我来教你玩音响
更新时间:2024-01-26 03:12:01 阅读量: 教育文库 文档下载
我来教你玩音响
目录(CONTENTS) 第一章 专业音响基础知识 第二章 名词及术语解释 第三章 最基本的专业音响系统
第四章 超低频音箱和电子分频器的应用 第五章 音箱传输时间差异的测量与校正 第六章 乐队的调音方法 第七章 激励器的应用 第八章 效果器的基本应用 第九章 压缩器在演出场合的应用 第十章 噪声门在演出场合的应用 第十一章 舞台监听系统
第十二章 数字调音台的一般性认识 第十三章 音响电子设备性能检测 第十四章 工程设计思路及注意事项
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专业音响基础知识
无论什么行业基础理论知识都是技术的指导,专业音响技术作为一门实践性很强的技术,更需要理论知识的引导,所以我们先从最基本的说起.
相信本书的读者都是从事专业音响行业的从业人员或者是对专业音响有举的爱好者,一说到音响,我想大家都多少知道它是什么样的东西, 但是要问这样一个问题:音响是什么?我想很多人就会有一种迷茫或者说不清的感觉.要把音响骼好玩好,我们首先要搞清楚音响的概念和定义是什么,玩就要玩个明白!
音响的概念
玩过音响贩人都知道,音响跟很多东西有关,首先是和声音有关.此外音响还和音乐、电子、建筑、心理学,甚至和为人处世哲学有关系。你看看,音响有多么的复杂啊!
上面看到,音响跟很多东西有关,但是咱们反过来想一下,比如,音响和音乐有关,但是一个音乐家他能不能把音响搞好?或者一个建筑设计大师能工巧匠把音响搞好?答案就不肯定了。这又说明,音响这东西跟很多东西有关,但关系又不深。这种现象就叫多科学交叉而且边缘化。
另一方面,人听音响都是喜欢听好听的声音,没人愿意成天守着音响听噪音,0这就说明了人对音响效果是有审美追求的,这种追求是很主观的,就好像是艺术追求.那么要想听到好听的声音,需要什么样的音响来提供呢?那肯定需要一套技术性能比较不错的音响来提供,既然如此,那么音响新产品的技术性能就是纯粹的客观技术指标了。
说完这两个方面咱们该总结一下了,通过上述的两个方面的分析,我们可以看出,音响的概念是什么呢?那就是:音响是一个跟声音密切相关,涉及多个学科交叉并且高度边缘化的,以客观技术性能为基础,满足人的主观听音审美要求的核技术与艺术的结合体。 明白了音响贩概念只是我们开始实行了解音响的第一步,光了解概念不行,概念都是让人迷迷糊糊的东西,要想搞清楚音响,我们还要了解音响的定义。
音响的定义
上面说音响的概念的时候我们知道音响跟很多东西有关,那么就决定了音响的定义会有多样化的特征,站在不同的角度上,对音响的理解都不能有不同之处,那咱们就需要归纳总结一下了。下面是本人总结的几种音响的定义。
1. 音响是泛指自然界或人类社会中人类可听到的一切声音。自然界的蛙鸣蝉声、
人类社会中的音乐声、马路上的噪声都是音响,开个玩笑说音响就是能听见响的声音也不为过。
2. 音响是音乐、戏曲及语言艺术的表现途径之一。没有音响,要想让舞台上的赏
把他们的艺术表现出来,显然是不可能的。
3. 音响是家庭或个人娱乐的工具之一。买套音响回家,一家人一起唱卡拉OK,
听听音乐,那是一种家庭或个人娱乐了。
4. 音响是其所有者用于生产经营的生产资料。你是搞演出租赁的,买了一堆音响
设备回来,用于出租,收取租金金,也就是用于经营了。或者你是一酒吧老板,在酒吧里装上音响请DJ来打碟放音乐,吸引客人来你这儿消费,音响也是用于经营
了。
5. 音响是制造企业的一种新产品种类。你开一工厂,可以造家具,也可造袜子,
家具或袜子是你的产品种类。那么你开音响厂,音响就是你工厂产品的种类。 6. 音响是商业企业的一种商品种类。你开个音响公司,那么店里面陈列的音响设
备就和服装店里的服装一样,是你要卖的商品。 7. 音响是调音人员用于美化声音的工具。你是个调音师,人家觉得自己的音响不
好听,你去调味调这里,拧拧那里,结果声音好听了,效果就改变了。
对于从事音响行业的人来说,音响的定义又是什么呢? 什么是音响:把自然界及人类社会中的声音、人工合成的声音信息以及储存介质上的声音信息,通过一系列的换声设备及电子设备经过处理,再还原为人类所喜欢的声音,这样一种事物或者现象就叫做音响。下面解释一下。 首先自然界或人类社会里的声音比如鸟叫、乐器或者歌手的声音,通过音响最终把它们都还原成声音。
那人工合成的声音信息是什么?大家都不能见过电子琴,电子琴可以模拟出很多乐器的声音,比如钢琴、风琴、铜管木管等,这些乐器的声音不是真实的乐器发出来的,是通过一些电子电路人工合成模拟出来的,这些人工合成的声音信息如果没有音响,是没法变成声音让人听见的。你可能要说,我见的电子琴没有接音响也会自己发出声音!是啊,电子琴里有喇叭,有放大电路,喇叭就是换能元件,放大电路就是电子电路,这就组成了音响。 另外就是那种已经储存在介质上的声音信息了,咱都不能见过CD光盘,那里面保存的是声音信息,要通过CD机里的电路把它变成音频电信号给音响最后才能发出声音。
音响系统
什么叫音响系统?单独给你一只音箱,它肯定不能响,因为音箱就是音箱,不是音响系统。什么是系统?为了完成同一个目标,不同种类的设备组合在一起就叫系统。 那什么是音响系统呢?那就是为了完成把自然界或人类社会里的声音、人工合适怕声音信息以及已经保存在储存介质上的声音信息还原为声音这样一个目标所需要的换能设备和电子设备的组合,由设备及设备间的连接线组成。组成音响系统中的各种设备就统称为音响设备。 咱们知道什么是音响系统的概念了,这又马上面临一个问题。你是一个在专业音响公司里上班的家伙,有天你一同学问你:“你不是干音响的吗?你们公司有没有电脑多媒体音响卖?”你说:“我们这儿没有,我是干专业音响的,不卖民用产品。”看到没有,问题出现了。什么是专业音响什么是民用音响?这里面就带出音响系统分类的问题了。 音响系统的分类
前面提到专业和民用音响系统,其实专业对应的应该是非专业也叫业余。所谓专业,就是专门干一样事情,并以此谋生。业余就不同了,只是图个乐子,不指望这个东西吃饭和养家糊口。那咱们先介绍一下非专业音响系统。 非专业音响系统:组成音响系统中的设备特性及工作状态已经由生产厂家设置好,用户不需要具备专门的技术和知识,只需要按照厂家的说明书完成连接和操作就可以正常使用的音响系统,也因为是给老百姓用的,所以也就叫民用音响系统,主要用于个人及家庭娱乐使用。包括家庭影院,HI-FI发烧音响、汽车音响、电脑多媒体音响及个人音乐播放器比如MP3播放器。
那么专业音响系统又是什么概念呢?这又回到专业这个名词上所谓专业,也就是专门干一类事情,专业音响系统的定义就是:组成系统中的设备一般只有单一种类的功能,系统的连接和工作状态的设置,都需要经过具备专门知识和技术的人员进行正确的连接和设置以及整体
调适后,才能正常使用并发挥应有性能的音响系统。 这下明白了吧,一堆专业音响设备放在哪里,每个设备上面都不能有一大堆信号连接插座和一大堆这旋钮那按键的。你要没经过学习,没有一定的知识,怎么把这堆积如山东西连接起来都是问题。碰巧插对了,怎么设置才能让系统正常工作也是问题。别着急,等你把这本书看完了,你就什么都明白了。 刚才说到一大堆音响设备,这些设备都是用来组成音响系统的,那么专业音响系统到底都是由哪些种类的设备组成的呢?
专业音响系统的构成
专业音响系统的构成并不复杂,其实就是那么几大类东西:由信号源设备、衣帽间台、信号处理设备和信号线及音箱线这两类连接线组成,接下来咱们分别简单介绍一下各类设备。
信号源设备(SOURCE)
信号源设备是给系统提供需要处理的音频信号的设备统称,也叫音源设备,它分为换能型、人工合成型和重放型三类。 换能型:这类设备是用于把自然界或人类社会中的声音或乐器琴弦振动转换为音频电信号的设备统称。用于把气韵转换为电信号的是各类话筒(MICROPHONE简称MIC),用于把乐器琴弦振动转换为电信号的是电声乐器,比如电吉他、电贝司、电小提琴、电二胡之类的。
话筒按照换能元件的形式分为动圈式和电容式。按照信号传输形式分为有线传输(有线话筒)和无线电载波传输(无线话筒)两种。按照使用方法分为手持的、领夹的、头戴的等几种。 电声乐器一般是内部有一个电磁感应器,利用琴弦振动切割磁力线感应出电流来把振动转换为电信号的,也有通过压电陶瓷把琴身的振动转换为电信的,至于怎么转换,那是属于搞乐器的人研究的,咱就不研究了。
人工合成型:这类就是指类似电子琴、电钢琴、音乐合成器、电鼓这类通过一些电子电路人工合成模拟出各种乐器的声音信息并以音频电信号输出的电子乐器。要注意,它们可以是电声乐器,是电子乐器。
重放型:这类设备就是把已经保存在储存介质比如CD片、MD光盘、磁带或者电脑硬盘、闪存上的声音信息,通过设备内部的电路再转换为音频电信号的设备统称,包括CD机、DVD(还有画面信息)播放机、MD光盘录放机、录音卡座、媒体播放器(包括MP3等)这类设备。
调音台(MIXING CONSOLE)
调音台是把信号源设备提供的音频电信号进行前期放大、修整后按照节目内容的要求混合成为一个完整的节目信号,然后按照使用者的要求分配到不同的输出通道(通道的英文CHANNAL简称CH,再把节目信号交给下级设备处理的设备,是前置放大器的一种.一般有多个信号输入通道和多个信号输出通道,功能模块上具有信号放大、均衡补偿、信号混合、信号分配、信号指示这几大块,电路结构上是一种矩阵(MATRIX)结构。
什么叫矩阵结构?就是一种可以把任意一个输入通道的信号分配到任意一个输出通道的电路结构。比如你要把某个通道的信号分配到主输出(MAIN OUT)或者编组(GROUP OUT)上,你只要按下对应的信号分配按键(L/R或者对应编组按键GROUP1/2/3/4或SUB1/2/3/4)并推起这个通道的音量电位器(推子),这路信号就分配到主输出或者编组输出上了。
或者你想把这路优良品种分配到AUX辅助输出上,那么你只要打开这路通道上对应的AUX旋钮,这路信号就送到AUX OUT或AUX SEND输出上了。怎么分配,就看实际需要了,后面会再做详细介绍。衣帽间台根据输入输出通道的数量来区分大、中、小型,大型的调音台多具有40个以上的输入通道,一般用来做演唱会的现场实况扩声使用。 中型的调音台一般有16~32个输入通道,经常用在一些中等规模的演出或工程项目中。 16路以下的为小型调音台,一般用于一些比较小规模的工程或演出项目。 输入通道的数量就是我们经常俗称的“路数”,比如有关12个输入通道的调音台就称为了12路调音台。
调音台上用于由音源设备输入进来的信号进行放大或衰减,使输入信号的强度达到正常工作水平的电路部分称之为输入增益控制(GAIN)。
用于对信号进行修整的部分叫做均衡器(EQUALIZER简称EQ),一般由表及3段或者4段音调控制电路组成,用于针对音源设备输入的信号的频响特性缺陷进行均衡补偿或美化处理,让音源设备发出的声音达到能够满足使用要求的目的。 调音台用于信号混合的部分是由多个混合放大器电路组成的,每个输入通道对应一个混合广大器通过各路的增益控制电位器来控制各个通道信号电平,这个电位器就是俗称的“推子”,英文为FADER。
调音台的信号输出一般有主输出或叫总输出,标志为MAIN OUT或者MIX OUT,也有叫做L/R OUT的。通过主输出信号通道接口(MAIN OUTPUT),提供完整的节目信号给下级设备进行处理。
还有的调音台除了主输出通道和编组输出通道外,还有辅助输出通道(AUX SEND),采用单独的辅助输出电平增益(电位器)旋钮控制输出电平。 调音台是音响系统的信号中枢,负责节目信号的完成及承上启下。调音台的操作水平决定你的系统的节目质量,这就要求你不光需要懂一些技术方面的事情,还得有点儿音乐素养,比如说,针对一个乐队,里面有吉他、贝司、键盘和鼓,什么乐器应该是什么声音,哪一天个应该强一点儿,就要看你死我活对声音和音乐的理解能力了,在后面我们会穿插进行调音台的使用介绍。
音频处理调设备(PROCESOR)
音频处理设备是针对音响系统中的设备特性以及工作状态,或者针对音频信号的状态,分门别类按照设备要求或使用要求进行调节处理的设备统称,俗称周边设备。分为状态控制类和效果控制类两大类。
状态控制类: 这类设备包括电子分频器、均衡器、延时器、压缩及限幅器、噪声门等到。 状态控制设备就是可以根据你的需要来改变你要处理的信号状态或者信号结构的设备。 比如一间房子,你在中间又砌起一堵墙,这样,这间房子的状态就改变了,变成两间了。 分频器就是这样的墙,它可以把全音频的信号分成好几段,就好像把一间房分成2个或者多个单间一样。
如果你家的地面不平,那么你选用砂轮机磨掉凸出的地方再用水泥沙子把凹陷的地方填平,然后这个地面就变得平整了。跟原来不平的状态相比,地面的状态就发生变化了。
均衡器就是可以用来整平地面或者墙面的东西,把凸出的磨平,把凹陷的填平。如果你嫌你家房子天花板太高,那么你做一个吊顶下来,房子的空间高度就降低了,结构也变了。 音响上的压缩器就是专门用来对信号动态的空间进行压缩的设备。所以状态控制类设备是专门针对系统的客观技术性能进行控制的设备,好比是一帮搞土建的,完成的是系统结构及工作状态设置的工作。
效果控制类: 这类设备就是效果器和激励器这类东西,它们的作用好比是干表面装修,它
们不会改变你家房子土建的结构,你家是三室一厅就是三室一厅,不能改成五室两厅。搞表面装修的只是在原有的墙面地面基础上干一些美化或者掩饰缺陷这类的工作,给你家弄漂亮了。比如你家地面是水泥地,你嫌不好看,干装修的会在水泥地上给你铺上地毯或者木地板,看起来很美,介是不会把你家的水泥地面给砸掉了直接改成木头的。或者你家墙上有块地方给弄脏了,你找张画往上一挂,这下脏的地方看不见了,毛病给掩盖了,介是那块污渍还是在原来那个地方,没有发生变化。所以,效果控制类的设备一般是不会改变原始信号的状态,而是在原始信号之上附加一些经过处理的效果,达到美化主观感觉或掩饰一些缺陷的目的。 音频处理设备在音响系统中的作用很关键它们是保证整个系统正常工作并达到良好效果的基础。
如果这些设备设置不当,轻则影响系统效果的发挥,重则引起系统安全问题。一套好的设备,如果使用不正确,往往就不能提供好的效果;同样,一套差的设备,如果正确使用并正确控制,就会制造出不错的效果。
当然怎么玩好这些东西关键中的关键至于具体在什么情况下,该如何使用这些看起来貌似很复杂的设备,我们会在后面一一进行介绍。
功率放大器(POWER AMPLIFIER)
简称功放,这东西没什么稀奇的,就是一个电压放大器,用于把前面设备输送过来的信号电压只有零点几伏到几伏的比较微弱的音频电信号,放大成几十伏甚至上百伏的比较强的音频电信号,用于推动音箱发出声音。
电功率=电压的平方÷负载的电阻。同一负载(音箱)时,当信号电压被放大后,信号电功率也被放大,所以这种东西就叫做功率放大器了。 专业音响上用的功率放大器从电路结构上分AB类、H类和D类几种,AB类和H类电路发球模拟放大电路,D类发球数字放大电路。三种放大电路的主要差别在于电源利用率不同,AB类的电源利用率最低,大约50%,也就是说耗费1000W的电量,只能提供方便500DW左右的音响输出功率;H类的电路电源利用率为60%-70%;D类的电路电源利用训练有素80%以上。
从音质的角度上说,同等级别的功率放大器,AB类的最好,H类其次,D类最差。 专业音响上用的功率放大器一般有两个信号通道,还有不同的工作模式,这些东西到后面咱们用上它的时候再介绍。
音箱(LOUDSPEAKER)
音箱是一种换能设备,负责把输入给它的音频电信号(电能)通过内部的换能元件也就是喇叭(SPEAKER或DRIVER或UNIT),也叫扬声器或者单元转换为声音(声能)。音箱是音响系统的最后一个环境,也是这系统的喉舌,音箱自身的品质对整个系统的效果有直接的影响。
作为一种换能设备,它把输入的电能不单单是转换为声能,喇叭这种东西的电声转换率是很低的,一般只能把输入的电能的大约10%转换为声音,剩下的约90%的能量大部分都转换为热能了,不信你把音箱弄响了,等到一会拆开了摸摸喇叭看看热不热。 在实际应用中,音箱一般根据它能够重放的声音的频率范围分为全音频音箱和超低音音箱这两大类,此外还有一些叫做中高频音箱的产品。接下来咱们主要介绍一下全音频音箱和超低频音箱。
