声源设备使用简介

第7章声源设备7.1电唱机7.2磁带录音机7.3激光唱机7.1电唱机声源设备也称为信号源设备，它主要包括传声器、调谐器(收音头)、电唱机、磁带录音机、激光唱机以及其它数字信号源等。本章主要介绍电唱机、磁带录音机、激光唱机以及其它数字信号源的基本原理和有关性能指标，使读者能够正确选择和应用这些设备。目前记录声音的方法主要有：机械录音、光学录音和磁性录音三种。机械录音的原理是指用机械变形来模拟声波，使声音保持在唱片上，如电唱片和激光唱片等；光学录音的原理是指用光调幅器将电信号转换为光强的变化，并使电影胶片感光而形成声带，此声带不但储存声音信息，而且还储存图像信息；磁性录音的原理是指铁磁载音体在被录音信号所形成的交变磁场中作匀速运动，使载音体的各个小段在磁场扫描的方向内留下对应于被录音信号的剩磁。磁性录音很容易用去磁的方法来消除，它的这一特点对前述两种录音原理而言是不可能做到的。在现代高质量的放声系统中，对应三种不同的录音原理，有三种不同的声音载体：唱片(电唱片、激光唱片)、胶片声带、磁带。磁带的普及率比较广泛，虽然音质比不上唱片，但由于经济、方便等因素，几乎家家都有磁带放音机。而电唱片放音尽管有悠久的历史，但至今尚未普及到如同磁带一样，特别是最近几年激光唱机迅猛发展，使人们几乎将其遗忘。激光唱机是最早进入家庭的数字信号源设备，由于它的性能优良，合理的价格以及操作方便等优点，它的普及率已成为仅次于盒式录音机的高保真信号源设备。数字信号源设备除了最常见的激光唱机(CD)、微型磁光盘录音机(MD)、数字盒式磁带录音机(DCC)、数字音频磁带录音机(DAT)外，还有音视频信号源设备，如激光影碟机(LD)、小影碟机(VCD)、(DVD)以及数字录像机、数字电视机等。下面分别介绍各种信号源设备。现将三种录音方法的技术指标作一比较，如表7-1所示。表7―1三种录音方式的比较1877年爱迪生发明了留声机，把声音产生的振动刻划在圆筒形的锡箔上，声波的振动对应着刻划深度变化的槽纹。后来采用直接刻纹的方法使唱片音质得到提高。一百多年来，唱片记录下了许多珍贵的历史性作品。它的突出优点是：①电声指标较高，音质优良；②工作稳定，不像磁带那样容易出现卡带；③容易从中间选取任意段落的信号；④唱片能长期保存。不足之处是不能由用户自行录音，防震能力差。7.1.1唱片唱片是以机械形变方式模拟并存储声音信息的一种载体。随着电子技术的发展，唱片经历了粗纹唱片、密纹唱片和立体声唱片等发展阶段，现在流行的高保真密纹唱片、立体声唱片均以氯乙烯——醋酸乙烯共聚体为主要原料，其放唱时间可达到粗纹唱片的5～6倍，而且诸如信号噪声比、频率特性、非线性失真和动态范围等重要技术指标也都有所提高。立体声唱片除了兼有密纹唱片的优点外，还能使聆听者判断出声源方位，重现前面舞台的“声像”，产生亲临现场的感觉。一面直径30cm,标称转速为33r/min,放唱时间为25min的唱片，经展开后的纹槽长度可达到500m以上，唱片信息储存密度非常高。1.唱片的种类和尺寸唱片的分类方法很多，有按转速分类的，如每分钟33、45和78转唱片。有按唱片的功能来划分的，如单声道唱片、双声道立体声唱片和四声道立体声唱片等。此外，还有按纹槽粗细及直径大小来分的，如“粗纹唱片”、“密纹唱片”、“薄膜唱片”以及30cm,25cm等唱片。为了简化唱片类别，国际电工委员会于1982年建议推行一种唱片四位数符号表示法，其前两位数表示唱片的标准直径，后两位数表示唱片的转速，见表7―2。表7―2IEC唱片分类标准表7―3国国产唱唱片代号国产唱片规规定用汉语语拼音字母母作为代号号，并且在在唱片引出出槽间隙、、片芯、目目录和封套套上明文标标记。例如如，M—××××表示示密纹唱片片。字母后后面的数字字是唱片顺顺序号。我我国唱片代代号及其表表示的规格格见表7――3。表中中所列唱片片的转速均均为33r/min。。对于45r/min唱片，，规定另用用字母S表表示。为了了区分单声声道和立体体声唱片，，在唱片芯芯上都作出出明确标记记。对单声声道唱片必必须标明““单声”(MONO)字样或或“”符符号；对于于立体声唱唱片，应标标明“立体体声”(STEREO)或双双环“○○○”符号。。文字和符符号两者也也可同时并并用。2.立体声声唱片双声道立体体声唱片要要求能同时时记录两路路声音信息息，为此人人们曾偿试试过多种调调制方法。。第一种种是双轨方方式，即用用两条独立立的纹槽同同时记录两两路信息，，唱片的录录音面被一一分为二。。外周部分分记录右声声道，内周周记录左声声道。放唱唱时，由安安装在同一一音臂上的的两个拾音音头同时在在唱片的外外周和内周周部分拾取取信号。第第二种是采采用频率分分割方式，，可以在同同一纹槽内内记录两个个声道的信信息。第三三种是所谓谓的“纵、、横”(VL)方式式，这种方方式以纵向向调制记录录左(L)声道信息息，纹槽随随调制信号号作深浅变变化；以横横向调制记记录右(R)声道信信息，纹槽槽沿水平方方向位移。。以上三种方方式由于都都不够理想想，目前已已被第四种种即布卢姆姆莱思提出出的45°°/45°°调制方式式所取代。。45°/45°立立体声唱片片制式是一一种比较理理想的制式式，它能和和单声道系系统兼容放放唱，而且且左、右声声道对称性性较好，不不会破坏双双声道的平平衡度。