立体声原理与应用(公开课).ppt

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1、第五讲,立体声听觉特性,几种声音效果,单声道声音,双声道声音,音乐1,交响音乐,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,立体声,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,水平方向感,深度感,立体声,聆听者借助双耳听觉特性，通过对电声系统重放声场的听觉感受，重新获得关于原声场空间信息的听觉印象。这种印象主要

2、包括声音的水平方向感、深度感（距离感）、高度感、环绕感等。,人耳的听觉过程,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,声音的表现形态,单声道声音使用一个声道进行录音和重放的声音。特点：声音贫乏无味、单薄肤浅。声音都来自一个方向或是一个点。双声道立体声使用两个声道，并且两个声道再录音再放音的过程中是相互独立、不互相干扰，但两个声道信号又有声学上关联叫双声道立体声。多声道环绕立体声环绕立体声是在双声道立体声基础上增加了数量不等的环绕声道，构成全景立体声。

3、,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,声像及声像定位,声像听音者听感中所展现的各声部空间位置，并由此而形成的声画面，称为声像。声像定位指对乐器或人声的声像能够进行准确的定位，甚至能清晰地确定声场的特征。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,立体声的特点,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位

4、立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,人耳的听觉过程,人耳的结构,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,人耳的听觉过程,人耳的结构,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,声压级差,声级差当声源

5、在中间时，LP左=LP右；听感上声音来自正中间；当声源在左侧时，LP左LP右；听感上声音来自左侧；当声源在中间时，LP左LP右；听感上声音来自右侧；,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,时间差,时间差,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,当声源的声波到达两耳的时间不同时，人耳能根据此差异，辨别声

6、源的位置。,d0.2m,相位差,相位差,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,相位差不仅与时间差有关，而且还与频率有关。时间差小于一个周期时间时，用相位差容易判别声音的方位。时间差大于一个周期时间时，无法分辨相位是超前还是滞后，因而被称为“混乱的相位差”信息。,听觉定位能力比较,j,双耳效应,人有双耳，双耳之间有一定的距离，如果声源偏离听音人前方主轴方向，到达两耳的声音就会产生诸如声压级差、时间差、相位差等差别，听觉系统根据这些差别，结合已有的听

7、觉经验，从而判断出声源的方位。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,英国物理学家瑞利于1896,实验验证,德波埃（Debye）效应双声源实验在一定范围内调整两扬声器间信号的时间差或强度差，利用“双耳效应”的理论。使听音人能够在听音活动过程中感受到声音方位的变化，再现声音的方位信息。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对

8、电声设备的要求小结思考,双声源实验,德波埃（Debye）效应双声源实验1。如果给两只音箱馈入相同的信号，即强度级差，时间差，此时只感觉到一个声音，且来自两只音箱的对称线上。2。如果两只音箱的强度级差不为，此时听音感觉声音偏向较响的一只音箱，3。如果强度级差大于等于，此时感觉声音完全来自较响的那一只音箱。3。如果时间差大于等于时，感觉声音完全来自先到达的那只音箱方向。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,哈斯效应,哈斯效应（两个同声源声波先后到达

9、人耳）1。若t在 ms ms以内时，人耳无法区分开这两个声波。2。若t在 ms ms范围内，已能感觉到两个声源的存在，但方向仍由前导声源所定。3。若t大于 ms时，则能感觉到两个声源的同时存在，方向由各个声源来确定，滞后声为回声。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,其它听觉效应,李开试验 李开试验证明：两个声源的相位相反时，声像可以超出两个声源以外，甚至跳到听音身后。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立

10、体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,其它听觉效应,耳壳效应：耳壳的各不规则曲面将对声波产生反射，使单耳具有判别声音的方位的能力，这一现象称为耳壳效应。耳壳效应对4kHz20kHz频段的辨位能力最强。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,其它听觉效应,多普勒效应当声源与听音者之间存在相对运动时，会感觉某一确定频率的声音其音调发生了改变。当声源向听音者接近时是频率稍高的音

11、调，当声源向听音者离去时是频率稍降低的音调。,立体声听觉定位机理,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,立体声的类型,按听觉机制分 强度型立体声 时间型立体声按声道数分 双声道立体声 多声道立体声（环绕立体声）,立体声的类型,按产生方式分自然界中存在的立体声用电声设备采录下的立体声用电声技术重放或人工合成的立体声,立体声的应用,构成立体声最主要的三个因素：第一是要有立体声音源；第二要有立体声的声场；第三是 人耳立体声听觉机制；,立体声拾音方案,第

12、三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,拾音方法：a.时间差拾音方法：以声道间“时间差”为主要信息获得立体声信号，“差”信号中还包括“相位差”和少量的“强度差”。b.强度差拾音方法：以声道间“纯粹”的“强度差”信息获取立体声信号。c.混合拾音方法：以声道间“时间差”和“强度差”为主要信息获取立体声信号“差”信号，其中还包括“相位差”。,立体声录音,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系

13、统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,立体声拾音制式利用传声器拾取立体声信息的方法或方式。,A/B制式、X/Y制式、M/S制式、仿真人头制式声象移动制式,立体声录音,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,X/Y制式 采用两支完全相同的传声器，一上一下紧靠在一起同轴放置。由于入射角的不同，而传声器又具有一定的指向性，所以拾取的两声道声音信息存在着强度差。,立体声录音,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声

