音质评价

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所属分类:音频杂谈

音质评价

扩声音响系统的产品是声音,因此鉴别音响系统效果优劣的最主要的标准是声音的质量(简称音质)。音质的好与差通常可用音频测试议器(如声级计、频谱仪和音频综合测试仪等)的定量测定来表达。测量的技术参数有:频率响应特性、最大声压级和声场不均匀度、传声增益、失真度和混响时间等等。这些技术参数的测量称为客观测量,它的特点,是精确、客观,能用数据来表示系统的特性。

但是,客观测试的结果还不能完全表达主观听觉的结果,如声音的丰满度、柔和度、层次感、明亮度、圆润度、平衡度等等,这些听觉结果至今还无法用仪器来测定。音质效果最终还得由人耳的听觉来确认。因此音质主观评价是比客观测量更为重要的一种评价方法。两者的关系可以这样来理解:客观测量是音响效果评价的基础,主观评价是听觉感的最后结果,两者之间既有内在联系,又不能相互替代一一对应,是一种互为补充的结果,缺一不可。

一、声音的客观测量

扩音系统(包括建筑声学特性在内)可用声学仪器测量的技术指标有最大声压级、声场不均匀度、传输频率特性(简称频响特性)、传声增益、矢真、噪声、混响时间和声音清晰度等八项。对于不同的使用场合,有不同要求。我国巳颁布布实施的专业标准有:

(1)GB4959—1985《厅堂扩声特性测量方法》

(2)GYJ25—1986《厅堂扩声系统的声学特性指标》

(3)WH0301—1993《歌舞厅扩声系统的声学特性指标及测量方法》

(4)GB/TB156—1991《电影院观众厅建筑声学的技术要求》

(5)JGJ57—2000,JG—2001《剧场建筑设计规范》

(6)JGJT131—2000,J42—2000《体育馆声学设计及测量规程》

(一)、厅堂扩声系统声学特性指标的测量方法。

1、各项技术指标的含义

①最大声压级:厅内空场稳态时的最大声压级。

②最高可用增益:扩声系统在声反馈自激临界状态时的增益减法6dB余量的增益。

③传输频率特性:扩声系统达到最高可用增益时,厅堂内各听众席处稳态、声压级的平均值相对于系统传声器处的声压级(或设备输入端电压)的幅频响应(即听众席平均声压级的幅频响应与传声器处声压级幅频响应的差值)。

④传声增益:扩声系统达到最高可用增益时,厅内各测点处稳态声压级的平均值与扩声系统传声器处声压级的差值,以dB表示。

⑤声场不均匀度:厅堂内各测点处得到的和稳态声压级的极大值和极小值的差值,以dB表示。

⑥背景噪声:系统不工作时,厅堂内各测点的本底噪声声压级的平均值。

⑦总噪声:扩声系统达到最高可用增益和没有声音信号输入时,厅堂各内测点,处噪声声压级的平均值。

⑧系统失真:扩声系统由输入声音信号到输出声信号全过程中产生的非线性畸变。

⑨混响时间:声源达到稳态,待停止发声后室内声压级衰减60dB所需的时间。

2、测量条件

①测量前,扩声系统应按设计要求在厅堂内安装完毕,并调整系统,使之处于正常工作状态。系统均衡器应调整到最佳补偿状态。

②测量时,扩声系统中调音台的音调调节器应置于“平直”位置。比赛大厅的门、窗、窗帘的状态均应与实际使用时的状态一致。

③测量混响时间时,测点的信噪比应大于35dB;测量传输频率特性、传声增益、最大声压级、声场不均匀度时,测点处的信噪比应大于15dB。

④混响时间可在空场、满场条件下分别进行。其他声学指技术指标的测量可在空场条件下进行。

⑤测点的选取应符合下列规定:

a)所有测点与墙面的距离应大于1.5m。距地面的高度为1.1—1.2m。有楼座的厅堂,测点包括楼座区域。

b)对称的厅堂,测点可在中心线的一侧(包括中心线)区域内选取。

c)传输频率特性、传输增益、最大声压级、系统失真和反射声间分布的测点数不得少于全池座位的5‰,最少不得少于8点。

d)声场不均匀度的测点数不得少于坐席的1/60,它们可以是中心线的一列。在左半场(或右半场)再均匀取1-2列。每隔几排进行选点测量。

e)混响时间及再生混响时间测量,空场时不少于5点,满场时不少于3点。满场测点必须与空场测点重合。需要时可增设舞台上的测点。

f)总噪声及背景噪声测量只在空场条件下进行,测点选取同上。

g)非对称厅堂应增加2/3数量的测点。

3、测试项目及测量方法

①传输频率特性

有电输入法和声输入法两种测量方法。

a)电输入法:如图。测量步骤如下:

传输频率特性测试系统连接图(电输入法)

 

第一、开启测试系统,通过1/3信频程带通滤波器(可用1/3倍频程图像均衡器代用)输出粉红色噪声信号,调节噪声输出,使扬声器系统的输出满足信号噪声比大于15dB(混响时间测量的信噪比应大于35dB)。

第二、改变1/3信频程带通滤波器的中心频率,并保持各频段电平值恒定,在每个测点上用声级计或频谱分析仪,分别测量传输频率围1/3信频程各频段的声压级。

注:用频谱分析仪连续扫频测量时,粉红噪声源后的带通滤波器可去掉,在各测点上用扫频法测量频谱,然后将各测点的频谱减法粉红噪声即可获得传输频率特性。

b)声输入法:如图。测量步骤如下:

传输频率特性测试系统连接图(声输入法)

 

第一、调节扩声系统增益,使之达到最高可用增益。

第二、传声器离测试声源的距离为0.5m。

第三、开启测试系统,输出1/3信频程粉红噪声信号,调节粉红噪声输出、使测点的信号噪声比大于15dB。

第四、改变1/3信频程带通滤波器的中心频率,在传声器处和观众厅各测点用声级计或频谱分析仪分别测量传输频率范围内各频段的声压级。

注:用频谱分析仪连续扫频测量时,粉红噪声源后的带通滤波器可去掉,在各测点,上用扫频法测量频谱,然后将各测点的频谱减去传声器处的频谱,即可得到传输频率特性。

②最大声压级

测量框图同电输入法,步骤同传输频率特性电输入法。

③声场不均匀度

根据传输频率特性测量的结果,在不同测点到的声压级列表或作图即可得到相应声场的分布。

④传声增益

测量框图及测试步骤同声输入法。把厅堂内各测点上测得的声压级减去传声器所接收到的声压级,按频率加以平均,即得到该频带的传声增益。

⑤总噪声

测量在空场条件下进行。测量时厅堂内的各种设备例如通风、空调、晶闸管调光系统和扩声系统(不加声信号,系统达到最大可用增益)等全部开启。测点同上,用声级计在63~8000Hz范围内按倍频程带宽取值,并把测量结果绘在一张记录纸上,可获得厅堂的噪声谱。

⑥系统失真

测量框图如图所示

系统失真测量框图

(二)、声音的清晰度和可懂度。

扩声系统的目的是传送信息。要把语言发音100%传递给听众是有困难的,因为在传递过程中由于各种原因都会造成发音清晰度的损失。实践证明,10%以内的辅音清晰度损失听众仍可达到99%以上的可懂度,其原因是听众可从讲演的上、下文意思、表情、语气和手势等辅助信息中增加理解程度(即可懂度)。因此清晰度是可懂度的基础,但又不能完全替代可懂度。

在扩声系统中,评价系统声音的质量(音质)除语言清晰度外,还包含更丰富的内涵。音质(或音响效果)与语言清晰度(或可懂度有一定的相互关联,但又是互不相同的两种结果。一个可懂度很好的扩声系统不一定是音质丰满很好的音乐的扩声系统。反之音质丰满柔和、自然动听的音乐重放系统不一定是清晰度和可懂度很好的语言扩声系统。

一个扩声系统既要达到良好的语言清晰度,又要具有丰满柔和、融合自然、能充分体现艺术感染力的音乐效果,必须在系统设计、设备配置、系统调试和现场调音等各个环节采取很多技术措施才能达到通常所说的“多功能”应用。

1、影响系统可懂度的因素:

(1)、主要因素有:

a)扩声系统的传输频率特性(系统带宽);

b)房间的容积、体形及场地面积;

c)听众区的响度和信噪比;

d)房间的混响时间;

e)听众到扬声器的距离;

f)直到声与混响声的比;

g)扬声器的指向特性;

h)运用扬声器的数量和布局;

i)演讲人讲话的速率;

j)听众的分辨能力。

(2)、次要因素有:

a)讲话者的性别;

b)系统失真;

c)系统均衡状态;

d)声场的均匀性;

e)声音聚焦和房间共振;

f)声音达到听众的方向;

g)干扰声源的方向;

h)讲话者的传声器使用技术;

i)讲话信息的上、下文关系。

2、系统传输频率特性的影响。

人类讲话覆盖的全部频率范围为100HZ—8kHz,大部分能量集中在180HZ——4KHZ,高于4KHZ的声音能量迅速下降。其中元音音节频谱的功率出现在250HZ和500HZ频段,辅音音节频谱的功率出现在较高的频段。以2KHZ为中心频率的信频程段对可懂度的贡献约为30%。4KHZ和1KHZ倍频程频段的贡献分别为25%和20%。增加系统传输频率带宽对可懂度有积累效应,当频带宽度达到6KHZ时,可获得100%的可懂度。

