2025年大學(xué)《聲學(xué)》專業(yè)題庫——聲學(xué)技術(shù)在電視音頻廣播中的創(chuàng)新應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述人耳聽覺系統(tǒng)對聲音響度感知的基本原理，特別是響度與聲壓級、頻率的關(guān)系。2.沉浸式音頻（如DolbyAtmos）與傳統(tǒng)的7.1環(huán)繞聲系統(tǒng)在聲場構(gòu)建方式、聲道數(shù)量靈活性以及聽眾體驗(yàn)等方面有何主要區(qū)別？3.數(shù)字音頻編碼中，采樣率和量化位深的選擇對音頻質(zhì)量有何影響？試分析在電視音頻廣播中權(quán)衡高保真度與傳輸帶寬時(shí)的考慮因素。4.簡述自動降噪（ANC）技術(shù)在電視音頻廣播中應(yīng)用的基本原理，并分析其在消除環(huán)境噪聲和抑制自身設(shè)備噪聲時(shí)可能面臨的挑戰(zhàn)。5.什么是音頻對象（AudioObject）？基于音頻對象的處理技術(shù)（如對象編碼、空間化、混音）相比傳統(tǒng)聲道處理有何優(yōu)勢？二、論述題（每題15分，共45分）6.論述空間音頻編碼技術(shù)（如DolbySurroundEX,DTS:X）在現(xiàn)代電視廣播（特別是高清電視和流媒體服務(wù)）中的重要性及其實(shí)現(xiàn)所依賴的關(guān)鍵聲學(xué)技術(shù)和信號處理方法。7.隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，AI在電視音頻廣播領(lǐng)域展現(xiàn)出諸多應(yīng)用潛力。請選擇其中兩個(gè)具體應(yīng)用方向（例如語音增強(qiáng)、內(nèi)容感知音頻處理、個(gè)性化音頻渲染等），分別闡述其基本原理、潛在優(yōu)勢以及可能面臨的挑戰(zhàn)。8.假設(shè)電視臺在轉(zhuǎn)播一場重要體育賽事時(shí)，需要在保證畫面質(zhì)量的同時(shí)，提供高質(zhì)量、具有臨場感的音頻體驗(yàn)。請結(jié)合你所學(xué)的聲學(xué)技術(shù)，論述在音頻錄制、傳輸和播放環(huán)節(jié)應(yīng)考慮的關(guān)鍵技術(shù)選擇和優(yōu)化策略。三、分析題（共15分）9.電視音頻廣播系統(tǒng)需要兼顧多聲道沉浸體驗(yàn)、單聲道兼容性以及傳輸效率。試分析當(dāng)前主流的音頻編碼格式（如AC-3,AAC）在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)時(shí)各自的技術(shù)特點(diǎn)、權(quán)衡取舍以及結(jié)合對象音頻技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。試卷答案一、簡答題1.人耳對聲音響度的感知并非線性對應(yīng)于聲壓級，而是近似對數(shù)關(guān)系，這通常用響度級（Phon）來描述，其單位是宋（Sone），1宋約等于40Phon。響度還與頻率特性密切相關(guān)，人耳對不同頻率聲音的敏感度不同（如基于等響曲線），高保真音頻處理需考慮基于心理聲學(xué)模型的頻率加權(quán)。2.區(qū)別：沉浸式音頻利用對象導(dǎo)向技術(shù)，將聲音視為可獨(dú)立移動、旋轉(zhuǎn)和縮放的“對象”，聲場構(gòu)建靈活，可適應(yīng)不同聽音環(huán)境；而傳統(tǒng)7.1系統(tǒng)是固定聲道布局（如前左、中、右、后左、后右、側(cè)左、側(cè)右、低音炮），聲場構(gòu)建相對固定。沉浸式音頻提供更強(qiáng)的三維空間感和動態(tài)感，傳統(tǒng)系統(tǒng)提供相對靜態(tài)的環(huán)繞聲場。3.采樣率決定了音頻能記錄的最高頻率（根據(jù)奈奎斯特定理）；量化位深決定了音頻能分辨的最小動態(tài)范圍（影響噪聲水平和細(xì)節(jié)）。更高采樣率和位深理論上提供更高質(zhì)量，但會顯著增加數(shù)據(jù)量。電視廣播需在保證可接受的音質(zhì)前提下，考慮有限的傳輸帶寬，進(jìn)行權(quán)衡選擇，常用如48kHz/16bit或24bit內(nèi)插采樣。