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录音技术基础 主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明课程体系内容第一章 声学基础第二章 传声器的原理与应用第三章 调音台第四章 音频信号处理设备第五章 模拟磁带录音机第六章 数字录音技术第七章 还音设备第八章 音响系统技术第一章 声学基础都讲些什么？物理属性传播特性环境空间的影响人耳主观听音特点及其对不同声音的主观感受第一节 声音的物理属性主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明声音是怎样产生的？又是怎样形成其特有的声音空间的呢？一、声音的产生及传播1.声源和声波声源：能够发出声音的物体介质：有弹性的空气分子充当了声音传播的介质声波：声音的波形，空气压力的变化2.声速、频率和波长 密度大的介质，传播声音速度较快，密度小的传播速度慢，空气中的速度是340m/s，水中1450m/s，钢铁为5100m/s，气温每上升一度，声速加快0.6m。1秒钟震动的次数称为频率单位是Hz。声波的频率越高，其波长越短，频率越低，波长越长。频率100Hz的声波，其波长为3.4m，频率到1000Hz，波长缩短到0.34m。X人耳是否能够听到自然界所有声音？可听声:只有20Hz-20kHz的声波才能被人们感觉到次声波：低于20Hz 超声波：高于20kHz次声波和超声波都不能使人产生声音的感觉3.声音的反射、吸收和衍射直达声：从声音直接到接收点的声音反射声：声音进过反射之后的声音 声音的反射量与什么有关呢？8声音只有反射一种吗？衍射现象：当障碍物体积较小时，其大小尺寸接近于或小于波长时，声波就会绕过这个物体，继续传播。9由于声波的反射，当声源在一个凹界面声波会产生聚集，而在凸界面会发生扩散。二、声音大小的度量1.声压和声功率声压和声功率是从不同侧面来表征声波在传播过程中的声波的强弱，实际中常用声压，单位Pa。人耳听到最小的声压为0.0002u Pa，最高承受的是200 uPa，即20 Pa。帕斯卡和微帕的换算单位是1 Pa=10u Pa声压具有瞬时值2.分贝 分贝用来表示声波强度的声压级，在录音设备用来表示输入及输出电平的高低。规定 0.0002u Pa为0dB0-120dB三、声音的混合叠加1.声音的干涉 声音的相位即描述一个变化着的声波在某一时刻某一位置所处的声压变化状态。当两个声音的相位差为180时便会抵消 相位差为0时便会加强 产生干涉的声波称为相干声波，相应的声源称为相干声源 为什么我们生活中的声音没有时强时弱？自然界中的声音基本上都是复音仅包含一个频率的声音信号称为纯音或单音，除此之外的都成为复音或复合信号。13 日常生活中听到的大部分声音都是由多种频率的波动共同合成的。在系列单音信号中，频率最低的称为基频又叫基音，其他高于基频频率整倍数的频率信号称为谐波，也叫谐音。不是所有的复音都是由基波和谐波组成。不同的乐器出来的频谱图是不同的。复习巩固思考：第一节一、声音的产生与传播1声源和声波 2声速 频率 波长 3声音的反射 吸收 衍射二、声音大小的度量1声压 2声压级与分贝三、声音的叠加与混合1声音干涉 2基音 谐音 频谱图第二节 人耳听觉特性主讲：作曲与作曲技术理论 硕士 张晨明1、有的人喜欢听古典音乐，有的人喜欢听摇滚音乐这是为什么？2、小王在敲架子鼓，隔壁的大婶来敲门说你声音太大了。而小王却觉得声音没有那么大，大婶的儿子也觉得声音还好，这是为什么？一、人耳的生理和听觉特点1.人耳的听觉结构 思考：耳朵与电脑对声音处理接收方式的异同？