音響系統(tǒng)介紹PPT課件

音響系統(tǒng)與調(diào)音 主講劉日宇 第一章音響系統(tǒng) 1 1音響系統(tǒng) 音響系統(tǒng)用傳聲器把原發(fā)聲場聲音的聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號 并按一定的要求將電信號通過一些電子設(shè)備的處理 最終用揚聲器將電信號再轉(zhuǎn)換為聲波信號重放 這一從傳聲器到揚聲器的整個構(gòu)成就是音響系統(tǒng)的最基本的概念 其中傳聲器和揚聲器均稱為換能器 音響系統(tǒng)的概念 音頻信號雖然音響系統(tǒng)中的電信號在能量的形式和量綱上與聲波的聲信號不同 但作為信號 它們之間的信息的本質(zhì)是一致的 即它們的幅度有相對大小的對應(yīng)關(guān)系 它們的頻率也是對應(yīng)的 因此音響系統(tǒng)中的電信號在頻率上處于20Hz 20kHz的聲音頻率范圍內(nèi) 稱為音頻信號 音頻信號 這是音響系統(tǒng)的重要特征 當然上述系統(tǒng)并不是指擴音 盡管擴音也包括在其中 因為從愛迪生發(fā)明留聲機的一百多年前到音響技術(shù)飛速發(fā)展的今天 讓聲音跨越時間和空間障礙的聲音記錄和重放一直是音響系統(tǒng)所要完成的首要任務(wù) 因此音響系統(tǒng)可分為聲音的制作 記錄 和重放兩大類型 無論是聲音的制作還是重放均有另外一個重要的任務(wù) 即聲音的處理 因為聲音的制作和重放不能機械地再現(xiàn)原始的聲音 不僅要消除原聲音的弊病 也要按一定的審美要求來美化音質(zhì) 根據(jù)需要甚至要創(chuàng)造原來沒有的聲音 這也是音響系統(tǒng)所要承擔的 根據(jù)不同的要求和任務(wù)以及不同的場合有不同的音響系統(tǒng) 可以從不同的角度來分 從大范圍來分有專業(yè)音響系統(tǒng)和家用音響系統(tǒng) 專業(yè)音響系統(tǒng)可分為制作系統(tǒng)和重放系統(tǒng) 在制作系統(tǒng)中也有重放功能 如監(jiān)聽部分 而在重放系統(tǒng)中也有錄音制作的要求和手段 如現(xiàn)場實況錄音 表 音響系統(tǒng)的分類 1 2音頻信號 音頻信號就是頻率在聲音頻率范圍中的電信號 音響系統(tǒng)構(gòu)成的流程就是音頻信號流通和處理的過程 從聲波聲信號經(jīng)話筒轉(zhuǎn)換成電信號 再經(jīng)過整個音響系統(tǒng)后最終經(jīng)揚聲器重新轉(zhuǎn)換為聲波聲信號 在這一聲 電 聲的過程中信號的信息本質(zhì)沒有變 當然電信號本身在其計量方面有其特殊性 1 2 1電平 電平聲壓級Lp來表示聲音的大小 其定義為 Lp 20LgP PrefdB 一般在電路中信號的基本的形式和單位是電壓 伏 V 電流 安培 A 功率 瓦 W 以這些形式來表示電量一是取值和計算不便 二是不利于與聲信號對應(yīng) 為此我們對電信號的電量取對數(shù) 稱為電平 電平就是以分貝的形式來表示電信號 絕對電平電平是將實際電量與一個基準量作比較而后取對數(shù) 所以電平是一個相對值 基準量定義為在600歐姆 的負載上得到1毫瓦 mW 的功率作為基準量Pr 根據(jù)功率P UI U R I R公式 所以引出的電壓基準量Ur為0 775伏 V 電流基準量Ir為1 29毫安 mA 有功率電平 電壓電平和電流電平三種 功率電平Lp 