弱电工程音响系统基础知识汇总

专业音响基础知识HYPERLINK\l"_Toc149101730"什么是分频器：2HYPERLINK\l"_Toc149101731"什么是激励器：2HYPERLINK\l"_Toc149101732"什么是反馈抑制器：2HYPERLINK\l"_Toc149101733"什么是调音台：2HYPERLINK\l"_Toc149101734"什么是幻象电源2HYPERLINK\l"_Toc149101735"什么是话筒指向性：3HYPERLINK\l"_Toc149101736"什么是压缩限幅器：3HYPERLINK\l"_Toc149101737"什么是均衡器：3HYPERLINK\l"_Toc149101738"音响系统的主要技术指标4HYPERLINK\l"_Toc149101739"二、信噪比：4HYPERLINK\l"_Toc149101740"三、动态范围：4HYPERLINK\l"_Toc149101741"四、失真：4HYPERLINK\l"_Toc149101742"五、立体声分离度：4HYPERLINK\l"_Toc149101743"六、立体声平衡度：4HYPERLINK\l"_Toc149101744"响度5HYPERLINK\l"_Toc149101745"失真度5HYPERLINK\l"_Toc149101746"音箱的灵敏度(单位Db)5HYPERLINK\l"_Toc149101747"阻抗5HYPERLINK\l"_Toc149101748"信噪比5HYPERLINK\l"_Toc149101749"音色6HYPERLINK\l"_Toc149101750"动态范围6HYPERLINK\l"_Toc149101751"总谐波失真(THD)6HYPERLINK\l"_Toc149101752"17、立体声分离度7HYPERLINK\l"_Toc149101753"18、阻尼系数7HYPERLINK\l"_Toc149101754"l9、等响度控制7什么是分频器：分频器是指将不同频段的声音信号区分开来，分别给于放大，然后送到相应频段的扬声器中再进行重放。在高质量声音重放时，需要进行电子分频处理。它可分为两种：（1）功率分频器：位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷点，产生交叉失真，它的参数与扬声器阻抗有的直接关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差也较大，不利于调整。（2）电子分频器：将音频弱信号进行分频的设备，位于功率放大器前，分频后再用各自独立的功率放大器，把每一个音频频段信号给予放大，然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现，调整较容易，减少功率损耗，及扬声器单元之间的干扰。使得信号损失小，音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器，成本高，电路结构复杂，运用于专业扩声系统。什么是激励器：激励器是一种谐波发生器，利用人的心理声学特性，对声音信号进行修饰和美化的声处理设备。通过给声音增加高频谐波成分等多种方法，可以改善音质、音色、提高声音的穿透力，增加声音的空间感。现代激励器不仅可以创造出高频谐波，而且还具有低频扩展和音乐风格等功能，使低音效果更加完美、音乐更具表现力。使用激励器提高声音的清晰度，可懂性和表现力。使声音更加悦耳动听，降低听音疲劳，增加响度。虽然激励器只给声音增加了0.5dB左右的谐波成分，但实际听起来，音量好像增加了10dB左右。使声音的听觉响度明显增加，声音图像的立体感，以及声音的分离度的增加；改善了声音的定位和层次感，还可以提高重放声音的音质，磁带的复制率。因为声信号在传送和录制过程中会损失高频谐波成分，出现高频噪声。此时前者用激励器先对信号进行补偿，后者可用滤波器将高频噪声滤掉后，再营造出高音成分，保证重放音质。激励器的调节需要音响师对系统的音质和音色进行判别，再根据主观听音评价进行调整。什么是反馈抑制器：反馈抑制器消除回授啸叫现象，同时保持足够音量和良好音质的方法、过程。在会议、演出、演讲、报告会等众多场合，良好的扩声系统都是必不可少的。在实际应用中，我们经常会遇到这样那样的问题，其中回授导致的啸叫现象是最常碰到也最令人头痛。不但刺耳难听，而且可能对扬声器乃至功放系统产生巨大危害。早期，人们常利用分段均衡器（EQ）作为声反馈抑制设备。由于EQ滤波器是固定不可变的，无法将其精确定位到回授点。另外，由于EQ滤波器的带宽较宽，陷波深度较深，使用过程中将损失不少声功率。反馈抑制器的出现克服均衡器作为声反馈抑制设备的很多不足。与分段图形均衡器相比，它有三大优势：首先是具有自动功能，设置好后，无须音响师手动调整；其次是能够自动搜索、精确定位回授频点；第三个也是最重要的优点是反馈抑制器的宏滤波器不必做得很深或是很宽，它比多段EQ滤波器窄数十倍，这意味着音响师可在保证不发生啸叫情况下将系统增益推得更高。