环、超低音的六声道输出。 因超低音通道仅用音频全音域的十分之一，民用产品常称之为5.1声道。 DVD机分外置和内置AC3解码器二种，外置的北板只有“L、R”两路输出，需再接解码器才能传至扬声器形成环绕立体声。 内置解码器机器，背板声音输出有CH1CH6六路，分别标明前左（L）、前右（R）、中置（C）

20、、左环绕（SL）、右环绕（SR）和超低音（BASS），只需接上对应的扬声器即可。 思考题： 1、声音的构成、传播过程、传播方式及指向性？ 2、影响音色的因素？ 3、怎样利用颅骨效应来练习发声？ 4、怎样利用人耳听觉特性来克服声场不足？ 第二章、厅堂音响与室外扩声 教学内容： 厅堂内的声学特性，音质要求及其实现条件；室外扩声的特点及基本要求。教学目的： 通过本章节的学习使学生了解声音在室内外不同场合传播时的特点，并懂得如何利用场地、设备等客观条件获取最佳的演出音质。教学重点、难点： 厅堂音质要求及实现条件。室内外电扩声的注意事项。第二章厅堂音响与室外扩声 厅堂分类： 以传播语言为主的 如：报告厅

21、、会议厅等； 以传播乐音为主的，如：音乐厅、歌剧院等。 厅堂传播声音分类： 一是声源（包括人、乐器）发出的自然声在厅堂内的传播。 二是自然声经电声系统加工处理后在厅堂内的传播。 第一节 厅堂音响一、厅堂内的声学现象 1、声反射：声波在室内传播，除直达声外，最常见的是反射声。声波入射到坚硬刚性平面，会产生全反射，当声波的波长小于反射面的尺寸时，入射角等于反射角，当反射面为凸面时散射声波，当反射面为凹面时形成声聚焦。（见图） 2、声吸收：声波入射到任何媒质都会产生不同程度的声能吸收，当遇到柔性、多孔、纤维等材料及人体时，会产生比较多的吸收。 吸收方式： 其一用吸声材料铺敷在墙体表面，吸收入射波的部

22、分声能，其吸收声量为表面积与吸声材料的吸声系数的乘积。 其二：空间吸声，采用穿孔板材（钢、铝、硬质纸条）做成各种形状，内部填充吸声材料。悬吊在顶棚下面，单个吸声体的吸声量与其表面积，内填充材料吸声系数及悬吊高度有关。 常见吸声材料： a、多孔材料：指纤维板、矿棉、毛毡等，由无数相联通的微孔构成的网状物。当声波进入微孔后经与物质分子相碰撞而转为热能被吸收。在施工时，如材料与墙体间保留间隙，形成空腔结构，则对低频声音的吸收效果极佳。 b、板状吸声体：指不穿孔的板状或薄膜吸声体，依靠龙骨铺在墙面，与墙面保留一定空隙，当声波入射板面时会因撞击产生振动而吸收部分入射声能，在吸收中低频声音时效果较佳。 吸

23、声材料的选择：吸声材料的选择首先着眼点是改善厅堂的声学环境，达到一定要求的声学条件，使房间内的反射与混响均匀。应注意： a、材料的吸声系数 b、材料的易燃性 c、安装的难易程度 d、使用的耐久性 e、厚度和重量（厚度影响房间体积） f、性能价格比 3、混响：当声源停止发音后，声音在封闭空间发射延续的时间，叫混响。 混响时间过长使听众在聆听声音时感到听不懂，从而降低了语言的可懂性和清晰度。 混响时间太短，则声音干涩，响度变弱。 各种厅堂的最佳混响时间 当室内建声条件不能实现最佳混响时间时，可用效果器加以辅助。 二、厅堂的声学要求 1、普通厅堂的声学要求： 厅堂内各部位，尤其是离舞台较远的座位，应

24、有足够的响度，依据人的听觉特性，声音下限值应达到80dB。 厅堂内声能应均匀的分布，并具有良好的传输频率特性。 厅堂内应具有最佳的混响特性以及恰如其分的回声。使声音清晰、可懂性强，充分表现乐曲的风格。 厅堂内不应出现长延迟反射声，颤动回声、声聚集、声失真、声影等声学缺陷。 无啸叫、声反馈系数为零。 声反馈：以被放大并由扬声器传出的声音，经过不同途径再次反馈给传声器，引起啸叫的现象。 厅堂内各区域应排除和尽可能减少干扰听觉和演出的噪声或振动。 2、音乐厅的音质要求： 室内声学条件对乐队演奏的音乐作品的艺术效果影响巨大，不同体裁、风格的音乐作品有着不同的音质。 古典及“巴洛克”的音乐 时段：十七十

