第4章 声音素材的采集与处理

• 一般情况下，一只话筒主要由三大部分组成：声学系 统、机械系统和电学系统，根据这几个系统的工作原 理，我们可以将话筒进行相应的分类。
– 根据能量转换方式的不同，可以把传声器分为静电式（电容 式和驻级体式）、电动式（动圈式和铝带式）、压电式（晶 体式、陶瓷式、高聚物式）、半导体式和碳粒式等； – 按声波作用于传声器膜片的不同方式可分为压强式、压差式 和压强压差复合式； – 按输出阻抗可以分为高阻抗和低阻抗话筒，一般把10kΩ以上 的话筒叫做高阻抗话筒，高阻抗话筒线不宜过长；把1kΩ以下 阻抗的话筒叫做低阻抗话筒； – 按指向性的不同分为全向、心形、超心形、8字形和超指向形 等。 – 此外，在使用传声器中还可以简单地按使用方式和功能分类， 如鹅颈式、手持式、领夹式、头戴式等。
有畸变，中低频有突出点，混响少，瞬态差 频率特性好，畸变小 扬声器谐振峰严重突出，畸变及瞬态均不好 中高频及高频好，畸变小，瞬态好，混响适度 高频机中高频适度，畸变小，瞬态好 频响平坦，混响适度，畸变小，瞬态好 频响好，特别是中高频好，畸变小，瞬态好 频带宽，中低频好，混响适度 低频及中低频适量，畸变小 响度足，混响好，低频及中低频好
信号波形变化情况 谐波及互调畸变严重，有“噗噗”声，应切削平顶，畸变>10%
声音现象 声音发破（劈） 声音发硬 声音发炸 声音发沙 声音发燥 声音发闷 声音发混 声音宽厚 有层次 声音扎实 声音发散 声音狭窄
4.1.3 信号波形变化与 声音的主观感受之间的 关系
• 尽管每个乐器的频率范围 不完全相同，但是仍然有 一些通用的均衡器调整准 则。为了更好地描述频率 产生的声音效果，我们需 要先定义听音的评价术语。 • 如表4.1所示：
声音发暗
声音发直（木） 平衡式谐和 轰鸣 清晰度好 透明感 有立体感（单声道） 现场感或临场感 丰满 柔和 有气势
4.2 录音话筒的选取及工作原理
• 在进行网络教学电视节目的声音录制过程中，话筒可 以说是作重要的录音器材之一，它是整个录音过程的 第一环节。通过它拾取的声音质量的好坏直接决定声 音的质量。因为之后的所有工作都是建立在话筒的基 础上的，如果前期拾取声音的质量很差，则以后无论 怎样加工都无济于事。因此，话筒是决定网络教学电 视节目录音成败的关键。
4.1.1声音的感知特性
• 1. 对响度的感知 • 2. 对音高的感知 • 3. 音色
1. 对响度的感知
• 物理上，声音的响度使用客观测量单位来度量，即 dyn/cm2（达因/平方厘米）（声压）或W/cm2（瓦特/ 平方厘米）（声强）。在心理上，主观感觉的声音强 弱使用响度级“方”或者“宋”来度量。这两种感知 声音强弱的计量单位是完全不同的两种概念，但是它 们之间又有一定的联系。
4.2.2 常见录音话筒的工作原理
• • • • 1. 电容传声器 2. 驻级体传声器 3. 动圈话筒 4. 铝带式传声器
4.2.3话筒的技术参数
• • • • • • • • 无论何种传声器，都具有以下7种技术指标。 1. 灵敏度 2. 频率响应 3. 谐波失真 4. 动态范围 5. 输出阻抗 6. 信噪比 7. 指向性
图4.1 听阈-频率曲线
பைடு நூலகம்
2. 对音高的感知
• 客观上，用频率来表示声音的音 高，其单位是Hz，而主观感觉 的音高则是“Mel”，主观音高与 客观音高的关系是：
Mel=1000log2(1+f) – 其中，f的单位为Hz，这也是两个 既不相同又有联系的单位。
