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行業新聞

專業音響基礎知識及主要技術指標

作者: 發布于:2017/1/6 11:21:28 點擊量: 文字:【】【】【

 

專業音響基礎知識及主要技術指標
什么是分頻器:
分頻器是指將不同頻段的聲音信號區分開來,分別給于放大,然后送到相應頻段的揚聲器中再進行重放。在高質量聲音重放時,需要進行電子分頻處理。
它可分為兩種:(1)功率分頻器:位于功率放大器之后,設置在音箱內,通過LC濾波網絡,將功率放大器輸出的功率音頻信號分為低音,中音和高音,分別送至各自揚聲器。連接簡單,使用方便,但消耗功率,出現音頻谷點,產生交叉失真,它的參數與揚聲器阻抗有的直接關系,而揚聲器的阻抗又是頻率的函數,與標稱值偏離較大,因此誤差也較大,不利于調整。(2)電子分頻器:將音頻弱信號進行分頻的設備,位于功率放大器前,分頻后再用各自獨立的功率放大器,把每一個音頻頻段信號給予放大,然后分別送到相應的揚聲器單元。因電流較小故可用較小功率的電子有源濾波器實現,調整較容易,減少功率損耗,及揚聲器單元之間的干擾。使得信號損失小,音質好。但此方式每路要用獨立的功率放大器,成本高,電路結構復雜,運用于專業擴聲系統。
什么是激勵器:
激勵器是一種諧波發生器,利用人的心理聲學特性,對聲音信號進行修飾和美化的聲處理設備。通過給聲音增加高頻諧波成分等多種方法,可以改善音質、音色、提高聲音的穿透力,增加聲音的空間感?,F代激勵器不僅可以創造出高頻諧波,而且還具有低頻擴展和音樂風格等功能,使低音效果更加完美、音樂更具表現力。
    使用激勵器提高聲音的清晰度,可懂性和表現力。使聲音更加悅耳動聽,降低聽音疲勞,增加響度。雖然激勵器只給聲音增加了0.5dB左右的諧波成分,但實際聽起來,音量好像增加了10dB左右。使聲音的聽覺響度明顯增加,聲音圖像的立體感,以及聲音的分離度的增加;改善了聲音的定位和層次感,還可以提高重放聲音的音質,磁帶的復制率。因為聲信號在傳送和錄制過程中會損失高頻諧波成分,出現高頻噪聲。此時前者用激勵器先對信號進行補償,后者可用濾波器將高頻噪聲濾掉后,再營造出高音成分,保證重放音質。
激勵器的調節需要音響師對系統的音質和音色進行判別,再根據主觀聽音評價進行調整。
什么是反饋抑制器:
反饋抑制器消除回授嘯叫現象,同時保持足夠音量和良好音質的方法、過程。在會議、演出、演講、報告會等眾多場合,良好的擴聲系統都是必不可少的。在實際應用中,我們經常會遇到這樣那樣的問題,其中回授導致的嘯叫現象是最常碰到也最令人頭痛。不但刺耳難聽,而且可能對揚聲器乃至功放系統產生巨大危害。
早期,人們常利用分段均衡器(EQ)作為聲反饋抑制設備。由于EQ濾波器是固定不可變的,無法將其精確定位到回授點。另外,由于EQ濾波器的帶寬較寬,陷波深度較深,使用過程中將損失不少聲功率。反饋抑制器的出現克服均衡器作為聲反饋抑制設備的很多不足。與分段圖形均衡器相比,它有三大優勢:首先是具有自動功能,設置好后,無須音響師手動調整;其次是能夠自動搜索、精確定位回授頻點;第三個也是最重要的優點是反饋抑制器的宏濾波器不必做得很深或是很寬,它比多段EQ濾波器窄數十倍,這意味著音響師可在保證不發生嘯叫情況下將系統增益推得更高。
什么是調音臺:
調音臺又稱調音控制臺,它將多路輸入信號進行放大、混合、分配、音質修飾和音響效果加工,是現代電臺廣播、舞臺擴音、音響節目制作等系統中進行播送和錄制節目的重要設備。調音臺按信號出來方式可分為:模擬式調音臺和數字式調音臺。
什么是幻象電源
主要是為電容話筒提供工作電源。非電容話筒就無需幻想電源。 幻象供電要求在麥克風和電源供應端之間的平衡連接,通常使用XLR插頭的3根導線,2和3腳供給相同的直流電壓,這一電壓是相對1腳的地電位而言。一般來說,幻象電源的來源是交流市電,只有在沒有交流電的地方如野外才考慮用電池供電。 
現有的幻象電源類型共3類,???用的電壓為12,24和48伏。 
調音臺上經常有一個幻象電源的開關,控制一組(例如8個)輸入插座。你需要知道如果有其他類型的麥克風(例如動圈麥克風)同時應用時會發生什么情況。一般情況下,動圈麥克風的信號從2,3腳送出,即使幻象電源打開,兩個腳的電位相等,完全可以正常使用。 
帶有內部自己供電的電容麥克風不要接到幻象電源上。電子管電容麥克風也不要接到幻象電源上,它們要求更高的電壓和更大的電流,通常配有專用的電源供應。 
如果你試圖連接一個帶式(ribbon)麥克風到幻象供電的插座,馬上就會造成******煩,那條可憐的音帶這時就麥克風插到幻象供電的插座上! 
什么是話筒指向性:
話筒靈敏度隨聲波人射方向而變化的特性,由話筒的內部結構決定,通常用極坐標曲線圖的形式 進行描繪,以表示不同頻率的聲音在不同角度下,話筒的拾音靈敏度的變化情況。常見的指向特性有心形、 全向型、雙向型、超心形和強指向形等,不同指向性的話筒適合不同場合
什么是壓縮限幅器:
壓縮限幅器是壓縮器和限幅器的統稱。它是音頻信號的一種處理設備,可以將音頻電信號的動態進行壓縮或進行限制。壓縮器為可變增益放大器,其放大倍數(增益)可以隨輸入信號的強弱而自動變化,是成反比的。當輸入信號達到一定程度(閾值也稱臨界值)時,輸出信號隨輸入信號的增加而增加,這種情況稱為壓縮(Compressor);不再增加則稱為限制(Limiter)。過去的壓限器采用硬拐點(Hard-knee)技術,輸入信號一達到閾值。增益就立即減少,這樣就會出現信號在拐點(增益變化的轉折點)處動態突變現象,使人耳明顯地感覺到強信號被突然壓縮的現象。為了解決這一不足,現代新型壓限器采用了軟拐點(soft-knee)技術,這種壓限器在閾值前后的壓縮比變化是平衡的,漸變的,使壓縮變化難以察覺,音質進一步提高。壓限器在錄音過程中可以使樂器和歌唱者的音量保持一定的平衡;保證各種信號強度的均衡。有時也用來消除歌唱者的口齒聲,或利用改變壓縮和釋放時間,產生聲音由小變大的“反轉聲”特殊效果。在廣播系統中是用它來壓縮較大動態范圍的節目信號在防止調制失真和防止發射機過載的前提下,提高平均發射電平。在歌舞廳的擴聲系統中,壓限器是將信號通過壓縮在保持原節目的風貌下,降低音樂的動態,以滿足擴聲系統和藝術活動的要求。雖然壓限器有多種用途,現代壓縮器普通采用了軟拐點等新技術,可進一步減小壓限器的壓縮器的副作用,但是并不意味著壓限器對音質的破壞作用就已不復存在了。所以,在擴聲系統中,不要濫用壓限器,即使要用也應該慎用減少用壓限器對信號進行處理。這不僅是保護功放、音箱的需要,也是對改善音質的需要。
什么是均衡器:
均衡器是一種可以分別調節各種頻率成分電信號放大量的電子設備,通過對各種不同頻率的電信號的調節來補償揚聲器和聲場的缺陷,補償和修飾各種聲源及其它特殊作用,一般調音臺上的均衡器僅能對高頻、中頻、低頻三段頻率電信號分別進行調節。均衡器分為三類:圖示均衡器,參量均衡器和房間均衡器。1.圖示均衡器:亦稱圖表均衡器,通過面板上推拉鍵的分布,可直觀地反映出所調出的均衡補償曲線,各個頻率的提升和衰減情況一目了然,它采用恒定Q值技術,每個頻點設有一個推拉電位器,無論提升或衰減某頻率,濾波器的頻帶寬始終不變。常用的專業圖示均衡器則是將20Hz~20kHz的信號分成10段、15段、27段、31段來進行調節。這樣人們根據不同的要求分別選擇不同段數的頻率均衡器。一般來說10段均衡器的頻率點以倍頻程間隔分布,使用在一般場合下,15段均衡器是2/3倍頻程均衡器,使用在專業擴聲上,31段均衡器是1/3倍頻程均衡器,多數有在比較重要的需要精細補償的場合下,圖示均衡器結構簡單,直觀明了,故在專業音響中應用非常廣泛。2.參量均衡器:亦稱參數均衡器,對均衡調節的各種參數都可細致調節的均衡器,多附設在調音臺上,但也有獨立的參量均衡器。調節的參數內容包括頻段(如低、中低、中高和高頻等)、頻點(掃頻式,可任意選擇)、增益(提衰量)和品質因數Q(頻帶寬度,有任意可調式和高Q和低Q選擇式)等,一般用于對聲音進行主觀調節,為藝術創作需要,對聲音信號做特殊加工處理??梢悦阑òǔ蠡┖托揎椔曇?,使聲音(或音樂)風格更加鮮明突出,豐富多彩達到所需要的藝術效果。3.房間均衡器,用于調整房間內的頻率響應特性曲線的均衡器,由于裝飾材料對不同頻率的吸收(或反射)量不同以及簡正共振的影響造成聲染色,所以必須用房間均衡器對由于建聲方面的頻率缺陷加以客觀地補償調節。 頻段分得越細,調節的峰越尖銳,即Q值(品質因數)越高,調節時補償得越細致,頻段分的越粗則調節的峰就比較寬,當聲場傳輸頻率特性曲線比較復雜時較難補償。
音響系統的主要技術指標
音響系統整體技術指標性能的優劣,取決于每一個單元自身性能的好壞,如果系統中的每一個單元的技術指標都較高,那么系統整體的技術指標則很好。其技術指標主要有六項:頻率響應、信噪比、動態范圍、失真度、瞬態響應、立體聲分離度、立體聲平衡度。 
一、頻率響應:
所謂頻率響應是指音響設備重放時的頻率范圍以及聲波的幅度隨頻率的變化關系。一般檢測此項指標以1000Hz的頻率幅度為參考,并用對數以分貝(dB)為單位表示頻率的幅度。 音響系統的總體頻率響應理論上要求為20~20000Hz。在實際使用中由于電路結構、元件的質量等原因,往往不能夠達到該要求,但一般至少要達到32~18000Hz。 
二、信噪比:
所謂信噪比是指音響系統對音源軟件的重放聲與整個系統產生的新的噪聲的比值,其噪聲主要有熱噪聲、交流噪聲、機械噪聲等等。一般檢測此項指標以重放信號的額定輸出功率與無信號輸入時系統噪聲輸出功率的對數比值分貝(dB)來表示。一般音響系統的信噪比需在85dB以上。 
三、動態范圍:
動態范圍是指音響系統重放時最大不失真輸出功率與靜態時系統噪聲輸出功率之比的對數值,單位為分貝(dB)。一般性能較好的音響系統的動態范圍在100(dB)以上。 
四、失真:
失真是指音響系統對音源信號進行重放后,使原音源信號的某些部分(波形、頻率等等)發生了變化。音響系統的失真主要有以下幾種: 1.諧波失真:所謂諧波失真是指音響系統重放后的聲音比原有信號源多出許多額外的諧波成分。此額外的諧波成分信號是信號源頻率的倍頻或分頻,它是由負反饋網絡或放大器的非線性特性引起的。高保真音響系統的諧波失真應小于1%。 2.互調失真:互調失真也是一種非線性失真,它是兩個以上的頻率分量按一定比例混合,各個頻率信號之間互相調制,通過放音設備后產生新增加的非線性信號,該信號包括各個信號之間的和及差的信號。 3.瞬態失真:瞬態失真又稱瞬態響應,它的產生主要是當較大的瞬態信號突然加到放大器時由于放大器的反映較慢,從而使信號產生失真。一般以輸入方波信號通過放音設備后,觀察放大器輸出信號的包絡波形是否輸入的方波波形相似來表達放大器對瞬態信號的跟隨能力。 
五、立體聲分離度:
立體聲分離度表示立體聲音響系統中左、右兩個聲道之間的隔離度,它實際上反映了左、右兩個聲道相互串擾的程度。如果兩個聲道之間串擾較大,那么重放聲音的立體感將減弱。 
六、立體聲平衡度:
立體聲平衡度表示立體放音系統中左、右聲道增益的差別,如果不平衡度過大,重放的立體聲的聲像定位將產生偏移。一般高品質音響系統的立體聲平衡度應小于1dB。
響度 
聲音的強弱稱為強度,它由氣壓迅速變化的振幅(聲壓)大小決定。但人耳對強度的主觀感覺與客觀的實際強度并不一致,人們把對于強弱的主觀感覺稱為響度,其計量單位也為分貝(Db),它是根據1000Hz的聲音在不同強度下的聲壓比值,取其常用對數值的 l/10而定的。取對數值的原因是由于強度與響度的增加不是成正比關系,而是真數與對數的關系!例如聲音強度大到10倍時,聽起來才響了一級(10dB),強度大到100倍時聽起來才響了兩級(20dB)。對于1000Hz的聲音信號,人耳能感覺到的最低聲壓為2×10E-5Pa,把這一聲壓級定為0dB,當聲壓超過130dB時人耳將無法忍受,故人耳聽覺的動態范圍為0~130dB。 
人對強度相等、頻率不同聲音感覺是不同的;聲壓級越高,人的聽覺頻率特性越平直;聲壓級越低,人的聽覺頻率范圍越??;頻率 f<16~20Hz以及 f>18~20KHz的聲音,不論聲級多高,人耳都是聽不到的。故人耳的聽覺頻率為20Hz~20KHz,這個頻帶叫音頻或聲頻;不論聲壓高低,人耳對3KHz~5KHz頻率的聲音最為敏感。 
大多數人對信號聲級突變3dB以下時是感覺不出來的,因此對音響系統常以3dB作為允許的頻率響應曲線變化范圍。 
失真度 
有諧波失真、互調失真和瞬態失真之分。諧波失真是指聲音回放中增加了原信號沒有的高次諧波成分而導致的失真;互調失真影響到的主要是聲音的音調方面;瞬態失真是因為揚聲器具有一定的慣性質量存在,盆體的震動無法跟上瞬間變化的電信號的震動而導致的原信號與回放音色之間存在的差異。它在音箱與揚聲器系統中則是更為重要的,直接影響到音質音色的還原程度的,所以這項指標與音箱的品質密切相關。這項常以百分數表示,數值越小表示失真度越小。普通多媒體音箱的失真度以小于0.5%為宜,而通常低音炮的失真度普遍較大,小于5%就可以接受了。 
音箱的靈敏度(單位Db) 
音箱的靈敏度每差3dB,輸出的聲壓就相差一倍,一般以87 Db為中靈敏度,84 Db以下為低靈敏度,90 Db以上為高靈敏度。靈敏度的提高是以增加失真度為代價的,所以作為高保真音箱來講,要保證音色的還原程度與再現能力就必須降低一些對靈敏度的要求。但不能反過來說,靈敏度高的音箱音質一定不好而低靈敏度的音箱一定就好。靈敏度低的音箱功放難以推動(要求功放的貯備功率較大)。所以靈敏度雖然是音箱的一個指標,但是它與音箱的音質音色無關。 