传声器放大器示波器（电平表）特点：线性鼓膜听小骨听神经大脑特点：非线性 与 听音者身体状况 受训情况 某些主观知识有关可辨别 方向 时间差那么人耳的听觉特点是什么呢？1.人耳听音的频率范围：20Hz-20kHz 2.年龄越大，超过25岁对15kHz以上的随年龄灵敏度逐渐降低，超过60岁对4kHz以上频率的声音听力损失会达30dB。3.人耳听音的响度范围：0dB-120dB 又叫听觉动态范围 人的语言一般在40dB的左右 音乐在80dB左右看图思考人对多少频率范围的声音最敏感？4.人耳对声音的分辨能力思考题一个耳朵能决定人耳的分辨能力吗？双耳效应是怎么产生的？立体声跟双耳效应有关吗？带耳机跟用音响对听辩能力有影响吗？你觉得你对噪音更敏感还是乐音？你对高频敏感还是低频敏感？你对直达声敏感？还是反射声？二、声音的三要素声波：振幅、频率和相位思考：如果你是一个录音师，这三个定义你该怎么解释给一个连理论都不懂的客户呢？解决方法：人耳感觉的三个特性响度、音调和音色1.响度：人们对声音强弱大小的主观感受问题响度跟什么有关？响度可不可度量？观察等响曲线回答问题 第二节 人耳的听觉特性（1）声音的三要素主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明2 2、音调、音调 2.1 2.1 音调是人耳对声音高低得感觉。音调是人耳对声音高低得感觉。2.2 2.2 音调主要与声音的基音频率有关。同时还与音频成分的声压级、音调主要与声音的基音频率有关。同时还与音频成分的声压级、以及持续时间有关。以及持续时间有关。2.3 2.3 频率相差一倍的两个声音的音程称为倍频程。频率相差一倍的两个声音的音程称为倍频程。看图回答问题！看图回答问题！思考题：人的听觉频率范围包含大约多少个倍频程？20Hz-2KHz20*2*2*约等于2KHz倍频程：通常将可闻频率范围内2020KHz分为十个倍频带，其中心频率按2倍增长，共十一个，为：16 31.5 63 125 500 1K 2K 4K 8K 16K1/3倍频程：将倍频程再分成三个更窄的频带，使频率划分更加细化，其中心频率按倍频的1/3增长，为：12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160.3 3、音色、音色 3.1 3.1 音色即声音的特色，它是一种人们对声音的主观心理感觉。音色即声音的特色，它是一种人们对声音的主观心理感觉。3.2 3.2 音色由声音的频谱决定，即声音的基频与谐波（泛音）数目以及音色由声音的频谱决定，即声音的基频与谐波（泛音）数目以及它们之间的相互关系来决定。它们之间的相互关系来决定。3.3 3.3 由于各种发声体材料结构不同，发声原理也不同，即使发出相同由于各种发声体材料结构不同，发声原理也不同，即使发出相同音调、相同响度的声音，在基频相同的情况下，谐波成分和幅度也会音调、相同响度的声音，在基频相同的情况下，谐波成分和幅度也会有所区别，人耳的主观音色是不同的。有所区别，人耳的主观音色是不同的。小结在我们对人耳结构以及人耳对声音频率与声压级的相互关系做了了解后，我们又对声音的三要素与人耳感觉特性的三要素进行了梳理即：一、人耳的生理与听觉特点1、人耳的听觉结构 2、人耳的听音频率范围 3、人耳听音的响度范围 4、人耳对声音的分辨能力二、声音的三要素1、响度 2、音调 3、音色第二节 人耳的听觉特性（2）声音的空间方位感与常见现象主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明 人耳对声源的空间定位能力即对声源空间的方位感，也可以称为人耳的声学透视特性。