10LgP 1m dBm 電壓電平Lu 20LgU 0 775 dB 電流電平LI 20LgI 1 29m dB 式中P U I為實際的功率 電壓 電流的數(shù)值 也可把功率電平 電壓電平和電流電平分別稱為功率級 電壓級和電流級 相對電平可以用相對電平來表示兩點之間的電平值之差 這兩點可以是設(shè)備 單元模塊 或電路間的輸出和輸入點 其相對電平Lu Lu2 Lu1 dB 無論是設(shè)備 模塊還是電路 其輸出和輸入兩點之間的相對電平為正 則它具有增益 Gain 若相對電平為負 則它具有衰減 PAD 線路電平電平值有正有負 把0dB的電平值稱為線路電平 這是一個基準的量值 音響設(shè)備的線路輸入和輸出都設(shè)定在線路電平 大多數(shù)情況下音頻信號小于0dB 當信號大于0dB時就要注意可能產(chǎn)生的失真 功率放大器除外 但音響設(shè)備在信號為正dB時都有一定的動態(tài)余量 電平是一個相對值0dB相當于0 775V的基準電壓 但也有以1V作為基準電壓的標準 所以后者0dB時相當于1V 對此往往以dBv表示 而有些調(diào)音臺的電平計量VU表中刻度為dBvu 0dBvu對應(yīng)于電壓1 23V 相當于dBm的4dB 1 2 2計量值 五種計量值無論是聲信號還是音頻電信號 在對信號的強度計量時有五種計量的方法 即對同一信號用不同的計量值來計量會產(chǎn)生不同的量值 之所以設(shè)定不同的計量值 主要是為了使計量充分反映出聲音信號的波形特點 便于在不同場合的應(yīng)用 這五種計量值分別是峰值 有效值 平均值 準峰值和準平均值 前三個是基本量 后兩者是導出量 峰值Up 信號在一個周期內(nèi)或一定長時間內(nèi)的最大瞬時絕對值 有效值Urms 也叫方均根值 指信號瞬時值平方平均值的平方根值 其意義為該值等同于具有相同功率的直流信號的強度 平均值Ua 也叫整流平均值 是指聲音信號瞬時絕對值的平均值 準峰值Uq p 用與信號相同峰值的穩(wěn)態(tài)簡諧信號 如正弦信號 的有效值表示的數(shù)值 由于穩(wěn)態(tài)簡諧信號的有效值等于二分之根號二的峰值 即一個信號的準峰值實際上就是其峰值的70 準平均值Uq a 用與信號相同平均值的穩(wěn)態(tài)簡諧信號的有效值表示的數(shù)值 意義同一信號在用五種不同的計量值去計量時 其數(shù)值是不同的 當這一信號頻率 或頻譜 和波形為確定的 則五種計量值的比例也是確定的 而當信號的頻率 頻譜 和波形改變時 五種計量值的比例也隨之改變 有時甚至差異很大 因為這五種計量值是從不同角度去描述信號的 根據(jù)不同的場合和不同的使用要求 有針對性地去選用合適的計量值 從而來計量聲音信號的強度 在音響系統(tǒng)根據(jù)不同的要求則往往選擇設(shè)置不同計量值的電平表 1 2 3電平表 電平表的五個特性為了統(tǒng)一在各環(huán)節(jié)中對同一聲音信號的計量 便于聲音信號的傳輸和聲音信號所對應(yīng)的節(jié)目的交換 信號從一個音響系統(tǒng)變換到另一音響系統(tǒng) 必須要有一個共同的電平標準 因此同一類型的計量電平表除了必須在計量值上統(tǒng)一外 也必須在它的計量值 時間特性 頻率響應(yīng) 刻度方式 指示偏差的方面有統(tǒng)一的要求 特別是時間特性 它是反映計量電平表特性的一個很重要的參數(shù) 兩種典型的電平表VU表 