阻抗 
它是指揚聲器輸入信號的電壓與電流的比值。音箱的輸入阻抗一般分為高阻抗和低阻抗兩類,高于16Ω的是高阻抗,低于8Ω的是低阻抗,音箱的標準阻抗是8Ω。在功放與輸出功率相同的情況下,低阻抗的音箱可以獲得較大的輸出功率,但是阻抗太低了又會造成欠阻尼和低音劣化等現象。所以這項指標雖然與音箱的性能無關,但最好還是不要購買低阻抗的音箱,推薦值是標準的8Ω。耳機的阻抗一般是高阻抗的——32Ω很常見。功放的阻抗一般可標為等值阻抗,比如4Ω下130W的輸出,大概相當于等值的80W的輸出。有一個容易與之混淆的名詞叫做“阻尼系數”,這是指揚聲器阻抗除以放大器源的內阻,范圍大約是25~1000。揚聲器紙盆在電信號已經消失后還要振蕩多次才能完全停止擺動,而線圈發出的電壓產生電流和磁場可以阻止這種寄生運動,這就是阻尼。電流的幅度也就是阻尼的效果取決于此電流流經放大器輸出級的內阻,這一電阻要遠低于揚聲器的額定阻抗,典型值為0.1Ω,但由于揚聲器音圈的串聯電阻和分頻網絡的串聯電阻的存在,阻尼系數難以做到50。 
信噪比 
又稱為訊噪比,信號的有用成份與雜音的強弱對比,常常用分貝數表示。設備的信噪比越高表明它產生的雜音越少。是指音箱回放的正常聲音信號與無信號時噪聲信號(功率)的比值。也用Db表示。例如,某磁帶錄音座的信噪比為50dB,即輸出信號功率比噪音功率大50dB。信噪比數值越高,噪音越小。國際電工委員會對信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63dB,后級放大器大于等于86dB,合并式放大器大于等于63dB。合并式放大器信噪比的最佳值應大于90dB;所以信噪比低于80dB的音箱不建議購買!而低音炮70 Db的低音炮同樣原因不建議購買。
音色 
對聲音音質的感覺,也是一種聲音區別于另一種聲音的特征品質。不同的樂器在發同一音調時,它們的色可以迎然不同。這是由于它們的基頻頻率雖相同,但諧波成分相差甚大。故音色不但取決于基頻,而且與基頻成整倍數的諧波密切有關,這就使每種樂器和每個人有不同的音色。 
動態范圍 
聲音中最強與最弱的比值,用Db表示。例如一個樂隊的動態范圍為90dB,這意味著最弱部分的功率比最響部分的低90dB。動態范圍是功率之比,與聲音的絕對水平無關。如前所述,人耳的動態范圍從0到130dB。自然界各種聲音的動態范圍的變化也是很大的。一般語言信號大約只有20~45dB,有些交響樂的動態范圍可達30~130dB或更高。但由于一些因素的限制,音響系統的動態范圍很少能達到樂隊的動態范圍。錄音裝置的內在噪音決定了可能錄制的最弱音,而系統的最大信號容量(失真水平)限制了最強的音。一般把聲音故音響設備的動態范圍能做到100dB,就很好了。 
總諧波失真(THD) 
指音頻信號源通過功率放大器時,由于非線性元件所引起的輸出信號比輸入信號多出的額外諧波成分。諧波失真是由于系統不是完全線性造成的,我們用新增加總諧波成份的均方根與原來信號有效值的百分比來表示。例如,一個放大器在輸出10V的1000Hz時又加上 Lv的2000Hz,這時就有10%的二次諧波失真。所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真。