主要包括人耳对声源的定位、立体感、空间感等几个方面一、声音的空间方位感听觉定位人耳判断声源的远近比较差，但确定声源的方向比较准确。人耳判断声源的方位主要靠双耳定位，对时间差和强度差进行判断。人耳的水平方向感要强于竖直方向感。通常，频率高于1400Hz强度差起主要作用；低于1400Hz时，时间差起主要作用。这就是人为什么对蚊子的定位比较准而对电话铃声的定位比较差的原因。形成原因与特点双耳间的时间差、相位差、声级差、音色差。低频范围时间差是主要定位因素，高频则依靠声级差。非常低频率范围内由于波长太长，人耳基本上无法定位。对于直达声与反射声，当直达声比例大时，说明距离近。当反射声比例大时说明距离远耳朵外轮廓的遮蔽效应以区分前后的声音方位。用双耳可以听到比单耳更小的声音，相差3db左右，当声压级达到35db时，可相差6db左右。人耳能分辨出轻微的声音，但在嘈杂的环境中轻微的声音完全被淹没掉。这种由第一个声音的存在而使第二个声音提高听阈的现象称为掩蔽效应。其特点：1、低频易遮蔽高频2、两个声音频率越接近遮蔽效应越明显3、对于复音，遮蔽效应会影响音色二、几种常见听觉现象掩蔽效应 实验证明人的耳朵有先入为主的特性，当两个强度相等而其中一个经过延时的声音一同进入耳朵时1、延时时间30ms以下只感觉出未经过延时的原始声源。2、30-50ms则会增强声音的响度，使得声音更丰满。3、超过50ms 延时声则不会被掩蔽，听觉上会时一个清晰的回声哈斯效应可以解决扩声系统中声源和声像统一的问题二、几种常见听觉现象哈斯效应 当声源静止，声波将保留同样的基频。但当声源高速移动时即离开与驶向中，那么音调的差异与基频的改变将非常明显。二、几种常见听觉现象多普勒效应 人们具有从许多声音中听到自己要听的声音的能力，在许多人相聚的鸡尾酒会中，可以对特定人的讲话听得最清楚，这种效应称为“鸡尾酒”效应。思考：鸡尾酒效应和掩蔽效应是一种生理现象或者心理现象吗？这对录音师的录音有什么指导意义吗？二、几种常见听觉现象鸡尾酒会效应人耳听觉特性和有关问题人耳听觉特性和有关问题 声音是一种物理现象，人耳听到后的感受则是一种心理现象。人耳具有分辨声音的强度、音调及音色的能力，还能够分辨出声像的方向和深度，并感受到空间感及纵深感。小结一、声音的空间方位感1、人耳对声源方位的定位2、立体感和空间感二、几种常见的听觉现象1、掩蔽效应2、哈斯效应3、多普勒效应4、鸡尾酒会效应第二节 人耳的听觉特性（3）不同频率的音感特征主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明一、思考与探究不同频率的纯音声波音感特征 不同音高、不同音色、不同类别的声音作用于人的听觉系统后，会产生怎样的心理感受呢？下面我们对不同频率的声音作用于人耳后的心理主观感受做一点研究。分别用耳朵听45Hz 80Hz 450Hz 750Hz 2800Hz 3400Hz 4500Hz 6800Hz 8000Hz 10kHz 谈谈你的感受。为了方便描述，我们把这些频点归入以下频点范围来进行归类高频段：5kHz以上 中高频段：500Hz5kHz 中低频段：150Hz500Hz 低频段：150Hz以下高频表现出声音明亮、清晰刺耳、有丝丝声，锐利。中频主要包括中高频和中低频，声音表现有力、活跃清晰、透亮；鸣声（500800Hz）、电话声（24kHz）、刺耳声（47kHz）、金属声（35kHz）低频声音有气魄、厚实、有力、有温暖感、柔和、圆润、丰满；声音浑浊、沉重、有隆隆声；声一无听，色一无文，味一无果，物一不讲。