如何保證遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中音頻質(zhì)量

音頻質(zhì)量的重要性和遠(yuǎn)程教室的組成

    [編者按] 本文共由3個部分組成，在本期中，我們刊出了前半部分著重講述遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的組成部分，以及在選擇遠(yuǎn)程教學(xué)中所遇到的一系列問題。在下期中，我們將繼續(xù)對這些問題展開討論，并與大家一同探討音頻系統(tǒng)中噪音、回聲的處理方法，敬請留意。

    一、
    常見的媒體如碟片、電影、音樂提高了我們對“好音質(zhì)”的要求標(biāo)準(zhǔn)。但是，在遠(yuǎn)程教學(xué)課堂上的音頻質(zhì)量卻不是那么樂觀，低質(zhì)量音頻讓學(xué)生很難聽懂教師演示材料的內(nèi)容，在某種程度上，降低了學(xué)生參與到課堂中來的積極性。低質(zhì)量的課堂音頻質(zhì)量大大地抑制了在不同地點聽課的學(xué)生的交互討論，因為技術(shù)障礙阻礙了學(xué)生的收聽內(nèi)容的質(zhì)量，而作為學(xué)生，往往都不愿意去克服這種技術(shù)障礙，而繼續(xù)做出努力。

    學(xué)生和教師通常都會發(fā)出一些抱怨，例如：發(fā)言者的聲音簡直就像是桶底發(fā)出來的；別人在講話的時候，經(jīng)常都是把開頭的內(nèi)容丟掉了；如果不是收到了反饋信息或大喊聲，我們根本就不能夠聽清楚；我們講話的時候，都聽到了自己的回音。對于沒有受過特定的專業(yè)音頻訓(xùn)練的人來說，這些技術(shù)和操作問題很容易產(chǎn)生。理解一些基本的音頻概念能夠幫助設(shè)計商、安裝商以及遠(yuǎn)程教學(xué)音頻系統(tǒng)的用戶在教室里，獲得更高質(zhì)量的音頻。

    一個完整的遠(yuǎn)程教學(xué)教室通常由4個主要部分組成：教室、一套音頻系統(tǒng)、一套視頻系統(tǒng)和一套傳輸網(wǎng)絡(luò)連接器。本文將主要針對教室里的各種設(shè)備和音頻系統(tǒng)——決定聲音質(zhì)量和傳輸?shù)浇淌腋鱾�位置各個聽眾中的音頻內(nèi)容可理解性（對所講述內(nèi)容的理解）以及控制各種設(shè)備所需的各項工作進(jìn)行詳細(xì)講解。

    由于聲音傳輸?shù)拿浇椤�—光纖、衛(wèi)星以及微波等都對聲音質(zhì)量有著較大的影響，而且已經(jīng)有了針對這些媒介的綜合性討論，因此，在本文中，我們就不會討論再次討論這些媒介的優(yōu)勢和劣勢。我們將針對用于補充某些傳輸媒介音頻質(zhì)量的音頻設(shè)備進(jìn)行討論。

教室聲音vs音頻系統(tǒng)

二、教室
    1、教室聲音vs音頻系統(tǒng)
    傳遞到各個學(xué)生位置的聲音首先是從教室開始的。教室的聲音——教室影響聲波的方式——都是物理因素決定的，如教室的大小、以及教室建筑采用的材料、墻和地板的表面等。如果教室的聲音質(zhì)量本身比較差，音頻系統(tǒng)拾取的聲音和傳輸?shù)礁鞣降囊纛l質(zhì)量就會比較模糊，讓人產(chǎn)生聽覺疲勞，在某些較為嚴(yán)重的情況下，聲音可能根本就無法識別，課堂很難進(jìn)行交互教學(xué)。

    教室本身和音頻系統(tǒng)對聲音質(zhì)量產(chǎn)生了最主要的影響。要想獲得清晰的音頻質(zhì)量，讓音頻系統(tǒng)產(chǎn)生至善至美的聲音，并盡量用戶友好化，一定要優(yōu)化教室聲音和音頻系統(tǒng)的設(shè)計。但在許多情況下，某些特定限制因素限制了某方面的條件，就要通過其它方面的優(yōu)化來進(jìn)行彌補。例如：如果由于條件限制，必須要使用一個聲音效果較差的教室，那么在音頻系統(tǒng)設(shè)計的時候就要做到盡量保證系統(tǒng)有著較高的質(zhì)量。類似地，如果預(yù)算限制或者用戶喜好因素讓音頻系統(tǒng)的設(shè)計無法做到很完美，那么教室的聲音就應(yīng)該滿足非常好的條件了。如果低質(zhì)量的音頻系統(tǒng)搭配了低質(zhì)量的教室聲音，結(jié)果可想而知，教師和學(xué)生對系統(tǒng)都很不滿意，最終不愿意使用該系統(tǒng)。