4.ANC原理主要是通過麥克風(fēng)捕捉環(huán)境噪聲，經(jīng)過信號處理產(chǎn)生一個(gè)與噪聲相位相反（或幅度相減）的參考信號，再通過揚(yáng)聲器播放出去，從而實(shí)現(xiàn)噪聲的消除或抑制。挑戰(zhàn)包括：噪聲的時(shí)變性（需要自適應(yīng)算法跟上變化）、易產(chǎn)生回聲和聲反饋、對設(shè)備自身產(chǎn)生的低頻噪聲抑制效果有限、以及計(jì)算復(fù)雜度較高。5.音頻對象是可獨(dú)立處理和操縱的音頻基本單元，可以是人聲、樂器聲、效果聲等。基于對象的技術(shù)優(yōu)勢在于：靈活的混音與編輯（可獨(dú)立調(diào)整對象音量、音色、空間位置）、動態(tài)場景構(gòu)建（如根據(jù)內(nèi)容或環(huán)境變化調(diào)整對象布局）、增強(qiáng)的傳輸效率（如只傳輸變化的對象信息）、以及更好的多平臺播放兼容性（如在家影院系統(tǒng)重映射）。二、論述題6.空間音頻編碼技術(shù)的重要性在于它極大地提升了電視音頻的體驗(yàn)，使其從傳統(tǒng)的固定聲道模式升級到能夠提供逼真、靈活、沉浸式聽感的模式，滿足現(xiàn)代觀眾對高質(zhì)量視聽體驗(yàn)的需求。實(shí)現(xiàn)依賴的關(guān)鍵技術(shù)包括：心理聲學(xué)模型（用于去除冗余信息）、對象分離與編碼（將混合聲場分解為獨(dú)立對象）、空間感知編碼（如通過側(cè)邊信息描述對象的空間位置和移動）、以及高效的熵編碼（壓縮數(shù)據(jù)）。這些技術(shù)使得在有限的帶寬內(nèi)傳輸豐富的三維聲場成為可能。7.選擇方向一：語音增強(qiáng)。原理：利用深度學(xué)習(xí)模型（如DNN）分析音頻信號，區(qū)分語音與噪聲特征，通過波束形成、掩蔽門等技術(shù)抑制噪聲，同時(shí)保留或增強(qiáng)語音清晰度。優(yōu)勢：對復(fù)雜噪聲環(huán)境（如背景人聲、交通噪聲）有較好適應(yīng)性，能處理非平穩(wěn)噪聲。挑戰(zhàn)：可能引入偽音或改變原始語音特性，計(jì)算資源需求高，對短時(shí)語音識別系統(tǒng)可能產(chǎn)生干擾。選擇方向二：內(nèi)容感知音頻處理。原理：利用AI分析音頻內(nèi)容（如音樂風(fēng)格、語音情感、視頻場景），自動調(diào)整音頻參數(shù)（如均衡器設(shè)置、混響效果、動態(tài)范圍）。優(yōu)勢：實(shí)現(xiàn)自動化、個(gè)性化的音頻優(yōu)化，提升用戶體驗(yàn)。挑戰(zhàn)：內(nèi)容識別模型的準(zhǔn)確性和魯棒性，算法需大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，實(shí)時(shí)處理延遲問題。8.錄制環(huán)節(jié)：采用多聲道（如5.1或7.1+低音炮）或?qū)ο髮?dǎo)向錄音技術(shù)，確保聲音信息豐富；使用高質(zhì)量麥克風(fēng)和錄音設(shè)備；考慮場景聲學(xué)環(huán)境，必要時(shí)使用防噴罩、吸音材料控制混響。傳輸環(huán)節(jié)：選擇合適的音頻編碼格式（如AC-3或DolbyDigitalPlus），平衡音質(zhì)和碼率；采用可靠的傳輸標(biāo)準(zhǔn)（如DVB-T2,ATSC3.0），保證信號完整性和抗干擾能力；可考慮分層編碼，保證基礎(chǔ)音質(zhì)。播放環(huán)節(jié)：電視或機(jī)頂盒需支持解碼和渲染高質(zhì)量音頻；對于沉浸式音頻，需支持空間化處理（如DolbyAtmosUpmix）；優(yōu)化揚(yáng)聲器系統(tǒng)（如Soundbar+低音炮組合）以還原良好效果；根據(jù)用戶聽音環(huán)境提供一定的參數(shù)調(diào)整選項(xiàng)。三、分析題9.主流音頻編碼格式如AC-3和AAC都內(nèi)嵌了空間音頻編碼能力（如后置聲道矩陣編碼、可配置對象編碼），旨在壓縮多聲道信息。它們的技術(shù)特點(diǎn)在于利用心理聲學(xué)模型去除冗余，采用高效的編碼算法（如子帶編碼、熵編碼）壓縮數(shù)據(jù)。權(quán)衡在于：高碼率下能提供更好的音質(zhì)和更靈活的聲道/對象配置，但帶寬占用大；低碼率下傳輸效率高，但音質(zhì)和聲道/對象數(shù)量受限，單聲道兼容性可能變差。AC-3更側(cè)重傳統(tǒng)多聲道向后兼容，而AAC在壓縮效率和