所所谓45°°/45°°制式是指指把右声道道信号刻录录在与刻纹纹刀成+45°的声声槽外壁上上，而把左左声道信号号刻录在与与刻纹刀成成-45°°的声槽内内壁上。由由于声槽内内、外壁是是互相垂直直的，因而而右声道刻刻录方向垂垂直于声槽槽外臂，左左声道刻录录方向将垂垂直于声槽槽内壁，详详见图7――1。在图7―1(a)中中只有左声声道信号，，没有右声声道信号，，因而只有有唱针带动动的左边运运动磁铁的的磁力线，，切割左线线圈，馈给给左声道信信号；右边边运动磁铁铁的磁力线线不切割线线圈，所以以右线圈没没有信号输输出。图7―1(b)的情况况刚好相反反，只有右右声道输出出信号。但但45°/45°制制式的刻纹纹垂直分量量太大，垂垂直分量的的向上运动动，将使刻刻纹刀跳出出声槽，也也即声槽出出现瞬间断断槽现象。。这样就会使使放唱唱针针跳出，严严重损伤唱唱片，并使使放唱中断断。为此，，制片时将将刻纹头的的右声道线线圈反相连连接，而在在放唱时，，再将唱头头右声道输输出反接回回来，恢复复原状。用用这种方法法，可以将将立体声唱唱片中垂直直矢量为主主导的状况况改变成水水平矢量为为主导的状状况，从而而消除了上上述问题。。这个方法法是美国唱唱片工业协协会首先提提出来的，，现在国际际上已广泛泛采用。3.唱片录录放声频率率预均衡和和去均衡唱片制作时时的频率预预均衡特性性为的是提提升高频和和压低低频频。具体的的均衡特性性见图7-2(a)所示的RIAA(美国唱片片工业协会会)录制均均衡曲线。。为了恢复复高保真所所要求的平平直频响特特性，在放放音时就必必须设置去去均衡电路路。其特性性是提升低低频，衰减减高频。图图7―2(b)所示示就是去均均衡特性，，图7―2(c)为为两者的综综合特性，，它基本上上恢复了平平直的频率率响应。去均衡电路路通常称为为唱头放大大电路，如如图7―3所示。该该放大电路路的任务有有两个。一一是把电磁磁唱头输出出的约3mV左右的的微弱信号号先行放大大到几十毫毫伏或几百百毫伏，再再送入前置置放大器；；二是进行行频率特性性的去均衡衡，去均衡衡网络由负负反馈元件件组成，其其数值分别别为330kΩ、270kΩΩ两个电阻阻和0.012μF、0.0027μμF两个电电容。图7―145°°/45°°制式立体体声唱片的的原理图7―145°°/45°°制式立体体声唱片的的原理图7―2均均衡曲曲线图7―3RIAA唱头头放大电路路7.1.2电唱机机的结构和和工作原理理1.电唱机机的构成电唱唱机机主主要要由由电电动动机机、、拾拾音音头头、、拾拾音音臂臂、、传传动动机机构构、、转转盘盘和和机机箱箱等等组组成成。。对对高高级级电电唱唱机机往往往往还还有有频频闪闪测测速速、、唱唱盘盘水水平平调调节节、、转转速速微微调调、、音音臂臂自自动动升升降降、、自自动动放放唱唱等等附附属属装装置置。。电电唱唱机机的的传传动动方方式式可可采采用用摩摩擦擦传传动动、、带带传传动动和和直直接接传传动动等等方方式式。。其其中中，，直直接接传传动动方方式式比比较较好好，，转转速速非非常常稳稳定定，，抖抖晃晃率率可可在在0.03%以以下下，，信信噪噪比比高高于于60dB。。为了了增增加加转转速速的的稳稳定定性性，，现现在在大大多多采采用用一一种种以以石石英英晶晶体体作作为为基基准准频频率率的的相相位位比比较较(锁锁相相环环)型型直直接接传传动动方方式式，，使使转转速速达达到到了了理理想想的的高高稳稳定定度度。。拾拾音音器器是是唱唱片片放放音音时时用用的的力力——电电换换能能器器的的总总称称。。其其作作用用是是把把唱唱针针沿沿唱唱片片槽槽纹纹运运动动做做的的机机械械功功率率转转换换为为相相应应的的电电信信号号。。拾拾音音器器主主要要由由拾拾音音头头和和拾拾音音臂臂组组成成。。由由于于拾拾音音器器担担任任能能量量转转换换的的重重任任，，因因而而是是电电唱唱机机中中最最重重要要，，也也是是最最薄薄弱弱的的环环节节。。优质质的的转转盘盘是是高高档档电电唱唱机机的的另另一一个个重重要要标标志志，，应应该该具具有有很很高高的的加加工工精精度度，，质质量量大大且且必必须须进进行行动动平平衡衡校校正正，，使使其其运运转转平平稳稳以以减减小小抖抖晃晃率率，，提提高高信信噪噪比比。。2.唱唱头头的的种种类类及及特特性性唱头头的的种种类类很很多多，，早早期期普普及及型型唱唱机机采采用用晶晶体体型型(CR)和和陶陶瓷瓷型型(CE)唱唱头头，，近近年年一一般般选选用用可可动动铁铁型型(MI)、、可可动动磁磁铁铁型型(MM)或或动动圈圈型型(MC)唱唱头头。。目目前前较较为为广广泛泛使使用用的的三三种种类类型型唱唱头头的的特特性性如如表表7――4所所示示。。表7――4三三种种唱唱头头的的对对比比(1)陶陶瓷瓷型型。。这这种种类类型型的的唱唱头头是是利利用用陶陶瓷瓷晶晶体体产产生生的的压压电电效效应应制制成成的的。。这这种种类类型型的的唱唱头头不不需需要要均均衡衡电电路路。。由由于于其其输输出出信信号号大大，，可可使使放放大大电电路路变变化化，，但但是是音音质质不不如如其其它它型型式式的的好好，，所所以以高高质质量量的的唱唱机机几几乎乎不不采采用用。。(2)可可动动磁磁铁铁型型。。