1、听觉媒体与教育应用,主讲人：潘庆红,2,目录,声音媒体的特性,常见声音媒体的工作原理,听觉媒体与教学,3,声音媒体的特性声波传播的特点,声音是以声波的形式进行传递和存在的。从声音的发出到衰减60分贝（至原来的百万分之一）所需要的时间称为混响时间。混响时间短，声音“干“，混响时间太长，声音“空“，正规的声学场所（例如，音乐厅），大都采取一系列特殊措施来确保合适的混响时间。,4,声音媒体的特性语言与音乐的声音特征,所有声源发出的声音包含了许多频率不同、强度不等的声音分量，组合成复合音响，在发声过程中，其频率和强度不断地变化着。在音响中，频率最低的分量称为基音或基频，其它频率中，凡比基频高的分量统称
2、泛音。语言的频率范围较窄，其基频在80-350Hz范围内，人们唱歌声的频率范围比语言宽，基频大约为80-1200Hz， 音乐的频率范围基频约为16 Hz-4KHz。要完美地播放和记录音乐节目，频响的下限应可以扩展到40-20Hz，上限应能够提升到16KHz-20KHz 。,5,声音媒体的特性人耳的听觉特性,人的听觉是一个复杂的物理-生理-心理过程，常用响度、音调、音色三种量来描述。人耳对声音强弱的主观感觉也称为响度。响度主要决定于声波的振幅，振幅值越大，声音越响。音调是人耳对声音调子高低的主观感受。频率高，音调高，声音听起来“尖”；频率低，音调低，声音听起来“低沉”。音色是人耳听觉的一种感受特
3、性，代表人耳区别相同响度和音调的两类不同声音的主观感觉。人耳对音色的感觉决定于声音中泛音各分量的数量、相对强度关系和分布。,6,声音媒体的特性声音的表现形式,语言 音响音乐,7,常见声音媒体的工作原理广播媒体,1. 传声器传声器是一种将声波（机械能）转换为电信号（电能）的能量转换器件，俗称话筒、麦克风。动圈式传声器主要由振动膜、音圈、永久磁铁和升压变压器等组成。它的工作原理是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音前后颤动，从而带动音圈在磁场中作切割磁力线的运动。在线圈两端就会产生感应音频电动势，从而完成了声电转换。电容传声器是靠电容量的变化而工作的，主要由振动膜、极板、电源和负载电阻等组成。工作原
4、理是当膜片受到声波的压力，并随着压力的大小和频率的不同而振动时，膜片与极板之间的电容量就发生变化。与此同时，极板上的电荷随之变化，从而使电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而实现了声电转换。无线传声器实际上是一种小型的扩声系统。它由一台微型发射机组成。采用了调频方式调制信号，调制后的信号经传声器的短天线发射出去，其发射频率的范围按国家规定在100MHz120MHZ之间，每隔2MHz为一个频道，避免互相干扰。,8,常见声音媒体的工作原理广播媒体,2. 扬声器扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，电动式扬声器应用最广泛。（1）纸盆式扬声器纸盆式扬声器（又称为动圈式扬声器
5、）是一种低音喇叭，由三部分组成：振动系统、磁路系统、辅助系统。当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，使音圈沿着轴向振动，带动纸盆振动，向空气中辐射声波。纸盆扬声器结构简单、低音丰满、音质柔和、频带宽，但效率较低。（2）号筒式扬声器 号筒式扬声器是一种高音喇叭，由振动系统(高音头)和号筒两部分构成。振动系统与纸盆扬声器相似，不同的是它的振膜不是纸盆，而是一球形膜片。振膜的振动通过号筒(经过两次反射)向空气中辐射声波。它的频率高、音量大，常用于室外及广场扩声。 扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数。 。,9,常见声音媒体的工