全音频音箱(FULL RANGE LOUDSPEAKER):一般是指音箱可以重放的声音频率范围(FREQUENEY-REAPONSE)不窄于100~15000HZ的音箱产品,简称全频音箱。比如一只音箱可重放的声音的频率范围是在70%~180
00HZ,那这只音箱就是全频音箱;如果一只音箱可重放的声音的频率范围是200~18000HZ,那这只音箱就发球所谓的中高频音箱了。 一般来说,很少有单只喇叭能够靠自己播放100~15000HZ这么宽的频率范围(除了一些特殊的音箱产品,比如美国BOSE公司的一些产品,就是使用全音频的喇叭单元),所以一般全频音箱多采用几只喇叭相互衔接频率范围的形式,比如一只可以较好重放较低频段的低音喇叭(LF UNIT)和一只能够较好重放高频的高音喇叭(HF DRIVER)组合起来,通过内部的由电感线圈和电容等元件组成的滤波器把输入进来的全音频信号贫富成两段,较低的频段分配给低音频喇叭,较高的频段分配给高音喇叭,两个喇叭共同完成全音频的声音播放,这种形式就叫做二分频(2-WAY0的全频音箱,还有一些采用高、中、低三种喇叭组成的全频音箱,这种就叫做三分频(3-WAY)全频音箱。 电感线圈和电容等元件组成的滤波器网络就叫做功率分频器(CROSSOVER或X-OVER),由分频器对全音频信号进行贫富的频率点就叫分频点(CROSSOVER POINT)。
内部采用分频器的音箱叫做内置分频或者叫功率分频、被动分频、无源分频(PASSIVE)。
有些全音频音箱内部没有分频器,需要通过外部的电子分频器把全音频信号分割好,再交给对应的功率放大器放大了以后再给对应的高音或者低音单元的音箱的分频形式就叫做外置分频\\主动分步胡源分频(ACTIVE或BI-AMP)。 需要注意的是,音箱是几分频的不是按音箱内的单元数量确定的,而是根据把全频信号分成了几段来确定的。一只音箱有有两个低音单元的全音频音箱加上高音单元一共有三个单元,箱有三个单元,但是它仍属于两分频音箱。
全音频音箱的另一个组成部分是高音单元上的号角(HORN),这是用来控制这只音箱的高音覆盖范围的,不同的号角对声波传输有不同的扩散特性,也就是所谓的指向性(DISPERSION)。号角的指向性越窄,音箱的高频覆盖面越小。因为专业音箱不同于家用的音箱,不是在家庭这种小空间近距离使用,而是往往要用来负责远距离扩声。给高音加一个号角控制它的覆盖范围,可以让声音传得更远而不会很快散射掉。 这个道理跟我们喊远处的人的时候把手捂在嘴边形成一个号角一样,让声音只往你需要的方向传递。
音箱的指向性角度的概念是什么呢?我们都知道,我们如果站在音箱的号角轴线上,听到的音箱发出的声音是最大的,当我们往外侧水平移动的时候,听到的声音就会变小。当我们一直移动到某个位置,并且有这个位置上听到的声音比在轴线上听到的声音减小四倍(-6DB)的时候,这个点和音箱中点就会形成一个连线。在对称的方向上也会有一个这样的点。跟音箱中点形成一个边线这两条边线之间形成的夹角就是这只音箱在水平或者垂直方向上的指向性角度。当然,超出这个角度范围不是听不到音箱发出的声音了,只是声音更小而已。 全频音箱除了几分频这种分类方法,还有一种分类方法就是近射程、中射程和远射程。 其实不管是什么射程,都是描述音箱对声音的扩散控制范围的,或者说是形容音箱的扩散角度或覆盖角度的。
所谓远射程,一般是指单只音箱的扩散角度比较窄,覆盖面比较小。一般远射程音箱的扩散角度在世界范围内40°、垂直40°、以内。同时,单只音箱的输入功率也比较大,可发出的声压级也比较高,能适合远距离传输的要求。
远射程的音箱一般都用于室外演出场合投射的距离一般都能超过目成诵60M。由于远射程音箱单只覆盖面积比较小,因此要覆盖较大面积,需要多只组成阵列使用。
近射程(或者叫近场)音箱,一般是指单只音箱扩散角度比较宽、覆盖面积比较大的产品,其扩散角度一般在水平60°、垂直40°以上。近射程音箱由于不需要提供远距离的声音传
输,因此一般的输入功率都不是很大,提供的声压级也相对较低,一般实用的投射距离都在世界上30M以内。 中射程音箱,则取远射程和近射程音箱扩散范围的中间值,一般是指单只音箱扩散角度为水平60°、垂直40°左右至水平40°、垂直40°之间的产品。这类音箱一般提供30-60m的投射距离。
远射程和近射程的概念可以参照灯光上的追光灯和舞台云灯。追光灯打出的是一个扩散角度很小的光柱,所以可以传得比较远,但只能照出一个面积不大但亮度比较高的光斑:而云灯,照射面积很大,但距离稍微远一点,亮度就大大降低了。 要让音箱发出的声音传得更远,扩散角度是一个关键因素,同时音箱能够提供的声压级输出也是关键因素。声压级输出越高,扩散角度越小的音箱,扩散面越小,其射程越远。而音箱能提供的声压级大小,又和两个因素有关,即音箱的灵敏度和可承受的电功率。一般来说,作为室外演唱会使用的远射程音箱,在距离音箱1m的地方,单只音箱最少要能够提供不少于是135dB的连续声压级输出。
全频音箱的介绍先说到这里,其他相关内容在后面用到时候再讲,接下来,咱们介绍一下超低频音箱。
超低频音箱(SΩbwoofer LoΩdspeaker):超低频音箱就是俗称的低音炮,低音炮这个概念来自于美国BOSE的一种管状低音音箱。它看起来好像一根大炮的炮管,被当初九牛二虎之力一些民用玩家形象地称为低音炮,这种叫法发球民间叫法,做专业的还是应该把这种音箱称为超低频音箱或超低音音箱。
所谓超低频音箱也是根据它的频率重放范围来确定的,这类音箱一般最多只能较好地播放200Hz以下的声音专业上的超低音音箱多采用大口径的低音喇叭单元,比如说18英寸的,口径越大的喇叭单元一般来说重放的频率下限也越低,所以超低音音箱是用来播放比较低的声音的。
常见的超低音音箱从结构上可以分为倒相式、号角式和带通式三种,下面分别简单介绍一下各自的特点。
倒相式(Vented): 也叫直射式或直接辐射式,这种音箱的喇叭单元直接安装在音箱面板上,在面板上还有一些开孔,也就是所谓的倒相孔,用于把音箱内部喇叭单元纸盆后方的声音能量转换相位(这就是倒相)后和喇叭纸盆前方的能量相叠加,提高音箱的效率。这种音箱的特点是效率较高、可重放的下限频率较低、结构比较简单、通用性比较强,是最常用的超低音音箱形式。
号角式(Horn Loading):由于其内部结构较为复杂,因此补人称为迷宫式。这种音箱的喇叭单元在音箱外部是看不见的,是藏在音箱内部的。喇叭纸盆前方有一个号角结构,纸盆后方是一个密闭的结构,由于号角的作用,这种音箱的效率最高。但是由于背后的密闭腔限制了这种音箱的重放频率下限,所以这种形式的音箱可以重放的频率下限较高(一般不低于50Hz)。由于它的效率很高,声压大,所以很适合做一些需要强劲低音的场合,比如DISCO。同时,由于号角的作用,这种音箱可以把声音传送到较远的地方,也就是所谓的远射程,因此比较适合室外演出。 带通式(Band Pass):也叫双调谐式。这种音响在外面也看不到喇叭,它在内部用隔板分割成两个容积不同的腔体,而喇叭就装在这块隔板上。这类音箱通过内部两个腔体的容积来调整这只音箱的重放上限频率和下限频率,转换效率低,但是低音效果最好,故一般用于一些以音乐欣赏为主的场合。 说到这里总结一下,本章对音响及专业音响系统的概念及组成先进行一个简单的介绍,目的在于让大家对音响和专业音响有一个概念性的认识。下章,我们针对与音响有关的一些名词术语进行介绍。
第二章 名词及术语解释
有关专业音响的术语有很多,我们首先针对一些最基本的、常用的术语进行解释。 由于专业音响是一个和声音密切相关的东西,因此要想玩好音响,首先我们要了解声音是什么,声音有什么特性。
什么是声音
声音: 物体的振动引起空气振动产生一种气压液,这种气压波进入人耳后,带动耳膜振动引起与耳膜相连的听觉小骨振动,而听觉小骨把这种振动转换为一种生物电流(这点和话筒的工作原理相似),这种生物电流进入人脑后,经过大脑分析产生出来的人体感觉就叫做声音。
声音有什么特性
声音具有四个基本的要素;音调、强弱、长短和音色,这四个要素分别有什么意义呢? 声音的高低: 也就是音调,音乐上称之为音高,也就是描述物体振动速度快慢的标志。物体振动的速度越快,产生的声音的音调就越高,我们听到的声音就越尖:反过来,物体振动的速度越慢,声音的音调就越低,我们听到的声音就越低沉。物体每秒钏振动多少次叫做频率,单位是赫兹(Hz)物体一秒钟振动50次,发出的声音的频率就是50Hz;一秒钟振动1000次,发出声音的频率就是1000Hz。
声音的强弱: 也就是声音的响度高低或者叫做音量大小。物体振动幅度越大,带动空气产生的气压波的振幅就越大,进入人耳给耳膜的压力就越大,听觉小骨的振动幅度就越大,产生的生物电流的强度就越高,大脑分析后感觉的声音就越呼,所谓的音量就越大。声音的强弱是描述声音能量大小也就是声音功率大小的标志,声音的能量越大,声功率也越大,人听到的声音就越响。在音响上,描述声音强弱的名词是叫声压级(SPL),声压级越高,声音就越强,声压级越小,声音就越弱。声压级的单位为分贝(DB)。
声音的长短: 这是描述物体振动时间长短的标志,物体连续振动的时间越长,声音持续的时间就越长,物体振动的时间短,声音持续的时间就短。声音的长短也就是音乐上所说的拍数,一个音的拍数越多,持续的时间就越长,比如让你唱一个A音,按一分钟60拍的速度,一拍就是一秒,唱四拍就是四秒,唱一拍就持续一秒。 以上这三个要素是声音的客观物理特性要素,它们构成了声音的主要结构,但是它们只提供了声音的高低响度和持续时间,并不决定声音是否好听。影响声音是否好听的要素则是声音的音色。
声音的音色: 这是声音的主观感觉特性,声音的音色是由发声体的形状、材质以及泛音决定的,人耳朵可以通过不同的音色来区分不同的发声体。比如一把小提琴和一架钢琴,大家都来演奏同一个音符的时候发子网掩码声音完全不同?这里面就有了泛音的因素,我们平常听到的声音都是由基音和泛音组成的,好比语言上的声母和韵母,其中声母就是基音,韵母就是泛音。同一个声母和不同的韵母组合,就会发出不同的字音来。比如描述金属敲击声的“叮”声,声母是“d”音,韵母是“ing“音,而描述木棒敲击的”嗒“声,声母同样是“d”音,韵母则是“a”音,这两种声音虽然是同一个基音,但暗它们是两种完全不同的敲击音色,这两种音色就是由泛音所决定的。
音响要好听,就要有声有韵,不同的泛音成分不光决定了声音的音色还决定了声音的音质,声音的音质就是声音的质地或者质感。由上面的例子可以看出,“叮”和“嗒”这两种声音不光在音色上不同,在质感上也不同,金属敲击的“叮”声,听起来就会更加有韵味,有余音绕梁的感觉,而木棒敲击的“嗒”声,则感觉有点呆板了。
音色这东西是声音的主观特性,泛音这种东西它不能像其他特性可以用数据来描述,所以,很多音响产品,从技术指标上看非常接近,但是出来的声音完全不同,这都是由泛音成分决定的。泛音丰富,听感悦耳;泛音缺失,听感则发木。发音体的材质越好,其泛音成分越丰富,声音的音色听起来就越优美动听。
接下来,我们介绍其他几个和音响有关的术语,刚才我们说到了声音,那么在音响这个系统中,是把声音先变成一种叫做音频电信号的东西在系统中进行处理,最后再还原为声音,那么什么是音频呢?下面我们来介绍一下。 音频
音频: 也叫全音频或者全音域(FΩll Range)。就是指声音的频率范围。音频有两个定义,一个是声学方面的定义,一个是音乐学方面的定义。
声学定义: 在声学上,我们把人耳理论上可以听到的频率范围称为音频范围,覆盖的声音频率从革命利益出发20Hz直到20 000Hz,在这个频率范围内的电信号就是音频电信号。 音乐学定义: 自有音响以来,音响就与音乐有着密不可分的关系,在音乐上,大部分乐器所能演奏出来的声音的音调范围称之为全音域。音乐上有一个国际标准音,也就是A音,它的频率为440Hz,以这个A音为基准向下延伸3个八度音程,向上扩展5个八度音和一共形成的8个八度音和所包括的声音的频率范围就是全音域,我们看下面的列表: 55-110-220-440-880-1760-3520-7040-14080
从55Hz到14080Hz的声音范围就是音乐上所说的全音域,看到这里就能理解咱们前面说的关于全音频音箱的频响范围了吧。 倍频程
这时候,我们又发现一个有趣的现象,那就是从这个列表上,看出一个规律,那就是每一个八度音和的频率宽度就是声音的频率变化一倍之间的频率范围在音乐上叫一个八度,让你唱歌的时候高八度唱,就是让你把频率提高一倍来唱,这个八度在从声学角度的音频范围来看,整个音频范围被分成了10个倍频程,请看下表: 20-40-80-160-320-640-1280-2560-5120-10240-20480
一个倍频程的频率宽度就是代表了两个以一倍关系为间隔的频率值之间的音频宽度。如果我们再继续细分一下,把一个倍频程再按一定规律分成3份,那么每份的频率宽度又是多少呢?那就是三分之一倍频程(1/3oct),按这样的划分,全音频的10倍频程就可以分割为30个子1/3倍频程的宽度,这样一介绍大家就能联想到音响上经常用到的图示均衡器了吧,常用字的话31段图示均衡器就是按照1/3倍频程的频带宽度来划分每一段的控制范围的。关于倍频程的概念,我们先介绍到这里,其实它就是描述频率范围(频带)宽度的一个参数。 频段划分
作为搞音响的,经常会碰到一些对音响效果进行评价的事情,我们在评价量套音响的效果的时候,往往会说起这个音箱的高频怎么样怎么样,那个音箱的低频怎么样怎么样。那么这里面就出现了关于音响的频段范围属于中频段,什么样的频率范围又属于低频段呢?下面我们来介绍一下。
音响和音乐是密不可分的,音响的频段也是通过音乐上的音域来进行划分的,我们还是拿出音乐上的音域表来看一下。
55-110-220-440-880-1760-3520-7040-14080
在这个频段表上,我们这样来划分一下声音的几个频段,首先粗略划分一下: 220Hz以下——低频段(LF)。 220-3520Hz——中频段(MF),这个频段也是人声的频率范围。 3520Hz以上——高频段(HF)。
形象比喻一下,我们把全音频的范围想象为一条鱼,那么低频就是鱼头,中频就是鱼身子,
高频就是鱼尾巴。
这样一划分,我们的思路就清晰了,以后一说起什么什么音箱高频不够,你马上就可以对应出这只音箱在什么频率范围上比较缺少,需要对什么频段进行提升了。
上面只是把全音频进行了简单的划分,只分成了高、中、低三个频段。作为调音人员来说,这们粗略的划分虽然比较简单,但是划分得不够到位,在衣帽间过程中还会碰到更细致的问题。那么我们就有必要对全音频进行更细致的划分,以方便将来的工作。我们还是从音乐入手进行频段的划分。 110Hz以下——超低音区 110-220Hz——低音区 220-440Hz——中低音区 440-880Hz——低中音区 880-1760Hz——中音区 1760-3520Hz——高中音区 3520-7040Hz——高音区 7040Hz——超高音区
这样划分以后看起来更加细致和清晰了,但是,这是从音乐的角度来划分的,音响虽然和音乐有关,但是它们并不是完全相同东西,全音域的宽度只有8个八度音程,但声学方面的音频范围是有关10个倍频程的宽度范围的,而且,音响设备上比如均衡器上的频率刻度也是按照声学上的频率来划分的,为了让频段划分的对应性更强,我们就从声学的角度再次对频段进行划分。
100Hz——超低频(VLF或SΩB) 100-250Hz——低频(LF) 250-500Hz——中低频(MLF) 500-1000Hz——低中频(LMF) 1000-2000Hz——中频(MF) 2000-2000Hz——高中频(HMF) 4000-8000Hz——高频(HF) 8000Hz以上——超高频(VHF)
有了这样的划分,在我们操作音响设备的时候就更加容易对应,更加方便直观了。 音响的作用就是要想让你听见它发出的声音,人耳的灵敏度不是很高,听不到很微弱的声音,这就要求音响发出的声音有足够的强度即声压级要足够。前面我们讲了声压级是描述声音强弱也就是描述声功率大小的确一个物理量,单位是分贝(DB)。说到这里有朋友可能要晕了,因为在我们以前掌握的物理学知识当中,描述功率的单位都是瓦特(W)啊,怎么突然跑出一个分贝的概念啦?接下来介绍一下分贝这个概念。 分贝(DB)
人耳对声音的大小的变化的感受是一个很有意思的事情,咱们都知道,给音响输入的电功率越大,听到音箱发出来的声音就越响。那就是人耳朵感觉音响的声音变大或者变小,跟功率的变化胡着对应关系。那么音响的功率变化多少倍,人耳听以的音量又会变化多少倍呢,是不是按一比一变化的?