25、九世纪初的专业音乐创作 代表：海顿、莫扎特、舒伯特、肖邦等作品为代表 特点：理智和情感的高度统一。 深刻的思想内容与完美的艺术形式高度统一。 要求：需要吸声小的刚性墙面；混响时间短的声学环境，使之充满声音的亲切感及良好的清晰度。 交响乐、歌剧等。 代表：瓦格纳 特点：交响乐浪漫乐章 歌剧具有明显的亲切感和丰满的音色。 要求：吸声较多、混响稍长的声学环境，以展示其作品的庄严、恢宏之势。 因此，在普通厅堂的声学要求基础上，音乐厅还要求： 使听众听到的声音具有亲切感。 要使声音中的中、高频音色丰满，以期达到活跃的气氛，而低音要具有温软的音色。 声音具有良好的清晰度，能够容易辨别一个乐队各种类型的乐器

26、在合奏时发出的声音。 对混响时间控制得当，实验证明：乐声要比语言需要较长的混响时间，不同体裁风格的作品混响时间又各不相同： 巴洛克音乐：中、低频、混响时间稍高于1秒 古典及现代音乐1.5秒 浪漫音乐稍高于2秒 多功能厅应在1.7秒 声学特性做到平衡，即乐队中的各乐件及人声之间响度均衡，以免产生掩蔽效应。 噪声的有效控制，尤其是在乐队处于低响度的情况下。 3、音乐厅的建筑格式 体形：在声源、空间和观众三者之间的传播过程中有极大的影响，它是影响厅堂音质的重要因素之一。 常见的有矩形、扇形和马蹄形。（见图） a、矩形 优点：可以利用厅内平行墙面的侧向声反射。由于两侧空间距离较短，一次反射声可在时间较

27、短的情况下与直达声音叠加，可实现声音响度的加强。又可产生回声，从而加强了音色的丰满度，使厅内的音质非常优美。 代表：1870年建成的维也纳音乐厅（1680座） 1951年建成的伦敦皇家音乐厅（3000座） b、扇形：听众靠近舞台，直达声强、清晰度高 代表：巴黎音乐厅、荷兰鹿特丹音乐厅 缺点：后墙为弧形，类似凹面，易产生声聚焦，会造成强回声，需做吸音处理。 c、马蹄形 特点：沿大厅周围增设几层厢座，既可增加听众座席，又可充当吸声体，缩短厅内混响时间，适合歌剧院。 代表：1778年建成的意大利米兰歌剧院（2689座） 1969年建成的渥太华国家艺术歌剧院（2300座） 舞台 a、有台口舞台：室内剧

28、院常用，观众有限，音质可控。 b、半岛形舞台：室外演出常用，观众多，直达声不足，使用电声。 c、岛形舞台：体育场馆演出常用，四面观众，回声重、清晰度差、演员背向观众欣赏质量差。 4、厅堂声学条件的实现 厅堂的体形设计使听众尽可能的靠近声源以减少传输距离以带挑台的扇形设计为最佳。 舞台面提高，使声源的位置随之升高，使每一个听众都能听到直达声，有利于增加声音响度。 观众席地面应有适当坡度，使声源发出的声音不被前面观众挡住，同时可使听众获得良好的垂直视线和拾取直达声。 顶棚吊一些面积大，全反射的反射板，使较远的座位二次反射声以增强声音响度。 室内屋顶避免穹顶，以免产生声聚集、回声过重（广州中山堂），

29、而应作成有规律、有层次的凹凸平面。 安装电声系统。 混响时间尽可能设计在整个音频范围内的理想值。 应尽量减少噪声的影响。三、厅堂噪声 1、危害与来源 噪声过大，会影响有用信号的听闻条件，降低扩声质量，破坏演出效果。 来源一：室外噪声空气噪声、管道振动、环境噪声 来源二：室内噪声人走动、翻座椅、说话、咳嗽 来源三：电路及电声设备电声系统中设备技术参数较低、设备漏电、接地不良、由供电系统引入电源噪声、灯棚架漏电 2、噪声的控制 正确选址、远离噪声源。 采用减震措施、减少振动噪声。 在入口和正厅间设计隔离空间和隔离门。 墙壁采用隔声量大的材料，且有一定厚度。 空调系统应尽量使用中央空调，减少开启次数，注意风向、风量控制。 采用380V三项四线制供电，防止零线上有电流通过。 设备间的信号线必须用平衡接法，且各设备金属外壳实行“一点接地”。 选用信噪比较高的设备，并在系统中插入噪声门，以抑制电流噪声和高频噪声。四、厅堂电扩声 1、必要性 厅堂存在声学缺陷：如混响长，清晰度差或混响短，声音干涩以及频率传输不均匀等。 为演出效果，需外配音乐。用电声系统完成音响效果。 配合电声乐队等现代电子乐器的使用。 演唱会中，人声低于伴奏，用电声改善人声与乐声间的响度平衡