史伯国语 郑语思考：上述频点的特性，是否可以作用于复音波并产生相类似的效果呢？即如果作用于某种乐器或者人声录制的歌曲是否能产生相类似的效果呢？这样做的依据又是什么呢？二、思考与探究不同频率的作用于复音声波的音感特征实验依据：声源的频谱与音色相关在评价乐器或声音时，频谱结构在很大程度上决定声音的音质。了解声音频谱与音质的内在关系，有助于声音的调整和修饰。这对声音的前期处理喝后期加工都是十分必要的。PS:频谱的概念；音源的基波和谐波在频率轴上的分布叫频谱或声谱，它与谐波的次数、频率的位置及各次谐波的大小比例有关。A.作用于复音声波各频段对听感的影响3060 Hz 沉重度，沉闷；60125 Hz 混浊感，沉重；125250 Hz 丰满度，湿（干）；250500 Hz力度，过多生硬；5001000 Hz 明朗度；10002000 Hz 透亮度，透明感；20004000 Hz 尖锐度，过多呆板；40008000 Hz清晰度，清脆（模糊）；800016000 Hz 层次感；16000 Hz以上 纤细度。B.某些频段过强会造成的不良听感5080 Hz 轰鸣感；100150 Hz 鼻塞音、胸音；150300 Hz 发尖、哄；400600 Hz 罐音；7001200 Hz 杯声、汽车喇叭声；15002500 Hz 鼻音；4000 Hz左右 哨声、嘘嘘声；5kHz以上 金属声、齿音、咝音、砂砾声。实验意义与结论：当不同频率特性作用于频谱时，音色会随之发声变化，在大的共性趋势下，对于不同的乐器或者人声声波这种评价包含一定程度上由主观评价来衡量的特点。我们理解和掌握声音中的不同频点的频谱性质和特性，是提高声音质量的关键。高频成分过多，声音就会刺耳、有丝丝声，轮廓过于清楚，声音硬、缺乏弹性；高频成分适中，则声音开阔、活跃、透明清晰、自然，但是可能细节过分清楚；高频成分少，声音圆润、柔和、丰满，但是明亮度下降。动态出不来、沉重、浑浊。中频成分多时，声音表现有力、活跃清晰、透亮；中频成分过多，声音动态出不来、浑浊有号角声，中频成分适中，声音自然、中性、圆滑、悦耳，但声音可能无活力、平淡；中频成分过少，声音圆润柔和，但是显得松散。低频成分多，声音有气魄、厚实、有力、有温暖感、柔和、圆润、丰满；低频成分过多，声音浑浊、沉重、有隆隆声；低频成分适中，声音丰满低沉、坚实；低频成分过少，声音可能会比较干净，但是单薄无力。气魄、厚实、有力、有温暖感、柔和、圆润、丰满；低频成分过多，声音浑浊、沉重、有隆隆声；第三节 声场特性 声场与混响主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明一、声场对声音的影响1、自由声场理想情况下声波传播过程中没有任何障碍物声音的大小按与声源的距离平方成反比的规律衰减。即和声源的距离拉大一倍，声音减少原来的四分之一。日常生活中当我们离开一个室外声源时，一开始觉得声音下降的很快，当我们走的更远一点，就发现声音下降的较慢了。自由声场要考虑声音传播时的消耗，还表现为空气对声音得吸收，主要时高频成分，对低频衰减较弱。这以特性在远距离拾音时要注意。室外录音注意回声与噪音问题。一、声场对声音的影响1、室内声场室内声场，由于墙体和其他边界面反复反射，就会出现许多干涉现象，情况与自由声场区别很大，室内的声学条件对声波将产生很大的影响。当声源发声后首先到达的是直达声，然后是经过一次、二次的反射声。直达声是声源直接到达接收点的声音，其声压级衰减与距离的平方成正比，不受室内界面影响。反射声所走的路径要长于直达声，因此损耗必然增加，反射次数越多，反射延时越长，声强越小。室内声音反射的几种情况声音在室内传播 当一个声源在室内发声，任一点听到的声音按照先后顺当一个声源在室内发声，任一点听到的声音按照先后顺序分为直达声、早期反射声和混响声。