    教室聲音vs音頻系統(tǒng)：如果一方有所缺陷，就需要優(yōu)化另一方，維持系統(tǒng)的音頻質(zhì)量。如果你正好在發(fā)言人所在的房間，你得大腦會對耳朵采集到的音頻信號和眼睛采集到的視頻信號進(jìn)行綜合性處理，視覺、聽覺和大腦的功能讓你能夠?qū)σ恍┰胍艋驘o作用的聲音進(jìn)行過濾，并把精力都集中到期望聽到的聲音上(發(fā)言人的聲音)。但是，麥克風(fēng)就不具備這種能力了，因為，為了能拾取更加清晰、可識別的聲音，麥克風(fēng)就必須具備比人類聽覺更加敏感的拾音功能。那么，有的房間聲音質(zhì)量好，有的卻很差，這是什么原因呢？能不能預(yù)先知道哪個房間具備更好的音質(zhì)，更加適合遠(yuǎn)程教學(xué)呢？

何鑒別一個教室是否適合進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)

2、
    教室的聲音是由很多因素決定的。對于我們的遠(yuǎn)程教學(xué)來說，主要有2個方面對教室的聲音有著主要影響：衰減時間和背景噪音級。

    （1）衰減時間
    聲波將發(fā)言者的聲音傳遞到各個方向。有部分通過直接從發(fā)言者傳遞到麥克風(fēng)，有部分則無規(guī)則散發(fā)，穿越墻、天花板或者地板，反射的聲音到達(dá)麥克風(fēng)的時間比直接通過發(fā)言者到達(dá)麥克風(fēng)的時間長，并進(jìn)行混合，這就產(chǎn)生了持續(xù)聲音或出現(xiàn)原始聲音的拖尾。衰減時間表示反射聲音變得衰弱或者衰減直至聽不見為止這個時間段。房間的衰弱時間主要由房間的大小、形狀和建筑決定。在大型的大理石教堂，衰減時間可能長達(dá)5秒，混泥土的教室大約為1-2秒，在較厚的地毯和窗簾的會議室可能為1/2秒。

    如果房間的反射情況比較嚴(yán)重，麥克風(fēng)在房間拾取的聲音聽起來就像發(fā)言者在桶底說話一樣，或者像在走廊的另一端。總之，衰減時間越長，聲音質(zhì)量就會越差。

    衰減時間通過一個特別的測試設(shè)備來檢測，該設(shè)備能產(chǎn)生“白”和“紅”色噪音，然后測試噪音停止后，聲音持續(xù)了多長時間來進(jìn)行評估。該設(shè)備通常都是由專業(yè)的音頻系統(tǒng)安裝商或音頻咨詢商制造的，用于遠(yuǎn)程教學(xué)教室的測評。

    （2）背景噪音音量
    簡單地說，噪音是任何聽眾都不希望聽到的聲音。較低的背景噪音通�？梢酝ㄟ^大腦的過濾對其進(jìn)行壓縮或者消除，但這會讓聽覺產(chǎn)生模糊。如果噪音與演講的音量相比，不斷增高，就會產(chǎn)生無法識別的聲音，設(shè)置丟失語言這種現(xiàn)象。在教室中，讓聽眾產(chǎn)生聽覺困難的噪音源主要有：電腦的降溫風(fēng)扇和頭頂?shù)耐队皺C；搖晃的風(fēng)管系統(tǒng)；排氣管在空氣流經(jīng)時，產(chǎn)生耳朵聽得見的沖擊聲；教室外面走廊人們過路的聲音；教室相鄰的房間的設(shè)備；熒光燈產(chǎn)生的嗡嗡聲。

    房間里的背景噪音精密測試儀可以使用一種叫做音頻頻譜分析儀來制造。測試單元設(shè)備中的噪音音量用單位“分貝”來表示，簡稱為dB。由于不同音量的聲音對人耳朵產(chǎn)生的影響是不一樣的，因此，測試儀對各個不同的可聽見頻譜進(jìn)行測試。測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)化的噪音標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，決定這個房間在給定的目標(biāo)下是否適用。用于遠(yuǎn)程教學(xué)、電話會議和類似活動的房間的噪音標(biāo)準(zhǔn)率應(yīng)該在35以下，這是比較安靜的環(huán)境。

