音频系统基础培训资料.ppt

1、基础知识培训一,甘肃华悦信息系统工程有限责任公司,2011年03月,培训摘要,各种接头图示及解释,常用接头分类,卡农头（XLR）,1、卡农头(XLR),XLR（卡农）插头，输出/输入平衡信号，高阻抗。分“公”、“母”两种，其中“公”用于输出信号比如将信号输入给调音台；“母”用与接受信号，比如接受话筒的信号等。,2、大三芯(TRS),TRS（大三芯），用于平衡信号（此时功能与卡农插一样），或者用于不平衡的立体声信号，比如耳机。,3、大二芯(TS),TS（大二芯），用与单声道信号。,4、莲花(RCA),RCA（莲花），一般用于民用设备，比如我们常用的CD机，录音机等。关于颜色标记补充一点：模拟的视

2、频信号也会用这种插头（不过用RCA输出的视频信号质量是最差的），此时插头、插座的颜色为黄色。,培训摘要,各种接头图示及解释,扩声系统组织结构图,信号源,调音台,周边设备,功放,音箱,麦克信号 线路信号,模拟调音台 数字调音台,数字音频处理器 模拟周边（均衡器、压限器、分频器、反馈抑制器、效果器、噪声门等）,定压功放 定阻功放,信号源（麦克）,信号源（麦克音源）,传声器是将声音转化为相应的电信号的器件，电信号的波形特性应与声信号的相似。所谓波形特性包含频率、相对振幅、泛音和波形包络等在内。,换能原理,作用原理,接收方式,指 向 性,A.动圈式：动圈切割磁力线，将声能转换为电能,B.电容式：声压改

3、变电容量，将电势能转换为电能,A.压强式：声波只作用在振膜的一面，也就是无指向性,B.压差式：振膜两面都受声波压力的作用，受声压之差的控制，带有特定的指向特性。,A.有线话筒：鹅颈会议话筒、动圈话筒、电容话筒,B.无线话筒：无线手持话筒、无线头戴话筒、无线领夹话筒,A.无指向性（全指向性）,B.心形,C.超心形,D.8字形,E.超指向性,何为“指向性”？,1、指向性：在电声设备中，指向性是指话筒的灵敏度或音箱的声压分布随着声波的入射或发射方向而变化的特征，一般用特性曲线表示。 2、麦克风的指向性也可以认为是麦克风的收音范围。 圆形的中心即是麦克风，麦克风头正对的位置就是0度的标示，反方向则是1

4、80度的位置，圆形的圈圈表示输出的dB值，越外圈的输出值越大，所以你看零刻度的位置输出值通常最大，而指向性的型式也是依此来命名。,电容话筒和动圈话筒的比较,音头,A.动圈麦克风：利用电磁原理，以搭载于振动膜上的线圈，置于高密度的磁场间将振动膜感应的声音间接的转换为电能讯号。,B.电容麦克风：利用导体间的电容原理，以超薄的金属振动膜将感应的声音，直接改变导体间的电容及电压而转换成电能讯号动圈电容,振膜,A.动圈麦克风：将音圈直接搭载在振动膜上，再置于磁场中来产生音频讯号，所以灵敏度低。,B.电容麦克风：振动膜上没有搭载任何东西，振膜直接振动产生音频信号，灵敏度高。,瞬态响应,A.动圈麦克风：振动

5、膜上搭载线圈，所以瞬态响应不好。,B.电容麦克风：振动膜上没有搭载任何东西，所以振动膜较轻，瞬态响应很好。,振动膜除了决定麦克风的频率响应及灵敏度之外，对声波急速反应的能力，即所谓瞬态响应特性，也是用以分析麦克风音色的重要因素。,体积重量,A.动圈麦克风：动圈式因振动膜材质的韧性、线圈在磁场的宽度限制，所以不能做的很小，重量大。,B.电容麦克风：电容式麦克风的振动膜则不必背负极为沉重的线圈，可以采用极为超薄的振动膜，重量很轻。,小结,1、动圈麦克风：因为结构和发声原理的因素，使得动圈话筒的性能要明显低于电容话筒，但是使用方便，不需要幻象供电。 2、电容麦克风：电容话筒体积小、重量轻、各项性能指

