录音棚实用测试技术（doc X页）

1、录音棚实用测试技术 录音棚系统主要技术指标测试工艺作者：中央电视台 赵旸摘要 录音棚系统技术指标的测试，是衡量其系统是否符合设计要求和等级标准的重要手段之一。一个优秀的录音棚就是一件全面贯通了完美设计理念的复杂系统工程。当一系列设备按照设计方案在合理的状态准确正常地工作，而达到它们的最佳表现时，每一个设计者、工程技术人员无不感到异常欣慰。专业音频技术工作是一项非常有意义有价值的工作，它给人们带来的是精神享受。因此，这就使得音响工程技术的重要性显得十分重要和突出。 关键词 录音通路 信号噪声比 (signal to noise ratio) 声学测试 频率特性 (frequency charac

2、teristics) 失真度(distortion) 动态范围(dynamic range) 序言 随着科技的发展，音响（音频）设备在社会的许多领域得到越来越广泛的应用，不仅专业单位的设备器材在不断更新换代，许多企事业单位由于工作的需要而在逐渐使用着专业产品，甚至有相当数量的个人已拥有专业音响设备。仅仅十几年前使用音响设备还只是少部分专业单位专业人员的“专利”，现在却成了许多人熟知的东西。这些变化使“音响工程”从业人员迅速增加，专业队伍不断扩大。这一变化也相应带来了新的问题；原有的工程技术（理论、标准等）早已不能满足现实的需求，面对不断出现的新技术、新产品更是令人目不暇接。专业科技知识水平与专

3、业艺术修养之间的不平衡、整体业务能力水准参差不齐，这样很容易制约行业发展。常见的一些工程由于设计不当或技术性管理不足，造成设备不能正常使用、系统工作混乱、器材受损等不良后果，给用户带来经济损失和诸多不便。尤其是目前专业音频工程技术水准还跟不上产品发展的速度，行业的技术标准规范化是靠专业同行们的共同合作和不懈努力来加以实施的。下面就涉及到本文的主题录音棚实用测试技术。 一 录音棚相关录音音响系统工程的特点 录音棚是电影业、广播电视业和音乐文化艺术娱乐业所必备的硬件配置设施，是专业人员采用技术手段以艺术形式将声音（语言、音乐、音效）录制、加工、编辑、合成还原等过程的“声音工作室”。随着社会的发展，

4、人民物质文化生活水平与精神文化素质水平的不断提高，专业工程技术人员成为对文艺演出 、娱乐休闲和业余文化生活的需求日益增长而逐渐发展的已具备相当规模的知识队伍。录音音响系统工程集建筑、电工、电子、计算机（多媒体）、声学、光学、音乐、艺术等多项知识于一体，包含了音频、视频理论，是一种复杂的综合性工程。录音棚的整个工程不仅包含了设计者的设计理念、用户的使用要求，而且需要建筑装饰、电力部门的密切合作。可以这样说：一个优秀的录音棚就是一件全面贯通了设计思想的复杂完美产品。当一系列设备按照设计方案在合理的位置准确正常地工作，所配置的音响设备播放出优美动听的声音时，每一个设计者、工程技术人员无不感到异常欣慰

5、。可见，专业音频技术工作是一项非常有意义有价值的工作，它给人们带来的是精神享受。因此，这就使得音响工程技术的重要性显得十分突出。 二 录音棚类型及基本相关配置说明 录音棚一般分为：影视译制配音录音棚、动效录音棚、编辑合成录音棚、音乐录音棚、音乐编辑机房、midi机房、电视演播室等；音频录制系统又分为模拟系统、模拟数字系统和“全数字”系统。 1录音棚的特点和功能 以中央电视台技术制作中心音频部录音棚为例。 f304音频数字译配录音机房简介：f304为数字译配机房，以音频工作站、数字调音台为核心的数字系统可用于专题片后期制作、译配音等语言录音及合成。 主要设备为： dmx-1000调音台 dar数