    還有一種設(shè)備，稱為噪音計或聲壓電平指示表，能夠提供房間內(nèi)噪音量的平均指數(shù)。注意，社區(qū)電子商店售賣的噪音計通常都不具備檢測低頻譜噪音的功能（如通風(fēng)管產(chǎn)生的嗡嗡聲），因此對教室噪音音量提供的檢測結(jié)果不會準(zhǔn)確。

    （3）如何改進(jìn)房間音質(zhì)
    在大多數(shù)教室里，其音頻質(zhì)量都是需要改進(jìn)的。最需要的就是降低房間的衰減時間，這個問題同行都是通過覆蓋一些商業(yè)化的材料界面（如墻面、地板、天花板和窗戶）來解決或者采用能夠吸收聲音而不是反射聲音或聲波的面板。

    背景噪音的降低通常通過修復(fù)或替代燈源設(shè)備來解決，也可以調(diào)整空調(diào)通風(fēng)管來解決，但是，來自教室外面的噪音卻不容易控制，走廊里的腳步聲可以通過鋪蓋地毯來降低，而高速路上的交通噪音或者附近設(shè)備的噪音則可能需要重建墻、天花板或地板才能夠避免了。降低從外界傳到室內(nèi)的噪音的成本是比較昂貴的，沒有經(jīng)驗豐富的音頻顧問幫助，建議不要嘗試這個途徑�；蛟S，最明智的解決方法是考慮換一個教室。

音頻系統(tǒng)的組成

三、音頻系統(tǒng)
    1、音頻系統(tǒng)的組成
    用于遠(yuǎn)程教學(xué)的音頻設(shè)備通常都要根據(jù)教室的大小、座位的安排和講授的題目、財務(wù)預(yù)算和其他因素來選擇不同的音頻系統(tǒng)。但是，音頻設(shè)備的以下基本部件確是通用的：教師使用的無線麥克風(fēng)；學(xué)生使用的安裝在桌面的麥克風(fēng)；用于控制、平衡和整合麥克風(fēng)信號的麥克風(fēng)混合器；將音頻從別的教室傳遞到各個房間的放大器或多個揚聲器。

    關(guān)于不同類別的麥克風(fēng)和無線麥克風(fēng)系統(tǒng)的一些特殊信息，如他們?nèi)绾喂ぷ�，如何選擇最適合的類別，在Shure Brothers Incorporated 公司《更佳音頻質(zhì)量導(dǎo)讀》（Guide to Better Audio）一書中進(jìn)行了很完整的敘述。關(guān)于放大器和喇叭的信息各個廠家的產(chǎn)品說明中也非常詳盡。

    由于一些流行的間諜電影如James Bond和Sneakers的播出，很多觀眾都留下位非常深刻的印象，他們感到非常吃驚，如此普通的音頻設(shè)備居然能夠創(chuàng)造如此奇跡，能夠從1英里外的地方拾取可分辨的發(fā)言信號，還可以將麥克風(fēng)隱藏在通風(fēng)設(shè)備背后。盡管一組音頻專家利用計算機，通過幾個月的工作能夠從錄音中提取可辨別的對話內(nèi)容，但在一個現(xiàn)場節(jié)目中這種情況是不大可能的。在很廣范圍的情況下，現(xiàn)代的音頻系統(tǒng)都能夠發(fā)揮很好的性能，但他們并不能彌補本身音頻的不足。噪音和反射音頻一旦被拾音或與演講內(nèi)容相結(jié)合就不能消除掉。

    幸運的是，在音頻系統(tǒng)設(shè)計方面有一些時間測試“法則”，能夠?qū)⒉焕硐氲囊纛l影響降低到最小。三個方面尤為重要，如果被忽略，無論花多少時間、多大資金、做出多大努力，基本上就不可能達(dá)到滿意的音頻質(zhì)量。

系統(tǒng)成就或破壞音頻質(zhì)量的3個因素

    2、
    （1）發(fā)言者到麥克風(fēng)的距離
    決定一套遠(yuǎn)程教學(xué)音頻系統(tǒng)性能的最重要的一個因素就是發(fā)言者到最近的麥克風(fēng)的距離。麥克風(fēng)離發(fā)言者的距離越遠(yuǎn)，講話內(nèi)容達(dá)到麥克風(fēng)的音量就會逐減，因此要增加麥克風(fēng)對“聽覺”敏感度，讓麥克風(fēng)拾取更多的期望聲音，但同時也拾取了更多的背景噪音、反射音頻等。麥克風(fēng)離講話人越遠(yuǎn)，噪音也就越大。