6、标均高于动圈话筒，美中不足的是需要为麦克风音头和电子电路提供48伏的幻象供电。（PHANTOM）,信号源（线路Line）,在录音、扩音设备上，线路输入是相对于“麦克”输入而言的 从“DVD”、“VCD”、“CD”传输声音信号到音响设备，就是线路输入，而唱歌的人则是使用“麦克”输入 在录音设备、扩音设备和计算机的声卡上，一般都有“mic、line in、line out” mic=麦克：通过麦克收集声音信号 line in=线路输入，通过其他音频设备采集音频信号 line out=线路输出，向其他设备（包括扬声器）输出音频信号,举例常见带有线路输出的设备？,调音台,调音台是扩声系统的控制中心，是

7、演出过程中操纵最频繁的设备。,连接各种音源 连接各种音频周边处理设备 信号的分配与路由 按声音质量和艺术要求进行调节,调音台分类： 1.模拟调音台(常见品牌：YAMAHA、soundcraft、ALLEN&HEATH)等 2.数字调音台(常见品牌：biamp、symetrix、 MediaMatrix、QSC),调音台常见名词一,GAIN：输入信号增益控制 HIGH：高音电平控制 MID-HIGH：中高音电平控制 LOW：低音电平控制 PAN：相位控制 MON.SEND：分路监听信号控制 EFX.SEND：分路效果信号控制 LIMIT（LED）：信号限幅指示灯 LEFT.：左路信号电平控制 R

8、IGHT：右路信号电平控制 MONITOR：监听系统 MON.OUT：监听输出 MASTER：总路电平控制 EFX.MASTER：效果输出电平控制 EFX.PAN：效果相位控制 EFX.RET：效果返回电平控制 EFX.MON：效果送监听系统电平控制,ECHO：混响 HIGH I IN：高阻输入 LOW I IN：低阻输入 OUT/IN：输出/输入转换插孔 AUX.IN：辅助输入 MASTER OUT：总路输出 EFX.OUT：效果输出 EFX.RETURN：效果返回输入 LAMP：专用照明灯电源 POWER：总电源开关 BALANCE OUTPUT：平衡输出 FUSE：保险丝 PEL：预监听

9、（试听）按键 EFF：效果电平控制 MAIN：主要的 LEVEL：声道平衡控制 HEAD PHONE：耳机插孔,PHANTOM POWER： 幻像电源开关 SIGNAL PROCESSOR： 信号处理器 EQUALIZER： 均衡器 SUM： 总输出编组开关 LOW CUT： 低频切除开关 HIGH CUT： 高频切除开关 PHONO INPUT： 唱机输入 STEREO OUT： 立体声输出 ACTIVITY： 动态指示器 CUE： 选听开关 MONO OUT： 单声道输出 PROGRAM BALANCE： 主输出声像控制 MONITOR BALANCE： 监听输出声像控制 EQ IN（OU

10、T）： 均衡器接入/退出按键 FT SW： 脚踏开关 REV.CONTOUR： 混响轮廓调节 DISPLAY： 电平指示器,调音台常见名词二,频率均衡器的作用: 作为扩声系统的总均衡，改善厅堂的频率传输特性。即保证声场的频率均衡。 改变音质。通过均衡器将所需的频率成分的信号电平增加，将不需要的频率的信号电平减少或切除。 抑制扩声中的声反馈。由建筑声学的缺陷和扩声设备的性能带来某些频率上出现自激震荡，可以用1/3倍频程均衡器来抑制而又不影响音质。,A、参量均衡器 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、频点、增益和品质因数Q值等

11、，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。,均衡器,B、图示均衡器 目前在专业扩声系统中使用最广泛的均衡器类型，它的表面每个均衡点增益都是由一个直线电位器来调节，有多少个频率点就有多少个电位器，这样可以很直观的进行调节。专业图示均衡器可将2020kHz的信号分成10段、15段和31段进行调节，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段的均衡器的频点是以倍频程间隔分布。15段均衡器的频点是以2/3倍频程间隔分布。31段均衡器的频点是以1/3倍频程间隔分布。频段分得越细，调节的值越大，调节时补偿的就越细致；频段分得越粗

12、，调节的区域就越宽，这样当声场传输频率特性曲线比较复杂时就不容易很好的补偿。,均衡器,分频器,(1)、电子分频器，将音频信号进行分频的设备，位于功率放大器前，分频后将低音、中音、高音信号送至各自功率放大器，然后由功放分别送给低音、中音、高音扬声器，这种方法被称为主动分频，再现音质较好，信号损失小，但需要一台分频器。 (2)、功率分频器，位于功率放大器后，在音箱中设置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，这种方法被称为被动分频，连接简单，使用方便，但信号损失较大。,滤波器分类 分频电路一般由几个低通或者高通滤波器构成，根据扬声器的分频特性，选择适当