6、作原理广播媒体,3. 扩音机扩音机是用来将微弱的电信号放大成具有一定功率电能来推动扬声器，从而发出声音的设备，组成分为3个部分：前置放大部分、功率放大部分、电源。电子管扩音机的输出功率大，过载能力强，广泛用于学校的有线广播中；晶体管扩音机和集成电路扩音机具有体积小，重量轻，携带方便等特点，常用于课堂教学。,10,常见声音媒体的工作原理录音媒体,1. 录放原理录音时，音频电信号经放大后送入磁头线圈，就会在磁头铁芯中产生交变的磁通，在磁头的工作缝隙处形成随音频而变化的磁场，当磁带紧贴着通过磁头缝隙时，磁力线穿过磁带上的磁性层，将它磁化，从而便留下了剩磁，使声信号以剩磁的形式记录下来。放音时，当录有
7、磁迹的磁带以与录音时相同的速度通过磁头的工作缝隙时，由于磁头铁芯的导磁率比空气高得多，磁带上的剩磁磁场的磁力线将通过磁头铁芯而成闭合磁路。因磁带上的剩磁强度和方向都是随所录声音信号变化的，磁头铁芯内的磁通量也相应变化，从而在线圈中便产生对应磁通量变化的感应电动势。,11,常见声音媒体的工作原理录音媒体,2 . 录音机基本结构录音机一般由磁头、机械传动(称为“机芯”)和电路三部分组成。 录音机的磁头分为录音磁头、放音磁头和抹音磁头三种，普及型录音机常把录音磁头和放音磁头并成一个录放磁头。机械传动部分由驱动机构、制动机构和各种功能操作机构组成。电路部分由录、放音放大器、超音频振荡器和一些特殊功能电
8、路组成。,12,常见声音媒体的工作原理录音媒体,3. 磁带磁带是录音信号的存储主体，由带基和磁性层两部分组成。磁性层是记录信号的载体，将磁性物质和粘合剂混合后均匀地涂布在带基上而形成的。录音磁带按外形结构不同分有盘式、卡式和盒式三种。,13,常见声音媒体的工作原理激光唱机媒体,激光唱机又称CD(Compact Disc)机。主要由激光拾音器及唱盘系统、伺服系统、信号处理系统、信息存储系统与控制系统等组成。激光拾音器是CD 唱机的关键部件，它由半导体激光器、光学系统和光电检测器组成。激光器是一个小功率(MW级)激光二极管，发出的激光束通过光学透镜系统投影到唱片的信息面上，由于唱片上记录了许多凹坑
9、，因此，当光点打在凹坑处时，因反射光较弱，光电检测器捡拾的信号小；当光点打在无凹坑的铝膜上时，反射光较强，光电检测捡拾的信号大，这样对应着凹坑的有无就在检测器的输出产生相应高低电平的电脉冲信号，然后经过RF放大器，由其内部比较器得到“1“和“0“的串行数字信号，并加到数字信号的处理电路，进行解调、帧同步信号检出、纠错处理等，将处理后的数据送到数模转换器(D/A)，就变换成模拟的声音信号输出。,14,常见声音媒体的工作原理激光唱机媒体,CD盘片的分类：1.音频光盘CD-DA(Compact Disc Digital Audio) 红皮书(Red Book)定义了音频光盘的标准。这个标准是整个CD
10、工业的最基本的标准，所有其他的CD标准都是在这个标准的基础上制定的。 音频光盘是只含有音频信号的光盘。“红皮书”规定音频文件必须是经取样频率为44.1KHz的脉冲编码调制（PCM），采样值以16 bit表示的二进制信号。这种称为WAV的文件是一种不经压缩的数字信号。 2.数据光盘CD-ROM ：黄皮书(Yellow Book)定义了数据光盘的标准。3.CD-I (CD-Interactive) 绿皮书(Green Book)定义了CD-I的标准，是一个整合文字、图形、影音、动画、照片等多媒体应用的规格。,15,常见声音媒体的工作原理激光唱机媒体,CD盘片的分类：4.视频光盘Video CD (
11、VCD)： 白皮书(White Book)定义。采用CD-ROM/XA格式，以全动态的MPEG-1格式存贮影音资料的光盘，可在VCD Player上直接播放，也可以在具有VCD播放功能的电脑系统上播放。5.可录光盘CD-R，CD-RW 橙皮书(Orange Book)最初定义，CD-R可一次写入数据或者音乐，但写入后的数据是不能更改及删除，对于数据的保存有较高的安全性。CD-RW，可擦写的光盘。这种光盘可反复写入及抹除光盘的数据。擦写次数可达1000次。,16,常见声音媒体的工作原理数字音频媒体,数字音频工作站(Digital Audio workstation-DAW)是以计算机控制的硬磁盘