由英文VolumeUnit縮寫而來 也叫音量單位表 PPM表 是英文PeakProgramMeter縮寫而來 也叫峰值節(jié)目表 1 VU表 計量值與刻度VU表是一種準平均值計量表基準參考電平值以0VU表示 標準VU表的0VU相當于信號的準平均值1 228伏 并以0VU對應(yīng)100 的刻度 從0VU至滿刻度有3dB的紅色警示區(qū)域 在0VU之下至指針的起點的范圍 有從 20VU 0VU dB 的指示刻度 時間特性VU表的時間特性規(guī)定為 當穩(wěn)態(tài)時達0VU的1kHz簡諧信號突然加入VU表時 信號源的等效內(nèi)阻為600歐姆 指針達到刻度的99 處所需的時間應(yīng)為300 30ms 指針的過沖不超過穩(wěn)態(tài)值的1 5 過沖的擺動不超過一次 當信號突然消失后 指針從100 降到1 所需的時間也是300 30ms 指示方式指針式 用途VU表不能反映出聲音信號的峰值變化 它基本上反映出聲音信號的聽感強度 所以叫音量單位表 所以在擴音 電臺的廣播中運用較多 但VU值有時也與聽感強度有誤差 VU表是在電聲過程中應(yīng)用時間很長 始于1939年 且相當普及的專業(yè)用計量表 但也有在家用音響設(shè)備上應(yīng)用的VU表 這些往往是非標準表 應(yīng)注意 2 PPM表 計量值與刻度PPM表是一種準峰值電平表標準PPM表的基準點0dB相當于1 55伏的聲音信號準峰值 從0dB至滿刻度有5dB的余量 以紅色作為警示 從指示的起點至0dB一般有50dB的有效指示刻度 比VU表可指示更大的動態(tài)變化 時間特性PPM表的時間特性規(guī)定為 其指示值的上升時間是1 10ms 非常短 可以準確地反映出突來的強信號包絡(luò)變化 其下降時間為1 5s 信號下跌20dB所需的時間 相當長 以便于眼睛的觀測 指示方式PPM表的指示有光帶式也有指針式 但以前者為多 用途PPM表指示的是聲音信號峰值的變化 其信號的指示不能直接反映出對此信號聽覺的強弱感 即與信號的響度不一定相對應(yīng) 但能及時地反映出聲音信號的過載失真情況 在錄音中往往使用PPM表 1 3音響設(shè)備 由于音響設(shè)備有很多種 為了便于掌握 依據(jù)它們的所具有的功能特點把它們分成五類 音源設(shè)備調(diào)音臺音頻處理設(shè)備擴音設(shè)備錄音設(shè)備 1 音源設(shè)備 音設(shè)備包括CD機 磁帶放 錄 音機 視頻播放機的音頻部分 LD VCD DVD等 調(diào)諧 收音 器 話筒 MIC 無線話筒 電子樂器 電子琴 合成器 電子鼓 電吉它 電貝司等 以及其它一切提供含有聲音節(jié)目信息音頻信號的設(shè)備 雖然音源設(shè)備有很多 但根據(jù)它們的信號特征可分為兩類 低電平高電平話筒是低電平信號的器件 設(shè)備 除此以外其他節(jié)目源設(shè)備基本上均為高電平設(shè)備 但個別電子樂器有時也為低電平輸出 如電吉它 電貝司等 2 調(diào)音臺 除了調(diào)音臺 ConsoleMixer 的型號不同所帶來的外型結(jié)構(gòu)的大小 路數(shù)的多少 性能的高低 功能的差異等區(qū)別外 調(diào)音臺就是一種 之所以要把調(diào)音臺列為一類 其原因在于調(diào)音臺是一種有別于其它音響設(shè)備且極其重要的音響設(shè)備 調(diào)音臺是整個音響系統(tǒng)中的一個中心設(shè)備 