在在唱唱头头中中，，它它是是主主要要的的一一种种，，因因为为它它的的频频率率特特性性、、音音质质都都比比较较好好，，价价格格适适中中，，所所以以被被广广泛泛使使用用。。它它的的工工作作原原理理是是利利用用磁磁铁铁在在磁磁场场中中振振动动而而产产生生电电信信号号，，MI型型唱唱头头与与MM型型唱唱头头的的工工作作原原理理是是相相似似的的，，只只是是它它们们的的结结构构不不同同而而已已。。(3)动动圈圈型型。。这这种种类类型型的的唱唱头头，，其其磁磁铁铁是是固固定定的的，，它它的的工工作作原原理理是是利利用用线线圈圈在在磁磁场场里里振振动动而而产产生生电电信信号号。。其其音音质质清清彻彻透透亮亮。。由由于于其其输输出出信信号号很很小小，，所所以以需需要要另另配配专专用用的的前前置置放放大大器器，，基基本本上上不不能能更更换换唱唱针针，，价价格格昂昂贵贵。。3.唱唱头头的的工工作作原原理理不论论上上述述哪哪一一种种类类型型的的唱唱头头，，其其原原理理都都是是由由于于唱唱针针的的振振动动而而使使得得通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化，，因因此此在在线线圈圈上上就就产产生生了了感感应应电电动动势势。。MI型型唱唱头头使使用用最最为为广广泛泛，，其其原原理理结结构构如如图图7――4所所示示。。唱唱针针拾拾取取唱唱片片声声槽槽的的振振动动信信号号后后，，通通过过悬悬臂臂使使另另一一端端的的微微小小磁磁铁铁产产生生振振动动，，于于是是通通过过磁磁铁铁的的磁磁通通量量将将发发生生变变化化，，使使线线圈圈产产生生感感应应电电动动势势，，这这就就是是MI型型唱唱头头的的机机电电变变换换原原理理。。图7――4MI型型唱唱头头的的工工作作原原理理4.拾拾音音臂臂拾音音臂臂对对重重放放声声音音的的音音质质影影响响很很大大。。它它不不但但要要保保持持唱唱头头在在唱唱片片上上轻轻巧巧、、灵灵活活、、平平滑滑地地运运行行，，而而且且拾拾音音臂臂不不应应随随唱唱针针的的振振动动而而发发生生共共振振。。以以上上是是拾拾音音臂臂不不可可缺缺少少的的条条件件。。如如有有任任何何缺缺陷陷，，都都将将影影响响电电唱唱机机的的放放唱唱质质量量。。拾音音臂臂大大致致可可分分为为两两大大类类：：一一类类是是支支点点式式拾拾音音臂臂(见见图图7――5(a))，，它它的的臂臂前前端端弯弯曲曲，，并并以以支支点点为为中中心心转转动动，，从从而而使使唱唱针针沿沿声声槽槽平平滑滑地地移移动动；；另另一一类类是是线线性性跟跟踪踪臂臂(见见图图7――5(b))，，它它与与刻刻纹纹头头一一样样，，使使唱唱针针沿沿直直线线移移动动，，其其失失真真较较前前者者小小，，但但构构造造复复杂杂，，目目前前使使用用不不普普遍遍。。拾音臂按形状状有以下三种种，如图7――6所示。图7―5拾拾音臂(a)旋转式式(支点式)；(b)横横行式(线性性跟踪)图7―6拾拾音臂的形形状(a)直线型型；(b)J型；(c)S型(1)直线型型。早期的拾拾音臂多是这这种型式，目目前仍常见。。(2)J型。。这种拾音臂臂制作比较容容易，但是其其横向平衡不不好，目前正正向S型发展展。(3)S型。。它的横向平平衡比较好，，目前多采用用这种拾音臂臂。5.唱针声槽刻纹所记记录的音乐信信号是通过唱唱针来拾取的的，并经过拾拾音臂使磁铁铁振动而转变变为电信号。。目前高质量量电唱机使用用的唱针，基基本上都是人人造宝石或钻钻石制做的。。前者的寿命命可播放几百百次，后者寿寿命达几千次次。另外，从针的的断面形状来来分有圆形和和椭圆形唱针针两种。椭圆圆形唱针具有有优越的性能能，由于其研研磨加工比较较困难，所以以只在高级唱唱机上使用。。6.驱动装置置驱动装置的核核心是电动机机。有关电机机的原理这里里不做介绍，，而主要介绍绍有关电机的的稳速装置。。因为电机速速度的稳定性性，是整个电电唱机拾音效效果好坏的关关键。为了提高电唱唱机的转速精精确度，人们们由感应电动动机发展到采采用同步电动动机。随着电电子技术的发发展，能够自自动控制转速速的伺服控制制电动机，已已在优质电唱唱机中得到日日益广泛的应应用。伺服系系统控制量的的产生以电压压比较型用得得最多，如图图7―7所示示。图7―7电电压比较型型相位比较型的的伺服系统，，其稳速的效效果更好，而而且在一定的的范围内不受受负载变化的的影响，如图图7―8所示示。图7―8相相位比较型7.自动装置置电唱机按放唱唱操作的自动动化程度可分分为五种：(1)全手控控唱机：一切切控制都由使使用者自己操操作。(2)半自动动唱机：只需需使用者将音音臂抬起移离离托臂架，其其余放唱过程程全部自动完完成。(3)自动唱唱机：只需使使用者开机，，其余放唱过过程全部自动动完成。(4)自动换换片唱机：使使用者先把若若干张唱片(约6张)放放在特制的中中心轴上，开开机之后，将将自动按顺序序完成全部唱唱片的放唱过过程。(5)全自动动电唱机：如如果电唱机不不但具有自停停、自动换片片装置，而且且具有音臂自自动升起、降降落、放唱和和复位等功能能，就称为全全自动电唱机机。使用时只只要按下“自自动”按钮，，整个放唱过过程就由电唱唱盘的自动装装置来完成。。在全自动放放唱前，首先先要把唱片直直径选择开关关选择正确，，否则音臂降降落到唱片上上的起始位置置就不正确，，甚至会因碰碰撞金属转盘盘而损坏唱针针。