大多数现代扩声系统巳能覆盖语言可懂度的全部频率范围,频宽的限制巳不再是问题了。扬声器到房间边界的距离和多个扬声器之间的相互作用(声波干涉)等都会影响系统的频响特性。

3、响度和信号噪声比的影响

一般在安静环境下的会议或集会要求有70—75dB(A)的声压级。

在吵杂的环境中,噪声会掩蔽声信号,降低可懂度。信噪比大于20dB(A)时,噪声对可懂度不会产生影响。

在高噪声条件下如歌舞厅,通常需要很高的信号声压级才能获得满意的语言可懂度。但过高的声压级(大于80dB(A))也会用各降低语言可懂度。

4、混响时间和直达声/混响声声能比对可懂度的影响

正如噪声可掩蔽讲话声那样,过大的混响声也会呈现此类情况,然而不像信号和噪声比那样简单。直达声混响声比率(D/R)对语言可懂度的影响不是恒定的,取决于混响时间和听众与扬声器的距离(即听众区各个位置的D/R是不同的)。

通常“ba”(元音)比“ck”音(辅音)大25~35dB。在良好建声条件的房间,一般见有0.65短的混响时间,“ba”音消失在“ck”音之前(“ba”音在300ms时衰减30dB),因此它不会掩盖“ck”音达18~13dB,因此难以识别“back”还是bat,bad,ban,bath或bass等相似的单词,丢失了重要的辅音成份。

在混响时间较长的房间中(教堂的混响时间一般可超过2s,大型体育馆的混响时间也可达1.8s以上),可采用高Q(强指向性)扬声器对准听众区提高D/R比,从而达到提高语言可懂度的目的。

在Pentz的算式中,辅音清晰度损失ALcons%与听众离场声器的距离的平方和混响时间成正比,与扬声器的指向性Q和房间的容积及房间的平均吸声系数成反比(即语言的可懂度离扬声器距离的平方及混响时间的平方成反比与房间的容积和扬声器的指向性及房间的平均吸声系数成正比)。Peutz还发现可懂度的极限辅音清晰度损失为15%,即Alcons%超过15%时语言的可懂度就会变得很差。

5、演讲人的语言清晰度和讲话速度对可懂度的影响

即使优秀的演讲人,也可能引起2%—3%的清晰度附加损失。

在混响声较大的环境下,讲话的速率也是一个重要因素。较慢的讲话速度可明显改善可懂度。在较低水平的可懂度情况下,视觉感受可明显改善可懂度的效果。

6、频率特性不均匀对可懂度的影响

系统传输频率特性不均匀(不平坦)对语言可懂度和清晰度会产生不利影响。影响房间传输频率特性不均匀的因素除扬声器本身的频率响应特性外(优质扬声器的频响特性一般都很平坦),还有①扬声器周围界面声波反射引起的局部干扰;尤其是扬声器安装在靠近墙角处,强烈的低音反射会使的低音特性明显地提高。低音特性的提升,会掩蔽高频辅音的声音,引起可懂度和清晰度的损失;②扬声器之间声波的相互耦合或相互干扰;③房间混响特性引起的干扰;④不适当的扬声器覆盖范围的重叠;⑤室内建筑声学特性的缺陷(如共振、声聚焦等)。

改进的方法是除改进扬声器的布局、安装位置和建声条件外,用均衡器均衡系统频率特性是最有效的方法。通过系统精确的调试可改善系统传输频率特性的不均匀性(不平坦)。扩声系统增加低音可使声音丰满悦耳,但不会改善语言的清晰度和可懂度。过多的低音会便音乐“变调”,还会影响清晰度。

(三)、声音清晰度的评价标准

声音清晰度的评价标准由Peutz提出并进一步完善而成三种标准。

1、语言辅音清晰度损失ALcons%

ALcons%已考虑噪声和混响声的影响,是当今最广泛使用的一种评价标准。这种方法主要限制于影响辅音清晰度最大的2kHz频段,单一频段测量十分精确,当声源是方向性均匀的装置时,计算机数据和单词评分可懂度之间具有良好的对应关系。当声源为高密度分散式的供声系统以及系统为非线性时(系统中使用压缩/限幅器等非 线性设备),会产生明显的偏差。Peutz的ALcons%与可懂度之间的对应关系如表所示。

 

 

ALcons%

 

可懂度

 

 

 

ALcons%

 

可懂度

 

0%-7%

 

非常好

 

15%-18%

 

较差

 

7%-11%

 

良好

 

18%以上

 

不能接受

 

11%-15%

 

清晰

 

 

 

 

 

