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如何保证远程教学系统中音频质量
更新时间:2018-3-9 10:30:24 编辑:温情 文章来源:音响网 调整文字大小:【
[导读] 常见的媒体如碟片、电影、音乐提高了我们对“好音质”的要求标准。但是,在远程教学课堂上的音频质量却不是那么乐观,低质量音频让学生很难听懂教师演示材料的内容,在某种程度上,降低了学生参与到课堂中来的积极性。

  一、
  常见的媒体如碟片、电影、音乐提高了我们对“好音质”的要求标准。但是,在远程教学课堂上的音频质量却不是那么乐观,低质量音频让学生很难听懂教师演示材料的内容,在某种程度上,降低了学生参与到课堂中来的积极性。低质量的课堂音频质量大大地抑制了在不同地点听课的学生的交互讨论,因为技术障碍阻碍了学生的收听内容的质量,而作为学生,往往都不愿意去克服这种技术障碍,而继续做出努力。
  学生和教师通常都会发出一些抱怨,例如:发言者的声音简直就像是桶底发出来的;别人在讲话的时候,经常都是把开头的内容丢掉了;如果不是收到了反馈信息或大喊声,我们根本就不能够听清楚;我们讲话的时候,都听到了自己的回音。对于没有受过特定的专业音频训练的人来说,这些技术和操作问题很容易产生。理解一些基本的音频概念能够帮助设计商、安装商以及远程教学音频系统的用户在教室里,获得更高质量的音频。
  一个完整的远程教学教室通常由4个主要部分组成:教室、一套音频系统、一套视频系统和一套传输网络连接器。本文将主要针对教室里的各种设备和音频系统——决定声音质量和传输到教室各个位置各个听众中的音频内容可理解性(对所讲述内容的理解)以及控制各种设备所需的各项工作进行详细讲解。
  由于声音传输的媒介——光纤、卫星以及微波等都对声音质量有着较大的影响,而且已经有了针对这些媒介的综合性讨论,因此,在本文中,我们就不会讨论再次讨论这些媒介的优势和劣势。我们将针对用于补充某些传输媒介音频质量的音频设备进行讨论。
  教室声音vs音频系统
  二、教室
  1、教室声音vs音频系统
  传递到各个学生位置的声音首先是从教室开始的。教室的声音——教室影响声波的方式——都是物理因素决定的,如教室的大小、以及教室建筑采用的材料、墙和地板的表面等。如果教室的声音质量本身比较差,音频系统拾取的声音和传输到各方的音频质量就会比较模糊,让人产生听觉疲劳,在某些较为严重的情况下,声音可能根本就无法识别,课堂很难进行交互教学。
  教室本身和音频系统对声音质量产生了最主要的影响。要想获得清晰的音频质量,让音频系统产生至善至美的声音,并尽量用户友好化,一定要优化教室声音和音频系统的设计。但在许多情况下,某些特定限制因素限制了某方面的条件,就要通过其它方面的优化来进行弥补。例如:如果由于条件限制,必须要使用一个声音效果较差的教室,那么在音频系统设计的时候就要做到尽量保证系统有着较高的质量。类似地,如果预算限制或者用户喜好因素让音频系统的设计无法做到很完美,那么教室的声音就应该满足非常好的条件了。如果低质量的音频系统搭配了低质量的教室声音,结果可想而知,教师和学生对系统都很不满意,最终不愿意使用该系统。
  教室声音vs音频系统:如果一方有所缺陷,就需要优化另一方,维持系统的音频质量。如果你正好在发言人所在的房间,你得大脑会对耳朵采集到的音频信号和眼睛采集到的视频信号进行综合性处理,视觉、听觉和大脑的功能让你能够对一些噪音或无作用的声音进行过滤,并把精力都集中到期望听到的声音上(发言人的声音)。但是,麦克风就不具备这种能力了,因为,为了能拾取更加清晰、可识别的声音,麦克风就必须具备比人类听觉更加敏感的拾音功能。那么,有的房间声音质量好,有的却很差,这是什么原因呢?能不能预先知道哪个房间具备更好的音质,更加适合远程教学呢?