7.1.3电电唱机的技技术性能指标标电唱机的主要要技术性能指指标有：转速速、抖晃率、、信噪比、针针压、频率特特性、拾音头头灵敏度、声声道分隔度和和不平衡度等等。1.转速理想的电唱机机转盘的转速速应与唱片标标称转速一致致，目前规定定了两种标准准转速：45r/min和33r/min。电唱唱机的实际转转速与标称转转速往往会产产生一些偏差差。转速偏差差定义为转速偏差=实际转速-标标称转速标称转速×100%一般高保真电电唱机在标准准转速下的平平均偏差应该该限制在(+1.5～-1)%的范范围内。2.抖晃率电唱机由于电电动机、传动动机构、转盘盘轴承精度以以及唱片偏心心和翘曲等原原因而引起转转速误差，致致使重放的纯纯音出现周期期性的频率偏偏移，从而使使唱片放出的的声音忽高忽忽低，即产生生了所谓的抖抖晃。通常，，把6Hz以以下的频率偏偏移，称为晃晃，在听感上上主要表现为为音调的变化化；6Hz以上的频频率偏移称为为抖，在听感感上表现为一一种低频调制制噪声，使音音质不清。抖抖晃率可用下下式表示：高保真电唱机机的抖晃率应应限制在0.2%以下。。最优良的晶晶体锁相环电电唱机的抖晃晃率可低至0.03%以以下。抖晃率=频率偏移量(Δf)标准频率×100%3.信噪比比电唱机的噪声声主要来自两两方面：一是是转动机构的的机械振动经经拾音头转换换后形成的电电噪声，通常常称为转盘噪噪声；另一是是杂散电磁场场感应引起的的交流哼声。。影响信噪比比的原因主要要是转盘噪声声。转盘信噪比=dB值越高，，性能越好。。4.针压针压是指唱针针垂直于唱片片声槽的静态态压力。针压压过大易磨损损唱片及唱针针；过小的针针压易出现瞬瞬间跳槽而产产生非线性失失真。正常的的针压，应使使唱针能跟随随唱片声槽的的调制纹，而而又不磨损唱唱片。关于于电唱机作为为高保真信号号源设备，IEC提出了了最低性能要要求，如表7―5所示。。我国关于电电唱机的国家家标准如表7―6所示。。表7―5IEC标标准(IEC581-3标准)表7―6电电唱盘基本本参数表(GB2354-80)7.2磁磁带录音机机磁带录音机包包括模拟录音音机和数字录录音机两大类类。模拟录音音机包括盘式式录音机(专专业用)、卡卡式录音机及及盒式录音机机；数字录音音机是最近几几年才研制出出的能与磁带带卡座兼容的的高性能录音音机，有关数数字录音机的的内容在后面面专门介绍。。本节只介绍绍模拟录音机机。7.2.1概概述1.磁带录音音机的特点1963年荷荷兰飞利浦公公司发明了盒盒式录音机。。它的结构简简单，操作方方便，互换性性好，因而在在各国迅速得得到普及。随随着微型计算算机在磁带录录音机中的应应用，实现了了一系列的操操作功能的自自动化。磁带带录音机发展展到现在，其其各项技术指指标都可以获获得较满意的的结果。但最最薄弱的环节节仍然是磁带带，磁带的本本底噪声和调调制噪声指标标仍不够理想想，因而近年年来提出了各各种各样的降降噪系统，专专门解决噪声声问题。磁带录音技术术具有以下一一些特点：(1)录音后后的磁带不须须经过特殊处处理即可重放放。(2)录音磁磁带通过录音音机的抹音功功能可以多次次反复录音。。(3)磁带可可同时进行多多种不同节目目的录音，即即可在磁带的的几条平行磁磁迹上同时录录音，也可进进行几个信号号的混合录音音。(4)磁带便便于剪辑，易易于拼接，使使用方便。特特别是开盘机机在这一点上上更为突出。。(5)磁带可可进行长时间间录音。其连连续工作时间间比普通的唱唱片录放时间间要长得多。。(6)录音机机的放置方式式没有特殊要要求，水平、、垂直或移动动状态下均可可使用，且耐耐振性能较好好。(7)磁带使使用寿命一般般都超过数千千次，并且能能作长期保存存。(8)磁带带的复制方便便，是其它录录音方式不能能比拟的。(9)可以制制成小型轻巧巧的机身，便便于携带。2.磁带录录音机的分类类磁带录音机的的分类方法很很多，其类型型也非常多，，但最基本的的分类方法无无非是三大类类，即开盘式式录音机(专专业用)、卡卡式录音机和和盒式录音机机。在磁带录录音机中，盒盒式录音机是是最流行的一一种，除去高高级盘式录音音机外，一提提到录音机，，一般就是指指盒式录音机机。卡式录音音机所用的磁磁带是一种头头尾相接的循循环磁带(磁磁带宽度6.25mm)，它只有一一个磁带盘，，不能倒转，，可以循环而而不停地放音音，只在个别别地方用，不不多见。专业业用的盘式录录音机的电声声指标较高。。另外还有单单卡与双卡之之分，双磁头头与三磁头之之分等。以上上三种制式的的录音机特性性比较见表7―7。表7―7磁磁带录音机机制式特性比比较表7.2.2磁磁带录音音机的工作原原理1.录音机的的主要组成结结构录音机是利用用声—电转换换及电—磁转转换原理进行行工作的，如如图7―９所所示。其主要要组成部分有有：磁头(录录音磁头、放放音磁头、抹抹音磁头)、、驱动机构(具有走带、、快进、倒带带、暂停、停停止等各项动动作)和录、、放音电路(话筒、录音音放大器、放放音放大器、、超音频交流流偏磁振荡器器等三大部分分。图7―9录录音机的主主要组成结构构2.录音机机的工作原理理1)录音原理理录音机的录音音方式有三种种：无偏磁录录音、直流偏偏磁录音和超超音频交流偏偏磁录音。由由于无偏磁录录音的失真非非常大，灵敏敏度也比较低低，信噪比也也低，所以基基本不被采用用。