ALcons%与可懂度之间的对应关系

以2kHz为基础的ALcons%在美国已实施了多年。在系统设计软件EASE 2.1版本中可直接进行计算,并用JBL Smaart Pro系统测试软件进行测量。

2、语言传递指数STI和快速语言传递指数RASTI

STI以声源-房间-听众作为一个传输通道,通过测量该通道的专用测试信号调制深度的减少(与房间的脉冲响应有关)。测试频率是在125Hz-8000Hz整个语言倍程频带范围内进行,是相当精确的分析方法,但测量时间耗费很多。另一种快速语言传递指数RASTI是把测量频带限制在500Hz-2000Hz之间的调制信号,因此测量更简单,耗时更少。

STI/ RASTI的评定数值范围为0-1;1代表完美的声音传输,0代表完全不可懂的声音传输。

STI/ RASTI实际上并不测定语言可懂度,而是提供该传输通道语言可懂度强弱的参数。它的另一个突出优点是测量中会自动考虑房间背景噪声的影响。可用系统设计软件EASE 3.0以上的版本进行STI/ RASTI设计和用SIA Smaart Live 4.0以上版本的测量软件进行测量。

STI/ RASTI已在欧洲各国作为语言可懂度设计和评估标准广泛采用。

3、直达声与混响声和早期反射声声能力比为基础的C测量

为评估剧场和音乐厅内自然的音响效果,采用上面以频域为基础的两种评估方法(ALcons%和STI)是不够的。于是又出现了以直达声、混响声及早期反射声声能力比的C测量评估标准(时域分隔评估标准)。

①C7

C7测量是以直达声到达听众之后7ms作为时间分隔,即7ms以以前到达听众的声能都作为直达声,7ms以后到达的声音都视为混响声。C7相当于在美国广泛是使用的以D/R比(直达声/混响声)查看直达声强度的另一种方法。C7大于-15dB以上的区域表示声音良好的区域,越靠近0dB的区域声音越好。

②C50

C50显示50ms前后的声能比,即类似ALcons 50ms的分隔时间。它用于设计和评估语言清晰度。在一般混响时间的房间,C50大于-5dB都是语言清晰度良好的房间。

③C80

C80通常称为清晰度比,它使用80ms的分隔时间,预示不同乐声的发音清晰度,换言之,它提供查看房间的音乐特性。

各种乐器可归纳下面4种类型:

a)吹气乐器(如风琴、低音大喇叭和单簧管等),这些乐器有一种慢启动和慢衰减的特性。

b)弦乐器(如小提琴、中提琴和大提琴等),这些乐器有梢快的启动和慢衰减的特性。

c)弹拨乐器(如吉他、低音弦琴和大键琴等),这些乐器有快速启动和中等的慢衰减特性。

d)打击乐器(如钢琴、鼓、电子乐器和木琴等),这些乐器有快速启动和快速衰减的特性。

C80数值的效果标准:

a)C80=+0/-2dB,这是慢速率吹气乐器的标准,是完美的独奏和演奏厅。

b)C80=+2-2dB,这是弦乐乐器的标准,是古典音乐或交响乐表演房间的最好特性。音乐速度快,在这个水平上的合唱音乐会也是良好的。

d)C80=+4/-2dB,这是弹拨乐器的标准,音乐速度较快,是流行轻音乐、民间音乐等表演房间的最好特性。

d)C80=+6/-2dB,这是打击乐器的标准,是摇滚乐和教堂音乐演奏的好房间特性。

良好的音乐演出,在任何观众区位置的C80均不能超过+8dB。

C测量评估可用EASE 3.0以上版本的系统设计软件进行设计和用SIA Smaart Live 4.0以上版本的测量软件进行测量。

(四)、提高声音清晰度的主要技术指标

1、扬声器的指向性应瞄准听众区,让声音尽可能少投射到墙面和天花板上。

2、采用指向性好的“恒定指向”扬声器系统。

3、确保适当的频率传输特性。语言扩声应不少于125Hz-6kHz,减少低音和保持适当的高音。音乐扩声要求更宽的传输频率特性。

4、避免扬声器安置于墙角。

5、听众区尽量保持较高的D/R比,最大供声距离一般为临界距离的3-4倍。

6、听众区的信号噪声比至少不低于10dB(A)。

7、根据系统用途,选择合适的混响时间

8、保持合适的响度。语言扩声的平均声压级约为68-74dB(A);音乐扩声还需要提高5-10dB。

9、室内声场分布要均匀。全部听众区的声场不均匀度最好不大于±3dB。

10、充分利用早期反射声。在建声设计中要充分设计好天花板和侧墙反射面。

11、消除房间的声聚焦、回声和声影等音值缺陷。

12、多扬声器供声系统应采用延时器校正,使各声源到达听众区的延时差不大于2-5ms。

13、利用EASE 3.0系统设计软件按清晰度指标进行声场设计和利用SIA Smaart Live 4.0声系统测量软件优化调整系统。

二、音质主观评价

正确、全面地评价声系统的声音质量只用客观测量的手段是不够的,还需要用耳朵听的方法来最终评价。或者说需要两把尺子进行音值评价,其结果才是正确全面的。客观测量反映系统中声学的各种物理量;音值主观评价是一把“软尺子”,反映声音的音色、音调和音量的综合听觉效果。他们之间有一定内在联系但又不能相互替代,是相辅相成互为补充的结果,缺一不可。