14、像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,声象移动制式（单传声制）采用单个传声器采录单声道信息，后期把每一个单声道信号按照一定的振幅比例，分配到左右声道中去，得到立体声声象群中任何一个声像位置，从而完成一个完整的立体声信号。举例：流行音乐的制作过程,立体声重放条件,立体声重放系统的三个前提条件：至少要有两个独立声道（两只扬声器），且各通道性能要相当。扬声器摆放位置要适当。要有合适的声学用房听音人应处于立体声听音范围内。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双

15、耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,耳机立体声重放,耳机做立体声重放的特点：耳机（相对于扬声器）价格便宜，有好的带宽和高的声压。耳机听音突出的优点是听音房间的声学特性对听音没有影响。耳机具有对噪声和杂音比扬声器更高的分辨率。耳机重放不受听音人位置的限制。耳机听音最大的特点是“头中定位”现象。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,AC3环绕声立体声,第三章 人耳

16、听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,AC3环绕声制式的四大特点：各自独立的前置三声道（左主声道、中置声道、右主声道）和后置双声道（左环绕声道、右环绕声道）以及01的超低音声道。标准表示为51声道。5个声道没有任何频带限制，是一全频道的立体声结构，因而，除声场感更自然外，移动感及定位感也变得更加明显。超低音声道可以重现200 Hz以下的低频信号，并可独立控制。该环绕声制式采用的是全数字信号，因此频带宽，动态范围大，相位特性优良。,AC3环绕声实现的方案,第三

17、章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,5.1环绕声方案,THX环绕声立体声,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,THX是对美国卢卡斯影业公司制定的电影院用音响系统专业标准的通称，THX并不是一种独立的放声系统，它对杜比定向逻辑环绕系统进行了改进，使环绕声效果得到进一步的增强。,虚拟环绕声,第三章 人耳

18、听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,虚拟环绕声原理：主要由系统控制芯片和虚拟环绕声处理电路来实现，用两只喇叭营造不错的具有包围感的虚拟环绕声。常见的虚拟环绕声技术SRS公司的SRS TruSurround。Qsound公司的Qsurround。Aureal公司的A3D。Spatializer公司的N-2-2DVS。杜比实验室的VSS（Virtual Surround Sound）。,听觉特性对电声设备的要求,频率域要求对音乐频带下限20Hz以下，上限扩展至

19、1625kHz以上对语言或歌声80Hz12kHz对语言200Hz5KHz,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,听觉特性对电声设备的要求,频率域要求根据有关资料和实际听音的经验，一般地说，谐波失真在1%以下时，就有良好的主观听感；谐波失真在3%就容易被人们所察觉；谐波失真达到5%时，主观听感就令人烦躁；如果谐波失真超过10%，主观听感就令人难以忍受。同时，人们对奇次谐波失真更为敏感。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过

20、程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,听觉特性对电声设备的要求,相位要求听觉的欧姆定律 人耳的听觉只与声音中各分音的频率和强度有关，而与各分音之间的相位无关。根据这一定律，音响系统中的记录、重放等过程的控制可以不去考虑复杂声音中各分音的相位关系。声相位的失真对声场、定位等主观听音评价产生不容忽视的影响，声相位失真对主观听音评价的影响越来越被人们所重视。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实

21、现方案对电声设备的要求小结思考,听觉特性对电声设备的要求,时间域要求瞬态和稳态特性声音的起振时间-稳定时间-衰退时间电声设备要从瞬态特性和稳态特性两方面来衡量，但两者是相互矛盾的。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,听觉特性对电声设备的要求,幅度要求峰值电平平均值电平有效值电平动态范围,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现

22、方案对电声设备的要求小结思考,听觉特性对电声设备的要求,大型交响音乐，最响的音乐片段可达115分贝SPL，最弱的音乐片段约为25分贝SPL，因而动态范围可达90分贝。通常交响音乐的动态范围约为5080分贝。中、小型音乐的动态范国约在40分贝左右。语言的动态范围约在30分贝左右。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,听觉特性对电声设备的要求,非线性失真要求失真是指输入的音频信号进入设备后，信号产生的（不需要的）变化。如频率变化，相位变化，谐波变化

23、等。设备系统的非线性对高保真设备非线性失真控制在1%以下，对普及型机，非线性失真在5%以内。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,小结,立体声一定由双声道或多声道组成，但是双声道不一定是立体声。人耳对声源方位的判断能力是根据由于双耳距离差引起的时间差、强度差、相位差、音色差。“双耳效应”理论是立体声理论的基础。双声源再造的虚声源主要是形成左、右声像，声像的前、后深度与层次通过改变信号中的直达声与混响声的比例来实现，直达声成分多则声像距听者近，反之则远。,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,课后练习,上网搜索有关评价电声设备的性能及电气指标阅读相关的参考资料（见“参考资料文件夹”）,第三章 人耳听觉特性声场的声音声像声像定位立体声特点人耳听觉过程双耳效应立体声方案立体声录音立体声重放系统双耳效应哈斯效应耳机立体声特点其它听觉效应环绕声实现方案对电声设备的要求小结思考,