音响工程基础知识

音响工程基础知识主讲：王培坚

24九月2023扩声系统技术讲座2内容一、扩声系统的概念二、音响设备的配置三、扩声系统基本操作四、扩声系统常见问题24九月2023扩声系统技术讲座3一、扩声系统基本概念扩声系统：包括电声设备与声场。主要过程：将声信号转换为电信号，经放大、处理、传输，再转换为声信号，还原于所服务的声场环境。主要设备：音源设备、调音台、信号处理设备、功率放大器和扬声器系统等。返回24九月2023扩声系统技术讲座4扩声系统的作用提高声压音质加工与处理艺术创作中的一个环节返回24九月2023扩声系统技术讲座5

扩声系统基本结构

信号源设备调音台周边设备功率放大器扬声器系统ＣＤＤＶＤ调音台效果器均衡器ＤＳＰ功放功放功放均衡器功放24九月2023扩声系统技术讲座6二、音响设备的配置功放与扬声器配置阻尼系数配置平衡与非平衡24九月2023扩声系统技术讲座71.功放与扬声器配置功率配置方法：功放的额定输出功率≥音箱的额定输入功率功放的最大输出功率≤音箱的最大输入功率实际应用：对动态要求不高的扩声系统，功放额定功率是扬声器额定功率的1~1.5倍；而对动态要求高的扩声系统，功放的功率可以更大些，配置成1.5~2倍。思考：功放的额定功率小于音箱的额定功率能保护扬声器？24九月2023扩声系统技术讲座82.阻尼系数配置家用音响系统最佳阻尼系数（Df）约为10~20之间。专业扩声系统的阻尼系数应尽可能高些。国标规定（Df）必须大于10，高保真取值30~50之间。

阻尼系数对扩声系统低频特性的影响较大。提高阻尼系数对改善低频的瞬态特性有利。阻尼系数计算：

Df=扬声器阻抗÷（功放内阻+传输线阻抗）24九月2023扩声系统技术讲座9实例用EVCP2200功放驱动G115音箱，功放与音箱间选用长50米，截面积4mm2传输线，阻尼系数（Df）为多大？（功放：Q=300；铜的电阻率：ρ=0.0185Ωmm2/m)解：功放内阻：R0=8÷300=0.027（Ω）传输线阻：R

=ρ×（L÷S）

=0.0185×（50×2÷4）=0.463（Ω） 阻尼系数：Df=8÷（0.463+0.027）=16.3结论：阻尼系数不够高。应增加导线的线径或缩短长度。24九月2023扩声系统技术讲座103.平衡与非平衡卡侬插头有四个接线柱，要注意线路地和屏蔽地的处理方法，简单地短接处理是错误的。平衡传输能有效抑制各种共模干扰，适合长距离传输音频信号。非平衡传输易受外界电磁波干扰，传输距离一般不大于5米。平衡传输对共模干扰的抑制能力受平衡性能的影响。不同档次的设备，输入、输出平衡性能的差异会影响扩声系统的抗干扰能力。选用JACK插头时，插头类型要与音响设备输入、输出方式对应。平衡可以替代非平衡的观点是错误的。24九月2023扩声系统技术讲座11三、扩声系统基本操作开启和关闭扩声系统粉红噪声信号及应用电平显示与监控扩声系统电平调试24九月2023扩声系统技术讲座121.开启和关闭扩声系统开机：先打开前级设备电源，按信号流程逐级向后打开其余设备电源，最后打开功放的电源。关机：先关闭功放的电源，按信号流程逐级向前关闭其余前级设备的电源。设备在开机和关机时的“浪涌电流”冲击是造成设备故障的主要原因。

结论：配置时序电源能提高扩声系统的可靠性。24九月2023扩声系统技术讲座132.粉红噪声信号及应用粉红噪声概念：随着频率的提高，能量以-3dB/OCT逐渐减弱。特点：与音乐中的能量分布方式相似。应用：作为音响设备和系统的标准测试信号。粉红噪声信号白噪声信号褐色噪声信号噪声类型24九月2023扩声系统技术讲座14粉红噪声的光谱／频谱图粉红噪声光谱粉红噪声频谱24九月2023扩声系统技术讲座15白色噪声的光谱／频谱图白噪声光谱白噪声频谱24九月2023扩声系统技术讲座16褐色噪声的光谱／频谱图褐色噪声光谱褐色噪声频谱24九月2023扩声系统技术讲座17扩声系统中的疑问为什么音箱中高频单元更容易损坏？为什么DISCO舞厅中音乐开的很响，调音师不担心扬声器的安全问题，而歌厅里的歌声并不响亮，调音师却担心扬声器的安全问题？扩声系统中串接压/限器能保护扬声器吗？功率配备不够的情况下怎样提高扩声的响度？24九月2023扩声系统技术讲座183.电平显示与监控PPM表——峰值电平指示，用于监控设备过载情况，PPM表的额定电平为+4dB。VU表——音量电平指示，用于监控听众对音乐响度的感觉，VU表的额定电平为0dB。注意：扩声时PPM表与VU表指示的差异很大，扩声设备要留有足够的动态余量。调音台动态余量为16dB。24九月2023扩声系统技术讲座194.扩声系统电平调试电平t16dB+4dB-60dB动态余量64dB信噪比最大不失真输出电平额定输出电平噪声电平80dB动态范围结论：信号电平过高，易产生失真。信号电平过低，信噪比下降。动态范围=信噪比+动态余量+20dB24九月2023扩声系统技术讲座20调音台的电平设置输入通道处于额定电平，效果最佳。混合电平调整的依据是的艺术需要。正常扩声的输出电平设置为0~+4dB。注意：电平指示通常有三种颜色，绿色、黄色、红色。

绿色表示有信号输入；黄色表示信号电平正常；红色表示电平太高。 电平指示偶尔出现红色状态属正常情况。24九月2023扩声系统技术讲座21四、扩声系统的常见问题扩声系统声压级估算实际应用中的现象防止扩声啸叫的方法24九月2023扩声系统技术讲座221.扩声系统声压级估算影响扩声声压级的因素：扬声器的灵敏度、功率、距离、位置以及室内混响等参数。自由声场中声压级：SPL=10lgPe+SPL0-20lgr

式中： SPL——听众区声压级

Pe——扬声器输入功率

SPL0——扬声器灵敏度

r——音箱与听音区距离24九月2023扩声系统技术讲座23实例在自由声场中，功放的输出功率为100W，扬声器的灵敏度为100dB，问离扬声器16米处听众区的声压级为多大？ 解：SPL=10lgPe+SPL0-20lgr

=20+100-24 =96（dB)

注意：功率增加10倍，声压级上升10dB；距离赠加一倍，声压级下降6dB。24九月2023扩声系统技术讲座242.实际应用中的现象扬声器数量每增加一倍，最大声压级增加3dB；扬声器输入功率每增加一倍，声压级增加3dB；扬声器与听众间距离每增加一倍，声压级减小6dB；室内实际声压级比自由声场中的计算值高约3~9dB；调音台的