音值主观评价是一个相当复杂的过程,涉及听觉生理学和评价人员的专业素质、播放节目源的选择以及收听场地的声学传输条件等等。

为正确地做好音值主观评价工作,评价人员必须掌握一下有关知识:

1、各种声音的物理特性

2、心里声学知识

3、声音信号的动态范围

4、频响特性对音值的影响

5、声压级大小对音质的影响

6、信号畸变对音值的影响

7、信号延迟、混响对音值的影响

8、音调、音色和音量对音值的影响

9、噪声对音值评价的影响

10、音值评价术语

11、综合评价

(一)、声音组成的三个要素:音调、音色和音量

1、音调

无论是语言还是音乐,它们都有一种复杂的随机信号波形。用频谱分析原理可把这些复杂波形分解为正弦形的基波(基音)和很多正弦形的高次谐波叠加组成。

音调是指人耳对不同频率的不同听觉感受。为便于区分不同频率的听觉感受和在乐声中便于各种乐器校正音调,使用了以440Hz作为标准音和它的一个倍频率(或分数谐波频率)为频率间隔分布的几个特定频率,这些相邻频率(在电子学上称为一个倍频程)的音调变化在乐声上成为一个音阶(即一个8度音)。如图-音阶和频率的关系。乐队演出前各乐器的对音频率使用440Hz标准音,这是一种国际标准。图表中的A5比A4高一倍频率和A3比A4低一倍频率,在乐声上称为高8度音和低8度音。8个特定频率点分布在钢琴的88个琴键内,从低到高按倍频程的关系排列。

2、音色

各种乐器的定音频率都是440Hz,但是发出来的声音为什么有很大差别呢?原因在于每件乐器除发出440Hz标准音外,还有各种更高频率的泛音(谐波)频率。这些不同数量、不同分布和不同强度的谐波决定了不同的音色。因此音色的含义是包含的谐波成分、频谱分析和频谱强度三者的综合结果,而不是某个单一频率的听觉感受。每种乐器或每个人的声音都有自己的频谱结构和分布特征,因此他们发出的声音是各不相同的。

3、音量

音量是指声音的大小和强弱,从微弱的轻声细语到惊天动地的巨声即为声音的动态范围。人耳的响度感觉与声压级不是线性关系,它与声音的频率和声压级都有关。音值主观评价时过高或过低的音量都会影响评价结果的正确性,一般评价人员处的声压级调到80dB(A)-85dB(A)为最佳。

(二)、频率响应特性对音质的影响—声波的音感分析

音响系统中的低音、中音和高音各频率特性必须保持平衡(均衡),才能达到良好的自然还音效果。

由于系统设备本身的状态、房间共震、界面反射和吸收等原因,会造成室内某些频率的声音叠加而过强,某些频率的相互抵消而减弱,使声音的音调和音色发生变化,影响了还音音质因此对系统频率特性的均衡处理得是否平衡是影响音质效果的第一要素。各段频率对音质是如何影响呢?

可以把声音的频率范围分为四段,它们之间的相对大小,决定了还音的特性:

(1)低频

150Hz以下的频率范围,是声音的基础部分,决定声音的丰满度。低频不足时,声音单薄;低音过强时,声音浑浊、发闷;合适时声音厚实,余音适宜。60Hz以下的频段,人们的感觉比听觉更灵敏,如果没有够的声压级,听到的低音会不足。80Hz附近的频率,听觉和感觉达到平衡,能产生极强的“重感”效果,给人以强烈的声场刺激效果。因此迪斯科舞厅的扬声器箱宁可选用15in的扬声器单元而不选用18in的单元就是这个道理。

(2)中低频

150-500Hz,是声音的结构部分,决定声音的力度和低音的硬度。中低频不足时,声音疲软;过强时,声音生硬,产生嗡嗡声,影响清晰度;合适时,低音坚实、有力、丰满;其中100-250Hz频段具有良好的丰满感,是人声、小号、吉他、弦乐丰满度的主要音感频段。