6、字音频工作站 lexicon 300效果器 studer d19 a/d话筒模数转换器 sony bvw-70p录像机 sony bvw-60p放像机 整个系统采用全数字设计，设计思想如下： a 数字设备，数字通路连接，达到完全的数字化系统，符合国际潮流，保证了音频信号在数字域的无损传输。 b 精炼、实用、合理，充分发挥了各部件的功用。尽量减少功能的重复，做到物尽其用。 数字调音台可以保存所有的设置参数，并可方便地招回；输入路由可将输入扩展到64路（基本输入为20路aes/ebu，20路模拟，20bit，48k），完全满足录音师的常规性节目制作的需求，并且为合成提供了方便。 音频工作站强大的编

7、辑功能及声音与画面的精确双向自动同步系统可方便地进行语言录音、后期合成及可视化编辑，良好的操作界面取代了传统录音师的“盲人”操作，借助于工作站丰富的命令，可大大缩短编辑过程，提高了工作效率。 高效、高质的lexicon 300数字效果器可同时施加两种效果，内置效果多达100种，而且用户可自行定义效果参数。 话放：为话筒输入及模拟线入提供了20bits a/d接口。 f304机房使先进的数字设备与传统的录音系统有机地结合起来，为电视专题片的音频后期制作开辟了新的创作空间。其原理方框图见图1。 2音频设备的技术特性介绍 这里所说的主要音频设备是指在系统技术性能测试时，对所涉及到的主要设备（调音台、

8、均衡器等）的技术性能作一了解。 专业的录音音响器材种类十分繁多，功能也各不相同，专业器材就大的方面一般分为：工程通用型、表演型、专业录音型，其中专业录音设备的使用范围适于专业性很高的电影厂、电台、电视台、唱片公司、广告传媒等场合的录音棚。下面就专业录音用器材的性能进行介绍说明。 专业模拟调音台 是将音源送来的声音信号进行放大、均衡、定位、混合、监听、分配的综合性电器设备。许多模拟调音台用于录音时，它们在设计上有相似的控制功能，只是在外形、控制键位置、面板参量、动态处理和信号通路数量方面，以及如何利用控制钮调整功能方面有些区别。 通道输入特性 一般主要可以选择话筒输入（mic/input），也可

9、以选择线路输入（line/input）两种方式。当然还有其它输入方式，如通道插入（insert/return）、录音机输入（tape/input）、母线输入（sub in：group/stereo/cue）；典型的话筒增益范围是20dbu70dbu，输入阻抗1.5k（话筒的信号电平很低，-40dbu），话筒输入灵敏度是-60dbu。线路增益范围是20dbu30dbu，输入阻抗=10k。线路输入最大电平18dbu32dbu。 通道输出特性 主要可以选择总输出（master/mix/main/stereo）、监听输出（monitor）、编组（group）输出、辅助（aux）输出、通道插入（inse

10、rt/send）、测试信号输出（osc/out）、耳机输出（phones）等多种输出方式。典型的输出特性有：最大输出电平+24dbu，常规电平+4dbu，输出阻抗75150，osc分100hz/1khz/10khz几档增益可调的测试频点，用于对设备的校准。 数字调音台 随着数字音频的出现，信号路由和处理的数字化使调音台设计正在进行一场革命。许多新型调音台和混合器都融入了数字技术，依靠数字计算处理器、数字界面的帮助来安排音频信号路径（声轨分配、插入的送出/返回、通道开/关、均衡入/出等）。其最重要的优点在于很多情况下这些路径的设置和信号电平都“数字编码”了，可以将瞬间路径安排和动态范围的设置信息

11、状态保存在计算机存储器中，随时调出使用。我们都知道，一个数字音频系统的工作原理是靠对模拟信号采样（测量瞬时电压值）并将这些样本值转化成一系列的编码数字。因此衡量数字电路特性最重要的依据是：采样频率（44.1hz）和量化比(20bit)。由于有了上述特点就使得其技术性能指标（特别是信噪比、动态特性、频率响应）与模拟调音台相比有了更明显的提高。数字调音台的应用形式通常分为两种，数控模拟调音台和全数字调音台。每一种都得到了广泛的应用。 传输特性：常采用aes/ebu数码传输系统，传输阻抗为110的专用数字连线。另外常采用电平-20db的测试信号作为标准，而模拟系统则常采用电平0vu（+4dbu）测试