序分为直达声、早期反射声和混响声。声音在室内传播直达声直达声是室内任一点直接接收到声源发出的声音，是接收声音的主体，不受空间界面的影响。早期反射声早期反射声是指延迟直达声50毫秒以内到达听音点的反射次数较少的声音，包括一次、二次或少数三次反射声。混响声混响声是指声源发出的声波经过室内界面多次反射，迟于早期反射声到达听音点的声音。混响时间混响时间 混响时间（Reverberation Time），表示声音混响程度的参量，声源停止发声后，声压级减少60分贝所需要的时间，单位为秒。用T60或RT表示。混响时间对音质有着很大的影响。混响时间短，有利于听音的清晰度，但过短则会感觉到声音干涩和响度变弱；混响时间长，有利于声音的丰满感，但过于长则会感到前后声音分辨不清，降低了听音的清晰度。房间的混响时间与房间的容积，表面积及房间平均吸声系数有关。V:房间的容积,单位为立方米(M3)S:房间表面积的总和,单位为(M2):房间表面的平均吸声系数,百分率，=S1a1+S2a2+SnanS1+S2+SN S1Sn和a1an：分别代表房间表面的每个面的面积和它们的吸声系数 参考混响时间 500Hz为标准 厅堂类型厅堂类型厅堂类型厅堂类型参考混响时间参考混响时间参考混响时间参考混响时间电影院电影院电影院电影院1.0 1.2 Sec1.0 1.2 Sec会议厅会议厅会议厅会议厅1.0 1.4 Sec1.0 1.4 Sec音乐厅音乐厅音乐厅音乐厅1.5 1.8 Sec1.5 1.8 Sec电视演播室电视演播室电视演播室电视演播室0.8 1.0 Sec0.8 1.0 Sec语言录音室语言录音室语言录音室语言录音室0.3 0.4 Sec0.3 0.4 Sec录音控制室录音控制室录音控制室录音控制室0.3 0.4 Sec0.3 0.4 Sec多轨录音棚多轨录音棚多轨录音棚多轨录音棚0.6 Sec0.6 Sec第三节 声场特性 房间声学特性与录音的设计主讲：作曲与作曲技术理论硕士 张晨明一、房间的驻波与共振1、驻波特性在封闭的房间内，声源发出的声波向四周辐射，遇到墙面产生多次反射，以至于出现不同相位的声波相互叠加，在空间形成驻波。现象：在房间内走动，出现声音强弱分布不均匀的感觉。房间体积越大，产生驻波的频率越低，而体积小的房间，缺少丰满浑厚感。声源的频率越低，驻波间隔越大，频率数少。缺少丰满感。因此在房间的选择设计中采用黄金分割法、或根式比例法，如5：3：2较适合大体积的房间。同时防止驻波的另一个方法是采用非平行的墙面、边界和天花板。一、房间的驻波与共振2、房间共振与声染色房间内某些硬质材料会在声波的作用下产生共振，从而声源中的某些频率被特别的加强了，因此产生了“声染色”现象。同时还表现在主要是低频上的分布不均匀。一些体积较小的房间常出现低频嗡声。这就是由房间共振产生的。3、扩散特性使声音形成分散均匀的状态的过程称为扩散。室内避免的不规则可以加强扩散声场。如果室内出现大的凹面则会出现声会聚，在某些部位声音会很强。二、录音场地音质设计1适当的长宽高比例克服室内驻波效应。2合理布置吸声及反射体等处理，以便得到最佳的混响指标及其频率特性。3注意墙壁的不规则行，使得声音扩散均匀二、录音场地噪声控制1固体传导噪声（1）浮沉地板（2）地面铺盖连续的橡胶垫或地毯（3）地面铺设柱状竖片板结构（4）天花板吊顶、放置玻璃纤维或其他隔音材料二、录音场地噪声控制1空气传导噪音建造声闸，以及密闭的门和窗来控制。录音室与控制室之间设置玻璃板10-20毫米，用橡胶防止震动，一面玻璃的倾斜度再5以便排除夹层间传播的声波形驻波。