(3)中高音

500-4000Hz,是声音信息和声音清晰度的主要来源部分,它还决定声音的明亮度。中高频不足时,声音蒙胧,主旋律不突出;过高时,声音过亮,刺耳;合适时,音值优美,明亮。频率趋向500Hz时,音感越感到坚实。3400Hz附近的频段是人耳外声道的共震频率,因此听觉特别灵敏,与它的两次谐波6.8kHz频段可形成尖刺的音感效果,这两个频段的声波响度过大时,人耳是很难容忍的。因此应特别注意,不能过量。2.8kHz附近的频段对声音明亮度的关系较大,稍微提升一点就可明显感觉。

(4)高音

4000-12000Hz,是影响声音音色的细节所在。高音过强时,声音嘶哑;不足时,声音细节(如沙锤)消失。合适时,声音清澈纤细,亲切自然临场感效果良好。7.5kHz以上的频段,即使响度再大,也不会产生啸声,反而给人清新宜人的感觉,这种感觉在12kHz频点最为明显。

各频段的音感特征

 

 

频率范围/Hz

 

音感特征

 

 

 

频率范围/Hz

 

音感特征

 

30~60

 

沉闷

 

1000~2000

 

透亮

 

60~100

 

沉重

 

2000~4000

 

尖锐

 

100~200

 

丰满

 

4000~8000

 

清脆

 

200~500

 

力度

 

8000~16000

 

纤细

 

500~1000

 

明朗

 

 

 

 

 

演唱歌曲时,要求有明快、舒畅的旋律。在旋律高潮处,如果有明亮度好的音节支持,那么对演唱者情感的表达无疑是一个很大的帮助。

(三)、人耳对失真的感觉度

1、频响失真

人耳对4000-10000Hz范围内的衰减感觉灵敏。对800-4000Hz的提升感觉灵敏。150-500Hz和6000-18000Hz范围内5dB的峰或谷差有50%的人能感觉到。10dB的峰或谷,则大部分人都能感觉到。低频和中低频特性的峰和谷差6dB时丰满度会感到严重影响。频率特性范围小于160-6300Hz时,柔和度和融合度会急剧变差。

2、谐波失真

人耳对奇次谐波失真的感知度比偶次谐波明显多。

利用人耳对偶次谐波失真不敏感这一特点,对低频和高频段的声音进行偶次谐波激励,可获得没有失真感觉的更为丰满的低音和更为清澈明亮的高音效果—声音激励器。

3、过载失真

过载失真的感觉阀与音源的峰值因子有关。一般音乐节目的过载失真在5%以下时,即可察觉到“发硬”的感觉;过载失真超过10%时,声音开始“发破”了。

4、瞬态互调失真

含有不同频率成分的复杂信号输入到设备中放大时,由于设备的非线性失真,使不同频率的信号,尤其是瞬态高频信号产生相互调制的失真。人耳对这种失真的感觉度比谐波失真更为敏感。

(四)、音值主观评价与混响时间的关系

听音环境的建声条件对音值主观评价的影响极大,下列列出几种混响时间下的听觉感受(中型多功能厅):

1、混响时间(500Hz)RT60<0.5s。混响声太少,声音清晰,但干瘪,单薄,死板。

2、混响时间(500Hz)RT60=0.7-0.8s。语言节目混响适中。声音清晰、干净。

3、混响时间(500Hz)RT60=1.2-1.4s。音乐节目混响适中。声音丰满、有气魄、有空间感、深度感。

4、混响时间(500Hz)RT60>2-3s。混响声太多。声音浑浊、模糊,语言清晰度差,声音发嗡,有回声。

音量与音质的关系也很密切。音量小时,声音无力、单薄。动态范围显示不出来。音量合适时,声音自然、清晰、圆润、柔和、丰满。音量过大时,声音丰满而不柔和,有力而生硬。因此通常音质主观评价时采用的声压级为80-85dB(A)。

(五)、音质主观评价专用节目源

1996年国家技术监督局为满足电声器件和音响系统音质评价的需要,首次出版发行了代号为GSBM61001-1989《电声产品声音质量主观评价用节目源》CD片。该节目源中,各种节目所包含的频谱范围不小于40Hz-18kHz;信号动态范围不小于50dB;具有足够大的信号噪声比。

节目源的内容和特点

1、语声

男女朗诵-《美谈不美》,T=2×40s。声音特点:吐字真切纯真,语调自然流畅,声情兼优,广播播音风格。

2、乐声

(1)男女二重唱-选自歌剧《茶花女》,T=38s。歌声柔和、细微,男、女声特色分明,平衡协调。

(2)童声合唱-选自《留在老师的身边》,T=36。童声合唱的特点鲜明,吐字清楚,声音清晰、嘹亮、爽利、艺术平衡,整体感和环境感好。

(3)戏曲节目-选自川剧《武家坡》,T=43s。男女声和打击乐声清脆、挺拔,空间感好。

3、器乐

(1)钢琴独奏-选自贝多芬《月光》奏鸣曲,T=37s。本段包括5个八度音,旋律流畅,琴声透亮,声音结实而有弹性,和谐而清晰,演奏起伏较大。

(2)管弦乐-选自德沃夏克第九交响曲,T=38s。低音松弛、柔畅,木管圆润,小提琴清脆、纯净、细腻,定音鼓挺拔有力,和弦铿锵饱满。

(3)管弦乐-选自穆索尔斯基的《图画展览会》,T=40s。这是一段大型乐队的演奏,演出厅堂感强烈,声音旋律气势磅礴,起伏大,各声音发挥得淋漓尽致而又自然,定音鼓扎实有力,大军鼓声音浑厚,有惊天动地之式。