什么是调音台：调音台又称调音控制台，它将多路输入信号进行放大、混合、分配、音质修饰和音响效果加工，是现代电台广播、舞台扩音、音响节目制作等系统中进行播送和录制节目的重要设备。调音台按信号出来方式可分为：模拟式调音台和数字式调音台。什么是幻象电源主要是为电容话筒提供工作电源。非电容话筒就无需幻想电源。幻象供电要求在麦克风和电源供应端之间的平衡连接，通常使用XLR插头的3根导线，2和3脚供给相同的直流电压，这一电压是相对1脚的地电位而言。一般来说，幻象电源的来源是交流市电，只有在没有交流电的地方如野外才考虑用电池供电。现有的幻象电源类型共3类，使用的电压为12，24和48伏。调音台上经常有一个幻象电源的开关，控制一组（例如8个）输入插座。你需要知道如果有其他类型的麦克风（例如动圈麦克风）同时应用时会发生什么情况。一般情况下，动圈麦克风的信号从2，3脚送出，即使幻象电源打开，两个脚的电位相等，完全可以正常使用。带有内部自己供电的电容麦克风不要接到幻象电源上。电子管电容麦克风也不要接到幻象电源上，它们要求更高的电压和更大的电流，通常配有专用的电源供应。如果你试图连接一个带式（ribbon）麦克风到幻象供电的插座，马上就会造成大麻烦，那条可怜的音带这时就变成保险丝了。绝对不要把带式麦克风插到幻象供电的插座上！什么是话筒指向性：话筒灵敏度随声波人射方向而变化的特性，由话筒的内部结构决定，通常用极坐标曲线图的形式进行描绘，以表示不同频率的声音在不同角度下，话筒的拾音灵敏度的变化情况。常见的指向特性有心形、全向型、双向型、超心形和强指向形等，不同指向性的话筒适合不同场合什么是压缩限幅器：压缩限幅器是压缩器和限幅器的统称。它是音频信号的一种处理设备，可以将音频电信号的动态进行压缩或进行限制。压缩器为可变增益放大器，其放大倍数(增益)可以随输入信号的强弱而自动变化，是成反比的。当输入信号达到一定程度（阈值也称临界值）时，输出信号随输入信号的增加而增加，这种情况称为压缩（Compressor）；不再增加则称为限制（Limiter）。过去的压限器采用硬拐点（Hard-knee）技术，输入信号一达到阈值。增益就立即减少，这样就会出现信号在拐点（增益变化的转折点）处动态突变现象，使人耳明显地感觉到强信号被突然压缩的现象。为了解决这一不足，现代新型压限器采用了软拐点（soft-knee）技术，这种压限器在阈值前后的压缩比变化是平衡的，渐变的，使压缩变化难以察觉，音质进一步提高。压限器在录音过程中可以使乐器和歌唱者的音量保持一定的平衡；保证各种信号强度的均衡。有时也用来消除歌唱者的口齿声，或利用改变压缩和释放时间，产生声音由小变大的“反转声”特殊效果。在广播系统中是用它来压缩较大动态范围的节目信号在防止调制失真和防止发射机过载的前提下，提高平均发射电平。在歌舞厅的扩声系统中，压限器是将信号通过压缩在保持原节目的风貌下，降低音乐的动态，以满足扩声系统和艺术活动的要求。虽然压限器有多种用途，现代压缩器普通采用了软拐点等新技术，可进一步减小压限器的压缩器的副作用，但是并不意味着压限器对音质的破坏作用就已不复存在了。所以，在扩声系统中，不要滥用压限器，即使要用也应该慎用减少用压限器对信号进行处理。这不仅是保护功放、音箱的需要，也是对改善音质的需要。什么是均衡器：均衡器是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其它特殊作用，一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。均衡器分为三类：图示均衡器，参量均衡器和房间均衡器。1．图示均衡器：亦称图表均衡器，通过面板上推拉键的分布，可直观地反映出所调出的均衡补偿曲线，各个频率的提升和衰减情况一目了然，它采用恒定Q值技术，每个频点设有一个推拉电位器，无论提升或衰减某频率，滤波器的频带宽始终不变。常用的专业图示均衡器则是将20Hz~20kHz的信号分成10段、15段、27段、31段来进行调节。这样人们根据不同的要求分别选择不同段数的频率均衡器。一般来说10段均衡器的频率点以倍频程间隔分布，使用在一般场合下，15段均衡器是2/3倍频程均衡器，使用在专业扩声上，31段均衡器是1/3倍频程均衡器，多数有在比较重要的需要精细补偿的场合下，图示均衡器结构简单，直观明了，故在专业音响中应用非常广泛。2．参量均衡器：亦称参数均衡器，对均衡调节的各种参数都可细致调节的均衡器，多附设在调音台上，但也有独立的参量均衡器。调节的参数内容包括频段（如低、中低、中高和高频等）、频点（扫频式，可任意选择）、增益（提衰量）和品质因数Q（频带宽度，有任意可调式和高Q和低Q选择式）等，一般用于对声音进行主观调节，为艺术创作需要，对声音信号做特殊加工处理。可以美化（包括丑化）和修饰声音，使声音（或音乐）风格更加鲜明突出，丰富多彩达到所需要的艺术效果。3．房间均衡器，用于调整房间内的频率响应特性曲线的均衡器，由于装饰材料对不同频率的吸收（或反射）量不同以及简正共振的影响造成声染色，所以必须用房间均衡器对由于建声方面的频率缺陷加以客观地补偿调节。