一般說來,1000Hz頻率處的總諧波失真最小,因此不少產品均以該頻率的失真作為它的指標。但總諧波失真與頻率有關,因此美國聯邦貿易委員會于1974年規定,總諧波失真必須在20~20000Hz的全音頻范圍內測出,而且放大器的最大功率必須在負載為8歐揚聲器、總諧波失真小于1%條件下測定。國際電工委員會規定的總諧波失真的最低要求為:前級放大器為0.5%,合并放大器小于等于0.7%,但實際上都可做到0.1%以下:FM立體聲調諧器小于等于1.5%,實際上可做到0.5%以下;激光唱機更可做到0.01%以下。 
由于測量失真度的現行方法是單一的正弦波,不能反映出放大器的全貌。實際的音樂信號是各種速率不同的復合波,其中包括速率轉換、瞬態響應等動態指標。故高質量的放大器有時還注明互調失真、瞬態失真、瞬態互調失真等參數。
(l)互調失真(IMD):將互調失真儀輸出的125Hz與lkHz的簡諧信號合成波,按4:1的幅值輸入到被測量的放大器中,從額定負載上測出互調失真系數。 
(2)瞬態失真(TIM):將方波信號輸入到放大器后,其輸出波形包絡的保持能力來表達。如放大器的轉換速率不夠,則方波信號即會產生變形,而產生瞬態失真。主要反映在快速的音樂突變信號中,如打擊樂器、鋼琴、木琴等,如瞬態失真大,則清脆的樂音將變得含混不清。 
(3)瞬態互調失真:將3.15kHz的方波信號與15kHz的正弦波信號按峰值振幅比4:1混合,經放大器后,新增加全部互調失真的產物有效值與原來正弦振幅的百分比。如放大器采用深度大回環負反饋,瞬態互調失真一般較大,具體反映出聲音呆滯、生硬、無臨場感;反之,則聲音圓滑、細膩、自然。 
17、立體聲分離度
指雙聲道之間互相不干擾信號的能力、程度,也即隔離程度,通常用一條通道內的信號電平與泄漏到另一通道中去的電平之差表示。如果立體聲分離度差,則立體感將被削弱。國際電工委員會規定的立體聲分離度的最低指標, lKHz時大于等于40dB,實際以達到大干60dB為好;歐洲廣播聯盟規定的調頻立體聲廣播的立體聲分離度為>25dB,實際上能做到40dB以上。立體聲通道平衡指的是左、右通道增益的差別,一般以左、右通道輸出電平之間最大差值來表示。如果不平衡過大,立體聲聲像位置將產生偏離,該指標應小于1dB。 
18、阻尼系數 
是指放大器的額定負載(揚聲器)阻抗與功率放大器實際阻抗的比值。阻尼系數大表示功率放大器的輸出電阻小,阻尼系數是放大器在信號消失后控制揚聲器錐體運動的能力。具有高阻尼系數的放大器,對于揚聲器更象一個短路,在信號終止時能減小其振動。功率放大器的輸出阻抗會直接影響揚聲器系統的低頻 Q值,從而影響系統的低頻特性。揚聲器系統的Q值不宜過高,一般在0.5~l范圍內較好,功率放大器的輸出阻抗是使低頻 Q值上升的因素,所以一般希望功率放大器的輸出阻抗小、阻尼系數大為好。阻尼系數一般在幾十到幾百之間,優質專業功率放大器的阻尼系數可高達200以上。 
l9、等響度控制
其作用是低音量時提升高頻和低頻聲。由于人耳對高頻聲、特別是低頻聲的聽覺靈敏度差,要求在低音量時對高頻和低頻進行聽覺補償,即要求對低頻有較大提升,對高頻也有一定量的提升。換句話說,當音量減小時,信號中低頻部分的減小較高頻部分為少。等響度控制即滿足此要求,等響度控制一般為8dB或10dB。

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