12、为主要载体的非线性数字音频系统，由计算机中央处理器、数字音频处理器、软件功能模块、音源外设、存储器等部分所构成的一个工作系统。主要功能有非线性编辑、多轨编辑、数字声音文件、数字音频特技等。,17,常见声音媒体的工作原理数字音频媒体,CD数字音频工作站,18,常见声音媒体的工作原理数字音频媒体,常见数字音频格式简介 WAVE-WINDOWS系统最基本音频格式 1、占用较大硬盘空间，音质较好，支持音乐与语音 2、通常采样使用44KHZ采样/秒,16位/采样，立体声，双声道，CD音质 3、一分钟音乐占用大约10M硬盘空间,56K调制解调器需要30分钟才能完成网络传送MIDI-电子合成音乐 1、与WA
13、VE格式截然不同，只有音乐，没有语音 2、使用音色库回放，有软硬波表之分， 3、十分节省磁盘空间，但是音质回放对声卡依赖较大 MP3-最流行音频压缩格式 1、节省硬盘空间，有损压缩，无法复原 2、音质与不同压缩编码软件有关 3、可以使用各种采样比率RM-网络流媒体压缩格式 1、节省磁盘空间，有损压缩，无法复原 2、在目前比较窄的网络带宽下，与Real Server服务器配合，使用Real Player在客户端比较流畅地播放音视频媒体,19,常见声音媒体的工作原理语言实验室,1.听音型语言实验室听音型语言实验室是最简单的一种语言实验室，主要用于语言听力训练，教师控制台上有传声器、扩音机和音源设备
14、(一至多台录音机、激光唱机等)，声音信号经过扩音机放大后，传送给各学生座位。学生座位上备有耳机插孔，供学生接插耳机用。听音型语言实验室仅用于播放教师事先准备好的教材，师生之间、学生之间都不能对话，学生也无法检验自己的发音是否正确。但是其具有设备少，操作简单，学生注意力集中、干扰小，学习效果比较好的特点。,20,常见声音媒体的工作原理语言实验室,2. 听说(AA)型语言实验室听说型语言实验室在听音型基础上，增加了学生传声、放大器、呼叫装置和相应的控制电路，从而组成了双向对讲系统。,AA型语言实验室结构图,21,常见声音媒体的工作原理语言实验室,3. 听说对比(AAC)型语言实验室听说对比型语言实
15、验室在学生座位上增设了具有跟读功能的录音机，以及相应的放大电路，为学生提供听力、发音训练和录音对比功能。4. 视听对比(AVC)型语言实验室视视听对比型语言实验室在听说对比型的基础上增加了视频功能，做到视听同步教学，提高学习效果。先进的视听型语言实验室除了教师控制台实现了计算机控制以外，增设了录像机、激光视盘播放机(或VCD机)及投影电视等。,22,听觉媒体与教学声音媒体的特点,1.只提供声音2.记录与再现3.传播迅速与广泛4.经济方便，使用灵活5.感染力强,23,听觉媒体与教学声音媒体的教学功能,1.扩大教育规模和教育机会2.提供标准的典型示范，便于学生模仿3.提供声音的真实经验，创设情境4
16、.听说对比，提供反馈，强化学习效果5.有利于个别化学习6.解决教学中的难点,24,听觉媒体与教学录音教材编制和使用,编写稿本 收集整理素材 现场录制 素材编辑合成,25,听觉媒体与教学实践教学,实验项目：录音设备使用及录音教材制作 实验目的 （1）了解录音机、扩音机、激光唱机、MP3的构造、特点和基本工作原理（2）学会上述设备正确使用操作方法（3）学会简单录音教材的制作过程 实验类别：验证 实验要求 （1）对照说明书，观察各设备的各个按钮、开关等，并了解他们的名称，作用。（2）按照要求正确操作设备，播放并录制一段声音。（3）学会用话筒录音法、磁带转录法进行编辑、合成简单的录音教材。（4）写出实
17、验报告。 仪器设备：扬声器、 双卡录音机、调音台话筒、音箱、多媒体计算机系统、MP3播放器 实验课时： 2,26,听觉媒体与教学实践教学,实验项目：录音设备使用及录音教材制作 实验目的：1、理解声音处理的概念；2、了解声音处理的方法效果；3、学习使用Cooledit进行声音处理。 实验内容：1、利用Cooledit进行录音，并保存。2、利用Cooledit对录制的声音文件进行修改并尝试保存成不同文件格式。3、导入相关素材声音文件，进行加工处理合成。 实验仪器设备：多媒体计算机，话筒。 问题讨论：1、为了保证录音质量，应注意哪些问题？2、如何把多个声音文件合成一个音乐文件。 实验报告要求：以电子作品形式上交。 实验课时： 2,27,Thanks For Your Attention,The End,