13、的分频点和带宽，与扬声器单元相吻合，从而发出良好的声音。 高通滤波器：切除低音的滤波器，滤掉不需要的低音成分。 低通滤波器：切除高音的滤波器，滤掉不需要的高音成分。 带通滤波器：切除不需要的声音成分。,分频器又称滤波器,混响器/延时器,人声混响常用来模拟音乐厅、厅堂或山谷等的声学效果，或用于处理因近距离拾音而带来声音不自然的感觉。 延时器常用作分区扩声系统的延时处理或对声源制造群感等艺术上的加工。混响器/延时器 延时器常用作分区扩声系统的延时处理或对声源制造群感等艺术上的加工。通过延时声音从而提高清晰度。,效果器的作用： 1、可以改变厅堂的混响时间，对较“干”的信号进行再加工，以增加空间感，提

14、高丰满度； 2、可以人为的制造一些特殊效果，如：山谷、山洞的回声效果等； 3、通过调节混响声和直达声的比例，可以体现声音的远近感和深度感。,压缩器/限幅器,压限器,压限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。 使用压限器可以将大动态的声音节目转录到小动态的磁带

15、上；利用限幅器的作用可以有效保护电声设备安全，这在迪斯科舞厅使用的比较多。,激励器也称为听觉激励器，它实质上是一台失真发生器，通过谐波失真而产生高次谐波来改变音色。通常是激励出35KHZ的频率，人耳听觉对这段频率特别敏感，而产生一种临场感。作为人声激励，使歌手的声音更突出在乐队之上，产生浮雕效果。而所激励声音的总声能增加不多。 通常对总信号不进行激励，只对某件乐器，录音带或歌手进行激励处理。一般激励器的连接，乐器、录音带用串联，歌手用并联更方便操作。,激励器,反馈抑制器是消除回授啸叫现象，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

16、。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。 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

17、，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。,反馈抑制器,媒体矩阵,媒体矩阵是由硬件和软件两部分组成。然后通过PC将这两部分组合在一起，组成一台智能化专用控制中心，担负调整、控制、设计，组合或运行及参量比较任务。设备的数据设备库中存有各种不同种类的自动调音台、信号路由器、自动反馈抑制器、自动语音播放器、逻辑门、信号显示器、数字式可调整参数均衡器和图示均衡器、2分频至多分频的分频器、延时器、激励器、压缩限幅器、扩展器、噪声门、自动哑音器、解码器、接线分配器、信号发生器、测试仪等音频信号处理器，通过软件将它们集成在一部主机之中。使用时，通过一个高解像度的Windows图形界面，显示

18、色彩鲜明，界面非常友好，可以显示一个或多个子系统界面的编辑、运行和变化,并可以在系统设计时引入其所需的图片进入界面，图文并茂， 生动活泼。可以提起使用者的兴趣，提高注意力，更准确，更直观地工作。将所需的设备调出进行不同设计选择编排后，就立即自己生成一套专业音响系统投入工作。,任意控制端口之间都可以进行逻辑功能连接,使用软件对设备进行初始化设定与调整，简化了对众多模拟设备的调整，同时也提高了设备的电器性能，对于不同的配置也可以进行响应的存储。,DriveWare,音频处理器的控制界面,对于复杂的应用，他有些力不从心,1、不能自由选择器材的数量，也不能自由安放器材的位置； 2、处理能力有限，没有足

19、够的DSP资源可利用； 3、虽然可以级联，但由于自身原因，无法扩展为庞大的系统； 4、与第三方设备连接接口稀少，控制不够灵活。,功率放大器,功率放大器俗称“功放”,用于推动扬声器. 1 ) 功率额定值如功率、阻抗、频率特性、失真率； 2 ) 失真度（谐波失真和互调失真）一般用来表示； 3 )频率响应一般标出20Hz20KHz dB； 4 )信噪比（S/N）表示设备本身的输出噪声是输出信号的百分之比，一般要求在50dB以上，优质功放的信噪比大于72dB。 5 ) 阻尼系统数D、F扬声器的阻抗/功放的输出阻抗，一般来说，对于民用功放来说，阻尼系数取15-100为宜。对于专业用功放，阻尼系数宜在20