12、信号作为标准。两者间的转换关系是通过数/模（d/a）或摸/数（a/d）转换器实现的。其他概念是基本相似的。 均衡器 作为传统的重要周边设备，均衡器在音响系统中起着不容忽视的作用。其用途就是分段不同程度地补偿或抑制信号中欠缺或过多的频率成分，尤其是在弥补声场的缺陷，及营造合理的听音环境方面，均衡器在一定程度上显得十分关键。通常均衡器又分为图示均衡器、参量均衡器和数字均衡器，其中参量均衡器的作用类似图示均衡器，其中心频率和参数q值都可调，但范围较大，频点较少，尤其在抑制干扰、噪音时比较有用，如适于话筒使用中的频率调整及回授反馈抑制。但在工程中的用途不如图示均衡器更普遍。 目前在专业扩声系统中使用最

13、广泛的是图示均衡器，它的表面板上的每个均衡点增益都是由一个直线电位器来调节，有多少个频率点则有多少个电位器，这样每个频率点调节的量级可以直观显示在面板上，所以又称为图示均衡器。分为电子式和模拟式。 电子式图示均衡器可以分别控制数字滤波器来调节各频段的电信号增益，由于采用了16bit以上的数字量化，这类均衡器的信噪比可以方便地做到90db，失真度极低，一般为0.03%，相移也比较小，而且还可以方便地存储99条曲线，不但可以处理模拟音频信号，而且还可以处理数字信号，供制作midi音乐和灌制数字唱片使用。 三 特性测试指标的相关概念 录音系统是由音源设备、调音设备、记录设备、声音编辑处理设备、输出及

14、监听设备等组成。这些设备在系统中各自完成一定的独特功能，起着既相互联系，又各不相同的作用。本人通过多年的亲身实践和理论学习，总结出录音棚及音响系统较为实用的测试方法。系统通路中的下列技术指标是测试中的关键性指标，是决定其系统等级标准的重要依据。下面，就对具有共性的技术指标作一简要说明。 1. 频率特性（frequency characteristics） 频率特性，又称频率响应（frequency response）。这个概念应用非常广泛。任何一个系统都会对外界刺激作出响应，在电声系统中，把外界刺激称为输入，而把系统的输出称为系统对输入信号的响应。正如人耳只能对20hz20khz 声音信号作出

15、响应一样，有的电声设备（如传声器）也只对输入信号中的大部分频率成分作出不失真的响应，而对某些频率成分的输入产生失真甚至不能响应。如果某传声器的频率响应为80hz12khz（1db），则表示在所列出的频率范围内，对每一个输入音频信号该传声器均能不失真地输出一个相应的音频电流信号，而对频率小于80hz 或大于12khz的输入声波，就不能保证有满意的输出了。其中表述中的1db表示输出响应（重发）信号的均匀程度。 优良的电声设备，它的频率特性是：频率响应曲线（简称频响曲线）宽度大，而均匀度好（1db优于2db ），但频率特性优良的设备，价格较高，所以要从实际需要出发进行选择。单纯用于会议扩音的电声系统

16、由于语言频率范围较窄，可选择频响特性较低的电声系统；而用于高保真音响设备，由于音乐的频率范围比较宽广，因此要求选择具有宽幅、平直频响曲线的电声设备。以调音台为例，实际上，理想的频率特性很难达到，下列数据就是专业与非专业的区别： 理想的：20hz20khz （+0db） 专业的：20hz20khz （+0.5db、-0.5 db） 较好的：20hz20khz （1db） 2信噪比（signal to noise ratio） 信号噪声比简称信噪比，缩写词为s /n或snr。其定义是：电声设备的输出信号功率与其本身所产生的噪音功率比值的常用对数值乘以10所得到的（分贝）数值。 电声设备的噪声产生原

17、因多种多样： （1）由于交流电源输入的50hz及其谐波成分产生的交流声； （2）由于电子元器件中，电子无规则热运动所产生的杂音； （3）由于焊接点接触不良或线间电容、电感杂散电磁场所产生的感应信号； （4）由于机械摩擦、振动所产生的杂音等； （5）由于地线或屏蔽的工艺设计不良； （6）由于环境噪音使人耳产生掩蔽效应，因而人们常常并不觉察到设备噪音的存在。当环境噪音被抑制的时候，设备噪音所引起的感觉会使人难以忍受。正如人们白天并不认为收音机有什么噪音，而一旦夜深人静再去收听时，收音机的噪声（如调频噪声）会使你感到明显不适。由于好的收音机噪声很小，而较差的收音机则噪声较大，有的使用时间较长的收音机