直流偏磁磁录音是把直直流偏磁电流流和录音电流流叠加在一起起加到录音磁磁头的线圈绕绕组中，可使使录音信号移移到磁带B-H初始磁化化曲线的线性性区工作，直直流偏磁大小小正好位于直直线段中心。。如图7-10所示。。直流偏流的的方法简单，，但噪声大，，灵敏度低，，仅用于低档档次的录音机机中。图7―10直直流偏磁超音频交流偏偏磁录音是将将一个超音频频振荡电流和和录音信号电电流叠加在一一起，加到录录音磁头上的的，这个超音音频振荡电流流的振荡频率率应为录音信信号最高频率率的5倍以上上，一般在40～200kHz之间间。偏磁电流流的振幅和录录音信号振幅幅之比为(5～25)∶∶1。图7――11为音频频信号和超音音频振荡叠加加后在磁化曲曲线上的工作作情况。使用用了超音频交交流偏磁录音音后，可以大大大改善因磁磁化曲线的非非线性带来的的录音失真。。同时在磁带带上由于没有有固定的直流流剩磁存在，，带入的噪声声电平可以大大大下降，故故有利于提高高信噪比。目目前使用的录录音机，几乎乎都使用超音音频偏磁方式式来进行录音音。图7―11超超音频偏偏磁录音2)抹音原原理所谓抹音，就就是将已录过过音的磁带上上所留有的剩剩磁信号抹掉掉。和录音偏偏磁一样，抹抹音也有直流流抹音和交流流抹音两种。。直流抹音中中抹音磁头和和录音磁头相相类似，也是是由在一个有有工作缝隙的的磁头铁芯上上绕有线圈构构成的。当线线圈中加上足足够强的直流流电流时，则则将使铁芯工工作缝隙两端端产生一个足足够强的直流流磁场H。因因此，磁带运运动经过抹音音磁头时，就就要受到强大大的直流磁场场磁化，直到到饱和时为止止，磁带离开开磁头后，磁磁带上各点都都留有最大的的剩磁。这种种抹音方法称称为直流抹音音，一般只在在普及型盒式式录音机中采采用。交流抹音通常常是在抹音磁磁头线圈中加加一频率为40～200kHz，有有一定功率的的超音频振荡荡电流。抹音音磁头的磁场场分布和超音音频交流偏磁磁录音磁头相相似。当磁带带运动临近抹抹音磁头时，，磁带上原有有的剩磁受一一振幅渐增，，方向正、负负交变的磁场场磁化，如图图7―1(a)所示。当当此磁带到达达磁头缝隙中中心时，磁化化足以达到饱饱和；而当磁磁带离开抹音音头时，受到到了一正、负负交变，振幅幅渐减的磁场场磁化，如图图7―12(b)所示。。当磁场强度度减小到零时时，磁带上的的剩磁近似于于零。所以达达到了抹音的的目的。交流流抹音效果非非常好，磁带带上几乎没有有剩磁，但要要求交流振荡荡器必须有足足够大的电流流和严格对称称的波形。图7―12交交流抹抹音3)放音原原理磁带放音的基基本原理是：：磁带上所录录信号进行放放音时，磁带带必须以与录录音时相同的的带速通过放放音磁头，放放音磁头绕组组在磁带上剩剩磁磁场的作作用下产生感感应电动势，，且与形成磁磁带上剩磁的的波形相同，，该感应电动动势送至放音音放大电路加加以放大，再再送到扬声器器放音，使原原录音得到还还原。这就是是磁带录音机机的放音原理理，如图7――13所示。。图7―13放放音原理理通过一定的数数学分析，可可以得出下列列几点结论：：(1)放音输输出电压与录录音电流成正正比。(2)放音输输出电压与录录音信号频率率按6dB/oct线性性关系变(3)录音信信号电流和放放音输出电压压相位相差90°。(4)同一带带速，录音和和放音信号频频率不变。(5)同一记记录波长、放放音输出电压压与带速成正正比。3.录、放放音过程中的的各种损耗录音机在录、、放音过程中中存在着各种种损耗。它们们主要包括有有去磁损耗、、录音间隔损损耗、涡流损损耗、磁滞损损耗、方位角角损耗等。这这些损耗在录录、放音时都都会使录音机机的各项电声声性能指标下下降。因此，，在实际应用用时要尽量减减少这些损耗耗。7.2.3磁磁带录音机机的技术特性性评价一台录音音机的性能质质量，一般可可用它的机械械和电声技术术特性指标来来衡量。下面面分别介绍这这些性能指标标。1.磁带录音音机的带速及及其允差根据磁带录音音机的用途、、档次不同，，其带速及允允差标准和规规格也各不相相同。带速的的单位为cm/s。录制制质量越好，，相同长度磁磁带的录音时时间越短。因因此，专业上上普遍采用的的带速为38.1cm/s或19.05cm/s,而普及及型录音机常常用的带速为为19.05cm/s、、9.53cm/s、4.76cm/s三种。。音乐录音应应尽量采用高高速，语言或或效果录音可可使用低速。。录音机的带速速偏差会造成成声音音调高高低的变化。。实际上，带带速在满盘磁磁带的带头和和带尾是有变变动的，这是是由于带盘中中磁带的卷径径变化而产生生的张力变化化所引起的。。此外，电源源电压与频率率波动、压带带轮的压贴力力变化，磁带带的定速机构构不标准等，，都将影响带带速的偏差。。带速偏差=v实际-v标准v标准×100%式中:v实际为满盘磁带带放音时的最最高或最低带带速；v标准为理想带速或或额定带速。。一般普及型型录音机的带带速偏差约为为±(2%～～3%)，高高级型录音机机在±0.2%以下。2.磁带录音音的抖晃磁带不规则运运动引起记录录信号的寄生生调频现象称称为抖晃，它它是由于机械械传动部件的的不规则，或或磁带在运动动过程中因张张力变化、振振动、电机力力矩的脉动等等，使磁带运运行速度随机机变化所引起起的。衡量抖晃的大大小用抖晃率率表示。