频段分得越细，调节的峰越尖锐，即Q值（品质因数）越高，调节时补偿得越细致，频段分的越粗则调节的峰就比较宽，当声场传输频率特性曲线比较复杂时较难补偿。音响系统的主要技术指标音响系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一个单元自身性能的好坏，如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。其技术指标主要有六项：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。一、频率响应：所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝(dB)为单位表示频率的幅度。音响系统的总体频率响应理论上要求为20~20000Hz。在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因，往往不能够达到该要求，但一般至少要达到32~18000Hz。二、信噪比：所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝(dB)来表示。一般音响系统的信噪比需在85dB以上。三、动态范围：动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，单位为分贝(dB)。一般性能较好的音响系统的动态范围在100(dB)以上。四、失真：失真是指音响系统对音源信号进行重放后，使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化。音响系统的失真主要有以下几种：1．谐波失真：所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分。此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。高保真音响系统的谐波失真应小于1%。2．互调失真：互调失真也是一种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。3．瞬态失真：瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，从而使信号产生失真。一般以输入方波信号通过放音设备后，观察放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。五、立体声分离度：立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。六、立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1dB。响度声音的强弱称为强度，它由气压迅速变化的振幅(声压)大小决定。但人耳对强度的主观感觉与客观的实际强度并不一致，人们把对于强弱的主观感觉称为响度，其计量单位也为分贝(Db)，它是根据1000Hz的声音在不同强度下的声压比值，取其常用对数值的l／10而定的。取对数值的原因是由于强度与响度的增加不是成正比关系，而是真数与对数的关系！例如声音强度大到10倍时，听起来才响了一级(10dB)，强度大到100倍时听起来才响了两级(20dB)。对于1000Hz的声音信号，人耳能感觉到的最低声压为2×10E－5Pa，把这一声压级定为0dB，当声压超过130dB时人耳将无法忍受，故人耳听觉的动态范围为0～130dB。人对强度相等、频率不同声音感觉是不同的；声压级越高，人的听觉频率特性越平直；声压级越低，人的听觉频率范围越小；频率f＜16～20Hz以及f＞18～20KHz的声音，不论声级多高，人耳都是听不到的。故人耳的听觉频率为20Hz～20KHz，这个频带叫音频或声频；不论声压高低，人耳对3KHz～5KHz频率的声音最为敏感。大多数人对信号声级突变3dB以下时是感觉不出来的，因此对音响系统常以3dB作为允许的频率响应曲线变化范围。失真度有谐波失真、互调失真和瞬态失真之分。谐波失真是指声音回放中增加了原信号没有的高次谐波成分而导致的失真；互调失真影响到的主要是声音的音调方面；瞬态失真是因为扬声器具有一定的惯性质量存在，盆体的震动无法跟上瞬间变化的电信号的震动而导致的原信号与回放音色之间存在的差异。它在音箱与扬声器系统中则是更为重要的，直接影响到音质音色的还原程度的，所以这项指标与音箱的品质密切相关。这项常以百分数表示，数值越小表示失真度越小。普通多媒体音箱的失真度以小于0.5%为宜，而通常低音炮的失真度普遍较大，小于5%就可以接受了。音箱的灵敏度(单位Db)音箱的灵敏度每差3dB，输出的声压就相差一倍，一般以87Db为中灵敏度，84Db以下为低灵敏度，90Db以上为高灵敏度。灵敏度的提高是以增加失真度为代价的，所以作为高保真音箱来讲，要保证音色的还原程度与再现能力就必须降低一些对灵敏度的要求。