(4)弦乐四重演奏-选自德沃夏克的《弦乐四重奏》,T=33s。典型的大堂室内乐,声音旋律舒展,各声部演技特征真实、生动,呈现独特的风姿。

(5)木管四重奏-选自让·弗朗赛的《木管四重奏》,T=37s。四个声音均匀自然,特色鲜明、真实,连按键声和换气声都明晰可辩。

(6)钢管乐-选自柴可夫斯基《第四交响乐》,T=38s。演出场面宏大,气魄高亢、浑厚,开头的圆号远而清晰,后人的长号雄壮有力,小号清脆润滑。

(7)民族管弦乐-选自《大漠戍边图》,T=41。全部乐器真实、纯净、细腻,特点鲜明又融为一体,声像层次分明。

(8)打击乐-选自安里尼的《CRASH》,T=40s。打击乐以激励突起为特征,建立时间短促,是评价系统瞬时特性的优选节目。

(9)、电子乐器-选自《致爱丽丝》电子乐器,T=41s。表现了电子乐器和打击乐器演奏的强烈、有力、层次清晰的特点。

该节目源是针对电声产品的音质主观评价用的,对音响系统的评价不完全适应。为此,2002年国家专门出台了适合于家庭影院电声系统和专业音响系统两种不同类型的音质主观评价节目源。

(六)、音质主观评价术语及其含义

音质主观评价用语是听觉感受的表达,下列19种评价术语。

1、声音丰满

频带宽、失真小、动态范围大,中、低频能量较大,混响声比例合适,听起来音域宽广、丰满舒适。

2、声音干瘪

是丰满的反义词。听音室的声吸收过多,声音扩散不好,混响时间短,特别是缺少中、高频混响声,听起来声音干涩、费力。

3、声音柔和

低频及中低频能量充足,声音厚实、松弛,混响声合适或稍大,失真小,瞬态响应好。中频和高频频响特性均匀,有一定的亮度,听起来音色丰满、柔和不费力。

4、声音尖

是柔和的反义词。频率特性不均匀,缺少低音。中频和高频分量过多,尤其是在3400Hz和6800Hz两个频段成分过高,听觉上感到刺耳。

5、声音粗

低频能量密度较大,中高频相对较小,音色粗犷,力度大,明亮度和混响声都较差。

6、声音软(声音“糯”)

是指系统的失真小,混响声适量,阻尼好,低频段展宽,声音松弛,听觉效果舒适柔软。声音过软则又变成贬义语了,声音过软,没有力度,中音不突出,声音不亮,清晰度差。

7、声音硬

低音缺少,中高频偏多,高频谐波频率衰减过快,低频混响过短,有明显互调失真,瞬态响应差,阻尼小。

8、声音厚

声音厚实、有力,低音丰满,高音合适,有适当的亮度,低频及中低频能量较强,直达声与混响声的比例合适,个人一种声音厚实的感觉。

9、声音薄

音色单薄,缺乏力度,共鸣性差,混响少,平均声能级较小,缺少低频及中低频。

10、声音圆润

频带较宽,音质纯真,失真极小,声级合适,有一定的力度和亮度,低音不浑,中音不硬,高音不毛,瞬态响应好,混响声比例适中,听觉感受丰满、明亮、清晰、逼真自然。

11、声音扁

圆和扁是音乐部门常用的一种评价术语,指频带狭窄,声音单薄,音质不纯,失真较大或混响不足,丰满度欠佳的意思。

12、声音亮

又称明亮度。整个音域范围内低音和中音适度,中高音能量充足,并有丰富的谐波,谐波的衰减过程较慢,失真小,混响比例适中,瞬态响应好。亮度是提高清晰度和可懂度的先决条件,给人一种亲切、活跃感,听起来不费力,音色明亮突出。