人耳感觉音量的变化不是按音响功率的变化一比一变化的,是按相对功率值而不是按绝对功率值来变化的。什么是绝对功率值变化和相对功率值变化呢?
举个例子来说明,电功率A为了100W,电功率B为300W,我们可以看出,电功率B绝对是电功率A的3倍,这就是绝对的3倍。但是人耳可不这么认为,你面前有一只100W功率的音箱,你听到它发出的声音,这时候你又加了一只同样遥音箱,此时总功率为200W了,
你此时听到的声音是比只有一只音箱睥时候大了一倍吧。但是你再加一只同样的确100W的音箱,让总功率达到300W了,但人耳听到的声音却不是只有一只音箱的时候的3倍.那要使人耳感觉听到的声音是一只音箱的3倍,需要多少只音箱呢?
这样算一下,两只音箱的声音听起来是一只音箱的一倍,在这个基础上再想大出一倍该怎么做呢?那就只好在两只音箱的基础由再加一倍的音箱,那就达到4只音箱了,这时候4只音箱发出的声音人耳才感觉到比一只音箱时候大了两倍,那要大3倍倍的话,该用多少只音箱呢?那就要在4只音箱的基础上再增加一倍数量,那么此时音箱的数量达到了8只,此时人耳听到的声音的临时政府不是一只音箱发声时候的3倍,这就是相对值的概念,也就是人们学说的翻番的概念。
那么此时按绝对值来算算功率的变化是怎么样的:原来只有一只限于100W的音箱,现在有8只这样的音箱,总功率达到了800W,是原来的8倍!功率变大8倍,音量才变大3倍,这里面到底有什么对应关系呢?
关于功率的变化和人耳听到的响度德量力音量或声压级)的变化的关系是美国的大科学家亚历山大·格雷厄姆·贝尔发现的.他发现了人耳对外界声音音量变化的关系原来不是线性的,而是一种对数的关系.我们知道,声音的音量变化是由声功率的变化引起的,在音响上,声功率的变化是和电功率的变化一一对应的,那么电功率的变化与人耳朵听到的声音音量变化的关系是什么呢?也就是说,功率从一个瓦数变到另外一个瓦数,音响的音量变化多少倍呢?
公式就出来了,这种关系是对数关系,也就是两个功率的比值的常用对数值.两个不同电功率下人耳听到的响度变化量的公式: Log(电功率B÷电功率a)
当A功率(100传送硬驱B功率(200W)时,得出的音量变化量为: Log(2001÷100)=0.3010
由于此结论是贝尔得出的,所以变化量的单位就用了“贝尔”,这就是:当电功率变化一倍时,人耳听到的音量变化量就是0.3贝尔(Bell)。但是一上来就有小数点,不太方便,所以就用贝尔单位的十分之一作为单位,这单位也就变成了分贝(dB) 公式就变成:响度变化量=10Log(电功率B÷电功率A)
得出的规律就是音响的电功率变化一倍,人耳感受到的声压级就变化3 dB。
在音响上,这个分贝尺是描述音响发出来的音量(也就是声压级)因功率变化而产生的倍数变化量的单位。
从此,在音响上,描述声功率变化量(也就是声音大小的变化量)就不用瓦做单位,而是用分贝做单位了。声压级每变大或变小3dB,就意味着音响的电功率变大或者变小一倍(2的一次方或2的0.5次方)。 声压级变大6 dB(2×3 dB),音响的音量听起来是原来的2倍那么响的时候,音响的电功率就是原来的4倍(2的2次方)。 声压级变大9 dB(3×3 dB),听起来是原来的3倍那么响的时候,音响的电功率就是原来的8倍(2的3次方)。
对应关系就是:音量变化量为N×3 dB,音量就是原来的N倍,功率变化就需要达到2的N次方倍。比方说,音量变化为12 dB(4×3 dB),音量就变大了4倍,需要功率增加2的4次方倍也就是16倍。
现在大家知道咱们听到的音响的音量变化和音响功率的关系了吧,接下来我们介绍另外一个名词,那就是电平。 电平(LEVEL)
上面说到音响电功率和声压级用分贝这个概念联系起来了,那么电平这个概念又是什么呢? 电平就是描述音频信号强度的一个物理量,用分贝做单位。
我们都知道,描述信号强弱可以用信号电压高低或者电功率大小来描述,信号电压高,信号就强,信号电压低,信号就弱。同志样,信号功率大,信号就强,信号功率小,信号就弱。为什么电平不能用电压伏数或者功率瓦数来描述,而非要用分贝来描述呢?
这里面就有一个统一计量单位的问题了,既然声压级都用分贝做单位了,并且分贝数变化3 dB,人耳听到的音量就差一倍了,那么用分贝来描述信号强度不就可以跟声压级的变化对应起来了吗?一说电平从0 dB提高到+3 dB,你就马上能对应出那边音箱发出的声音就要大一倍了;但如果你说信号电压从0.775V提高了1.1V,谁能明白那边音箱发出的提单是原来的几倍啊?所以用电平分贝数来描述信号强度变化带来的功率变化就是为了更加直观地反映信号强度和声压级的关系。
那么电平的分贝数是怎么得来的呢?大家都知道电功率=电压的平方÷电阻这个公式。 我们知道声压级跟功率变化的公式是: 变化量=10Log(功率B÷功率A) 通过上面两个公式推算下来:
信号电压和声压级变化量的关系是: 变化量=20Log(电压B÷电压A)
看到这里又有人要开始晕了,这A和B两个电压是不是可以随便给个数据进去就可以当电平啦?当然不是的,咱们描述两座山谁高谁低都知道用米来算,但是这两座山到底有多高,可不是你随便说它有多少米就是多少米,总要有个基准线。我们一般都不能说海拔高度,这个基准线就是海平面,海拔高度为0米。描述电平高低也是这样,也得有个基准,那么这个基准是多少呢?
电工学上把信号电压0.775V作为基准,此时信号电平值就是0 dB。其他的信号电平以这个0.775V为基准来比较。比如上面我们说的那个例子,信号电压是1.1V的时候,它的电平值就是:
20Log(1.1÷0.775)=3 dB
这下你明白电平值是怎么回事了吧。
有了电平值这个概念以后,我们在对音响信号进行操控的时候,就可以清晰地知道,我们现在对信号电平的提升或者衰减会让最终的音箱发出的音量有什么变化。电平值提高3 dB,音箱音量大一倍;电平值减小3 dB,音箱音量减小一倍。电平值每变化N×3 dB,音箱的音量会变化N倍,音响的电功率也变化2的N次方倍。
电平值在音响设备上哪里可以看得到呢?大家见过音响设备管的电平指示表或者指示灯吧,看到指示灯旁边对应的数值了吗?那些就表示信号电平值,摽灯亮到哪一格,对应的电平值就是多少.比如电平指示表指示的是信号电平达到+3 dB了,也就意味着此时音响发出的声音音量比0 dB时要响一倍了;到dB的时候,音箱发出的声音的音量就比0 dB要响2倍;到指示为9 dB的时候,音箱的音量就比0 dB时大了3倍。 上边的发光二极管指示表刻度的数值为电平值。 这里要注意了,在音响设备上除了指示表那里有用分贝值显示的电平值外,还有好多地方都不能有分贝值啊。比如调音台推子上的刻度、功放前面的音量电位器周围也有分贝值刻度,这可不是电平值,这是咱们下面要介绍的另一个名词,叫增益值。 增益(GAIN或TRIM) 音响设备中有很多电路,可以信号进行放大或者衰减,于是电路对信号就有了放大倍数或者衰减倍数。比如说,我们对信号放大一倍了,那么最终出去的电功率也会增加一倍,那么音箱发出的声音也要大一倍了,那么我们对信号放大5倍,音箱发出的声音要增加几倍呢? 在音响上,对于设备中的电路的放大倍数,也统一以分贝为单位,这就叫增益。信号每被放大一倍,增益值为3 dB,信号电平就增加3 dB,输出功率增大一倍,声压级提高3 dB,音
量大一倍;增益值减少3 dB,信号衰减一倍。增益值为0,则电路对信号强度不做放大衰减,原来电平是多少就是多少。
音响设备上操作部分用分贝做单位的刻度就是标明这个设备对信号电平的增益值而不是电平值。增益值是相对值,电平值是绝对值.下面这些图片上的刻度数值都是增益值。 例如给某台设备输入的信号电平值是+3 dB,那么说明输入信号电压就是1.1V。 如果这台设备的电路对信号进行放大或衰减,那么,这台设备的输出的电平值就等于输入电平值+增益值。
给一台设备输入的信号电平是+3 dB,这台设备对信号的增益值是+6 dB,那么这台设备输出端的信号电平就是(+3)+(+6)=+9 dB;如果输入电平是-3 dB,设备增益值是-6 dB,输出信号电平就是-9 dB。
切记增益值不是电平值,你把调音台推子放到0 dB的时候,只是说这个放大电路对信号不做放大或者衰减,而不是此时信号电平让你设置在0 dB。电平值多少看电平表指示,增益值多少看设备操作部分的刻度。上页这张图片中,音量电位器周围的刻度为增益值,发光二极管指示表的刻度为电平值。
音响系统是由多级放大器相连而成的,在多级放大器相连的时候,用增益来计算总放大倍数就很方便,放大器级联时,总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时,总增益就是相加。苦某功放前级设备放大倍数是100倍(20 dB,后级设备放大倍数是20倍(13 dB0,那么总功率放大倍数是100×20=2000倍,总增益为20 dB+13 dB=33 dB。33看起来就比2000数值小,好统计,省得到时候一算放大多少倍,就算出一大堆“0”来,数都不能数晕了。 音响系统中,功放输入端的信号电平等于调音台输入电平加各级设备的增益值。比如你的系统里有调间台、均衡器和分频器,输入到调音台的输入电平是0 dB,调音台分路推子为-3 dB位置,均衡器增益开到+6,分频器输入增益为0 dB,分频器输出增益为6 dB,那么最后到功放的信号电平就等于:
0+(-3)+(+6)+0+(+6)=+9(dB)
电平值、增益值加起来对信号功率的影响是很惊人的,增益值每变化N×3 dB,功率就加大2的N次方位,音量就增大N倍。按刚才的例子,输入到功放的信号电平由于系统设备的多次增益而比原始信号电平增加了9 dB,这时候就等于要求你的功放比输入信号电平在0 dB的时候的输出功率增大2的3次方,也就是8倍,比如0 dB时是功放输出已经达到500W,9 dB的时候就要求功放输出4000W。 以上是一些常用的音响名词的介绍,接下来我们开始建立一个最基本的专业音响系统,在这个实践过程中学习更多的知识。
第三章 最基本的专业音响系统
构成
最基本的专业音响系统由音源设备、调音台、功率放大器、全频音箱及连接线组成。 系统连接采用链式连接方式。就跟一条铁链一样,前一级设备的输出和后一级设备的输入相连接。
在这个系统里,链式连接的顺序就是:音源设备把信号输出到调音台,调音台输出到功放,然后功放再输出给音箱。 下面是系统图
音源设备 全频音 功 放 全 频音 箱 超低音 箱
一看这么简单的系统,有的朋友是不是跃跃欲试马上就想把它们接起来先闹点动静啦?且慢,在完成这个系统之前,咱不能蛮干,再简单,它也是一个专业音响系统啊,也需要先了解一些专业音响知识,好多事咱得闹明白了再动手不晚。
针对这梯形个简单的系统,咱要考虑好,这套系统完成以后能不能满足使用要求,因此,咱得先了解以下方面的内容。
首先,针对音响系统而言,最基本的要求是要保证大家都能听见清晰的声音,那么咱们这套音响首先要足够响,也就是要求音箱能够提供足够的声压级。 一说到足够的声压级,有些朋友估计又懵了,多大的声压级叫足够的声压级呢?有没有什么标准呢?