    那么，在安裝麥克風(fēng)的時候，多遠(yuǎn)才算是“太遠(yuǎn)”呢？無論適用了哪種麥克風(fēng)，無論采用何種方式來安裝，從麥克風(fēng)到發(fā)言者的聲音較難辨別都有一定的距離，這個距離稱為臨界距離，簡稱Dc。每個房間的臨界距離都是不同的，都要由房間體積大小和衰減時間來決定。

    無論在音頻系統(tǒng)上添加什么設(shè)備，或者對音頻系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如果講話者到最近的麥克風(fēng)的距離超過了臨界距離，那么他的發(fā)言內(nèi)容將很難聽清。由于大多數(shù)教室的臨界距離都在2-3英尺，在計算發(fā)言者與麥克風(fēng)距離的時候，應(yīng)該按照以下標(biāo)準(zhǔn)考慮：小于2英尺為理想；2-3英尺之間比較好；3-5英尺勉強；大于5英尺則不可行。在通常的教室中，麥克風(fēng)離發(fā)言者的距離都應(yīng)小于2英尺，而且距離近總比離得遠(yuǎn)要好。在大多數(shù)教室的音頻系統(tǒng)中，提高音頻質(zhì)量最重要的一個方法就是把麥克風(fēng)靠近講話者。

    麥克風(fēng)在教室中安裝的最好位置
    我們討論過了麥克風(fēng)離發(fā)言者的距離的重要性，那么，麥克風(fēng)安裝在什么位置才能夠最好地拾取學(xué)生提問呢？這個問題主要是由教室的使用方式和座位的安排方式來決定。教室用于上什么課？如果會用于上外語課或者一些很多技術(shù)術(shù)語的高級課程，那么語音的可理解度就是非常關(guān)鍵的。在這種情況下，麥克風(fēng)應(yīng)該安裝到學(xué)生的課桌上，這樣，講話者離麥克風(fēng)的距離才會少于2英尺。演講類的課程不需要頻繁與學(xué)生互動，這樣講話者離麥克風(fēng)的距離可以遠(yuǎn)些。

    如果學(xué)生在課堂上要翻開課本或者講義，一不留意可能就會擋住麥克風(fēng)，這樣就會導(dǎo)致失音或者產(chǎn)生噪音。瘦長、靈活的鵝勁式麥克風(fēng)就能通過提升麥克風(fēng)的敏感部位來解決這個問題，避免產(chǎn)生噪音，也離發(fā)言者的距離更近。

    最麻煩的情況就是教室的布置要經(jīng)常頻繁地改變，如果麥克風(fēng)不能安裝到學(xué)生的課桌上，那就只能掉在天花板上，在學(xué)生進(jìn)入或離開教室的時候就會產(chǎn)生大量的噪音，對音頻系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)生了缺陷，而這個缺陷是不可能完全彌補的。在懸掛式麥克風(fēng)的教室中，教室本身良好的音頻質(zhì)量是特別重要的，如果房間的音頻質(zhì)量很差，或者只是很一般，那就不要考慮使用懸掛式麥克風(fēng)。

不適用天花板麥克風(fēng)的情形

    出于美觀和安全的考慮，通常都直接把麥克風(fēng)懸掛在教室的天花板上，看不到，也觸不到。當(dāng)然，這肯定是麥克風(fēng)安裝的最糟糕的位置。首先，吊頂式麥克風(fēng)的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了大多數(shù)房間中的臨界距離，讓聲音聽起來很空洞，距離很遠(yuǎn)。其次，天花板通常都安裝了換風(fēng)管，會產(chǎn)生噪音，通風(fēng)管也會讓天花板震動。麥克風(fēng)與這些噪音的距離比離學(xué)生的距離要大的多。最后，學(xué)生也不會對著天花板講話，如果會的話，每個人都是沖著桌面或者地板講話。

    （2）開啟的麥克風(fēng)數(shù)量
    在音頻系統(tǒng)性能中一個經(jīng)常被忽略掉的因素就是開啟的麥克風(fēng)的數(shù)量，簡稱NOM，表示在任何時候都處于開啟狀態(tài)的麥克風(fēng)的數(shù)量，這些麥克風(fēng)拾取的聲音將會存儲在磁帶上，在網(wǎng)絡(luò)上的其他位置也能聽到。僅有哪些處于開啟狀態(tài)的麥克風(fēng)影響了音頻質(zhì)量，而通過一個開關(guān)就關(guān)掉的麥克風(fēng)則不會起到作用。