無論是在制作節(jié)目如電影 電視 音樂等錄音中 或是在劇場 歌舞廳等現(xiàn)場擴音調(diào)音中 調(diào)音臺都是一種對音頻信號進行技術(shù)控制和藝術(shù)加工處理的重要音響設(shè)備 調(diào)音臺在音響系統(tǒng)中的作用是把各個節(jié)目源輸出的音頻信號匯集在一起 進行控制調(diào)整 音質(zhì)加工 并分配到所需要的通路 或聲道 輸出 3 音頻處理設(shè)備 音頻處理設(shè)備有很多類型 包括均衡器 壓限器 效果器 延時器 混響器等 激勵器 降噪器 聲反饋抑制器等 音頻處理設(shè)備也叫周邊設(shè)備 其意義是它們均環(huán)繞配接在調(diào)音臺的四周 各種音頻處理設(shè)備都有其不同的特點 但它們的共同點是通過對音頻信號的處理來修飾美化重現(xiàn)的聲音 各種音頻處理設(shè)備的功能和作用如下 均衡器 也包括一些濾波器 通過對不同頻率和頻段的信號分別進行提升 衰減或切除 以達到彌補原聲音在各頻率點 段 的比例不當和加工美化音色的目的 效果器 效果器含有延時和混響兩種效果成份 也有單獨的延時器和混響器 它們也屬于效果器的一種 效果器通過使用電子的方法 模擬或數(shù)字 來模擬閉室空間內(nèi)聲音信號的反射和混響特性從而構(gòu)成聲音的特定空間感并使樂音豐滿和親切 也可制造一些特殊的音響效果 延時器和混響器用機械的方法構(gòu)成 但現(xiàn)在較少使用 壓限器 這類信號處理設(shè)備有壓縮器 擴展器 限制器 壓限器包括壓縮和限制的功能 這是一種其增益隨信號大小而變化的放大器 可以對音頻信號的動態(tài)范圍進行壓縮或擴展 從而達到防止失真 提高信噪比 保護音響設(shè)備 并進行某些音質(zhì)控制和處理等功能 激勵器 又叫聽覺激勵器 在原音樂信號中加入適當?shù)闹懈叽沃C波成份 使音色變亮更具穿透力 在沒有加大音量的情況下聲音的感覺響度提高 通過調(diào)節(jié)可突出某種樂器的音色成份 也可模擬現(xiàn)場演出的環(huán)境反射 使信號更具自然鮮明的現(xiàn)場感和細膩感 降噪器 有多種降噪形式 噪聲門用來控制輸入信號的最低閥值以抑制噪聲的輸入 也可利于壓限器通過壓縮和擴展的原理來達到降低噪聲 提高信噪比的目的 在磁帶錄音中也可運用dbx Dobly降噪系統(tǒng)來擴展動態(tài) 降低噪聲 應(yīng)注意音頻信號處理設(shè)備一般為獨立的設(shè)備 但有時也可作為單元模塊構(gòu)作在其它設(shè)備之中 如有時壓限器中含有噪聲門 效果器中也含有濾波器和均衡器 調(diào)音臺中更是含有較多的音頻處理單元 4 擴音設(shè)備 擴音設(shè)備是音響系統(tǒng)的最后環(huán)節(jié) 音響系統(tǒng)通過擴音設(shè)備得到聲音的重現(xiàn) 擴音系統(tǒng)的主要設(shè)備是功率放大器和音箱 揚聲器 但也應(yīng)包括音頻分配器 分頻器 此外反饋抑制器也是擴音環(huán)節(jié)中的中討設(shè)備 由于單個揚聲器不能重放整個音頻頻率范圍的聲音 故一般由兩個 低頻和高頻 揚聲器或三個 低頻 中頻 高頻 揚聲器構(gòu)成組合音箱來重放聲音 為此先要用分頻器來分解音頻的頻率成份為低頻和高頻或低 中 高頻 有功率分頻和電子分頻兩種分頻模式前者為功率放大器 分頻器 揚聲器后者為分頻器 功率放大器 