《音响系统组成》PPT课件.ppt

天道启科技术交流会 音响设计基础音响系统的组成 主要内容 1 音源 传声器 CDDVD 2 调音台3 周边处理设备4 功放5 音箱 功放 音箱 话筒 音源 调音台 信号处理器 艺术 声音的创作 技术 声音的还原 话筒 将声信号转换为电信号的换能器 按指向性分类 驻极体电容话筒 话筒 又称麦克风 微音器 拾音器 传声器 无线话筒工作原理 如右图 用话筒音头将声音的声波转制成音频信号 以调频的方式调制成一个超高频信号 并通过天线向空间发射出去 接收时 采用一个调频接收机 用天线接收载波信号并经过高放 解调 中放 比例鉴频 前置级 放大级 最后输出一个音频信号 1声源2话筒音头3领夹4发射器5接收器6调音台7电源 无线话筒 从接收频段分 FM频段 目前少用 VHF频段 甚高频 UHF频段 超高频 从接收方式分 一拖一 一台接收机 一根天线对应一支话筒一拖二 一台接收机 内装两套接收电路 两根天线对应两支话筒二拖一 一台接收机 两根天线 分集接收 对应一支话筒 频率范围 频率范围 30 300MHz 300 3000MHz 无线话筒 UHF的优势 VHF的优势 1 对较小金属物体的反射VHF 169 230MHz 反射少UHF 690 960MHz 反射多 可形成多途径传播产生的干扰2 对金属小孔 删网 的反射VHF 169 230MH很少反射 可绕射传播UHF 690 960MHz 反射3 对非金属物体 如人体 墙等 的穿透力VHF 169 230MHz 穿透力强UHF 690 960MHz 传播衰减大4 对非金属物体的反射VHF 169 230MHz 吸收 不反射UHF 690 960MHz 更大的吸收5 天线电缆对信号的衰减VHF 169 230MHz 损耗低UHF 690 960MHz 损耗大 因此接受天线必须靠近接收机6 价格VHF 169 230MHz 便宜UHF 690 960MHz 昂贵7 电池寿命VHF 169 230MHz 一般较长UHF 690 960MHz 需较大发射功率 电池寿命较短8 系统设置VHF 169 230MHz 由于限制了兼容频道 因此设置简单UHF 690 960MHz 系统设置复杂 9 其他系统的干扰VHF 169 230MHz 受VHF电视频道 呼叫站和无绳电话及其他工业干扰源的干扰较大UHF 690 960MHz 高频干扰较少10 射频噪声VHF 169 230MHz 较大UHF 690 960MHz 很小11 天线尺寸 长度 VHF 169 230MHz 天线较长UHF 690 960MHz 天线很短 便于隐装12 音频调制信号带宽VHF 169 230MHz 较窄 不允许扩展UHF 690 960MHz 较宽 可扩展 音质更好13 可使用的频率范围VHF 169 230MHz 不宽 61MHz UHF 690 960MHz 很宽 270MHz 14 信号动态范围VHF 169 230MHz 不大UHF 690 960MHz 较大15 发射功率VHF 169 230MHz 不允许太大 以免干扰其他设备UHF 690 960MHz 允许较大的发射功率 最大为50mW 16 多通道同时使用的可能信VHF 169 230MHz 可选择的多通道兼容频率少UHF 690 960MHz 允许组成更大的系统 VHF和UHF的对比 话筒 将声信号转换为电信号的换能器 按指向性分类 驻极体电容话筒 动圈传声器结构简单 稳定可靠 使用方便 固有噪声小 被广泛用于语言广播和扩声系统中 但缺点是灵敏度较低 频率范围窄 电动式传声器 灵敏度较高 频率响应平坦 瞬态特性优良 但制造工艺复杂 成本高 坚固性较差 使用时需要较高直流工作电压 多用于高质量的广播 录音 扩音中 电容式传声器 话筒 将声信号转换为电信号的换能器 按指向性分类 驻极体电容话筒 2 心形 超心形 为语言 歌声拾音用 1 全指向形 为乐队拾音用 4 强指向形 拾取一定方向的音源 而将环境噪声排斥在拾取空间之外 新闻采访常用 3 双指向形 录音棚等 传声器的技术指标 1 灵敏度灵敏度是话筒在单位声压激励下输出电压 输入声压的比值 其单位是mV Pa 为与电路中电平的度量一致 灵敏度也可以分贝值表示 0dBm 1mW Pa 即把1Pa输入声压下给600 负载带来的1mW功率输出定义为0dB 0dBV 1V bar 把在1 bar输入声压下产生的1V电压输出定义为0dB 