18、噪音与信号已经难以互相区分。因此，信噪比作为客观评价电声设备的噪声指标大小是十分重要的。 设某功率放大器信噪比为60db，播放音乐时，输出增益为110db，那么该放大器的本机噪音便有110db-60 db=50db从扬声器中送出。运算的简捷是因为信噪比定义常用对数关系决定，即信号/噪音（即s/n）的运算，将对数运算变成了减法运算，使50db的噪音在110db输出指示下不易被觉察出来，人们已经体会到，平时生活在一个充满噪音的环境中，而安静生活小区和高级写字楼的背景噪音已有4050 db。可见，这台功率放大器的本机噪音并不很大。以典型调音台的通路特性为例： 传声器通路： （mic in）60 db

19、 线路通路： （line in）80 db 特别注意的是其中“mic in”端口由于输入的是传声器（话筒）信号，一般来说，这种信号较弱，只有150mv，放大器级数多，所以信号噪音比相对低一些；“line in”端口的输入信号相对较强，常达500mv，放大器级数相对少，所以信噪比要大一些。另外，有的设备技术说明书上指示信噪比为负数，例如，s/n=-80db，则表示该设备的本机噪音比输出信号小80db；而s/n+80db则表示该设备的输出信号比本机噪音大80db。可见，这两种表述结果是统一的。 3失真度（distortion） （1）失真与失真度 失真又称畸变。它是指电声信号进入电声设备之后，信号

20、波形发生的某种（或多种）不希望和不需要的变化，例如，频率变化、相位变化、谐波变化等。通常把这些变化称为失真，即频率失真、相位失真、谐波失真等。而失真度是失真的定量表示，通常用百分数表示，即由于“波形”的差不便于表达，因此分解为频率差、相位差。 专业电声设备的失真度技术指标要求很高。一般来说，线性失真可以通过频率补偿办法加以改善，例如均衡器。就是通过提升或衰减某一频段信号大小来改善可能的频率失真。同样，也可以利用频率补偿方法，人为地制造“失真”，即通过对输出信号的修饰去满足听众的欣赏要求。而由设备中元器件的非线性特性所造成的非线性失真既可能发生在电器中，也可能发生在声电转换过程中。例如，传声器或

21、扬声器均可能产生非线性失真。非线性失真使声音信号产生了多余的频率分量，重放时刺耳、难听。改善方法是使用负反馈技术，以抵消失真。负反馈放大器可使频率特性变得平坦，减小失真。 （2）总谐波失真（thd）与瞬态互调失真（tim） 总谐波失真可缩写为thd（total hormonic distortion），是指设备输出信号中，不需要的高次谐波分量之和占总输出信号的百分比。而瞬态互调失真可缩写为tim（transient inter modulation distortion），是指由于电路的延迟和相位偏移，使得负反馈信号与输入信号不合拍产生的失真。其特征是高频分辨力变差，声音不透明，不圆润，声像模

22、糊。例如，在选用调音台时，要求在额定输出条件下，满足： thd0.1%，tim0.1% 4动态范围（dynamic range） 动态范围通常描述电声系统的特性，而不单独指某一部分的特性。动态范围涉及到各电声器件与设备之间的互相联系与制约。动态范围定义为电声系统所能接受的最大声信号的声压级与可能产生的噪音的等效声压级之差。前者指不使系统产生失真的最大声信号的声压级；而后者则可能由于设备中固有的机械噪音（如磁带运转）或电子热运动噪音（如放大电路中，晶体管、电子管中的噪音）以及线路传输过程中的噪音（如各种感应信号、交流电源的高次谐波信号）等的总和。 人们欣赏音乐或影视作品，所感受的信号功率相差很大