抖晃晃引起的寄生生调频的频偏偏Δf对记录信号频频率f0的百分比称为为抖晃率，即即抖晃率式中：f0为记录信号频频率;f为实际放音频频率,Δf=f-f0。人耳对音量变变动的感觉是是比较迟钝的的，但对于信信号频率的变变化是很灵敏敏的，因此，，人耳对录音音机的抖晃就就非常敏感。。在抖晃率不不太高时(20Hz以下下)，抖晃给给人的感觉是是声调高低波波动；而当抖抖晃率比较高高时(20Hz以上)，，就会使人感感到音质不清清晰，像噪子子中含有痰声声一样。3.磁磁带录录音机机的基基准电电平当录音音电平平增加加到一一定程程度时时，录录音信信号使使磁带带上的的磁性性体(磁粉粉)进进入饱饱和区区，导导致录录音音音质产产生严严重的的非线线性失失真。。磁带带上能能够录录音的的最高高电平平，即即饱和和录音音电平平，是是由磁磁带本本身的的性能能决定定的。。为使使录音音失真真小，，录音音电平平必须须设定定在饱饱和录录音电电平以以下的的低处处，但但过低低的录录音电电平又又会导导致录录音的的信噪噪比下下降。。考虑虑到录录音的的互换换性以以及测测量的的要求求，各各标准准组织织对录录音的的基准准电平平作出出了规规定，，基准准电平平一律律以315～1000Hz为为参考考频率率，但但各国国的标标准有有多种种不同同的规规定方方法，，此处处从略略。4.磁磁带录录音机机的频频率特特性录音机机在录录、放放音过过程中中，要要求有有好的的音质质，就就必定定要求求它的的整个个录、、放音音全通通道综综合频频率特特性宽宽而平平直。。对于于不同同用途途、等等级、、带速速的录录音机机，频频率特特性范范围和和允许许偏差差是不不一样样的。。例如如，用用于教教学、、语言言录音音的普普及型型录音音机，，它的的高频频响应应一般般只达达到6.3kHz；；而用用于音音乐欣欣赏用用的高高级录录音机机，它它的频频响可可达14到到16kHz，，甚至至更高高。在在低频频段也也是如如此，，普及及型一一般要要求80～～120Hz左左右，，高级级型低低频响响应要要求达达到40Hz以以下。。图7――14录录放放音损损耗的的补偿偿5.磁磁带录录音机机的失失真与与噪声声磁带录录音机机的失失真可可分为为谐波波失真真和调调制失失真两两种。。调制制失真真包括括信号号的互互调失失真，，以振振幅和和频率率调制制失真真两种种。录音音机产产生的的噪声声有以以下几几种：：(1)背景景噪声声。它它是指指录音音机在在没有有信号号存在在的情情况下下，录录音、、放音音通道道中出出现的的噪声声。背背景噪噪声的的来源源包括括晶体体管或或电子子管本本身的的噪声声和磁磁带噪噪声等等。磁磁带噪噪声是是由于于磁性性体涂涂层的的不均均匀，，磁特特性的的不一一致、、抹音音磁头头抹音音不净净、超超音频频抹音音波形形的不不对称称、磁磁头的的直流流磁化化以及及直流流偏磁磁的磁磁化等等，都都会使使磁带带上记记录下下不应应有的的剩磁磁，从从而形形成噪噪声。。(2)调制制噪声声。它它是在在有录录音信信号存存在时时出现现的噪噪声，，包括括振幅幅调制制噪声声、频频率调调制噪噪声以以及录录音信信号与与偏磁磁之间间产生生的差差拍等等。(3)转换换噪声声。转转换噪噪声是是指一一些断断续性性噪声声，例例如录录、放放开关关的转转换，，话筒筒或耳耳机的的插入入、拔拔出时时所产产生的的噪声声等。。6.降降噪系系统磁带放放音的的最薄薄弱环环节是是磁带带噪声声问题题。为为了降降低噪噪声，，人们们先后后提出出了多多种降降噪系系统。。录音音中常常用的的降噪噪系统统一般般采用用压缩缩扩展展方式式，即即在录录音过过程中中对信信号进进行扩扩展，，放音音时再再进行行压缩缩，以以恢复复信号号的原原貌，，从而而达到到降噪噪的目目的。。目目前常常用的的降噪噪系统统有以以下几几种。。(1)杜比比(DOLBY)降降噪系系统。。此系系统是是英国国人杜杜比发发明的的，根根据其其性能能有三三种不不同形形式：：第一种种形式式为DolbyA,它能能明显显降低低整个个音频频范围围内的的噪声声，但但由于于电路路复杂杂，价价格昂昂贵，，多用用于广广播电电台、、电视视台等等部门门的专专业录录音座座上。。第二种种形式式为DolbyB，，这是是一种种普及及型的的降噪噪系统统，它它仅对对声音音中的的高频频信号号进行行处理理，其其最大大降噪噪量为为10dB,与与无杜杜比降降噪功功能的的系统统有一一定的的兼容容性。。因此此被广广泛用用于盒盒式磁磁带录录音座座上。。第三种种形式式为DolbyC,它是是由两两级串串接起起来的的高级级降噪噪系统统，主主要用用于高高级录录放设设备中中。其其最大大降噪噪量为为20dB,降降噪效效果好好，而而且所所处理理的音音频范范围比比DolbyB低两两个倍倍频程程。特特别适适合于于播放放节奏奏感强强，低低频成成分较较多的的流行行音乐乐。总之，，杜比比降噪噪系统统是目目前使使用得得最普普遍的的降噪噪系统统，专专用标标志是是。(2)自动动降噪噪系统统(ANRS)。它它是日日本胜胜利公公司发发明的的，其其原理理和DolbyB相相似，，但电电路要要简单单得多多，且且有很很好的的兼容容性。。性能能基本本上还还处在在DolbyB档次次上。。(3)动态态降噪噪系统统(DNR)。。其最最大降降噪量量可达达14dB,但但会使使信号号的高高频响响应有有所损损失。。它不不光用用在盒盒式录录音座座上，，还能能对其其它各各种模模拟音音频信信号进进行降降噪处处理。。