早期分贝多以单位dBm和dBV表示 现在的分贝则以单位dB 表示 0dB 0 775V Pa 即将1Pa输入声压下话筒0 775V电压输出定义为0dB 2 频率响应 freguencyresponse 通常电容传声器有较平坦的频响曲线 而动圈传声器在高频段 主要在3kHz 5kHz 稍有提升 以增加拾音的明亮度和清晰度 3 额定噪声传声器的噪声是由于组成传声器的元件或负载上的分子热运动等原因形成的 4 失真度和动态范围总谐波失真系数通常不大于0 5 主要进口话筒品牌 专业音源 CD机 卡座 MD机 DVD机 硬盘录音机 娱乐音源 KTV点歌系统 功放 音箱 话筒 音源 调音台 信号处理器 艺术 声音的创作 技术 声音的还原 调音台又称调音控制台 它将多路输入信号进行放大 音质修饰和音响效果加工 混合 分配 是扩声系统的主要控制设备 调音台的基本结构与功能 信号接口 控制界面 单声道输入4 64路 立体声输入2 8路 输出2 27路 功放 音箱 话筒 音源 调音台 数字信号处理器 艺术 声音的创作 技术 声音的还原 效果器 压缩 限幅器 门限 扩展器 自动反馈抑制器 激励器 效果器 作用 产生声场效果和特殊的声音效果 效果器的工作原理 通过对输入音频信号进行延时及衰减处理后与原始信号叠加来实现的 在现场的条件下 模仿不同条件下的声场效果 如房间 Room 混响 大厅 Hall 混响 教堂 Church 混响等 它可以弥补自然混响的不足以改变和美化音色还可以产生各种特殊的效果以增强音响艺术的感染力 效果器又分为延时效果器和混响效果器 动态控制器 压缩 限幅 门限 扩展 压缩器的作用 限幅器的作用 门限器的作用 扩展器的作用 在输入信号不大时 对信号不做处理 输入信号大到一定程度的时候 开始按照一定的比例开始将输入信号减弱 当输入信号的大小达到一定的程度的时候 将输入信号压至一个固定的值 主要用在消除背景噪音方面 所以也叫 噪音门 当输入信号很小时 将声音关闭 门关了 只有当输入信号达到一定的值的时候 才允许放出声音 门开了 压缩是反的 当输入信号达到一定值的时候 压压缩是往下压 而扩展是往上台 压缩 限幅器 门限 扩展器 自动反馈抑制器 工作原理 在运行过程中不断地扫描寻找反馈频点 扫描速度为每秒7 8次 在准确分析出啸叫频率点后 再利用生成的窄带滤波器 限波器 对反馈频率进行衰减 以破坏系统自激条件 啸叫 DFR22E 系统 放大 常用抑制 啸叫 手段 反馈抑制器的功能 自动衰减 啸叫 频率 消除 啸叫 压缩限幅器的功能 改变信号放大比例 防止 啸叫 对比 减少频率 减弱动态 激励器 是一种谐波发生器 是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 它通过给声音增加高频谐波成分等多种方法实现 目的是通过信号 失真 使更适应人的听觉 因此可以改善音质 音色 提高声音穿透力增加声音的空间感 功放 音箱 话筒 音源 调音台 信号处理器 艺术 声音的创作 技术 声音的还原 均衡器 压缩 限幅器 门限 扩展器 数字信号处理器 延时器 分频器 图示均衡器 固定参量 参量均衡器 可变参量 均衡器的分类 按电路结构分 按均衡频率数量可分为5 6 8 30 31段均衡器 按通道数量可分单通道 双通道 四通道和多通道均衡器 按倍频程分布可分1 3oct 1 2oct 1oct和2oct均衡器 均衡器的作用 校正各种音频设备产生的频率失真 以获得平坦响应 改善室内声场 改善由于房间共振特性或吸声特性不均匀而造成的传输增益 频率 失真 确保其频率特性平直 抑制声反馈 提高系统传声增益 改善扩声音质 提高语言清晰度和自然度 在音响艺术创作中 用于刻画乐器和演员的音色个性 提高音响艺术的表现效果 图示均衡器 通过面板上的推拉电位器键位置的分布 可以直观地反映所调节的均衡频率的补偿曲线 带宽 Q值 中心频点已固定 振幅可调 参量均衡器 其中心频率 带宽 值和振幅特性可调 分频器 将全频信号分成若干频带的音频设备 大部分一只音箱不能全频带还原音频信号 事实上每单元负责部分频带信号还原 比如高频单元 低频单元或者高频音箱和中低频音箱的声场系统 延时器 延时器是一种可将节目信号延迟一个短时间的声加工设备 几种特殊的用途 1 与混响效果器混合使用可获得各种厅堂效果 并人为地制造一些特殊效果 对音频信号加工润色 改善其厚度和力度 是声音甜润悦耳 2 产生合唱效果 3 