要知道,咱们的音响系统都是放在各种各样的使用环境里用的,各种环境不同,对声压级的要求也不同,国家也有相关标准大家可以去查阅。 根据本人的经验,音响系统能提供多大的声压级才合适应该根据实际情况决定,也就是要根据现场的环境噪声水平来确定。 一个环境噪声高的场合,音响发出的声压级就要适当提高,要不音响的声音就会被噪声所淹没;而一个比较安静的场合,也没有必要使用高声压级的系统吵得人受不了。可以这样来估算一下,要想让大家能够在某种环境中能够清晰听到音响发出的声音,这套音响发出的平均声压级至少要高于这个环境中的背景噪声声压级35dB。 举个例子,比如你是把这套音响用在一个会议室里面,你就可以找一些人来模拟当会议室里坐满人开始开会并且有人开始发言的情况,你用一个声压计到房间中间测量一下此时室内的环境背景噪声是多少分贝。比如测量值是46 dB,那么你就要注意了,这就要求你的音响系统在你刚才测量环境噪声的位置上能够提供不少于46+35=81 dB的声压级,也别高太多了,一则是浪费,二来过高的声压级也容易让人感觉吵,容易疲劳。 有兴趣的朋友们可以花个两三百买个声压计自己试试。像一般室外繁华的马路边,环境噪声能达到70 dB左右,你要是一个搞路演的朋友们,你就得考虑你这套系统至少要能达到105 dB以上的声压级输出才能满足要求。 系统的声压级是由音箱最终提供的,音箱提供的声压级和你所需要的声压级之间怎么样才能满足实际要求呢?刚才我们说到的场地需要多大的声压级是一个平均值,这个测量位置一般在场地中间,而这个位置与音箱是有一定距离的。那么要让音箱能够满足场地的声压级要求,我们首先要了解音箱与声压级的关系。
影响声压级的因素有三个:音箱的灵敏度、音箱的输入功率和距离音箱的距离。 音箱的灵敏度(SENSITIVITY):这是描述音箱电声转换效率的一个技术参数,它的概念是:给音箱输入1W的电功率,在距离音箱1m的距离上测量这只音箱发出的声压级数值,单位是“dB/W·m”。
音箱的灵敏度数据在音箱产品资料上一般都不能有专门标明,大家在使用前可以先查阅一下产品资料。
音箱的灵敏度越高,在同样输入功率下发出的声压级就越大,也就是平常说的某某音箱比较
好推。而灵敏度低的音箱在同样输入功率下发出的声音就比灵敏度高的音箱要小,给人感觉是不好推,吃功率。
过去有些人配系统时只注意音箱的输入功率大小,经常说多大面积配多少瓦的音箱,这个概念是错误的。
举例说明,一只灵敏度100 dB/W·m、承受功率为200W的音箱,与一只灵敏度97 dB/W·m、承受功率为400W的音箱,输入其标称额定输入功率时发出的音量是一样大的,所以单纯从功率的角度去配音箱是不全面的。
关于为什么上述两只音箱会发出同样大的声压级,接下来我们就来讲一下第二个方面:音箱发出的标称声压级和输入功率的关系,它们的关系是:
音箱村称声压级(dB)=音箱的灵敏度(dB)+10Log输入功率按照上面的例子,灵敏度 100 dB/W·m、承受功率为200W的音箱在1m处的声压级为:
100+10Log200=123 dB
灵敏度97 dB/W·m,承受功率为400W的音箱在1m处的声压级为: 97+10Log400=123 dB
所以这两只音箱虽然承受功率相差了一倍,但是由于灵敏度相差了3 dB,所以最终的结果是一样的。
知道了音箱的灵敏度概念以及音箱发出的声压级和输入功率的关系之后,我们还要再了解一下音箱发出的声压级和与音箱之间的距离的关系。
大家都知道,面对一只发声的音箱,我们离它的距离越远,感觉声压级越小,那么音箱发出的声压级与距离有什么关系呢?
这个关系就是距离音箱的距离每增加一倍,声压级下降6 dB。为什么是减少6 dB而不是4 dB或5 dB呢?这就要从音箱的扩散特性来讲了。 常规的音箱都是一种点声源形式的音箱,它们发出的声波扩散形式是一种以球面波扩散的形式,这种扩散形式的覆盖面是随距离音箱的距离不断增大而增大的。 虽然音箱发出的声波是按球面波形式扩散的,但我们可以近似想象一下,音箱发出的声音的扩散面好比一个投影机投射出来的画面,假设距离投影机1m的时候,投射面的高度和宽度都为1m,投射面的面积是1㎡;那么当距离投影m的时候,投射面的宽度和高度也会相应增加到2m宽、2m高,投射面的面积就变成了4㎡。2m距离上的投射面比1m距离上的投射面面积增大了4倍,单位面积的投射面里面分布的能量密度就减少到原来1米的时候的1/4,能量密度减少也就意味着功率降低为原来的1/4,当减少1/2为衰减3 dB,在减少1/2的基础上再减1/2就减到了原来的1/4,又下降了3 dB,合计下降了6 dB。 H2 H1 Ll W1 L2 L1
W2 L1 根据上面的两个图形来看,距离音箱的距离为L,音箱的投射面的高度为H,宽度为W,单位为米,那么投射面的面积为: S=W×H 当L2=2L1时,W2=2W1,H2=2H1,那么投射面积S2=W2×H2=2W1、4(W1×H1)4S1,也就是说,距离音箱的距离加倍,音箱覆盖面积增加到原先的4倍。
比如刚才那只音箱在距离1m上的声压级输出是123 dB,那么在距离它2m的地方,声压级就减
少为123-6=117 dB,在距离它4m的地方声压级就是117-6=111 dB,到8m处,声压级就只剩下111-6=105 dB了。
上面的算法是按照距离翻倍的概念来推算的,音箱发出的声压级衰减量和距离的关系的计算公式是:
距离音箱N米处的声压级衰减量LogN(dB)
通过这个算法,你就可以算出你手头上的音箱在多少距离上的声压级能达到多少,或者通过衰减量计算公式先计算出衰减量,然后再根据实际使用所需要的声压级加上意味着量数值来推算你需要什么样声压级输出的音箱。
比如你在演出现场距离音箱30m的距离上的环境噪声是60 dB,要想在这个位置上得到良好的扩声效果,音响发出的声压级到达这里就应该不低于95 dB。30m距离的声压级衰减量是: 20Log30=29.5 dB
那就要求你的音箱的标称声压级不能低于: 95+29.5=124.54 dB 在实际使用中,有时你手头上有的音箱产品的声压级输出能力不一定能满足使用的要求,如声压级水平不够高,此时你可以采用多只音箱的方式来满足使用的要求.比如你经过计算需要音箱在1m处要能提供132 dB的声压级,但是你手头只有能够发出123 dB声压级的音箱,音箱数量加倍就等于功率加倍,功率每增加一倍,声压级就提高3dB,这时候你就可以采用只123dB声压级输出能力的音箱一起——2只叠加声压级变成126dB,4只叠加达到129dB,再增加4只就达到了132dB的要求了。
经过上面的测算,你就可以确定你将要使用的音响品种及数量了。在确定了音箱之后,我们就需要给音箱配备合适的功率放大器。
给音箱配备功率放大器是一个保证系统效果和安全的重要环节,音箱和功放是两种不同的东西,要让它们能够安全正常地工作,就要讲究两者之间的匹配,其中包括两个方面:功率(POWER)匹配及阻抗(IMPEDANCE)匹配。 功率匹配
音箱是输入功率的,功放是输出功率的,在音箱与功放的功率匹配之前,咱们先得了解一下音箱的输入功率和功放的输出功率都是怎么一回事。 音箱的额定输入功率(R.M.SPOWER HANDLING)
一说一只音箱有300W的输入功率,大家好像都很明白,但是要是深入问一下,这300W是个什么概念,是怎么得出来的,可能很多人就都不清楚了。 音箱是一种工业产品,既然是工业产品,生产厂家就要按照某些工业标准来生产和检测他的产品是否能够达到标准,能够达到标准的才是合格的产品。
音箱的额定输入功率作为一个重要的技术指标,它的概念是:按照某一工业标准的要求,采用这一标准所规定的测量信号,按照待测音箱的设计频响范围,给这只音箱输入一个恒定的不失真电功率,经过标准所规定的测量时间后,检测这只音箱所有部件无任何损坏,那么前面输入给这只音箱的恒定的电功率即为这只音箱在某个标准下的额定输入功率,也称连续输入功率。
一般国际上常用三种工业:EIA、IEC、和AES。下面简要介绍一下。 EIA RS426B,EIA标准测量信号,测量时间8~100小时; IEC285-5,采用IEC标准测量信号,测量时间8~96小时; AES,采用粉红噪声测量信号,测量时间2~8小时。 一般来说,正规厂家的产品在其产品说明书上有标明是在什么测量条件下测得的额定输入功率,供用户使用时参考。比如一只音箱的额定输入功率标称为300W AES,你就可以明白,这只音箱给它输入300W的连续输入功率,最起码连续工作2小时不会有任何损坏。
了解完音箱的额定输入功率后,咱们再来了解一下功率放大器的额定输出功率是怎么回事。 功率放大器的额定输出功率(R.M.S OΩTPΩT POWER)
跟音箱一样,功率放大器也是一种工业产品,它的额定输出功率也需要按照某些工业标准来执行,一般是按照以下方式来进行测量的
电流表 A
待测功放 V 4/8Ω
电压表 假负载
信号发生器
1KHz正弦波
失真检测仪或 示波器
给待功率放大器接上一个固定阻值的假负载(比如8Ω或者Ω4),在功放的信号输入端和输出端之间连接一个示波器或带有失真检测功能的音频测试仪,在楞放输出端串接一个示波器表,并接一电压表,给功放输入1000Hz正弦波信号,逐渐加大输入信号强度,当示波器或失真检测仪显示此功主的总谐波失真度(THD)达到设计允许值时,停止增大输入信号并保持一段时间.苦没有出现损坏,观察电压表及电流表的数值,按P=Ω×I的计算公式计算出此功放在负载阻抗多少欧姆、失真度为百分之多少的情况下的额定输出功率。 这里要注意的是,在同一阻值的负载情况下,功率放大器的额定输出功率与允许失真度大小有直接关系,同一放大电路,允许的失真度越大,功放的输出功率也越大;允许的失真度越小,功放的输出功率就越小。
一般来说,当失真度允许加大一个数量级(10倍),如从0.01%增大到0.1时,功放的输出功率可增加20%左右;失真度从0.01%增加到1%时,输出功率可增加40%~50%。
比如一台功放,8Ω负载下,失真度0.01%时输出功率为2×300W;当失真度为1%时,其输出功率可能达到2×450W左右。
所以在注意功放的输出功率时,不仅仅要注意它的输出功率值,还要注意它的失真度指标。 一般国际名牌产品的失真度普遍控制在0.01%左右,而一些不正规厂家的产品,虽然标称失真度很低,但实际失真度都可能超过1%。这就是有些杂牌产品虽然在技术资料上看起来功率很大,但是和一些名牌产品相比,功放的力度还不如输出功率更小的名牌产品的原因,这一点在使用的时候要注意。
另一点是,功放的输出功率一般用1000Hz正弦波信号测量,但实际使用的时候,都是全频带信号,功放在全频带工作情况下的输出功率比在1000Hz条件下要更小一些,一般要在原基础上打个九折到九五折。比如在1000Hz状态下测量出来的功放功率是400W,在20~20000Hz的使用状态下,输出功率就在360~380W了。
还有一点,一般专业功放都是双通功放,但测量大多数只是单边测量,有些不正规的杂牌产品为了降低成本,在电源供应方面存在不足的现象,这样的功放号称2×1000W,单边使用的时候可能能够达到,但双边使用的时候,输出功率往往要比标称值打个五到七折了。 功率放大器和输出功率有关的数据还有一个很重要的参数就是功率放大器的输入灵敏度电压值(INPΩT SENSITIVITY)。
功放的输入灵敏度电压就是当化功放的输入信号电压达到某个电压值时,功放的输出功率达到标称额定输出功率,此时,输入信号的电压值就为这台功放的输入灵敏度电压值,功放上的指示灯的红灯开始点亮。
专业功率放大器的输入灵敏度电压值多为0.775V,也有一些功放的输入灵敏度电压值为
1.0V或者1.4V或其他数值。
当输入信号的电压值达不到输入灵敏度电压值时,功放的输出功率就达不到标称值。 而当输入信号的电压值高于功放输入灵敏度电压值时,功放自身的失真就会加大。当输入信号电压值远高于功放的输入灵敏度电压值时,功放由于供电能力的限制就会出现一种叫做削波失真(CLIP)的现象,表现为功放上的红灯常亮,这种含有削波失真成分的信号对跟功放连接的音箱有极大的破坏作用,这点要特别注意。
对有输入灵敏度电压选择功能的功放,一般来说,如果用于信号动态范围不大的场合,就可以选择较高的灵敏度(电压值较低)。而用于信号动态较大的应用场合,就可以选择较低的灵敏度(电压值较高)的挡位,这样抗过载的能力较强。比如一台功放具有0.775V、1V和1.4V,在多功能扩声场合则可以选择中间的1V挡位。
在我们搞清楚音箱的额定输入功率和功放的额定输出功率这两个概念后,我们就可以进行音箱和功放的功率匹配工作了。音箱和功放的功率匹配根据不同的应用场合和要求有不同的方式。
功放的输出功率和音箱的输入功率采用的1:1的配比方式:根据对音箱额定输入功率和功放额定输出功率的了解,我们知道,给音箱按照它的额定输入功率给它配备功放,可以在一定的时间内连续使用而音箱不会有任何损坏。
在关于音箱输入功率一节里我们曾讲过这种情况下音箱虽然不会损坏,但是有个前提,即测量时采用的是一个恒定的输入功率。所谓恒定,也就是信号没有什么动态变化或者叫动态变化小,信号是平稳的。那么什么是信号动态呢?
信号动态或动态范围(Dynamics或Dynamics Range):这是指节目信号中,最强的信号和最弱的信号之间的电平差值,单位为dB。
在实际运用中,什么样的节目是动态比较小的、比较平稳的呢?不知你注意到没有,除非大声地喊,或者说悄悄话,一般人在正常说话时候的音量都不能是相对稳定的,不会出现突然的大声或者小声的情况,这就可以理解为动态较小。那么很显然,这种1:1的配比方式是适合作为语言扩声的。
在实际应用中,还有一种信号的动态是不大的,但是说出来可能就会令一些人意想不到了,那就是DISCO舞曲中的低频部分。很多人认慢摇吧之类的场所,整个晚上那种低音都是基本上保持不变的。
其实这种舞曲信号听起来很猛是因为它的低频分量是很足的,但是低频成分的动态基本上是没有什么变化的。所以对这种音乐,你需要的是有足够数量的超低音音箱来表现那种充足的低频量感而不是去适应它的动态。
这是第一种配比方式,大家明白了吧。这里面要注意的是,这种方式只适合信号动态变化小的节目源,对于信号动态大的信号就不合适了。
信号动态变化大,信号的强弱变化就大。如果你按照平均值来配备功率的话,那么当强信号出现的时候,输入到功放的信号就有可能超过或者远超过功放的输入灵敏度电压值,这时候功放就会出现比较大的失真或者削波失真,轻者,令人听起来不舒服,重者就可能烧毁设备。那么针对动态大的信号我们要如何进行功率匹配呢?接下来我们讲第二种匹配方式。
在讲解之前,我们要了解一下什么信号动态大。在实际运用当中,动态最大的节目往往是类似交响乐这类节目,小信号时候可能只有一只三角铁在叮叮作响,大信号的时候可能整个乐队一起轰鸣。还有一些电声乐队的演出,往往在演出当中出现一些强烈的猝发性的信号成分,这些在瞬间内爆发出来的信号往往是音乐的高潮部分,同时也是音乐中最具有华彩的部分,它们的能量很强,往往能达到平均强度的4倍左右,但是它们的持续时间很短,往往是一瞬间飘过。
那么要想让音响系能够完美地完美地诠释音乐,让音乐的表现力得到全部发挥。音响系统必
须要能够在瞬间(注意瞬间的时间概念,一般不超过1秒)内能够提供出超过正常额定水平4倍左右的瞬态表现力。要达到这个目的,首先是音箱要在瞬间内能够承受超过额定输入功率4倍的峰值输入功率。 这一点倒是不用担心,由于音箱中的喇叭是一个机电一体化的产品,音箱本身是具备这个承受能力的,大家在音箱的说明书上也可以看到音箱的峰值承受功率(PEAK POWER HANDING)这个参数,就是实际连续随功率的4倍。比如一只额定输入功率为300W的音箱,它可以承受的瞬间输入功率为1200W。 但是功放这个产品就是纯电子产品了,它可没有音箱那么牛,能瞬间输出达到其额定输出功率4倍的瞬间输出能力。那么功放能够在瞬间提供多大的瞬态输出功率呢?
美国有一个FTC实验室经过测量,发现功放在瞬间可以提供达到其额定功率两倍的瞬间输出功率。也就是一台300W的功放,在瞬间能够发出600W的功率。那么针对前面那只300W的音箱而言,要让它能把音乐的全部表现出来,它需要有1200W的功放的额定输出功率就需要达到600W。那么,600W的功放对300W的音箱,它们是具有相同的瞬态功率指标了,可以表现音乐的全部了。这样第二种功率配比方式就出来了,那就是功放输出功率与音箱输入功率的比例为2:1。
这种配比方式适合什么样的场合呢?首先是对音乐厅的现力要示高:其次,由于600W的功放肯定比300W的功放要贵,这种方法对于造价的要求也高,资金要充足;再有就是对操作人员的要求也高了,因为我们知道,给300W的音箱加300W的功率,它可以长时间正常工作不至于损坏。但是你现在给它配备的的600W的功放,如果操作人员对信号电平的控制能力不足,调音台输出电平过高,就会导致600W的功放长期输出超过300W的功率给300W的音箱,音箱就会不堪重负。本来这只300W的音箱你给它300W功率连干8小时不会出问题,你给他加上600W的功率可能是15分钟就挂掉。所以这种配比方式对各方面的要求都比较高。其实大多数情况下并不是什么场合都有这么高的要求,同时,也没有那么多钱,操作人员水平也不是很高,那这种情况下,又该怎么对功放和音箱的功率进行配比呢?