13、声音暗

这是缺少高频和中高频的一种反映,尤其是在5000Hz-6000Hz以上的频段有明显的衰减。

14、声音浑浊

声音含糊不清,低频及中频响应太大及能量过大,直达声比例小,主旋律不够突出,有互调失真,明亮度和清晰度差,层次不清。

15、声音发毛

高频及中频过多,失真较大,有瞬时过载现象,阻尼差,声音毛糙不干净。

16、声音清晰

频响宽而均匀,中高频能量充足,音色明亮,混响合适,失真小,瞬态响应好。

17、声音发沙

频响特性高低不平,峰谷多,有附加的高次谐波并伴有瞬态失真,系统设备有过载或扬声器音圈碰圈就会出现这种声音。

声音发嗡

鼻音重,在100-250Hz频段内有振荡,150Hz提升过多时鼻音就会明显上升,声音发嗡严重影响清晰度。

19、声音融合

在频响宽、失真小、信号噪声比较大,动态范围大等条件下,乐队各个声部无论在音量、音调和音色等方面都非常均匀交融在一起,显示出乐队良好的整体感。

(七)、音质主观评价方法

音值主观评价分为对音响产品和对固定安装系统两类进行评价。对产品(如扬声器、功放等)的评价应把被评定的产品放置在具有一定条件的听音室内进行。对系统评价则可在系统安装的现场进行。

1、对音响产品评价听音室的要求

(1)房间尺寸最佳比例:1.9:1.4:1.0。主要目的是尽量减少房间内的声音共震频点。

(2)房间面积:30-50㎡(大功率扬声器箱可适当放大)。

(3)混响时间:RT60=0.25-0.4s(容积大的房间,混响时间可适当增加)。

(4)室内环境条件:温度20-25℃;湿度35%-75%。

2、评价小组人员

专业的录音师、音乐家、电声工程师和演员等组成。一般4-10人,18-60岁适当拉开,男女比例适中。

3、设备布置

左右两组扬声器箱与评价人员的位置尽量安排为一个等边三角形的布局,使全体评价人员处于最佳听音的“皇帝位”上。评价人员的座位高度应逐排上升12cm。距侧墙和后墙应大于1m。

扬声器箱的参考轴离地面高度应低于最后排人耳的高度。扬声器箱距侧墙不小于1m,距后墙不小于0.7m。

4、重放声压级

在听音区,粉噪信号源的声压级达80-85dB(A)。

5、评价项目

音乐节目:评定选项为:清晰度、平衡度、丰满度、圆润度、明亮度、真实度、柔和度、立体声效果和总体音质。

语言节目:清晰度、丰满度、圆润度、明亮度、真实度、平衡度。

6、平分方法

通常采用的方法有对比法和等级平分法。

(1)对比法是把被测对象与一套标准产品用快速瞬时切换,进行对比判断。这种方法的优点是判断结果比较一致。

(2)等级评分法是评价人员通过自己的听觉和经验对音质效果进行等级评定。这种方法的优点是不受标准产品性能的限制,但要评价人员具有相当高的素质水平,否则评定结果的主观性太多而难以统一。对于固定安装的系统只能采用此法。等级评分法一般采用五个等级,如图声音质量的等级(见后)。

7、数据处理方法

数据统计方法一般采用经典统计法。

(1)音质评语单项平均得分计算(公式省略)。(2)评价项目计权百分数(公式省略)。

声音质量的等级

 

5分(优):质量极好

 

十分满意

 

 

 

2分(差):质量差

 

勉强能听

 

4分(良):质量良好

 

比较满意

 

1分(劣):质量低劣

 

无法忍受

 

3分(中):质量一般

 

尚可满意

 

 

 

 

 

 

音质评价表

 

 

 

 

 

5分(优)

 

4分(良)

 

3分(中)

 

2分(差)

 

1分(劣)

 

1

 

明亮度

 

明亮、悦耳

 

较亮

 

一般

 

较暗、过亮

 

灰暗、尖锐刺耳

 

2

 

丰满度

 

丰满、有弹性

 

较丰满、弹性尚好

 

一般

 

较干瘪、较单薄

 

很干瘪、很单薄

 

3

 

柔和度

 

柔和、松弛

 

柔和

 

一般

 

较硬、较干

 

硬干紧、疲软

 

4

 

圆润度

 

圆润、舒适

 

较圆润

 

一般

 

不够圆润

 

毛糙、尖嗓

 

5

 

清晰度

 

清晰、层次感好

 

较清晰、有层次感

 

一般

 

较模糊、较浑浊

 

很模糊、很浑浊

 

6

 

融合度

 

融合一致、整体感好

 

较融合

 

一般

 

不够融合

 

发散

 

7

 

平衡度

 

平衡、一致协调

 

较平衡

 

一般

 

不够平衡

 

不平衡、不协调

 

8

 

立体声效果

 

立体感强

 

姣好

 

一般

 

不够

 

窄、缩、飘、场所印象差

 

9

 

总体音质

 

音质纯真自然

 

音质良好

 

尚可接受

 

勉强能听

 

无法忍受

 

 

 

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