7.磁磁带的的选择择盒式磁磁带录录音机机使用用的磁磁带，，根据据其使使用的的磁性性材料料不同同可以以分为为普通通带、、二氧氧化铬铬带和和金属属带三三种。。因此此录音音机的的卡座座上往往往设设有磁磁带选选择开开关，，使用用中应应根据据实际际使用用的磁磁带种种类来来选择择相应应的档档，以以便获获得最最佳的的偏磁磁电流流和频频率补补偿。。近年年来，，许多多录音音卡座座都设设有自自动磁磁带选选择功功能，，机器器可以以根据据所用用磁带带种类类，自自动调调整其其偏磁磁电流流、信信号电电平和和频率率补偿偿特性性等。。8.录录音机机的其其它功功能(1)自动动录音音电平平控制制功能能。录录音电电平在在一定定的范范围内内可以以自动动调整整。(2)电脑脑选曲曲功能能。录录音机机能利利用每每首曲曲子之之间的的间隔隔，产产生一一个记记数信信号被被“电电脑””(计计数器器)记记录，，当记记满设设定的的数之之后，，输出出一个个信号号去控控制录录音机机的放放音机机构，，使录录音机机自动动放音音。(3)自动动翻转转功能能。录录音机机能自自动““翻转转”播播放磁磁带的的另一一面。。我们们知道道磁带带都有有两面面，分分别对对应着着两条条磁迹迹，录录音的的自动动“翻翻转””，并并不是是去翻翻转磁磁带，，而是是通过过切换换控制制电路路去控控制放放音磁磁头和和磁带带驱动动机构构，让让放音音磁头头去拾拾取磁磁带的的另一一条磁磁迹信信号，，同时时磁带带驱动动机构构让磁磁带反反转。。也有有的录录音机机是通通过旋旋转放放音磁磁头来来完成成自动动翻转转功能能的。。(4)倍倍速速复复制制功功能能。。录录音音机机在在复复制制磁磁带带时时，，可可以以用用倍倍速速的的方方式式进进行行，，这这样样可可以以减减少少复复制制的的时时间间。。9.磁磁头头的的消消磁磁磁头头使使用用一一段段时时间间后后会会产产生生磁磁化化现现象象，，从从而而使使放放音音信信号号产产生生失失真真。。因因此此要要用用消消磁磁器器对对磁磁头头进进行行消消磁磁处处理理。。消消磁磁的的方方法法是是：：将将消消磁磁器器接接通通电电源源，，缓缓慢慢接接近近磁磁头头，，然然后后上上下下移移动动四四五五次次，，最最后后慢慢慢慢远远离离磁磁头头至至半半米米外外关关掉掉电电源源即即完完成成一一次次消消磁磁。。10.卡卡座座的的选选择择选择择录录音音卡卡座座时时应应根根据据卡卡座座的的主主要要技技术术指指标标来来进进行行考考虑虑。。在在表表7――8、、表表7-9、、表表7――10中中列列出出了了几几个个厂厂家家的的录录音音卡卡座座的的性性能能指指标标和和功功能能特特点点等等参参数数，，以以供供读读者者选选购购时时参参考考。。表7――8雅雅马马哈哈(YAMAHA)几几种种盒盒式式录录音音座座的主主要要技技术术指指标标表7――9先先锋锋(PIONEER)几几种种盒盒式式录录音音座座的主主要要技技术术指指标标表7――10索索尼尼(SONY)几几种种盒盒式式录录音音座座的的主主要要技技术术指指标标7.2.4数数字字录录音音机机简简介介前面面介介绍绍的的磁磁带带录录音音机机使使用用方方便便、、利利于于普普及及是是其其最最大大的的优优点点，，但但由由于于采采用用的的是是模模拟拟技技术术以以及及其其它它一一些些原原因因，，放放音音质质量量较较差差。。针针对对这这个个问问题题，，世世界界上上各各大大数数字字技技术术公公司司先先后后进进行行各各种种研研究究开开发发，，各各种种数数字字录录音音机机也也先先后后和和消消费费者者见见面面。。1.数数字字盒盒式式磁磁带带录录音音机机(DCC)1992年年飞飞利利浦浦决决定定把把1963年年他他们们发发明明的的盒盒式式磁磁带带系系统统(模模拟拟技技术术)改改成成数数字字盒盒式式录录音音机机DCC。。DCC系系统统是是数数字字音音频频技技术术与与传传统统的的模模拟拟小小型型盒盒带带技技术术(ACC)相相结结合合的的产产物物。。DCC播播放放机机最最大大的的优优点点是是在在其其上上既既可可以以录录放放DCC数数字字磁磁带带，，也也可可录录放放ACC模模拟拟磁磁带带，，而而DAT则则缺缺乏乏这这种种兼兼容容性性。。DCC采采用用的的录录制制方方式式是是带带有有PASC(精精确确自自适适应应子子频频带带编编码码)数数据据压压缩缩的的浮浮点点式式PCM，，取取样样频频率率48kHz(或或44.1kHz及及32kHz),最最大大录录制制时时间间60min××2=120min，，动态态范范围围可可达达到到108dB,频频率率响响应应2～～2200Hz，，通通道道分分离离度度与与CD相相当当，，谐谐波波失失真真<0.0025%，，抖抖晃晃度度无无法法测测出出(极极小小)，，信信噪噪比比108dB。。记记录录体体为为磁磁带带媒媒体体，，带带宽宽3.78cm，，带带速速与与模模拟拟磁磁带带相相同同，，带带盒盒尺尺寸寸与与模模拟拟磁磁带带盒盒尺尺寸寸相相同同，，都都为为102××64××12(mm)3。。世界界上上第第一一台台DCC机机是是飞飞利利浦浦的的DC900型型，，实实现现DCC系系统统的的关关键键技技术术之之一一是是巧巧妙妙地地利利用用人人耳耳的的听听觉觉特特性性(听听觉觉极极限限和和掩掩蔽蔽效效应应)的的数数字字信信号号处处理理技技术术————PASC。。