23、。从风吹树叶沙沙声或两人悄声耳语一直到电闪雷鸣、枪声炮声；从纤细的小提琴演奏到整个交响乐队的激情齐奏期间的声信号其声压级幅度相差可大到100db以上。电声系统在记录、传输信号的时候就可能产生这样两种情况：对于弱小的声信号可能会“淹没”在本系统总的噪声之中而无法让人听出来；对于强大的声信号则可能超越各设备的额定输入值而导致输出信号严重失真，例如限幅失真等。上述两种情况是高保真电声系统所必须避免的。因此，通常要求单个电声设备或整套电声系统有一个较宽的动态范围，也就是说，能清晰地记录与重放尽可能小的声信号，同时又能不失真地记录、传输或重放尽可能大的声信号。 一般地讲，电声系统的动态范围必须大于节目信

24、号的动态范围，这样才能获得高保真的放音效果。由上述定义可知，若要提高电声系统的动态范围，则应提高系统内每一台设备的信噪比，合理配置并连接各个设备的输入、输出信号使之相互匹配。比如，调音台的输入端口灵敏度为500mv而相应前级输出的只有50mv，则信号与噪声的混合输入会大大降低信噪比。当然，前级设备输出的信号也不宜过大，以防止调音台预放大电路产生饱和失真。现在由于数字技术的发展，cd激光唱机的动态范围已在85db以上，因此要求后级功率放大器的动态范围必须达到90db或更高。宽广的频率特性，宽幅的动态范围，才是现代高保真音响系统产生震撼人心重放效果的技术基础。 四 系统测试工艺流程 这一章是本文的

25、重点。完成一个录音棚从开始的设计到最后的使用，是经过一个极其复杂的阶段完成的。见图2。 图2录音棚工艺安装方框图中对8、9、10及12工艺过程，分两个部分作详细应用介绍，即通路测试方法和声场测试方法。 1. 通路类型 有关通路名词术语； 音频通路 音频电信号输入端至输出端的通路； 录音通路 从调音台传声器或线路的输入端起，到记录声音设备的录放音输出端止的音频道路。 2. 测试标准 测试录音棚系统的通路技术指标，是衡量其系统是否符合设计要求和等级标准的重要手段之一。而且我们都知道，录音棚系统最关键的核心设备是调音台。也就是说录音通路要从调音台传声器或线路的输入端起，到记录声音设备的录放音输出端止

26、的音频回路（或调音台母线总输出端master or main止的音频回路）。表1、表2为我国广播级调音台的技术指标和线路放大器运行技术指标。分为甲级、乙级和丙级三个等级标准。 我国广播级调音台的技术要求 （1）技术参数 输入阻抗 1k 负载阻抗 300600 输入电平 传声器输入 -700 db 线路输入 (最高电平) 1822 db 输出电平 送总控室 额定0+6 db， 最高20 db 送线路 +17 db， 最高30 db （2）技术指标如表1、表2所示。 注：参阅广播电视技术手册-2 从表1、2中不难看出，由于科技水平的飞速发展，新技术（如数字技术）的不断应用，使设备不断地更新换代，其

27、性能指标已远远超过我国目前所延续使用的上述技术标准。结合目前的实际情况和多年的工作实践，为适应我单位电视节目更高质量的制作和播出，所采用的测试技术标准是：一般情况下，不能低于或等于该设备出厂时所提供的技术性能参数指标。 3.录音通路测试方法 图3是录音通路测试方框图。 （1）测试设备： a.音频信号发生器 lindos/la101 （audio oscillator） 1台 b.音频测试仪 lindos/la102 （audio. measuring .set） 1台 c.音频信号发生器la101的主要技术参数 频率输出范围 5hz 31.5khz 输出增益范围 -101.00db +26db

28、 输出方式 正弦波、方波 失真度 0.01% d. 音频测试仪lindos/la102的主要技术参数 测试频率输入方式 rms 20hz 22khz vu 20hz 22khz ppm 20hz 22khz （2）测试项目 频率响应 失真度 信噪比 动态范围 （3）测试前的准备及注意事项 前面已经谈到，在录音棚音频系统中调音台是整个系统的中心。不管是在录音状态，还是在放音的时候，都需要通过调音台的调整、控制、分配到最后合成送至其它的设备中去。因此所谓的系统通路测试，实际上就是调音台的通路测试。一般情况下，通路测试是在新录音棚的系统安装刚完成后必须首先要做的工作。 当然，在其它情况下通路的检测也