作为多路扬声器声音同步的控制器 帮助改善梳状滤波失真 4 利用哈斯效应 解决了声象一致的问题 5 在扩声系统中 用来消除回声 提高扩声系统的清晰度 延时器 延时器是一种可将节目信号延迟一个短时间的声加工设备 几种常见的使用方法 1 剧场 会场和多功能厅等多通道主扩声 后场补声时 补声需要延声来改善语言清晰度或抑制重声 2 大场所采用分散扩声时 为改善交叠区语言清晰度使用 3 与混响器结合使用获取良好临场感效果 数字信号处理器 采用DSP技术完成各种音频处理功能的集成设备 1 专用型音箱控制器 DSP 2 通用型音频处理器 DSP 数字信号处理器 3 互交式音频处理器 DSP 数字信号处理器 4 可编程音频处理器 DSP 数字信号处理器 5 有脚本编缉能力的开放操作系统的处理器 CPU DSP 这一代产品必须有CPU支持的操作系统 数模信号转换 采样率 也称为采样速度或者采样频率 定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数 它用赫兹 Hz 来表示 量化级 也称为量化分辩率 描述声音波形的数据是多少位的二进制数据 通常用bit做单位 我们形容数字声音的质量 比如标准CD音乐的质量就是16bit 44 1KHz采样 功放 音箱 话筒 音源 调音台 信号处理器 艺术 声音的创作 技术 声音的还原 分类 按功放与扬声器匹配方式 可分定阻抗输出和定电压输出 按功率放大器的使用元件分类 可分电子管 晶体管 集成电路 V MOS功放 按工作状态可分甲 A 类 乙 B 类 甲乙 AB 类 丁 D 类功放等 功率放大器是一种电子放大器 它能将输入信号电压转换成高功率输出而推动音箱放声 甲类功放 甲类功放是指在信号的整个周期内 正弦波的正负两个半周 放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止 即停止输出 的一类放大器 甲类放大器工作时会产生高热 效率很低 但固有的优点是不存在交越失真 单端放大器都是甲类工作方式 推挽放大器可以是甲类 也可以是乙类或甲乙类 乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两 臂 轮流放大输出的一类放大器 每一 臂 的导电时间为信号的半个周期 乙类放大器的优点是效率高 缺点是会产生交越失真 乙类功放 甲乙类功放 甲乙类功放界于甲类和乙类之间 推挽放大的每一个 臂 导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期 甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题 效率又比甲类放大器高 因此获得了极为广泛的应用 丁类功放也称数字式放大器 利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号 具有效率高 体积小的优点 许多功率高达1000W的丁类放大器 体积只不过像VHS录像带那么大 这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器 但在有源超低音音箱中有较多的应用 丁类功放 后级功放 不带信号源选择 音量控制等附属功能的功率放大器称为后级 前置放大器是功放之前的预放大和控制部分 用于增强信号的电压幅度 提供输入信号选择 音调调整和音量控制等功能 前置放大器也称为前级 前级功放 将前置放大和功率放大两部分安装在同一个机箱内的放大器称为合并式放大器 家中常见的功放机一般都是合并式的 合并式功放 其他概念说明 AV功放 AV功放是专门为家庭影院用途而设计的放大器 一般都具备4个以上的声道数以及环绕声解码功能 且带有一个显示屏 该类功放以真实营造影片环境声效让观众体验影院效果为主要目的 Hi Fi功放是为高保真地重现音乐的本来面目而设计的放大器 一般为两声道设计 且没有显示屏 HI FI功放 HI FI功放 的输出功率一般大都在2X150瓦以下 设计上以 音色优美 高度保真 为宗旨 各种高新技术集中体现在这种功放上 价格也从千余元到几十万元不等 HI FI功放 又分 分体式 把前级放大器独立出来 和 合并式 把前级和后机做成一体 一般的讲 在同档次的机型中 分体式 在信噪比 声道分割度等指标上高于 合并机 不是绝对的 且易于通过信号线较音 合并式机则有使用方便 相对造价低的优点 