  何鉴别一个教室是否适合进行远程教学
  2、
  教室的声音是由很多因素决定的。对于我们的远程教学来说,主要有2个方面对教室的声音有着主要影响:衰减时间和背景噪音级。
  (1)衰减时间
  声波将发言者的声音传递到各个方向。有部分通过直接从发言者传递到麦克风,有部分则无规则散发,穿越墙、天花板或者地板,反射的声音到达麦克风的时间比直接通过发言者到达麦克风的时间长,并进行混合,这就产生了持续声音或出现原始声音的拖尾。衰减时间表示反射声音变得衰弱或者衰减直至听不见为止这个时间段。房间的衰弱时间主要由房间的大小、形状和建筑决定。在大型的大理石教堂,衰减时间可能长达5秒,混泥土的教室大约为1-2秒,在较厚的地毯和窗帘的会议室可能为1/2秒。
  如果房间的反射情况比较严重,麦克风在房间拾取的声音听起来就像发言者在桶底说话一样,或者像在走廊的另一端。总之,衰减时间越长,声音质量就会越差。
  衰减时间通过一个特别的测试设备来检测,该设备能产生“白”和“红”色噪音,然后测试噪音停止后,声音持续了多长时间来进行评估。该设备通常都是由专业的音频系统安装商或音频咨询商制造的,用于远程教学教室的测评。
  (2)背景噪音音量
  简单地说,噪音是任何听众都不希望听到的声音。较低的背景噪音通常可以通过大脑的过滤对其进行压缩或者消除,但这会让听觉产生模糊。如果噪音与演讲的音量相比,不断增高,就会产生无法识别的声音,设置丢失语言这种现象。在教室中,让听众产生听觉困难的噪音源主要有:电脑的降温风扇和头顶的投影机;摇晃的风管系统;排气管在空气流经时,产生耳朵听得见的冲击声;教室外面走廊人们过路的声音;教室相邻的房间的设备;荧光灯产生的嗡嗡声。
  房间里的背景噪音精密测试仪可以使用一种叫做音频频谱分析仪来制造。测试单元设备中的噪音音量用单位“分贝”来表示,简称为dB。由于不同音量的声音对人耳朵产生的影响是不一样的,因此,测试仪对各个不同的可听见频谱进行测试。测试结果与标准化的噪音标准曲线进行比较,决定这个房间在给定的目标下是否适用。用于远程教学、电话会议和类似活动的房间的噪音标准率应该在35以下,这是比较安静的环境。
  还有一种设备,称为噪音计或声压电平指示表,能够提供房间内噪音量的平均指数。注意,社区电子商店售卖的噪音计通常都不具备检测低频谱噪音的功能(如通风管产生的嗡嗡声),因此对教室噪音音量提供的检测结果不会准确。
  (3)如何改进房间音质
  在大多数教室里,其音频质量都是需要改进的。最需要的就是降低房间的衰减时间,这个问题同行都是通过覆盖一些商业化的材料界面(如墙面、地板、天花板和窗户)来解决或者采用能够吸收声音而不是反射声音或声波的面板。
  背景噪音的降低通常通过修复或替代灯源设备来解决,也可以调整空调通风管来解决,但是,来自教室外面的噪音却不容易控制,走廊里的脚步声可以通过铺盖地毯来降低,而高速路上的交通噪音或者附近设备的噪音则可能需要重建墙、天花板或地板才能够避免了。降低从外界传到室内的噪音的成本是比较昂贵的,没有经验丰富的音频顾问帮助,建议不要尝试这个途径。或许,最明智的解决方法是考虑换一个教室。
  音频系统的组成
  三、音频系统
  1、音频系统的组成
  用于远程教学的音频设备通常都要根据教室的大小、座位的安排和讲授的题目、财务预算和其他因素来选择不同的音频系统。但是,音频设备的以下基本部件确是通用的:教师使用的无线麦克风;学生使用的安装在桌面的麦克风;用于控制、平衡和整合麦克风信号的麦克风混合器;将音频从别的教室传递到各个房间的放大器或多个扬声器。