DCC的的误误码码校校正正系系统统采采用用CIRC(交交错错里里德德索索罗罗门门编编码码)方方式式，，误误码码校校正正功功能能非非常常强强大大。。DCC900的的音音质质不不仅仅是是纯纯理理论论上上的的高高音音质质，，有有人人曾曾在在各各种种场场合合下下对对它它反反复复与与原原声声源源进进行行比比较较试试听听，，其其音音质质不不比比CD和和DAT逊逊色色。。DC900采采用用了了飞飞利利浦浦公公司司开开发发的的第第二二代代位位流流式式D/A转转换换集集成成电电路路SAA7350以以及及高高精精度度的的数数字字滤滤波波器器SM5840，，实实现现了了高高性性能能指指标标。。它采用卧卧式机芯芯并安装装在整机机的中央央位置上上，机芯芯与现行行模拟录录音机芯芯在外观观上无任任何区别别，不过过多了基基准销和和带盒检检测孔的的功能检检测开关关。它的的走带系系统采用用固定磁磁头，因因而其控控制较简简单。录录音机为为了能吸吸收因带带速不稳稳定而引引起的抖抖动，在在磁带格格式上设设置了称称之为内内帧缝隙隙的空间间，且这这一长度度可变，，因而允允许记录录速度出出现某种种程度的的变动。。所以它它的抖晃晃率极小小。另外外，它还还有图文文显示、、自动选选曲、节节目重编编等功能能。2.微型型磁光盘盘录音机机(MD)激光唱机机(CD)唯一一美中不不足的是是它只能能放而不不能录。。针对这这一缺点点，SONY公公司于1991年5月月开发出出了小型型磁光盘盘录音机机(MD)，并并于1992年年11月月投放市市场。MD光光盘很小小，尺寸寸为φφ64/411×1.2mm，仅为为CD的的一半大大小，盘盘盒尺寸寸为72×68×5(mm)3,可装入入衬衣口口袋。盘盘片有预预录片(即重放放专用MD，每每片10美元)和记录录专用MD(即即空白片片，供录录音后再再放音，，每片4～5美美元)。。重放专专用MD采用的的是CD技术，，而记录录专用MD是磁磁光碟。。磁光方式式是1957年年由美国国贝尔研研究所开开始研究究，1980年年日本电电信电话话研究所所研究出出激光枪枪记录、、抹去和和重放技技术后，，磁光记记录方式式得以迅迅速发展展。与CD不同同的是该该技术是是在光盘盘表面涂涂以磁性性层。记记录时，，用激光光照射，，当温度度升高到到居里点点(约200℃℃左右)时，再再用磁头头改变该该录音点点的磁化化方向；；重放时时，用激激光照射射MD，，该点的的反射光光的偏光光面因磁磁化方向向不同，，检测出出两种不不同方向向的光，，从而准准确地读读取信息息。SONY与与TDK合作研研究出了了可以记记录100万次次的空白白碟。MD的直直径只有有CD的的一半大大，但却却与CD有着同同样的信信息容量量，最长长可播放放74min。。在技术指指标方面面，MD的动态态范围约约100dB多多，频响响为5～～20000Hz，通通道隔离离度同CD的。。谐波失失真极低低，与DCC的的相同。。总的复复制精度度极好，，另外MD的信信息检查查速度极极快，一一秒之内内就能找找到正确确的播放放位置，，快于DCC的的。MD较DCC更经经久耐用用。由于于体积小小，又采采用了抗抗冲击存存储器技技术，特特别便于于携带。。据报道道，另一一种更高高性能的的磁光盘盘KDD正在研研制中，，它的存存储容量量将是现现在软磁磁盘的100至至200倍。由由于其存存储量大大，可以以用于声声音和图图像的记记录与重重放。3.数字字音频磁磁带录音音机(DAT)它也采用用脉冲编编码调制制PCM进行录录制，由由A/D转换器器、D/A转换换器和数数字记录录装置等等组成，，输入、、输出都都可以是是模拟信信号，也也可以是是数字信信号。为了制定定统一的的规格，，1983年6月，在在由硬件件、软件件、磁带带三方面面厂家参参加的座座谈会上上决定了了旋转磁磁头型DAT(R[CD*2]DAT)和和固定磁磁头型DAT(S―DAT)的实用用暂行规规格。由由于版权权问题，，使DAT的商商品化受受到了限限制。几经磋商商，对限限制翻录录终于制制定出了了新的规规格———连续翻翻录管制制系统，，它规定定：对CD的数数码翻录录只能到到第一代代为止，，不能再再从第一一代翻录录成第二二代;从从模拟输输入进行行录音的的信号在在转为数数码信号号后也只只允许翻翻录一次次。就就DAT的性能能来说，，CD能能做到的的，DAT也能能实现；；但反之之则不然然。DAT的尺尺寸为73mm×54mm××10.5mm，比现现时的盒盒式模拟拟录音尺尺寸要小小得多，，而DAT的带带长仅为为模拟磁磁带的1/3，，但却能能记录2小时的的节目。。DAT的的动态范范围宽，，超过96dB，信噪噪比高，，没有磁磁滞现象象，没有有调制噪噪声，可可以纠错错和补偿偿，抖晃晃率极低低。频响响在5～～22000Hz范围围内相当当平滑。。DAT的取样样频率近近年来多多为44.1kHz(与CD、MD相同)，且正正向着高高倍取样样频率的的方向发发展。4.ACC、、DCC、CD、MD、DAT性能能比较前面分别别介绍了了模拟盒盒式录音音机(ACC)，数字字盒式录录音机(DCC)、微微型磁光光盘录音音机(MD)以以及数字字音频磁磁带录音音机(DAT)的性能能，为了了便于比比较这几几种信号号源设备备，我们们在表7-11中示出出其主要要特点。。