平价合并机输出功率一般大都设计在2X100W以下 也有不少厂家生产2X100W以上的高档合并机 KALAOK功放是近年发展起来的一种功放 它与一般功放的区别在于 KALAOK功放 有混响器 从过去的BBD模拟混响发展到现在的DIGETAL数字混响 并带有变调器 话筒放大器等 近年来一些厂家为了市场的需求 把包括AV功放 KALAOK功放在内的各种功能组合成一体即所谓 综合功放 这是一种大杂烩功放 什么都有 什么也做不好 是一种面向农村的抵挡功放 KALAOK功放 功放参数 额定输出功率 RMS RMS功率是所有功率标注方法中唯一真正有意义的参数 它指的是功放电路或喇叭单元在额定失真范围内 能够持续有效的输出和工作的最大功率 也称为 有效功率 我们在参阅一台功放或一只音箱的技术参数时 所指的功率一般都是指额定输出功率 额定输出功率是当谐波失真度为10 时的平均输出功率 也称做最大有用功率 通常来说 峰值功率大于音乐功率 音乐功率大于额定功率 一般的讲峰值功率是额定功率的5 8倍 音乐功率 是指输出失真度不超过规定值的条件下 功放对音乐信号的瞬间最大输出功率 峰值功率 是指在不失真条件下 将功放音量调至最大时 功放所能输出的最大音乐功率 频率响应 表示功放的频率范围 和频率范围内的不均匀度 频响曲线的平直与否一般用分贝db表示 这个范围越宽越好 失真度 理想的功放应该是把输入的讯号放大后 毫无改变的忠实还原出来 但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较 往往产生了不同程度的畸变 这个畸变就是失真 用百分比表示 其数值越小越好 功放的失真有谐波失真 互调失真 交叉失真 削波失真 瞬态失真 瞬态互调失真等 信噪比 是指信号电平与功放输出的各种噪声电平之比 用db表示 这个数值越大越好 输出阻抗 对扬声器所呈现的等效内阻 称做输出阻抗 功放 音箱 话筒 音源 调音台 信号处理器 艺术 声音的创作 技术 声音的还原 一 什么是音箱 音箱是将电子音频信号还原成声音信号的一种装置 二 音箱的结构 1 箱体 2 喇叭单元 3 电子元件 4 吸音材料 按声波辐射方向分 三 音箱分类 直射式 纸盆扬声器 反射式 号筒扬声器 按换能原理来分 频率特性来分 电动式 电容式 电压式 电磁式 低音 中音 高音和全音域扬声器 a 高音扬声器 仅为重放音频中高频成分而设计的扬声器单元 通常采用口径较小的扬声器 b 中音扬声器 适用频域在500Hz 5KHz中频音发音的号筒型或锥型扬声器 c 低音扬声器 专为重放500Hz以下低音信号而设计的扬声器单元 低音通常分为中低音频段 100 500Hz 低音频段 40 150Hz 超低音频段 20 50Hz d 全音域扬声器 指一个扬声器单元能重放全音域的声音 此类扬声器一般频率范围控制在中低音至高音范围 低音频的下限大于100Hz 常使用在电视机 录音机等民用产品中 按用途来分 按外形来分 圆锥形 球顶形 号角形 a 监听扬声器 供调音人员来评价音色质量的扬声器 要求 频响宽 失真低 指向性好 功率大 动态范围大 抗过载 b 主声扬声器 面对观众 辐射全场 c 补声扬声器 侧后方 弥补主声不足 d 返送扬声器 一般舞台口摆放给歌手听 e 巡回演出扬声器 大功率 移动方便 f 影院扬声器 适应数码技术 语言清晰 穿透力强 商用型音箱 便携式音箱 固定安装音箱 流动演出音箱 电影音箱 录音监听音箱 特殊音箱 按使用场所分类 四 音箱的主要技术参数 1 频率响应 2 最大声压级 3 覆盖角 4 外形尺寸 5 重量 单元尺寸与结构 能量级 单元的灵敏度 数量和承受功率 覆盖范围 高音号筒的指向性 音箱技术参数 有效频率范围 音箱声压频率范围越宽 则频率特性越好 音箱有效频率范围在国际电工委员会标准中有严格规定 现在有些厂商虽然标出了音箱频率响应范围 但没有标出有效范围 如一对音箱标明频率响应范围20Hz 20kHz 而另一对音箱标明为30Hz 17kHz 3dB 两者相比后者似乎没有前者的频率响应宽 但事实上 后一对音箱的频率响应曲线标明了只在 3dB范围内变化 因此后者比前者好 音箱技术参数 灵敏度 灵敏度 指给扬声器输入1W的电功率 在离扬声器轴向正面1米处所测得的声压值 灵敏度越高 说明扬声器效率越高 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