揚聲器一般的擴音重放均為功率分頻模式 其中分頻器和揚聲器組合在音箱中 不需要另外使用分頻設(shè)備 而采用電子分頻則要采用專門的獨立分頻器 這里作為擴音設(shè)備提及的就是這一獨立的分頻器 分配器主要是當需要多路相同的重放音頻信號時 如幾個房間同時放音或一個較大的空間單個音箱重放不能夠提供足夠的音量需幾個音箱同時重放 可用來把一路信號分成幾路 聲反饋抑制器 有移相器和移頻器兩種 其作用為抑制在現(xiàn)場擴音中由于話筒和音箱位置不當和現(xiàn)場空間反射過強而引起的嘯叫 嘯叫是一個正反饋自激過程 通過移相器和移頻器來改變正反饋條件 從而抑制嘯叫 5 錄音設(shè)備 錄音設(shè)備是音響制作系統(tǒng)的重要設(shè)備 其主要以磁錄音為主 從結(jié)構(gòu)上分 有盒式磁帶錄音機和開盤式錄音機兩類 從音頻信號的形式來分 有模擬錄音機和數(shù)字錄音機兩類 此外還有錄音聲軌的多少之分 電視攝像的錄像帶上也有兩路或兩路以上的聲軌 因此錄像機也可認為是一種錄音設(shè)備 1 4音響系統(tǒng)的構(gòu)成 雖然根據(jù)不同的要求和任務(wù)以及不同的場合有不同的音響系統(tǒng) 并且對同一類型的音響系統(tǒng)根據(jù)所實現(xiàn)功能的多少和規(guī)模的大小也有較大的區(qū)別 但在音響系統(tǒng)的構(gòu)成設(shè)計上也有共同的規(guī)律 對專業(yè)音響系統(tǒng)的構(gòu)成 一般以調(diào)音臺作為中心 并抓住聲音信號的來龍去脈 所謂來龍即由節(jié)目源設(shè)備至調(diào)音臺的連接 所謂去脈即由調(diào)音臺的主輸出至后級設(shè)備 根據(jù)系統(tǒng)的不同或至錄音設(shè)備或至擴音設(shè)備 此外根據(jù)不同的需要環(huán)繞調(diào)音臺配接音頻處理設(shè)備 而對家用音響系統(tǒng) 則抓住前級功放 前置放大器 這一中心進行配接 下面將介紹不同類型的典型的音響系統(tǒng) 希望據(jù)此提供音響系統(tǒng)構(gòu)成的設(shè)計原則和思路 因為在實際的運用中存在著種種可能的變化 這里不可能一一說明 擴音系統(tǒng)的配接思路 前期錄音 多軌 配接思路 后期合成錄音系統(tǒng)配接思路 音響系統(tǒng)配接實例 劇院擴音系統(tǒng) 音響系統(tǒng)配接實例 歌舞廳擴音系統(tǒng) 音響系統(tǒng)配接實例 歌舞廳擴音系統(tǒng) 上海大劇院音響系統(tǒng)配接思路 MIC有源分線器 MIC S1 S7接線箱 舞臺左側(cè)跳線箱 電視直播車 現(xiàn)場調(diào)音臺 返送調(diào)音臺 音源設(shè)備 控制室跳線箱 主控調(diào)音臺 監(jiān)聽 L R輸出 延時 功放 補充揚聲器 數(shù)字處理器 效果器 1 40路輸入 主通路 輔助通路輸出 均衡器 舞臺右側(cè)返送功放 音箱 安保機房 公共廣播 均衡器 功放房 主擴聲音箱陣 電視直播信號流程 綠箭頭 MIC有源分線器 MIC S1 S7接線箱 舞臺左側(cè)跳線箱 電視直播車 現(xiàn)場調(diào)音臺 返送調(diào)音臺 音源設(shè)備 控制室跳線箱 主控調(diào)音臺 監(jiān)聽 L R輸出 延時 功放 補充揚聲器 數(shù)字處理器 效果器 1 40路輸入 主通路 輔助通路輸出 均衡器 舞臺右側(cè)返送功放