20、0-400或更高。 6 )输入灵敏度表示为得到的额定输出功率需要输入的最小信号电压值； 7 )转换速率（SR） 它描述了放大器在大信号时的响应能力。,定压功放 输入电压不随负载阻抗变化而变化，即输出的音频信号的最大电压恒定不变的功率放大器，在额定功率范围内所接负载多少对于放大器的输出电压影响很小。输出电压主要有60V、75V、90V、100V和120V。 定阻功放 对于负载阻抗有严格要求的功率放大器，其输出电压与负载阻抗有关，会随着负载阻抗的变化而变化。负载阻抗主要有4欧姆、8欧姆和16欧姆。,音箱,扬声器,音箱是将电信号转化为相应的声音的器件。 （1）频率范围 （2）额定功率 （3）最大功率

21、 （4）阻抗 （5）特性灵敏度 （6）指向特性,音箱的分类,音箱按照功能上的分类主要分为： 全音域音箱：覆盖频率范围大，可以发出各个频段的声音。 低音音箱：只能发出低频段的声音。 返送音箱：用来使舞台上的表演者能够听到自己的声音。 建筑类音箱：例如体育场内的号角、天花上的吸顶扬声器。 音箱按照功放方式主要分为： 有源音箱 无源音箱,阻抗,阻抗是一个比较复杂的概念，在直流电路中，由于信号和电路特性，所以只有电阻的概念；但是在交流电路中，由于存在信号频率的原因，电感和电容对信号就起到了一定的作用，一般就把感抗、容抗和电阻的综合作用参数叫阻抗。 通常可以将阻抗表达为：放大电路中，感抗、容抗、电阻对信

22、号的综合作用下表现出的一种电阻特性。一般用电阻的单位欧姆表示。 阻抗的意义很重要，在几乎所有的设备中，很多重要的参数和配置都与阻抗有关。比如：功放的输出功率、输入输出形式等。如果相连的两个设备阻抗不匹配，就有可能产生电气指标下降、音质变劣甚至设备受损的故障。,在音响设备中，器材的电声或声电转换能力的大小称为器材的灵敏度。在实际使用中，设备的灵敏度是在一定的声场中，该设备产生的开路输出电压或对一定负载的输出功率，或者在一定的输入电平（功率）下，该设备在一定位置上所产生的声压级。 音响设备的灵敏度是一个非常有用的指标，音响师和工程技术人员经常需要它来计算录音或者扩声增益、电平、选择话筒、确定系统的

23、功率配置和扩声声压级以及系统的连接方式、端口设置等等。如果灵敏度的概念在音响技术中被忽视，可能出现设备失真、动态不足、声压级不能满足要求、设备负荷过重以及其它声音指标受到影响。,灵敏度,灵敏度和声压级的关系说来复杂，简单说就是：灵敏度高的音箱容易推响，灵敏度低的不容易推响。 比方说：A音箱和B音箱都是600W、曲线平衡度接近、阻抗相同，但A音箱灵敏度98dB，而B音箱灵敏度为95 dB，两只音箱同用一台额定功率为900W的功放来推1、A音箱由于灵敏度高，所以功放的音量钮可能开到十二点钟的位置，其声压（响度）就达到了110 dB。2、B音箱由于灵敏度低，所以功放的音量钮可能要开到下午五点钟的位置

24、才能使B音箱发出110 dB的声压（响度）。3、现在关键问题是：A音箱在110 dB的声压时失真大还是B音箱在110 dB的声压时的失真会更大？在同等声压级的状态下，A音箱承受的功率强度大还是B音箱承受的功率强度大？A音箱的稳定可能性大还是B音箱的稳定可能性更大？,灵敏度和最大声压级的关系?,在电子技术中，放大器的输出信号比输入信号增高的倍数叫做放大器的放大倍数，通常成为增益。它是放大器对信号放大能力的主要指标。增益的意义在于，它明确的表达了放大器对信号的放大能力，无论该放大器是功率放大器还是电压放大器。通常由于放大器的放大倍数较高，用线性数字表示不太方便，所以常常用对数表示增益，这样可以在变

25、化较小的对数值表达出较大范围内的线性值变化；使用对数值表示增益的原因还在于：声音信号放大倍数和人耳的听觉变化感受是符合对数关系的。所以在通信和音响技术中，增益用放大倍数的对数来表示。,增益,频率响应,无论任何用途的电声设备，都需要对其工作频段进行限定。在规定的频率范围内，设备对不同频率信号具有相应的放大（处理）能力，这种范围就叫做设备的频率响应，简称频响。 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2020000Hz。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321800

26、0Hz。,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： 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。 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%。 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。 在电声领域里，失真的概念具有重要意义，失真参数能在很大程度上反映设备性能的优劣；也在很大程度上规定了设备的使用环境和条件，甚至可以这样说：