浅谈音响工程基础知识

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今天，一禾科技将从扩声系统基本概念、音响设备的配置、扩声系统基本操作、扩声系统的常见问题这4个方面来跟大家分享音响工程基础知识，希望对大家有所帮助。
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。
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。
扩声系统基本结构如下：



二、音响设备的配置
1、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≤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。
2、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）
3、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。
三、扩声系统基本操作
1、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前级设备的电源，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。
2、粉红噪声信号及应用
粉红噪声信号 噪声类型 褐色噪声信号
粉红噪声
概念：随着频率的提高，能量以-3dB/0CT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。
粉红噪声的光谱/频谱图





白色噪声的光谱/频谱图





褐色噪声的光谱/频谱图





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舞厅中音乐开得很响，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？
3、电平显示与监控
PPM表一一峰值电平指示，用于监控设备过载情况，PPM表的额定电平为+4dB。
VU表一一音量电平指示，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。
4、扩声系统电平调试
动态范围=信噪比+动态余量





结论：信号电平过高，易产生失真。信号电平过低，信噪比下降。
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。
四、扩声系统的常见问题
1、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=101gPe + SPL0- 201gr
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一一音箱与听音区距离
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= 101gPe+ SPLo - 201gr
=20 + 100 - 24
= 96 (dB)
注意：功率增加10倍，声压级上升10dB；距离增加一倍，声压级下降6dB。
2、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；
调音台的额定输出电平与正常扩声的声压级相对应。
注意：这些理论值有局限性，仅供参考。





3. 防止扩声啸叫的方法
提高传声器和扬声器的指向特性；
使用近声传声器；
选用优质传声器和扬声器；
均衡房间频率传输特性；
减小压/限器的压缩量；
使用啸叫抑制器。