  关于不同类别的麦克风和无线麦克风系统的一些特殊信息,如他们如何工作,如何选择最适合的类别,在Shure Brothers Incorporated 公司《更佳音频质量导读》(Guide to Better Audio)一书中进行了很完整的叙述。关于放大器和喇叭的信息各个厂家的产品说明中也非常详尽。
  由于一些流行的间谍电影如James Bond和Sneakers的播出,很多观众都留下位非常深刻的印象,他们感到非常吃惊,如此普通的音频设备居然能够创造如此奇迹,能够从1英里外的地方拾取可分辨的发言信号,还可以将麦克风隐藏在通风设备背后。尽管一组音频专家利用计算机,通过几个月的工作能够从录音中提取可辨别的对话内容,但在一个现场节目中这种情况是不大可能的。在很广范围的情况下,现代的音频系统都能够发挥很好的性能,但他们并不能弥补本身音频的不足。噪音和反射音频一旦被拾音或与演讲内容相结合就不能消除掉。
  幸运的是,在音频系统设计方面有一些时间测试“法则”,能够将不理想的音频影响降低到最小。三个方面尤为重要,如果被忽略,无论花多少时间、多大资金、做出多大努力,基本上就不可能达到满意的音频质量。
  系统成就或破坏音频质量的3个因素
  2、
  (1)发言者到麦克风的距离
  决定一套远程教学音频系统性能的最重要的一个因素就是发言者到最近的麦克风的距离。麦克风离发言者的距离越远,讲话内容达到麦克风的音量就会逐减,因此要增加麦克风对“听觉”敏感度,让麦克风拾取更多的期望声音,但同时也拾取了更多的背景噪音、反射音频等。麦克风离讲话人越远,噪音也就越大。
  那么,在安装麦克风的时候,多远才算是“太远”呢?无论适用了哪种麦克风,无论采用何种方式来安装,从麦克风到发言者的声音较难辨别都有一定的距离,这个距离称为临界距离,简称Dc。每个房间的临界距离都是不同的,都要由房间体积大小和衰减时间来决定。
  无论在音频系统上添加什么设备,或者对音频系统进行调整,如果讲话者到最近的麦克风的距离超过了临界距离,那么他的发言内容将很难听清。由于大多数教室的临界距离都在2-3英尺,在计算发言者与麦克风距离的时候,应该按照以下标准考虑:小于2英尺为理想;2-3英尺之间比较好;3-5英尺勉强;大于5英尺则不可行。在通常的教室中,麦克风离发言者的距离都应小于2英尺,而且距离近总比离得远要好。在大多数教室的音频系统中,提高音频质量最重要的一个方法就是把麦克风靠近讲话者。
  麦克风在教室中安装的最好位置
  我们讨论过了麦克风离发言者的距离的重要性,那么,麦克风安装在什么位置才能够最好地拾取学生提问呢?这个问题主要是由教室的使用方式和座位的安排方式来决定。教室用于上什么课?如果会用于上外语课或者一些很多技术术语的高级课程,那么语音的可理解度就是非常关键的。在这种情况下,麦克风应该安装到学生的课桌上,这样,讲话者离麦克风的距离才会少于2英尺。演讲类的课程不需要频繁与学生互动,这样讲话者离麦克风的距离可以远些。
  如果学生在课堂上要翻开课本或者讲义,一不留意可能就会挡住麦克风,这样就会导致失音或者产生噪音。瘦长、灵活的鹅劲式麦克风就能通过提升麦克风的敏感部位来解决这个问题,避免产生噪音,也离发言者的距离更近。
  最麻烦的情况就是教室的布置要经常频繁地改变,如果麦克风不能安装到学生的课桌上,那就只能掉在天花板上,在学生进入或离开教室的时候就会产生大量的噪音,对音频系统设计产生了缺陷,而这个缺陷是不可能完全弥补的。在悬挂式麦克风的教室中,教室本身良好的音频质量是特别重要的,如果房间的音频质量很差,或者只是很一般,那就不要考虑使用悬挂式麦克风。
  不适用天花板麦克风的情形