但不能反过来说，灵敏度高的音箱音质一定不好而低灵敏度的音箱一定就好。灵敏度低的音箱功放难以推动(要求功放的贮备功率较大)。所以灵敏度虽然是音箱的一个指标，但是它与音箱的音质音色无关。阻抗它是指扬声器输入信号的电压与电流的比值。音箱的输入阻抗一般分为高阻抗和低阻抗两类，高于16Ω的是高阻抗，低于8Ω的是低阻抗，音箱的标准阻抗是8Ω。在功放与输出功率相同的情况下，低阻抗的音箱可以获得较大的输出功率，但是阻抗太低了又会造成欠阻尼和低音劣化等现象。所以这项指标虽然与音箱的性能无关，但最好还是不要购买低阻抗的音箱，推荐值是标准的8Ω。耳机的阻抗一般是高阻抗的——32Ω很常见。功放的阻抗一般可标为等值阻抗，比如4Ω下130W的输出，大概相当于等值的80W的输出。有一个容易与之混淆的名词叫做“阻尼系数”，这是指扬声器阻抗除以放大器源的内阻，范围大约是25～1000。扬声器纸盆在电信号已经消失后还要振荡多次才能完全停止摆动，而线圈发出的电压产生电流和磁场可以阻止这种寄生运动，这就是阻尼。电流的幅度也就是阻尼的效果取决于此电流流经放大器输出级的内阻，这一电阻要远低于扬声器的额定阻抗，典型值为0.1Ω，但由于扬声器音圈的串联电阻和分频网络的串联电阻的存在，阻尼系数难以做到50。信噪比又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。是指音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。也用Db表示。例如，某磁带录音座的信噪比为50dB，即输出信号功率比噪音功率大50dB。信噪比数值越高，噪音越小。国际电工委员会对信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63dB，后级放大器大于等于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应大于90dB；所以信噪比低于80dB的音箱不建议购买！而低音炮70Db的低音炮同样原因不建议购买。音色对声音音质的感觉，也是一种声音区别于另一种声音的特征品质。不同的乐器在发同一音调时，它们的色可以迎然不同。这是由于它们的基频频率虽相同，但谐波成分相差甚大。故音色不但取决于基频，而且与基频成整倍数的谐波密切有关，这就使每种乐器和每个人有不同的音色。动态范围声音中最强与最弱的比值，用Db表示。例如一个乐队的动态范围为90dB，这意味着最弱部分的功率比最响部分的低90dB。动态范围是功率之比，与声音的绝对水平无关。如前所述，人耳的动态范围从0到130dB。自然界各种声音的动态范围的变化也是很大的。一般语言信号大约只有20～45dB，有些交响乐的动态范围可达30～130dB或更高。但由于一些因素的限制，音响系统的动态范围很少能达到乐队的动态范围。录音装置的内在噪音决定了可能录制的最弱音，而系统的最大信号容量(失真水平)限制了最强的音。一般把声音信号的动态范围定为100dB，故音响设备的动态范围能做到100dB，就很好了。总谐波失真(THD)指音频信号源通过功率放大器时，由于非线性元件所引起的输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的，我们用新增加总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。例如，一个放大器在输出10V的1000Hz时又加上Lv的2000Hz，这时就有10％的二次谐波失真。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。一般说来，1000Hz频率处的总谐波失真最小，因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。但总谐波失真与频率有关，因此美国联邦贸易委员会于1974年规定，总谐波失真必须在20～20000Hz的全音频范围内测出，而且放大器的最大功率必须在负载为8欧扬声器、总谐波失真小于1％条件下测定。国际电工委员会规定的总谐波失真的最低要求为：前级放大器为0.5％，合并放大器小于等于0.7％，但实际上都可做到0.1％以下：FM立体声调谐器小于等于1.5％，实际上可做到0.5％以下；激光唱机更可做到0.01％以下。由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波，不能反映出放大器的全貌。实际的音乐信号是各种速率不同的复合波，其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标。故高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、瞬态互调失真等参数。(l)互调失真(IMD)：将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的