• 人耳对响度的感觉有一个范围， 即从听阈到痛阈。同 样，人而 对频率的感觉也是有一个范围。 人而可以听到的最低频率约为 20Hz，最高频率约为20KHz，在 测量音高时是以40dB声强为基 准，并且同样由主观感觉来确定。 图4.2 音高-频率曲线
• 4.2.1录音话筒的选取 • 4.2.2 常见录音话筒的工作原理 • 4.2.3话筒的技术参数
4.2.1录音话筒的选取
• 传声器是一种把声音信号转换为电信号的换能 器件。它的核心部件就是声电转换器，其基本 工作过程是，将声音信号引起的振动带动话筒 上的音膜振动，对于动圈话筒而言，就是将粘 附在音膜上的线圈切割磁力线，于是线圈中获 得感应电流；对于电容话筒而言，则是通过音 膜振动使平行电容极板之间的距离发生变化， 从而通过改变电容器容量的办法来实现电荷的 定向移动。总之，无论采用哪种方式，最终的 目的是为了获得与声音信号相匹配的电信号。
话筒 均衡器 放大器 图4.3 录音系统连接图 记录设备 监听
• 对于单声道录音而言，可以使用一只采集话筒录音， 也可以使用多只话筒录音，只不过在使用多只话筒录 音时，需要将多只话筒分别采集到的声音信号混合成 一个声道的记录信号。记录介质可以是磁记录，也可 以是光记，甚至还可以是机械记录方式。 • 单声道录音的听音是比较自然的，它较好地保留了原 有声场中除了左右信息以外的其他主要声音成分，但 是它的最大缺点就是声音还原时所有的声像都是来自 一个方向，即声源是一个点。 • 立体声录音则能够记录下比单声道更加丰富的声音信 息，比如它可以记录下整个乐队的宽度感和展开感。 每一件乐器、每一组乐器都可以比较准确地分布到各 自的位臵，因而在两个扬声器中间呈现出整个乐队完 整的声像群。双声道立体声是根据一定的规则，通过 两个声道将声群和房间特性记录下来。房间特性指声 源位臵，声像的拓展（体积）和距离，包括直达声、 反射声、混响声的分布。
图4.2 音高-频率曲线
3. 音色
• 音色是听觉上区别具有同样响度和音调的两个声音的 主观感受，也称音品。 • 音色主要由声音的频谱结构决定，即由声音的基频和 谐波的数目以及他们之间的相互关系来决定。 • 由于各种发声体的材料和形状结构不同，发生机理也 不尽相同，即使发出相同音调、相同响度的声音，在 基频相同的情况下，谐波的成分和幅度也会有所区别， 人耳听到的主观感受也就是音色不同。
中高频个别频点突出，畸变严重
频率特性及畸变指标均好，混响适度，瞬态好 中高频及高频好，混响适度 中高频及高频足够，响应平坦，混响适度 中高频及高频过多 缺乏中频，高频或者中高频指向性太尖锐 缺乏混响，缺乏中高频
金属声（铝皮声）
声音圆润 有水分 声音明亮 声音尖刺 高音虚（飘） 声音发干
缺乏高频和中高频
4.1.2音质的主观评价分析
• 音质的主观评价称作音感，它是一种描述声场主观听觉效果的术 语，一般与频率关系较大。前面谈到，人耳的听觉范围约20Hz20kHz之间。 • 在这些频率关系中，各种频率与音感的对应关系有以下几种情形：
– （1）60Hz以下的频段，人们对它的感觉要比听觉灵敏。因而，它给 人的更深印象是空气的振动感。此段的发音如果没有相当大的响度， 人耳是感觉不到的。 – （2）80Hz附近的频段，人对其听觉的灵敏度与感觉一样，因而它可 以给人以强烈的声场刺激作用。 – （3）500Hz以下的频段，很容易由其“嗡嗡”的声响而引起人的烦 闷心理。 – （4）800Hz附近的频段，是噪声集中的频段，使人产生厌烦感，提 升后会产生嘈杂狭窄的感觉。 – （5）2.8kHz附近频段，对音响的明亮度影响最大。 – （6）3.4kHz附近的频段，人耳对它的灵敏度最大，也最易产生疲劳 感。 – （7）6.8kHz是3.4kHz的二次谐波，因此也易于使人产生疲劳感，只 是会更尖啸刺耳。 – （8）7.5kHz以上的频段，使人感觉清澈纤细。