那就是平常说的功放和音箱的功率在1:1到2:1之间选择,一般使用1.2:1到1.5:1这样的方式,这就没有什么特别之处了。这种方式是一种从权的折中方式,比1:1的配比可承受的动态范围大一点,比2:1的配比造价低一点,对人员的要求也比2:1的方式低一点,所以适合大部分的语言与音乐扩声相结合的多功能场合。 阻抗匹配
功率放大器的输出功率一般是在8Ω负载或者4Ω 负载状态下测量出来的,在不同的负载阻抗情况下,功主的输出功率也不相同。比如一台功放,8Ω负载的情况下,输出功率是2× 700W左右;而在4Ω负载的的下,可能达到到2×1200W左右。 而专业音箱的阻抗是由安装内部的喇叭单元的阻抗所决定的,一般专业音箱用的喇叭单元的阻抗多数为4Ω、8Ω和16Ω几种,其中最常见的是8Ω。
一般来说,采用单只低音单元的音箱产品的阻抗大多数为8V,而采用两只低音阐铁产品成本,其阻抗大多为4Ω。同样,如果两只阻抗为8Ω的音箱并联起来的时候,这两只音箱组成的音箱级的总阻抗就变成了单只音箱阻抗的一半为4,而音箱级的总功率变成两只音箱功率之和。
例如两只8Ω的300W的音箱并联起来,音箱级的总阻抗就是4Ω,而总功率就是600W。所以,在功放和音箱进行功率匹配的同时,也要注意音箱的阻抗和功放负载阻抗的匹配。 如右图,一般音箱背后都有两个音箱插座,通过音箱线把这两个插座连起来,就等于把这两只音箱并联起来了。记住,这是并联而不是串联。
功放对于负载音箱的阻抗是自动适应的,一般不需要做任何设置,你给功放连接一个8Ω的音箱,功放就按照8Ω的负载条件输出功率;你把音箱换成4Ω的,功放就会自动按照4Ω
的负载条件输出相应的功率。
需要注意的是,一般的功放都不能有最低负载阻抗限制,比如限制最低负载阻抗不能低于4Ω,那么你要是给这台功放单边输出端接上两只4Ω的音箱,总阻抗就是2Ω,低于功放最低负载阻抗了。这时候负载阻抗过低就会导致功放发发严重,产生不稳定的情况甚至烧毁,所以这点也要注意。
另外,功放还有一些特殊的工作模式,除了正常的双通道(STEREO)模式外,功放还有桥接单声道(BRIDGE MONO)和并联单声道(PARALLEL MONO)两种模式,通过背板开关切换。 桥接单声道模式一般用于手上现有的功放功率比较小,而音箱的功率比较大的情况。功放一量设置在桥接模式下,内部的两个放大电路就分别驱动信号的正负半周。把一台双通道功放变成一台单通道功放,输入一路信号,而通过两个输出通道的正极输出信号。
这种方式可以大大提高功放的输出电压,从而大幅度提高输出功率。比如一台8Ω负载下2×300W的功放,设置为桥接模式后,输出功率在负载为8Ω时可以达到目的单路900W左右。 这样可以利用手头上的小功率功放,满足驱动大功率音箱的要求。介是凡事都有利有弊,功放采用桥接模式会大大降低功放的阻尼系数,尤其是桥接以后推动低阻抗比如4Ω的音箱时,往往会出现一些令人无法接受的现象。在说明了这个问题之前,我们先了解一下什么是功放的阻尼系数。
阻尼系数(DΩmping Factor) 阻尼系数(DΩmping Factor,简称DF)是描述功放对音箱的控制力的一个参数。我们知道,音响信号是一种正负交变的交流信号,而音箱中的喇叭纸盆也随着信号正负交变而产生前后运动。如果功主对音箱的控制力好,信号正负每交变一次,喇叭纸盆就会按照信号的变化前后振动一次,这样就很好地把信号表现出来了。但是,如果功放对音箱的控制不好,信号每交变一次,喇叭纸盆却没有跟上步伐,那就会出现拖泥带水含混不清的情况了。
功放的阻尼系数不是一个固定的数值,它与几个因素有关,即功放自身的内阻、音箱线的线阴以及负载音箱的阻抗,阻尼系数的计算公式为: DF=负载音箱阻抗÷(功放内阻+音箱线线阻)
一般来说,专业功放的阻尼系数在8Ω负载的情况下大多为200~2000。阻尼系数适中,则低音松弛有度,延展性和弹性比较好;阻尼系数低,则低音拖泥带水,声音发散发浑,鼓声没有砰砰的感觉只有“嗡嗡“的声音;阻尼系数过高,则低音的延展性和弹性不好,低音变硬,细节丢失,鼓声有鼓皮过紧、”当当“的感觉。一般来说,专业功放的阻尼系数在400~1000(8Ω)范围内比较合适。
例如1台阻尼系数为400(8Ω)的功放,忽略音箱线的线阻,我们可以计算出这台功放单边放大电路的内阻为:
功放内阻=负载阻抗÷阻尼系数=8÷400=0.02Ω
现在接上面的讲解,为什么说功放桥接推低阻抗音箱时可能会出现令人无法接受的情况呢? 当功放桥接的时候,内部的两个电路一起使用,其内阻等于两边放大电路的内阻之和。以上面这台功放内阻为0.04Ω,负载一只4Ω的音箱,那么此时的阻隔尼系数就为: DF÷0.04=100
大家看到了吧,这种情况下,阻尼系数大大降低;如果加上音箱线的线阻,阻尼系数就可能下降到一个令人吃惊的低水平。
音箱线的线阻=(铜的电阻率÷线的截面积×2倍的线长度(米),铜的电阻率是0.017Ω/㎜2?m。你可以算算你用的音箱线的线阻,阻尼系数低加上线阻又大,就会出现低音不受控制,声音发散发浑、有气无力的情况,而且这种情况无法通过其他手段控制。所以一般情况下尽量不要采用桥接模式的功放驱动低阻抗的低音音箱。
功放的并联单声道模式(PARALLEL MONO)没有什么特别之处,只是功放内部把信号输入端
并联起来。这样只需要给功放输入一路信号,功放的两个输出通道就会输出同样的信号来驱动音箱,其他特性不变,这种方式的优点就是在这种情况下可以节省一条信号线。 接下来把音箱和功放的一些技术指标的解释归纳总结一下:
输入功率(inpΩt power):为音箱内单元的承受功率,一般有额定功率(rms)最大承受功率(program)和峰值功率(peak)。其中额定功率是最准确的输入功率数据,其他两个名称只是表明音箱瞬间负荷能力。
阻抗(impedance):音箱单元的交流阻抗,一般为4Ω、8Ω和16Ω。实际用万用表测试的时候,测出来的不是音箱的交流阻抗,而是直流电阻,一般8Ω阻抗的音箱,直流电阻为6~7Ω。
频响范围(frequency range):音箱能播放的频率范围,一般标明的条件是-3dB情况下测试,比如,50-18000Hz@-3 dB,也有一些音箱是按照-10 dB情况测试的,比如,50~18000Hz@-10 dB,用dB测试比用-10 dB测试更加精确,同一只音箱,用前一个条件测量的频响范围要比后者更宽。
灵敏度(sensitivity):音箱输入1KW的功率,在距离音箱1m的距离上,音箱能发出的声压级大小。比如100 dB/W·m,就表示这个音箱在输入1W功率,距离音箱1m的距离上,产生的声压级是100 dB。灵敏度代表音箱把电功率转换成声功率的效率,灵敏度越高,这个效率就越高,灵敏度低的音箱给人的博学是“吃功率”。两个音箱对比,如果灵敏度相差3 dB,就表明灵敏度高的那只音箱的效率比灵敏度低的那只高一倍,同样的功率输入后,灵敏度高的那只音箱听起来更响。一般专业音箱的灵敏度在95~105 dB之间。 最大声压级输出和峰值声压级输出(SPLmax and SPLpeak):表明音箱在输入最大功率时,距离音箱1m距离上能发出的声压级。比如最大声压级为130 dB就意味着这个音箱满功率输入时,在1m距离上能产生130 dB的声压级。峰值声压级输出是音箱在短时间承受峰值输入功率(一般是额定输入功率的4倍)时,在1m距离上产生的声压级输出。最大声压级指标代表音箱的实际输出能力,两个音箱对比来说,最大声压级如果相差3 dB,那么输出高的一只比另一只高出一倍,一只顶两只。一般常用的专业音箱的最大声压级输出大多在120~140 dB之间,dB超过输出能力的音箱可以称为高声压音箱。 分小厮点(crossover point or X –over):由多个单元组成的全音频音箱内部,高频中频和低频单元之间分别工作在不同的频段,这些频段相互交叉结合的地方的频率就是分频频率,也叫分频点。比如一个二分颇感兴趣音箱的分频点是1800Hz,也就是说,音箱内部低音单元的工作频率在1800Hz以下,而高音单元的工作频率在1800Hz以上,分频点的设置是根据单元的特性和对音质的要求来决定的。如果使用主动分频,那么在电子分频器上分频点不要随意调整,否则容易烧毁单元。
主动分频与被动分频(bi-amp and passiver):主动分频也叫做外置分频(有源分频),就是音箱内部单元之间没有采用分频器,而是在音箱外部采用电子分频器将全音频的电信号分成高、低两个频段或高、中、低三个频段,然后把分好的频段的电信号送到各自独立的放大器,再由单独的放大器推动对应对如流喇叭单元。被动分频就是觉的音箱内部具有分频器的方式,也叫内置分频或无源分频,就是在音箱内部采用一个无源分频器把功放送来的全音频信号分出的高频段信号送给高频单元,把分出的低频段信号送给低频单元。这两种分频的目的都是一样,但效果有很大差别,主动分频可以获得失真更低、损耗更小的效果;无源分频由于存在损耗和干扰,因此一般都只能作为经济型产品。有些音箱可以切换主动或被动分频模式,适合不同要求和不同预算的客户。 覆盖范围(dispersion HxV):也叫指向性,一般表明音箱输出声压级在水平方向和垂直方向在与轴线向相比衰减6 dB时,音箱能覆盖的角度。 功放类参数
输出功率(output power):表明该功率放大器在一定负载下输出功率的大小,一般在苏州说明书上标明在8Ω负载,4Ω负载或2Ω负载状态下的输出功率,同时也会标明功放在桥接状态下,8Ω负载时或4Ω负载时的输出功率。这个输出功率表示功放的额定输出功率,而不是最大或者峰值输出功率。 负载阻抗(Load impedance):表明功放的负载能力,负载的阻抗越小,表明功放能通过的电流能力就越强,一般来说,大部分的功放最低负载阻抗为4Ω,品质好的功放最低负载一般为2Ω。双通道时能够负载4Ω的功放,在桥接状态下可以负载最低为8Ω;双通道时能够负载2Ω的功放,桥接状态下可以负载4Ω。桥接状态下只能负载8Ω的功放,不可以负载更低的阻抗,否则会造成功放因为电流过大而烧坏。 立体声(两路)模式(stereo mode or dual mode ):一般的功放内部具有两个独立的放大电路,可以分别接受两路不同的信号分别进行放大并输出,这种工作状态称为立体声(两路)模式。
桥接模式(bridge mode):桥接模式是利用功放内部的两个放大电路相互推挽,从而产生更大输出电压的方式。功放设定为桥接模式后,成为一台单声道放大器,只可以接受一路输入信号进行放大,输出端为两路功放输出的正端之间。 并联输入模式(parallel mode):此方式将功放的两路输入信号通道进行并联,只输入一路信号来同时驱动两个放大电路,两个输出端输出信号相同。 频响范围(frequency range):表明功放可以进行放大的工作频段,一般为20~20000Hz,一般在此数据后面有一个后缀,比如-1/+1 dB,这代表这个频率范围的误差或浮动范围,这数值越小,表明频率范围内的频响曲线更平直。如果功放的频响范围以- 3dB为测试条件,这个功放出来的声音可能就没有那么平直了。 总谐波失真(THD):表明功放工作时,由于电路不可避免的振荡或其他谐振而产生的二次三次谐波与实际输入信号叠加,在输出端输出的信号就不单纯是与输入信号完全相同的成分,而是包括了谐波成分的信号,这些多余出来的谐波成分与实际输入信号的对比,用百分比来表示就称为总谐波失真。一般来说,总谐波失真在1000Hz附近最小,所以大部分功放表明总谐波失真是1000Hz信号做测试的,但有些更严格的厂家也提供20~20000Hz范围内的总谐波失真数据。总谐波失真在1%以下,一般耳朵分辨不出来,超过就可以明显听出失真的成分。。这个总谐波失真的数值越小,音色就越纯净。一般产品的总谐波都小于1%@1KHz,这个数值越小,表明产品的品质越高。 互调失真(IMD):互调失真是由于功放内部的晶体管工作特性使正弦波形发生了畸变而产生的。互调失真的存在,直接影响到声音的音质。电子管放大器没有互调失真,所以一般来说晶体管放大器听起来感觉没有电子管功放那么柔和、舒服。一般互调失真的数值0.1%,这个功放的声音就会感觉生硬、发涩、不舒展。 共模抑制比(CMRR):共模抑制是用来衡量共模信号被放大器抑制程度的一个综合指标。这个参数一般用负值表示,比如dB,它也是严重影响放大器的音质的指标,此指标数值越小,功放的音质就越好。 阻尼系数(damping factor):这是功放内阻和负载阻抗的比值,阻尼系数=音箱的阻抗÷(功放的内阻+音箱线的阻抗).高阻尼系数的功放对音箱单元的控制能力加强,可以让音箱单元的反应更加接近功放输出信号的要求,但过高的阻尼系数将导致音箱的低频延展性变差,声音干硬。比较低的阻尼系数可以获得柔和的低音但过低的阻尼系数将造成低音变得拖沓、不干净一般的功放其阻尼系数在200~1000@8Ω之间。音箱线质量不好,线电阻同样会影响功放的阻尼系数,造成功放对音箱的控制力减弱,声音变散。 输入灵敏度(inputsensitivity)这是个电压概念,表明当功放达到满功率输出时,在输入端的信号电压的大小。一般的功放的输入灵敏度电压为0.775V(dB)~1.5V(+6dB)之间,
灵敏度电压越高,输入灵敏度越低。 信噪比(S/Nor SNR or Hum and Noise):指功放信号电压和本底噪声电压的比值。这个数值越大,表明功放的噪声越低。一般专业产品的信噪比都在100 dB左右,用正值标注时,越高越好;有些功放采用负值标注,这时,数值越低越好。 通道串挠(Crosstalk):意味着功放内部两个放大通道之间通过电路耦合产生的串音。此指标不好,一个声道的信号就会串到另外一个声道去,从而在另外一个通道产生不干净的声音,通道串挠的数值一般为-60 dB 左右。这个数值用负值标注时,数值越低,表示两个放大通道之间的分离度越高,声音越干净。
转换速率(Slew Rate):衡量放大器的响应速度一般是用电压转换速率,其定义是在1μs时间里电压升高幅度,如果以方波测量的话,则是电压由波升至波峰所需的时间,单位是V/μs,数值越大表示瞬态响应度越好,感觉声音的速度快,能量集中。专业功放的转换速率一般都可以做到40V/μs以上,转换速率低于20V/μs的功放出来的声音会感觉拖沓和发散。
高通滤波器(High Pass Filter or HPF):音响系统中,有时会有一些极低频的次声波(Infrasonic)信号夹杂在全音频信号当中,这些次声波信号人耳听不见,但是这种信号进入音箱,就会导致低音喇叭产生自激,并导致喇叭损坏,因此,有些功放内部装有次声波消除滤波器,一般是在后面板设置开关,可以在需要的时候切除无必要的30Hz或40Hz以下的频率,保护喇叭的安全。