29、是非常重要的。如录音机房设备改造工程，需要重新检测。对设备定期维护时，需对系统进行测试。通过测试所得出的数据结果，可以较清楚地了解设备的工作状态是否正常，是否与厂商提供的设备技术指标参数相符合。如不符合，可找出解决问题的原因（设备的质量问题、系统连接的工艺问题、地线或屏蔽的问题、电源动力系统的干扰等），及时地加以解决。 在通路测试前特别要注意的是：由于调音台是由多轨相同的通路放大器组成，所以测试时要逐轨测试，但在测试某一轨通路时，一定要将其它轨的推子（fader）拉下，并将标有哑音（mute）键打开，只保留被测试轨在“常通”的最佳工作状态。各轨滤波器的eq键一定要断开，否则将加大测试误差，影响

30、技术参数的准确性。另外一个重要步骤就是要把被测轨的“推子”和母线主输出的“推子”先调整在标有“0”的位置上（一般在80%左右的刻度线上）。然后再调整输入端的增益旋钮（俗称“口子”增益），使测试信号由输入端（mic/in or line/in）到主输出端（master）的信号达到要求的增益值，例如 +4db（0vu）。下面就是利用lindos系列测试设备，并以图3的图示连接为例的测试方法。 （4）话筒通路信噪比的测试 测试条件: 信号发生器la101， 输出频率=ikhz（正弦波） 输出增益： -60db 输出阻抗： 600w 音频测试仪 la102. 选测频率范围： vu 2222khz 输入

31、阻抗： 10k 在上述状态时，当测得通路输出增益为+4db（0vu）时，选择la102的mute键，所得到的增益数值就是信噪比数值。（要求信噪比-65dbu 不加权、 有效值） （5） 线路通路的信噪比的测试 测试条件：信号发生器 la101. 输出频率=ikhz（正弦波） 输出增益： +4db 输出阻抗： 75 音频测试仪 la102. 选测频率范围： vu 2222khz 输入阻抗： 10k 在上述状态时，当测得通路输出增益为+4db（0vu）时，选择la102的mute键, 所得到的增益数值就是信噪比数值。（要求信噪比-85dbu 不加权、 有效值） （6）频响测试 条件：la101.

32、选择话放线路增益：-60db （+4db） la102. 测试变化范围 (rms) vu22 22khz （2#键） 改变la101的频率变化量，（从低到高）、la102显示的增益变化量在0.5 db范围时的频率范围称频响特性 （要求频响22 22khz +0.5db -0.5db）。 （7）失真度测试 la101 频率 4个频点以上(100hz、1khz、5khz、 15khz) 增益 0 db 或+4 db la102 频率选项vu 2222khz 增益 +4 db 在上述状态条件下，la102 选择thd键时，所得到的数值就是失真度。（thd 0.05%） （8）动态范围 la101 1

33、khz (-70db) 的信号通过调音台话筒输入端调节口子的旋钮，使输出端信号最大而不失真时(即thd 0.01%)。 （输出增益值输入端增益）1.414 = 最大动态范围 （ppm值 94db ） 4. 声学测试(见图4) 1）测试功能 测量混响时间时可以选择不同（15db-30db）的窗口，首先对弱减曲线的非平滑部分进行平均、计算，找出衰减曲线的斜率，再算出当信号衰减60db时的时间（即混响时间），由于设有抗干扰的功能，在有一定背景噪声的环境下足以进行测量。可以自动或手动测量，所以数据可以存贮和处理（如可舍去干扰太大的误差数据）、显示、打印并可当场打印混响时间和频率之间的关系曲线和各个频率混响时间衰减曲线。此部分功能相当于建筑声学分析仪，也可以叫做混响测试仪。 可以进行电声范围的各种声级测量，包括线性、窄带声级a计权和c计权，如将窄带噪声信号和找出房间内产生共振破环音质的部位和结构，以便加以改进。宽、窄带声级的测试可以进行总噪声声级、声场不均匀度、最大声压级及失真度的测量