    您可能會想，使用多個麥克風(fēng)來拾取發(fā)言者的聲音，聲音效果和音量肯定要比單個麥克風(fēng)好，而事實上，這種想法是錯誤的，多個麥克是拾音效果甚至更差。因為每個麥克風(fēng)都會拾取背景噪音和房間的反射音，反而可能沒有拾取到發(fā)言者的聲音。

    如果只有一個人在講話，而使用4個麥克風(fēng)來拾音，這可能會導(dǎo)致拾取到的聲音中90%都是噪音和從其他位置放射回來的聲音，音頻系統(tǒng)中流入背景噪音和反射音頻是開啟1臺麥克風(fēng)的4倍，而講話內(nèi)容音頻信號則不能拾取到，因為其他的3臺麥克風(fēng)離講話者的距離通常都是很遠(yuǎn)。這就意味著，只應(yīng)該開啟離發(fā)言者最近的麥克風(fēng)。如果你想親自感受一下開啟4個麥克風(fēng)的體驗，你可以在講話人演講的房間里安裝一臺錄音機，首先把幾臺麥克風(fēng)都打開，然后只打開一臺麥克風(fēng)，分別將錄音進(jìn)行比較，你可以感受到，關(guān)閉不必要的麥克風(fēng)拾取的音頻質(zhì)量是非常不同的。

    在教室里，怎么才能讓不必要的麥克風(fēng)保持關(guān)閉狀態(tài)呢？這里有3種方法：必要時，安排一個專門人員操作麥克風(fēng)；讓學(xué)生自己操作麥克風(fēng)；采用一套自動麥克風(fēng)混合器進(jìn)行操作。

    如果一名專業(yè)人員能在每節(jié)課上操作音頻系統(tǒng)，這名人員就在學(xué)生發(fā)言的時候，專門負(fù)責(zé)打開或關(guān)閉相應(yīng)的麥克風(fēng)。這通常都不是一個好方法，因為盡管是最好的操作人員，也不能夠即時地對發(fā)言者的講話做出反應(yīng)，可能會丟失一些已經(jīng)講過的話，學(xué)生的問題可能就不是一句完整的話。另一種方法是要學(xué)生對自己的麥克風(fēng)進(jìn)行自行操作。這個過程就需要學(xué)生在講話時按開關(guān)按鈕，要讓學(xué)生按鍵才能夠聽見發(fā)言。當(dāng)學(xué)生在講話時，如果他們總是能夠記得按按鍵，那么，這的確是一種行之有效的方法。但是，由于不同的學(xué)生由于年齡和對系統(tǒng)的興趣不同，這種方法可能存在差異。一些教師感覺到要讓學(xué)生在發(fā)言之前，去操作這樣的開關(guān)系統(tǒng)，可能對課堂互動產(chǎn)生障礙，但是有些人卻喜歡與外界的干擾隔離開來，寧愿在講話的時候手動操作進(jìn)行。

    將不必要麥克風(fēng)關(guān)閉掉的第三個解決方案就是使用一套自動或“語音激活”麥克風(fēng)混合器。這是一套麥克風(fēng)混合器，能夠根據(jù)麥克風(fēng)聲音的位置自動打開或關(guān)閉各個麥克風(fēng)�；�本的自動混合器使用一套簡單的“固定極限”方式來決定什么時候激活麥克風(fēng)。采用這種方法后，在麥克風(fēng)打開和聽到發(fā)言者的聲音之前，任何麥克風(fēng)的音量都會超過最低預(yù)先設(shè)置（稱為極限）。

    固定極限模塊的恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整是非常關(guān)鍵的，因為每個教室的背景噪音量都是在不時地變化，而且每個人之間講話的音量差異也是很大的。例如，如果極限設(shè)置的很低，那么講話聲音很小的演講者輕輕就激活了話筒，那么系統(tǒng)對于背景噪音就會過于敏感，在這種條件下，空調(diào)每次開關(guān)的聲音或者學(xué)生們在走廊里面的聲音都能激活麥克風(fēng)。相反，如果為了阻止一些突然的、錯誤的激活，而將極限設(shè)置的很高，講話很小聲的發(fā)言者的聲音可能就聽不到。