限幅器(Limiter):这是功放的保护措施之一,在功放输入电压超过输入灵敏度电压时,对输入信号进行限幅,从而避免功放因为过高的输入电压产生削波失真。有些功放的限幅器是自动启动的,有些功放在后面板安装了限幅器启动开关来控制限幅器的启动状态。 接地开关(Ground Left ):功放的机箱一般与电源变压器屏蔽相连,功放机箱也具有接地端,但这个“地”与信号的“地”不同。当电源的接地端存在干扰时,打开接地开关让功放机箱的接地与之相接可以降低交流声干扰,如果电源地线没有干扰就不需要接通。 经过上面的讲解,大家对音箱和功放的匹配以及它们的参数一定有所了解了,接下来我们就要涉及系统中设备连接的问题了。 设备间的信号连接及信号传输方式 对于一个最基本的音响系统,设备间的连接和信号传输方式也是非常重要的基础工作,不正确的连接方式,往往会在后期造成一些不必要地的麻烦,比如有噪声啦、容易受干扰啦等等。 专业音响设备间的信号连接分为信号线和音箱线,信号线是在设备间传输低电平音频信号的,音箱线则是在功率放大器和音箱之间传递高电平音频电信号的。 我们首先来介绍信号线。 信号线由接插件和线材组成,音响设备之间的信号连接和传输方式一般有两种,即平衡式(BALANCE简称BAL)和非平衡式(UNBALANCE简称UNBAL)。
平衡式连接和信号传输:采用三端连接方式,信号线由内部的两根芯线及屏蔽层组成,音频信号的传输由两根芯线负责,而屏蔽层只负责屏蔽干扰。
用于平衡式传输的接插件有卡农(XLR0插头和直径?英寸(6.35㎜)大三芯(TRS)插头两种)。
一般卡农公插头(XLR-M)是用于信号输出的,卡农母插头(XLR-F)是用于信号输入的,而大三芯插头是可以作为信号输出或输出使用的。
标准的焊接方法是,卡农插头的2脚连接信号正极,3脚连接信号负极,1脚连接屏蔽层。 大三芯插头的连接方式为,插头的尖部连接信号正极,插头的环部连接信号负极,插头的外壳连接屏蔽层。
这种连接方式的特点是由于屏蔽层只负责屏蔽干扰而不负责信号传输,所以抗干扰的能力比
较强,能够实现较远距离传输。 目前,专业音响设备的内部电路信号接口基本上都是平衡式的接口,一般为卡农或者大三芯插座。对于专业音响设备之间的连接尽可能全部采用平衡式连接,以防止莫名其妙的信号干扰。
非平衡式连接和信号传输:采用两端连接方式,信号线由内部的一根芯线及屏蔽层组成,音频信号的传输由芯线和屏蔽层负责,芯线连接信号正极,而屏蔽层连接信号负极。
用于非平衡式传输的接插件有莲花(RCA)插头和大二芯(PHONE JACK)插头两种。
内部怎么焊接就不再重复了,参照大三芯插头焊接就是了。
非平衡式连接由于屏蔽层也用于信号传输所以比较容易受到外界干扰,一般不适用于信号的远距离传输。
由于大部分用在扩声工程上的音源设备(如CD机、DVD机及乐器等)本身输出端采用非平衡式输出,比如RCA莲花式输入插座或大二芯插座,所以非平衡式连接只适合在距离较 近的情况下用于音源设备与调音台之间的连接。 如果音源设备距离调音台的距离比较远(超过10m),那就需要采用DI-BOX9(引导盒)把非平衡转换为平衡式后再进行远距离传输。 在设备连接方面还有一种比较特殊的连接方式,这就是常在KTV场合出现的话筒与设备的连接方式,一般话筒的接口都为卡农式平衡接口,而卡拉OK前置放大器(前级)上的话筒输入口又多为大二芯非平衡式接口。这里就牵扯到平衡式非平衡式连接的问题了,这种情况下,在卡农头那边仍然按照2接+、3接-、1接屏蔽的方式焊接,而大二芯这头则把连接卡农头3脚夫的芯线和1脚层的屏蔽层相互短接后焊接在大二芯插头的套上。 有些人在焊接这类线的时候,还喜欢把卡农头的外壳与屏蔽层连接,但是这们容易出现一个问题如果这个房间的地线有问题(地线带电),地线上的电很容易通过屏蔽层传递到放射外壳上,在人的嘴唇接触到话筒外壳的时候人的嘴唇有发麻的感觉,所以建议不要让屏蔽层和卡农头的外壳相连。
目前常见的信号线线材多数都是双芯带屏蔽的线材,这种线材用于非平衡式连接线制作时,有些人喜欢把内部的两根芯线并联起来连接信号正极,而用屏蔽层连接信号负极,这种方法存在一定的误区。因为一般的信号线屏蔽层的材质一般没有芯线的材质好,在传输信号时的损耗较大。正确的方法是用其中一条芯线连接信号正极而把另一条芯线与屏蔽层并联后连接信号负极,这样可以有效降低信号在传输中的损耗。 下面我们来说说音箱线的问题。 音箱线是连接功放和音箱的连接线,目前大部分的音箱输入接口都采用由瑞士NEUTRIK公司发明的SPEAKON NL4型四芯音箱插座。一般的内置分频的全频音箱或超低音音箱产品大部分使用四芯插座里的1+和1-两个接点。和这种接口相连的是APEAKON NL4型四芯音箱插头,一般的音箱只需要把双芯音箱线与插头内的1+和1-接点相连即可,音箱线的另一端根据功放输出端的形式拖把接插件。有些功放是采用SPEAKON NL4型音箱插座输出信号的,也是使用1+和1-接点;有些功放采用接线柱的形式,可以采用双芯香蕉插头连接或直接采用压线的方式。音箱的1+接点与功放输出的正极相连,而音箱的1-接点与功放输出的负极相连,音箱线的两端线头要用焊锡焊好。 了解了信号连接和传输方式之后,我们就可以开始连接设备了。调音台与功率放大器都属于专业设备,其接口都为平衡式连接,把调音台的主输出通道MAIN OUT 和功放的INPUT接口使用信号线连接起来即可,至于使用什么样的接插件,则根据设备上的信号插座来决定。 现在面临的问题是音源设备与调音台输入通道的连接,一般的调音台输入通道都具有两种信号接口,即MIC IN话筒输入通道和LINE IN线路输入通道。
那么什么音源设备进入MIC IN话筒输入通道,什么设备进入LINE IN 线路输入通道呢?话筒能不能进入LINE IN线路输入通道,或者CD机这类设备是否可以进入MIC IN话筒输入通道呢?在回答这几个问题之前,我们先来看一下调音台的输入部分的电路结构。
调音台的输入部分的电路结构是这样的,首先是MIC IN话筒输入接口,由于话筒输出的信号电平极其微弱,因此在话筒子楼输入接口后面就有一个单独的话筒放大器电路,把话筒输入的信号先进行一级放大,然后到通过LINE IN线路输入接口,再到线路前置放大器。 这是调音台输入部分的电路结构图。
MIC IN LINE IN
话筒放大器 线路放大器 看了这个电路结构我们就明白了,如果把话筒不插入MIC IN插座而直接插入LINE IN插座,那么由于缺少一级话筒放大器的放大,就会导致调音台前置线路放大电路对话筒信号的放大量不足,响是可以响,但是会出现话筒声音小的现象。此时,如果开大调音台输入增益,那么在提升话筒电平的同时,也会增大前置放大口碑载道噪音,所以把话筒插入LINE IN插座是不合适的。
同时要注意,右图中,有个48V的开关,这是针对电容话筒供电的幻象电源(PHANTOM)开关。你如果在这一路上接入的是电容话筒,就要把这个开关按下去,这样,话筒才会有声音。有些调音台的幻象电源开关不是单路控制而且是整体控制的,因此只要话筒用平衡式连接,接入到MIC IN接口,就不管是电容话筒还是动圈话筒,都可以正常使用。
那么,如果把CD机这类音源设备接入MIC IN插座可不可以呢?答案还是否定的。因为CD机这类设备本身输出的信号电平就比较高,如果接入MIC IN插座,那么话筒放大器就会对输入的信号进行放大,让本身已经较强的信号变得更强了,这样就不利于电平的控制了。 另外一点,这类设备的信号本身较强,有些时候很容易导致话筒放大器因为输入信号过高而产生比较严重的失真,所以CD机或者乐器这类设备是不可以MIC IN话筒输入插座的。 搞清楚这些以后,我们就要记住,各种话筒要进入MIC IN话筒输入通道,其他音源设备则进入LINE IN线路输入通道,不要搞错了。
这时候可能有朋友要问了,有些无线话筒的接收机后面没有卡农输出口,只有直插口,那么这种情况应该接到什么输入口呢?
其实这种接收机直接接入调音台的LINE IN线路输入口就可以啦,因为这种接收机内部电路中已经包括了话筒放大电路,输出的信号已经是高电平的线路信号了。
还有一种无线话筒,接收机背后同时有卡农输出和直插输出口,有此还有MIC/LINE切换开关。当你把输出模式开关拨到MIC时,接收机内部就跳开了自身的话筒放大器电路,此时应直接从卡农输出口连接到调音台的MIC IN话筒输入口,如果你把开关打到LINE位置,就接通了接收机内部的话筒放大器电路,信号从直插输出口输出,那你就把它连接到调音台的LINE IN线路输入口。 这种情况下,选择哪一种输出模式,主要看接收机内部的话筒放大器和调音台内部的话筒放大器的品质比较。如果调音台的话筒放大器品质较高,那就让接收机MIC输出模式;如果调音台的话筒放大器品质较差而接收机内部的话筒放大器品质较高,那就让接收机处于LINE
输出状态。
好啦,此时我们已经把这个基本的音响系统连接起来啦,接下来要进行初始化设置了。 首先把调音台连接输入信号的通道的增益(GAIN)旋钮开到最小位置,调音台均衡(EQ)旋钮都放在中间位置,其他的辅助输出(AUX)旋钮开到最小位置,调音台音量推子放在最低位置,功率放大器的音量电位器开到最大位置。
现在我们可以开始打开设备电源啦,设备电源的开关是有顺序的哦,记住,开机时最后开功放,关机时最早关功放,其他设备先开谁后开则无所谓。
设备开机后,一个很关键的步骤就是要首先检测音箱的极性是否统一。我们知道,音频信号是正负交变的交流信号,如果两只音箱的极性相反,同样的信号进入两只音箱,音箱中的喇叭纸盆的运动方向就是相反的,这种相反的运动方向就导致音箱发出的声波的振动方向也是相反的,结果就会导致声波的相互抵消。
音箱极性相反的表现是低频缺失,中频变硬或者发散,高频飘忽不定。如果你的音箱是一左一右放置的,你播放人声歌曲的时候,你就会发现人声在两只音箱间飘来飘去无法完成声像定位。
音箱极性相反的另一个危害是音箱损坏,尤其是对超低音音箱。极性相反导致了低频的缺失,因此你会感觉低频不足,这时候你就可能在调音台上采取提升低音的方式,这时候低音还是因为极性相反在不断抵消,效果仍然不出来。但是,由于不断地提升了低音加在低音音箱上的电功率是实实在在的,因此就会导致音箱中喇叭单元的损坏。
出现音箱极性相反的原因,首先是人非圣贤,在施工过程中,谁都不能保证自己没有接错线或者焊错线。另一个原因是,在一些场合,不一定全部使用同一种设备。由于厂家不同,因此有些设备本身信号极性设计就不同。比如大部分的2+、3-,也有一此功放产品的信号要性是3+、2-。如果这两种功主在同一场合使用并采用同样的接线顺序,就会出现极性相反的情况。
这种情况虽然比较少见。但是也不是没有发生过。所以在使用设备前,首先要仔细阅读一下产品说明书,并且仔细观察一下设备本身有没有特别的标记,一般采用3+、2-信号极性的产品,在信号接口附近都有明显的标记,使用时要特别注意一下。
对于极性检测可以使用专用的极性检测仪(相位仪)来检测,专业的极性检测仪由两个部分组成,即信号发生器和检测器。
使用的时候把信号发生器与调音台连接,开起音量到足够响的情况下,用检测器贴近音箱面网对准音箱中低音喇叭的中心位置进行检测。检测器上的绿灯闪亮,说明是下极性,红灯闪亮说明是反极性。
对场地内的所有音箱进行检测,如果有极性与大部分音箱相反的,就要立即查找原因加以改正。
极性检测和校正的目的是要让所有音箱的运动方向一致起来,防止音箱间产生内耗。 做完极性检测工作以后,我们就要开始进行和电平设置及控制有关的工作了。 电平设置与控制
这方面的工作分成两个方面首先是要正确设置好音源设备输入到调音台的电平。这一步骤是确保一个音响系统声音质量的关键步骤。如果输入电平控制不好,产生失真,那么后面做任何工作都无法补救。输入电平的控制可以说是对这个系统扩声质量中的质量中的质进行控制。
如何控制音源设备到调音台的输入电平呢?其实很简单,调音台每个输入通道都有一个预监听按键,不同的厂家,有的标注为PFL,有的标注为SOLO,有的标注为CUE,道理都是一样的。 用音源设备开始播放音乐或以话筒用正常音量讲话,按下这个预监听按键,此时在调音台的电平表上就会看到不断跃的电平指示光柱,此时开始调整这个输入通道上的输入增益旋钮,
一般标明为GAIN或TRIM,同时观察电平表指示。当最强信号达到电平表0DB位置附近时,这个通道的输入电平就设置好了。
同样,对话筒电平的设置也是如此,只是要用正常的音量对话筒说话,然后调整增益旋钮让信号最强值在0DB左右即可。
为什么要这样设置呢?如果输入电平设置过高又会出现什么样的情况呢?我们SIA SmaartLive这个电声测量软件来进行实验。 以下为测试连接图。
按图接好测量系统,下面介绍一下实验方法:
我们利用电声测量软件内部的信号发生器发出一个1000Hz的正弦波信号,通过和软件配套的声卡,把信号输入到调音台,调音台的输出信号再输出给声卡,返回到软件。检查一下信号经过这个流程后有什么变化。
声卡
显 示 器 输出 输入 装有SIA系统的电脑 输入通道 输出通道 调 音 台
下面是实验步骤:
把调音台连接测量系统的通道推子和调音台输出推子都设置在0DB位置,等于是对输入信号电平不做任何增减再输出出去。按下这个通道的预监听按键PFL,电平表上将显示这个通道的输入信号电平。
我们开始慢慢开大测量信号到调音台输入通道的增益GAIN旋钮,此时在电平表上就看到 信号电平在不断提高。我们先把输入电平调整到0DB,此时,调音台输出到测量系统的信号电平也是0DB,我们再来看看调音台信号的频谱。 在下图中,我们可以看到一条1000Hz信号的频谱,当然还有2000Hz和3000Hz的频谱,那是二次及三次谐波成分,一般设备都多少会有这些谐波成分。
继续增大调音台输入增益,信号电平达到+3DB时,我们在软件界面上就发现谐波成分不断增加。
当继续开大调音台增益,让输入信号电平指示达到+6DB,我们看到谐波成分继续加强。 当继续开大调音台增益,让输入信号电平指示达到+9DB时,我们看到谐波成分越来越强。 当继续增大调音台输入增益,电平指示表达到红灯位置时,再看看软件屏幕。屏幕上不再是单单显示1000DB的频谱和几条谐波失真成分的频谱,而是在整个高频区出现了很密集的而且能量很大的高频谐波失真成分!这就是输入信号电平过高的结果。 有朋友可能注意到软件界面的电平表上的电平数据(现在是10DB),可能认为这是测试系统本身出现了严重的失真引起的。那么在这个基础上,我们把输入到测试系统的电平降低,看看是什么情况。请看下图。 看软件电平表指示,我们把调音台返回输入到测量系统的信号电平降低了约20DB(从+9.9DB降低到-9.5DB),但是信号失真的频谱依然存在。这就说明,如果没有控制好信号源设备到调音台的输入增益,产生了严重的高频谐波失真,即使拉低推子,降低电平,失真将依然存在!