  出于美观和安全的考虑,通常都直接把麦克风悬挂在教室的天花板上,看不到,也触不到。当然,这肯定是麦克风安装的最糟糕的位置。首先,吊顶式麦克风的距离远远超过了大多数房间中的临界距离,让声音听起来很空洞,距离很远。其次,天花板通常都安装了换风管,会产生噪音,通风管也会让天花板震动。麦克风与这些噪音的距离比离学生的距离要大的多。最后,学生也不会对着天花板讲话,如果会的话,每个人都是冲着桌面或者地板讲话。
  (2)开启的麦克风数量
  在音频系统性能中一个经常被忽略掉的因素就是开启的麦克风的数量,简称NOM,表示在任何时候都处于开启状态的麦克风的数量,这些麦克风拾取的声音将会存储在磁带上,在网络上的其他位置也能听到。仅有哪些处于开启状态的麦克风影响了音频质量,而通过一个开关就关掉的麦克风则不会起到作用。
  您可能会想,使用多个麦克风来拾取发言者的声音,声音效果和音量肯定要比单个麦克风好,而事实上,这种想法是错误的,多个麦克是拾音效果甚至更差。因为每个麦克风都会拾取背景噪音和房间的反射音,反而可能没有拾取到发言者的声音。
  如果只有一个人在讲话,而使用4个麦克风来拾音,这可能会导致拾取到的声音中90%都是噪音和从其他位置放射回来的声音,音频系统中流入背景噪音和反射音频是开启1台麦克风的4倍,而讲话内容音频信号则不能拾取到,因为其他的3台麦克风离讲话者的距离通常都是很远。这就意味着,只应该开启离发言者最近的麦克风。如果你想亲自感受一下开启4个麦克风的体验,你可以在讲话人演讲的房间里安装一台录音机,首先把几台麦克风都打开,然后只打开一台麦克风,分别将录音进行比较,你可以感受到,关闭不必要的麦克风拾取的音频质量是非常不同的。
  在教室里,怎么才能让不必要的麦克风保持关闭状态呢?这里有3种方法:必要时,安排一个专门人员操作麦克风;让学生自己操作麦克风;采用一套自动麦克风混合器进行操作。
  如果一名专业人员能在每节课上操作音频系统,这名人员就在学生发言的时候,专门负责打开或关闭相应的麦克风。这通常都不是一个好方法,因为尽管是最好的操作人员,也不能够即时地对发言者的讲话做出反应,可能会丢失一些已经讲过的话,学生的问题可能就不是一句完整的话。另一种方法是要学生对自己的麦克风进行自行操作。这个过程就需要学生在讲话时按开关按钮,要让学生按键才能够听见发言。当学生在讲话时,如果他们总是能够记得按按键,那么,这的确是一种行之有效的方法。但是,由于不同的学生由于年龄和对系统的兴趣不同,这种方法可能存在差异。一些教师感觉到要让学生在发言之前,去操作这样的开关系统,可能对课堂互动产生障碍,但是有些人却喜欢与外界的干扰隔离开来,宁愿在讲话的时候手动操作进行。
  将不必要麦克风关闭掉的第三个解决方案就是使用一套自动或“语音激活”麦克风混合器。这是一套麦克风混合器,能够根据麦克风声音的位置自动打开或关闭各个麦克风。基本的自动混合器使用一套简单的“固定极限”方式来决定什么时候激活麦克风。采用这种方法后,在麦克风打开和听到发言者的声音之前,任何麦克风的音量都会超过最低预先设置(称为极限)。
  固定极限模块的恰当的调整是非常关键的,因为每个教室的背景噪音量都是在不时地变化,而且每个人之间讲话的音量差异也是很大的。例如,如果极限设置的很低,那么讲话声音很小的演讲者轻轻就激活了话筒,那么系统对于背景噪音就会过于敏感,在这种条件下,空调每次开关的声音或者学生们在走廊里面的声音都能激活麦克风。相反,如果为了阻止一些突然的、错误的激活,而将极限设置的很高,讲话很小声的发言者的声音可能就听不到。

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