4.3 录音方法
• • • • 4.3.1 录音概述 4.3.2基本录音的方法 4.3.3立体声录音方法 4.3.4 不同音源的声音的录制方法
4.3.1 录音概述
• 在网络教学电视节目中，涉及到的录音主要有 单声道录音和立体声录音两种方式。所谓单声 道录音，是指在记录声音时只使用一个声道或 者左右两个声道的信号完全一致。而立体声录 音则是指使用两个声道，并且在录音的过程中 两个声道的信号是相互独立、互不干扰，但又 有声学上的关联。 • 无论是单声道或者立体声录音技术，都离不开 图4.3所示的系统连接图。
4.1 声音的基本特性
• 声音是由物体振动产生的，任何物体振动都会产生声 音，这些振动的物体称为声源。声源发声后不是都能 够被人耳听到，它必须具备两个条件：一是信号的频 率必须在20Hz~20KHz范围之内，低于20Hz的是次声波， 高于20KHz的是超声波；二是必须通过一定的介质才 能传播，这种介质可以是气体、液体或固体。在受到 声源振动的干扰后，介质的分子也随之发生振动，从 而使能量向外传播，介质分子的振动传到人耳时通过 耳廓和外耳道到达鼓膜后使鼓膜产生振动，骨膜的震 动经过三块听小骨放大后，传递到耳蜗的卵形窗，并 传递给淋巴液，最后发送信号到大脑而形成声音。
第4章 声音素材的采集与处理
第4章 声音素材的采集与处理
• 自从1927年10月6日华纳兄弟公司在拍摄的影片《爵士歌王》中使 用大量的管弦配乐，并且其中四场戏还有歌舞明星阿尔-乔森唱歌 及简短的对白，而成为第一部有声电影之后，人们对声音在影视 艺术中的作用进行了深入的研究。研究表明：声音和画面具有同 样的再现现实、再现生活的能力；能够通过不同地点的声源形成 混响及残响；能够提供一个纵深感的立体世界；能够通过声源的 运动获得不同的景别；通过把音响推到背景上，或者单独存在而 形成特写，这与生活中集中注意力，周围环境音响消失，只存在 被注意的声音相似。由于声音在影视艺术中起着重要的补充作用、 起着高度抽象概括和情感气氛的烘托作用，因此在电影电视中如 何使用声音被引起广泛关注。 • 作为教学的网络电视节目也是一样，一部网络教学电视节目中声 音处理的水平如何，会直接影响教学效果和教学质量。 • 目前，在网络教学电视节目中的声音主要有人声（包括解说声或 旁白、人物对话等）、音乐、音效等几种类型。
• 实际上，耳壳的凹凸不平形成了直射声和反射声进入外耳道的时 间差和相位差，大脑的听觉区可以对此微小的差别做出方位上的 判断，形成“耳壳效应”。由耳壳效应可以引出人耳的许多相关 的效应：首先是“颅骨效应”，一个声音传入人耳有两条途径， 一是通过空间送入人耳，再由听觉器官将感受到的声音信息传入 到大脑的听觉中枢；另外一种是音源通过人体的组织颅骨传到听 觉器官进入大脑。其次是“鸡尾酒会效应”，也就是人耳可以选 择性地集中听取某一单独的声音；第三是“回音壁效应”，即生 活中，在某一声场中看不到的声源而听觉却能够听到声音，这是 声波传播的特殊反射作用的结果；第四是“多普勒效应”，即高 音在声源和观察者本身位臵有变动时，会产生表面变化现象，当 声源与观察者位臵移近时，人听到的声音比实际声源发出的声音 频率高，相反，当声源与观察着二者之间距离增大时则表面音高 低于实际音源的音高。第四是“掩蔽效应”，在一个寂静的环境 下，人耳能够分辨出轻微的声音，但是在嘈杂的环境下，轻微的 声音完全被淹没掉了，要想听到原来轻微的声音就必须使它增强。