这种现象的危害是什么呢?这种含有器量高频谐波成分的信号,对于音箱中的高音单元来
说,就是完完全全的“喇叭杀手”,这种信号成分不需要很高的电平,也就是在你感觉音箱的音量并不是很大的时候,就可以在不知不觉中毁掉你的音箱。 耳听为虚,眼见为实,想想你有没有碰到过这种情况呢?现在明白为什么说控制好输入电平就是控制好音响系统效果的质了吧。 在设置好输入电平之后,我们就可以开始对信号的输出电平进行控制了,在控制信号输出是怦之前,首先要把功放的音量电位器开到最大0DB位置。我们前面讲过,这个0DB是增益值,只是意味着功放对输入的信号电平不做任何衰减,开到0DB位置,我们的电平控制就完全由调音台来控制,你就不用跑来跑去一会儿看调音台,一会儿看功放啦。
如果你的功放输入灵敏度电压是0.775V,当调音台上输出电平指示到了0DB的时候,功放的输入电平为虎添翼也到了功放的输入灵敏度水平啦,就要亮红灯了。 好啦,咱们开始对调音台的各个通道电平和总输出通道电平进行控制吧。首先把总输出电平推子拉下。对各个输入通道的电平控制,要把节目有关的各个输入通道的推子先推到大致0DB位置,再慢慢推起总输出电平推子,这时候听听各个输入通道的音量是不是达到要求。如果没有达到要求,那就通过调整各个通道的电平推子让各个声部的音量先达到平衡状态,不够大声的,稍微推大一点,声音过大的,稍微减小一点。 当各个声部的音量达到平衡了,就说明这个节目中的信号混合已经做好了,是一个完整的节目了。这时候,再调整主输出电平,推到音量足够满足要求的位置就可以了。这个主输出电平推子的位置推到哪里没有一定之规,需要多大音量就推多大音量。
但是要注意的是,当主输出电平表达到0DB的时候,如果感觉系统的声压级不够大,就要首先检查一下是不是功放的音量电位器没有开到最大,千万不要盲目把推子再推上去。有时是因为系统中音箱选型不合适,音箱的输出声压级不够,这时就要考虑更换更高声压级的音箱了。如果在这种情况下盲目推高主输出电平,那么虽然声压级提高了,但是这很容易让功放因为输入的信号电平过大而产生失真甚至削波失真,造成音箱的损坏,这是要特别注意的。 好了,至此为止,我们已经建立了一个最基本的专业音响系统了。总结一下,这个最基本的系统虽然简单,但是包含了专业音响系统中最基本也是最重要的一些知识,这些知识是需要牢记清楚的。
目前这个最基本的专业音响系统的构架我们已经搭建好了,但是,这套系统我们对它的要求只是能提供足够响的音量,至于声音好坏,咱还没有要求它。一旦人有了要求,,那就喜欢挑毛病,看看它还存在什么问题,想想用什么办法解决,在不断地挑毛病当中,让这套系统不断完美。
第四章 超低频音箱和电子分频器的应用
从这章开始,咱们就开始通过挑系统的毛病,来不断完美咱们的这个系统。 首先咱们先来试试这套最基本的音响系统,看看效果如何。
先拿话筒来试试音,重复一下电平设置步骤。把话筒接入调音台MIC IN话筒输入通道,拉下音量推子,按下预监听按键(PFL),对话筒用正常音量讲话,注意电平表指示,调整输入增益旋钮GAIN,看到电平表指示差不多到0DB位置了,OK。推起音量推子到音量合适的位置,再讲讲话试试,感觉如何?还不错吧,声音够响,听起来够大声吧。
接下来咱们再试试音乐,接上台式CD机,播放一首音乐,按上面的步骤再把输入电平调整到正常,推起音量来听听,怎么样,也听得够响吧。
咱再换一张有鼓,有贝司的音乐试试,我想此时就有人听出问题了:这套采用全音频音箱的最基本的专业音响系统,用于人声扩音时,有足够的声压级,可以满足听音的响度要求.但是,如果在音乐播放时,我们对系统的音乐表现力不满意,比如播放低频成分比较多的音乐的时候,低频感觉比较干,不丰满,那么我们就可以认为此系统对音乐的低音部分的表现力不足,同时也缺乏足够的低频包围感.
这可是个问题了,因为咱们前面说过,音响是音乐艺术的一个表现途径啊,对音乐中的低频部分表现力不够,那也就是说这套音响有缺陷,不能很好地表现音乐的全部,那可是要想办法解决阿妈解决这个问题,咱们就得先分析分析这个问题产生的原因,找出原因来才好解决啊。 原因分析:咱们这套系统是使用全音频音箱来发声的,前面讲过,音箱的频响范围只要不窄于100~15000Hz就可以称之为全音频音箱了。 全音频音箱中采用的低音单元,一方面要兼顾低频的表现力,另一方面还要播放一些中频甚至高中频频段的声音。 在这种情况下,全音频音箱中的低音喇叭可重放的下限频率就不会很低。经过多年的实践和总结,本人发现全音频音箱的实用重放下限频率有这样的规律: 15寸喇叭,实用下限频率60Hz左右; 12寸喇叭,实用下限频率70Hz左右; 10寸喇叭,实用下限频率80~90Hz左右; 8寸喇叭,实用下限频率100Hz左右;
从上面的列表可以看出,一方面全音频音箱的实用下限频率比较高,这就影响了它对低频信号的表现力了,对比较低的信号,它还原不好,也就感觉低频比较干了。 另一方面,全音频音箱中使用的低音单元一般最大口径也就是15寸,相对于18寸或者更大口径的低音喇叭,它的纸盆面积比较小,振动起来的时候,能够推动的空气流量也比较小,这样就无法产生比较强烈的气流感,也就无法形成对人体的包围感。这道理好解释,就跟扇扇子一样,扇子越大,扇出来的风就越大,扇子越小,扇出来的风就越小。
知道原因了,咱就得想办法解决,要解决问题,首先要有解决思路,那解决思路是什么呢? 解决思路:问题的两方面原因,一个是重放下限频率高,一个是纸盆面积小。针对性这两个原因,我们的解决思路就是要向下延伸可重放的下限频率和增大纸盆面积。 有了这个思路,咱们就得想解决方法了。
解决方法:要想延伸重放下限频率,那么喇叭单元的实用重放下限频率就是关键因素,一般来说,口径越大的低音单元,它的重放下限频率就越低,具体什么原因,这里不多说,有举的朋友去找有关喇叭的书籍看看。同时,口径越大的喇叭扇出来的风也多,这样,只要在系统中增加采用更大口径的喇叭的喇叭做的音箱,就可以让系统的重放下限向下怎会并且制造更丰满的包围感了。有了方法,咱们就开始实施。 为方便起见,下面只使用单声道系统进行讲解。 实施方案:在系统中增加超低音音箱。
咱先不管另的,按系统图把超低音音箱先加上。
音源设备 调音台 功 放
现在咱们把超低音音箱直接接上了,注意别忘了先测测极性是不是统一,不统一马上改过来。 接好了测完了打开来再听听,怎么样,比刚才好多了吧,低音也沉下去了,气流感、包围感也出来了吧,听起来不错。不过,咱是搞技术的,得带着怀疑一切的态度去看现象,看看这系统还有没有别的什么问题。
咱们这样试试,刚才全音频音箱是什么声音咱都听过了,很清楚,现在加上了超低音音箱,这家伙是什么声音咱还不知道呢。好,现在把全频音箱关了,单独听听超低音音箱!
问题:直接给系统中加上超低音音箱后,系统的低频表现力和包围感得到改善,但是单独听超低音音箱的声音时,非常不好听。 这原因又在哪儿呢?咱们开始分析原因。
原因分析:前面介绍超低音音箱的时候说过,超低音音箱可重放的频率范围比较窄,一般只能播放200Hz以下频段的声音。
超低音音箱能 超低音音箱 表现的频段 不能表现的频段
20 200 20000Hz
目前咱们使用的这只超低音音箱可以有 效还原150Hz以下的声音,但现在输入给它的是全音频的信号,对于它所不能表现的中高频频段的信号,这家伙肯定还原不好。还原不好那就叫失真了,失真的声音当然不好听了。 解决思路:由于超低音音箱只能播放整个全音频频带中较低的频率部分。就像咱们前面说的,全频是条鱼,低频是鱼头,超低音音箱这家伙只喜欢吃鱼头,那咱们就要想办法把鱼头给它剁下来,要剁鱼头咱就要把刀来。
好啦,解决思路有了,咱们就是要想办法把全音频的频段切开,把超低音音箱能表现的频率部分切出来让它吃。超低音音箱不能表现的部分,咱再让别人吃去。有了这思路,咱就找方法子。 解决方法:采用可能对全频带的信号进行分割的设备——电子分频器来对频段进行分割,把超低音音箱能表现的频率部分分割出来单独放大后给超低音音箱去表现,而切割出来的超低音音箱不能表现的频率部分则放大且交给全频音箱。
这时候咱这个系统又有个新朋友要加入了,大家欢迎电子分频器的到来。 电子分频器(Crossover或X-OVER) 电子分频器简称分频器,是一个专门用来分割频段的设备。它是由内部的低通通滤波器电路和高通滤波器电路组成的,可以按照需要,在某个频率点上,把全音频的声音分成成两段或者三段,就好比那切鱼头的刀。接下来,着重介绍一下其内部的低通和高通滤波器。 大家可看明白了,高通和低通滤波器很重要,玩不好的话,后果很严重!
低通滤波器(Low Pass Fliter,简称LPF)是一种可以设定一个频率值,让低于这个频率值的其他频率的信号通过,而对于高于设定频率值的信号进行滤除的电路,是用来控制输出信号的频率上限的。
设定频率点
低频滤波器 输出频段
20 150 20 000(Hz)
高通滤(High Pass Fliter,简称HPF),跟低通滤波器相反,是一种可以设定一个频率值,让高于这个频率值的其他的频率的信号通过,而对于低于设定频率值的信号进行滤除的电路,一般用来控制输出信号的下限。
设定频率点
高通滤波器 输出频段
20 150 20 000(Hz)
电子分频器内部的高通滤波器和低通滤波器采用共同的频率设置点,这个共同的频率设置点就是常说的分频点(Crossover Point)或者叫分频频率Crossover Freq)。
分频点
LPF HPF 输出频段 输出频段
20 150 20 000(Hz)
接下来介绍一下电子分频器的主要功能,它一般有下面几个可操作部分。 INPUT GAIN:输入增益控制,用来调整输入进来的信号电平大小。
CROSOVER FREQ或XOVER:分频频率选择,用来确定在什么频率值上对频段进行分割。 LOW GAIN:低通滤波器输出增益控制,用来确定低通滤波器输出信号的电平大小。 HIGH GAIN:高通滤波器输出增益控制,用来确定高通滤波器输出信号的电平大小。 40Hz或LOW CUT 按键:用来切除40Hz以下无用的超低频成分。如果你感觉超低音引起建筑物共振或者声音不够干净,就可以按下去试试。
POL或Ф极性转换键,用来对调输出信号的正负极性.如果你测量音箱的极性反了,你按下去,就会自改正过来。
MUTE静音键,用来关掉输入或者输出的信号。
在它的后背上有各种信号输入输出口和另外一些功能键。
INPUT插座:低通滤波器输出口,输出分割后较低的频段信号。如分频点为140Hz,这个输出口输出140Hz以下信号。
HIGH插座:高通滤波器输出口,输出分割后较高的频段信号。如分频点为140Hz,这个输出口输出140Hz以上信号。
×10按键:启动后,实际分频率为前面板分频频率选择的频率值的10倍。比如前面板分频频率选择200Hz,按下×10键后,实际分频频率为2000Hz。
2_WAY/3-WAY或STEREO/MONO按键:立体声2路分频与单声道3路分频切换键。选择3_WAY三分频模式后,原来立体声2路模式中的某个信号输出口改变为中频输出(MID OUT ),面板上的两路分频功率选择一个作为低/中(L/M)频率选择,也就是控制中频输出口的下限频率,另一个只作为中/高(M/H)频率选择,也就是控制中频输出口的上限频率。 接下来介绍一下电子分频器的作用。
实施方案:具体实施方案见下图,全音频信号进入分频器,分频器低通滤波器输出接功放后接超低音音箱,高通滤波器输出接功放后接全频音箱。分频频率先按照超低音音箱的厂家说明书给的推荐频率设置,咱这只超低音音箱就从140Hz分频。
音源设备 调音台 高通分 频 器 低通 功 放 全 频音 箱 超低音 箱
现在再来听听效果,刚才是超低音音箱的声音不好,现在咱们光开超低音音箱试试,你听听,这效果,对味儿了吧。这音箱跟人一样,也会挑食,你给它吃的东西对路了,它干活就带劲了。
咱单听超低音音箱不行,再单独听听全频音箱吧,呦,怎么出来这声啊。这12寸全频音箱下限怎么也能到70Hz,怎么听着一点儿低音不有呢,本来这个音箱是有低音的啊!别急,这问题就出在分频器上。
经过 分频器反Hz以下的频率分给超低音音箱了,那么分给全音频音箱的信号就是140Hz以上的信号了,当然没有低音感觉了。这也不行了,花的是全频音箱的钱,这全频音箱只能 当中高频音箱用,那不吃亏啦啦!不行,咱得改改,这全频音箱下限能到70Hz,咱就把分频器上的分频点改成70Hz,这下全频音箱的低音出来了。那咱们再听听超
低音音箱此时是什么感觉,呦,怎么成风箱啦,有气无力啊!我花大价钱买来的超低音音箱可不能是这么个效果啊,这可怎么办啊?问题又出现了。 问题:经过分频后的信号分被给了超低音音箱和全频音箱,如果分频频率满足超低音音箱的效能发挥,全音频音箱的低频表现力被浪费;如果分频点设置满足全频音箱的低频表现力,则超低音音箱的效能不能完全发挥。 问题背后必然有原因。
原因分析:在这种情况下,因为电子分步在器中的高通和低通滤波器器共同的频率分割点,不能拆开单独使用,所以在满足一方的性能发挥的时候,必然会导致另一方的性能浪费。咱是搞应用的,就得物尽其用,不能浪费宝贵的声能啊,那就得想办法了。 解决思路:咱们是因为全频音箱的低频表现力不足才加上超低音音箱进行补充的,加上分频器是因为超低音音箱不能表现中高频所以才用分频器分割出超低音音箱能表现的频段,全频音箱既然能表现大部分的频段包括一些低频信号,那还得利用上。 解决方法:给全频音箱输入全频信号,而用分频器单独分出超低音音箱能表现的频段给超低音音箱。按照下图马上动手改!
A 高通 音源设备 调音台 分 频 器 B 低通 功 放 全 频音 箱 超低音 箱 目前的系统图如下。
改完了咱们再来听听,哈哈,全频音箱的声音全出来了,一点儿没浪费,超低音音箱的声音也对头了,也一点儿没浪费,这下皆大欢喜了吧。
话说到这儿,从物尽其用了,不过,先另高兴太早,想想还有什么问题。 咱当初为什么要加超低音音箱,不就是因为全频音箱的低频表现力不好嘛。全频音箱对于输
入信号中的含有低频或超低频成分的信号不能还原出来才感觉低音不足的。 现在咱们给全频音箱输入的是全音频信号,这信号里面肯定含有超低频成分,这些超低频成分全频音箱还原不出来,咱们前面说过,音箱是个魈设备,把输入的电信号一部分转换为声能,一大部分转换为热能。那么输入给全频音箱中的超低频信号成分,音箱没法把它们转换为声音了,那把它们转换成什么了?热能!对了,问题又出现了。 问题:按目前的方式给全频音箱中输入的是带有超低频成分的全音频信号,全音频音箱对其中的超低频成分不能正常还原为声音,而是把这种电能绝大部分转换为热能。 有这个问题存在,它有什么危害呢? 危害:音箱中的喇叭单元是由多个部件用胶水黍合在一起的,各种胶水对于温度的耐热性有一定的限制,在喇叭不能正常把输入的电信号还原为声音的同时喇叭会把这部分电能转换为热能,由于音箱箱体的空间有限,散热情况不好,因此,如果长时间大功率给全频音箱输入含有超低频成分的信号,就会导致喇叭中的热能不断聚集,温度不断升高,一旦喇叭身躯的温度超过胶水的耐热限度,脱水就会出现融化的现象,从而导致喇叭单元的结构性损坏,比如音圈散圈,弹簧板(弹波或叫定心支片)脱胶等现象。 其实在实际应用中,经常会出现音箱中喇叭损坏的情况有些是因为喇叭本身的品质问题有些就是由这类不正确使用的问题所导致的。
好了,咱们了解这种情况以后。最好的办法不审把问题扼杀在萌芽状态,别等问题出现了再折腾。 解决思路:由于全频音箱中的低音喇叭不能正常还原走出其还原能力的频段,就需要采用技术手段把这些不能还原的频段加以过滤,只提供全频音箱可以还原的信号给全频音箱。有了思路那就得拿出办法来。
解决方法:一般的分频器都不能有两路,每路都各有一个高通滤,那么我们就把一路上的低通滤波器用来分割超低音成分给超低音音箱,另一路利用高通滤波器滤除全音频音箱不能表现的频段后再把信号提供给全音频音箱。
实施方案:按下图,从前级设备取出的信号做一条Y型并联信号线分别给分频器的两个通道的信号输入口。其中一路从LOW OUT输出信号到功放给超低音,分频频率按超低音音箱的特性确定,比如设置到140Hz。另一路从HIGH OUT输出信号到功放给全频音箱,分频点按全频音箱的实用下限频率设置,比如12寸的全频音箱,这个分频点就设置为70Hz。 目前的系统图见下页方框图。 音源设备 调音台 A 高通 分 频 器 B 低通 功 放 全 频音 箱 超低音 箱 现在我们再来听听吧,单独听全频音箱,该出来的都出来了,不该出来的都没了,过滤掉它所不能表现的频段之后,是不是声音听起来更干净了?再听听超低音音箱,也是一样,该有什么都有了。这下好了,看上去有点完美了。 到目前为止,咱们针对全频音箱音乐表现力不足的情况增加了超低音进行补充,又利用分频器针对超低音音箱和全频音箱的工作频段,按照各自音箱的特性进行了合理的分配。
这样估,有利的一面是让音箱的性能得以全面发挥,效果更加好了,而且把可能造成音箱损坏的隐患也排除掉了,使得系统的安全性也提高了。但是万事都是有利有弊,不利的一面是什么呢?
现在我们只用了一只全频音箱和一只超低音音箱,或者你把它们想象为一级音箱,而这一组音箱就占用了一台分频器的两个信号通道,如果要搞立体声扩音,那么按这种方式,就需要使用2台分频器,成本有所增加。
不过,做什么事都不可能好事都不能让你占全了,或者坏事都让你赶上了,这里面咱们需要 做的是权衡一下年年弊大还是利大。
做双声道扩声,增加了一台分频器的成本,这是弊,但是如果不增加这台分频器呢?第一,音箱的效果不能完全发挥;第二,音箱的安全系数下降。第一点有点抽象,但第二点就是实实在在的问题了。
有些朋友有过烧喇叭的经历,烧一只喇叭维修起来要多少银子?要是烧一只名牌喇叭,那要损失多少银子?而分频器一台才多少钱?从这个角度上进行权衡,我们就会发现增加一台分频器的成本对一个比较大的系统来说,不是什么大不了的事情,分频器也不是什么值钱的东西。但是换回来的利益要远高于这个增加的成本,所以这个成本投入是值得的。
从前面的过程来看,咱们搞应用的,面对手里的设备,要想玩好它们,首先要了解它们的脾气性格,知道它们的能力大小,然后给它们分配合适的工作,让它们的性能得到尽可能的发挥,不要产生内耗。既不让它们闲着浪费能力,也不让它们干力所不能及的活。 玩音响和用人一样,会用人的叫知人善用,会用人的老板会根据每个员工的能力安排合适的工作,让员工快乐地工作着为他赚钱。不会用人的老板,要不管不了员工干私活,要不就给员工安排过多的事情,让员工疲惫不堪,工作都没精神。
咱们玩音响的,要想把音响玩好,就先认认真真了解你手头的产品,好好练练知物善用吧。 说完这些,咱们再来谈点儿技巧。我们知道,超低音音箱往往是用来给听音响的人提供主观感受的,比如丰满度啊、包围感啊、弹性啊之类的。搞音响技术的人,不就是利用自己掌握的技术给客户提供到位的主观感受吗?客户不管你技术如何,人家只要求效果如何或者感觉如何,至于你怎么干,是你的事,记住,客户是只要结果的。 说到超低音的主观感受控制,其实在超低音音箱的频率分配上,也就是上限频率设置上就有文章可做。
超低音音箱的厂家一般会给出可利用的频响范围和推荐分频频率,那个只是告诉你一个大致的参考,你不要超出他规定的范围就是了。在这个范围之内,你可以做一些调整,让你的系统更适合客户的要求。下面来介绍一下超低音上限频率的设置与主观感受的关系和一些应用经验。 分频点设置
80Hz或以下:超低音表现出比较柔和的,具有弥漫性的低音效果,瞬态响应比较慢,力度不强但是气流感比较足,气流主要分布在脚部以上膝部附近,这种设置一般运用在对低音力度要求不强劲的音乐欣赏场合,比如咖啡厅,剧场之类的。100Hz:在这个状态下,超低音表现出来的是近距离上有一定力度、距离远一点则表现柔和的效果,气流位置在腰部附近,有一定的韧性,弹性表现比较好,主观感觉舒适,一般适合用于大部分的场合或者小空间的娱乐场所。
120Hz:这种状态下,低音有一定的力度,有推动感,低音速度感不错,响度也有所提高,气流位置在腰腹部,主观感觉是有一定刺激性舒适感,容易让人兴奋,适合用于大空间的娱乐场所,在小空间使用则有发闷的感觉。
140Hz:这时候的低音力度和硬度都比较强烈,有撞击感,位置在胸腹附近,刺激感强烈,可以用于DISCO或者室外演出。 需要注意的是,分频器上的低频切除开关是用来切除不必要的超低频成分的。一般的超低音音箱也不可能还原40Hz以下的超低频,所以要利用这个低频切除开关进行滤除,可以减小 因为超低音引起的建筑物共振,也会让超低音的效果变得更加干净。
看完这些以后,可能有朋友就跑去试了,试完回来说,感觉上还是差异,这很正常。上厕所 说的只是一些大致的感觉,由于不同的产品在特性上有所差异,不一定完全能对应上,上述的只是一种参考性建议。 分频点的设置,只是控制主观感觉的一个方面而不是全部,还有其他的玩法,咱们后面再说。 饭要一口一口地吃,先给大家上一道菜尝尝,让大家作为参考,然后回去根据个人的口味,在此基础上不断实践,不断修改,最终都会找到最适合自己的位置的。 第五章 音箱传输时间差异的测量与校正
现在已经搭建了一个有全频音箱和超低音音箱的系统了,从这个系统的可重放范围角度上说,已经很不错了,对各项工作音乐都可以比较好地演绎出来了,表现力很全面了。 但是在这个不错的现象背后,还有没有什么问题存在呢?咱们这个时候做这样一个实验,找张打鼓的碟来放一下,用这套音响听听,看看能听出点什么问题来。
玩音响就是不断地找茬儿,然后再不断改进,谁让咱们都喜欢追求完美呢?
听听打鼓的音乐,听出什么毛病没有?这里指点一下方向,仔细听听,全频音箱里面出来的鼓声和超低音音箱里出来的鼓声有什么差别吗?可能有些朋友听出来了,有些朋友没听出来。
听出来的朋友的耳朵分辨率可能比较高,听不出来的朋友也别着急,更别担心自己耳朵不灵光了。人自身能力达不到的时候,咱就借助工具来完成一个看上去是不可能完成的任务。 如果单听听不出来,看总能看出来吧。那么咱们就找一个可以把听变成看的工具——大名鼎鼎的电声测量软件SIA SmaartLive工程测量软件。
这软件怎么用,先别着急,后面我会仔细告诉大家使用使用的方法。咱先用这个工具来测量一下,用这个软件发出一个测量信号到咱们的音响系统,然后分别测量从全频音箱和超低音音箱发出的声音到达测试话筒的时间。
把全频音箱叠放在超低音音箱上面,先关了全频音箱打开超低音音箱,测量一下,大家看到测出来一个时间了吧。
这是超低频音箱的传输时间数据。
然后把超低音音箱关了,打开全频音箱,再测一下,又测出一个时间。这回淫耳朵听,直接就看出来这两个时间不相同了吧。超低音用的时间长,全频用的时间短。 这是全频音箱的传输时间数据。 问题:处于同一位置上的全频音箱和超低音音箱发出的声音到达同一个测试点所用的时间不同,也就是不同音箱发出的声波到达某处的传输时间出现了差异,如下图的t1≠t2。
那么既然已经发现了这个问题存在了,我想大家肯定还是愿意去改进的,在动手改进之前,咱们先了解一下这个问题的存在会带来什么样的后果。 全频 音箱 测试话筒 超 低 音 箱 可能产生的后果:大家知道,声波的传输是一种正负交替变化的波,这种正负交替变化跟声波的传输时间有关系。这种正负的概念就是咱们说的相位(PHASE),正半周的时候,声波的相位是“+”,负半周的时候,声波的相位是“-”。
两个音箱,或者叫发声体,发出的声音到同一个点的时候,如果时间不同,某些频率的声波 相位就可能存在不同的情况。比如
相位+
一个音箱发出的声音比第一只晚到 达了一会儿,可能就变成了负相位 ,那这个时候正负就要互相抵消了。
相位- 时间 如上图所示,红色的为一只音箱发出的某频率的声波,蓝色的曲线是另一只音箱发出的相同频率的声波,两个音箱由于传输时间不同,相位相反了。 这一抵消不要紧,声音的能量又损失了,多可惜啊。 现象背后必然有原因,是什么原因导致这种现象发生呢?咱们接下来还是沉信气很不错分析分析原因。 原因分析:在全频音箱和超低音音箱上出现了这种传输时间不同的现象,有些人可能会这样想了,那就是频率越高的声波跑得越快,频率越低的声波跑得越慢,不信你听,高频的声音嗖的一下就过来了,低频的声音才在后面滚滚地过来。
这理由听上去有理,其实完全没道理。从物理学角度上说,声波在空气中的传播速度和几个因素有关,即海拔高度、温度及湿度。你看,这三个因素里面没有频率这个因素吧?所以说高音跑得快,低音跑得慢是谬论。
那么咱们这两个音箱都在同一个环境里,海拔高度、温度、湿度、都是相同的,那么在这个环境中高音和低音发出的声音的传播速度就毫无疑问应该是相同的,那么到底是什么因素导致这种时间上的差异呢?原因有以下三点。
最直接的原因:是因为音箱摆放位置不同。不同的摆放位置到达测试点的距离不同,声波通过不同的距离所花费的时间就不同,这种情况下肯定会存在传输时间上的差异。
但是看看咱们这两只音箱的摆放情况,全频叠放在低音上,近似于同一个位置,所以这第一个原因不适合咱们目前的情况。那么咱们看第二个原因。
第二个原因:是音箱结构问题。大家看,我们使用的这只超低音音箱无法看见它的喇叭,因为这是一只号角式的超低音音箱。
我们前面说过,号角式的超低音音箱喇叭是藏在里面的,在喇叭前面,还有一个一定长度的号角,喇叭发出的声波,要在音箱里面先通过这个号角才到达音箱表面。声波在音箱里面通过这个号角,多走了一段让人看不见的路,这肯定要花一点时间。
而全频音箱的喇叭就是装在音箱面板上的,它发出来的声音不用多走那段路,走的路短了,用的时间肯定就少了。所以,音箱结构不同,也会产生传输时间上的差异。 那么咱们换个方式,换个和全频音箱结构相同的倒相式的超低音音箱再试试,看看还有没有这样的情况。
现在大家看到这两个音箱没有结构上的差异,也不存在位置上的差异了,那么继续实验。 实验结果告诉我们,虽然这两只音箱没有结构和位置上的差异,但是仍然存在传输时间上的差异,这又是怎么一回事呢?这就是一个隐藏很深的问题,咱们接下来开始把它挖出来。 第三个原因:这种时间上的差异来自于喇叭的能量转换时间。大家知道,喇叭是一个换能元件,把输入的电能转换为声能和热能,咱们这里先不考虑喇叭把声能转换为热能的部分,只介绍把电能转换为声能这部分。喇叭是不是直接把输入的电能转换为声能的?有些朋友说是,喇叭不就是个电一声转换元件吗。其实喇叭把电转换为声是这个能量转换过程的一头一理,咱要弄就弄他个明白。 喇叭作为一个电声换能元件,在完成电一声能量转换的过程中,实际上涉及三种能量的两个
转换过程,我们来具体看一下。 第一个过程,从功放输出到喇叭的电能进入喇叭的中的音圈,通了电的音圈的喇叭的磁路里通过电磁感应产生运动,这个原理和电动机相同,所以一秀贩喇叭也叫电动式喇叭。此时,电能首先转换为动能。 第二个过程,在磁路中运动的音圈带动附着在音圈上的喇叭纸盆运动,纸盆带动前方的空气振动,此时,纸盆振动的动能转换为声能。 这三种能量的两个转换过程大家看到了,它们是物理转换过程而不是化学转换过程,既然是物理转换过程,那就不是在同一时间上完成的转换,是需要一定的转换时间的,而不是像化学反应一样是在同一时间完成的。 那么这个转换时间是由什么决定的呢?
首先我们看第一个转换过程,要想让让喇叭的振动部分(纸盆、音圈等)运动起来,就需要外力。
这个外力就是来自电能进入音圈,通过电磁感应产生的动力,那么这个力和输入电功率,磁通量等因素有关。
同样的喇叭,输入的功率越大,转换的时间就越短。不同的喇叭,结构不同,性能不同,这个能量转换时间也不同。
我们再看,有了动力,要想让纸盆动起来,就要花费一定的时间,而且这个时间和喇叭振动部分的重量有关。大家可以想象一下,用同样的力去推同一个水平面上两个重量不同的物体,肯定是重量轻的先动起来。 好了,我们再来看一下全频音箱的喇叭和超低音的喇叭,首先看到的是超低音音箱的喇叭口径比全频音箱的喇叭口径要大。口径大的喇叭,它的振动部分纸盆、音圈等)的重量肯定要大于口径小的喇叭,那么,在同样的外力作用下,口径小的喇叭先动起来,所以,从这个角度上说,口径小的喇叭,能量转换时间比口径大的喇叭转换时间要短。再综合其他因素,这种能量转换时间的差异就显而易见了。
经过上面的分析,现在大家对音箱间传输时间的差异是不是有了比较清晰的了解了?
咱知道这种情况的存在,也知道它可能会产生的不良后果,也了解了产生的原因,那肯定要想办法来解决了。
解决思路:要想解决时间上的差异,首先就要知道两只音箱在时间上到底差多少。要想精确了解这种时间上的差异,单靠人的耳朵是无法精确分析的,所以要借助测量工具。先通过测量工具的测量,得出精确的传输时间差异,然后再利用一些手段加以弥补。
有了这个思路,咱们就开始干吧,先干什么知道了吧?先进行测量,要进行测量,就要有测量工具,现在有了SIA SmaartLive这个测量工具,咱们先来学习一下怎么使用这个工具。 SIA SmaartLive这个电声测量软件工具是一个双通道对比测量工具,其中一个通道作为测量基准信号,另一个通道作为实际测量信号。
比如要测传输时间,作为基准信号,就要求是自身没有传输时间,也就是软件发出信号直接返回软件系统。而作为测量的信号,进入音响系统后,发出声音,被测试话筒接收后返回软件。
两路信号的时间参数在软件内部进行对比,实际测量信号用了多长时间就计算出来了。 SIA SmaartLive测量系统的配置就是三大洋,即装有SIA SmaartLive测量软件的电脑、两进两出全双工带幻象电源的声卡和测试话筒。 下面就是SIA SmaartLive的三剑客: 接下来我们介绍测量方法。 1、按下图接好测量系统。
全频 A高通 调 分 延 功 音 箱 测量话筒 音 频 时 位于主要 台 器 器 放 超 低 听音区 B低通 音 箱
OUT1 OUT2 声 IN1 卡IN2
SIA 软 件 电脑 2、测试话筒放在主要听音区,先保证最重要的区域。主要听音区就是剧场的中央前几排、演出现场的VIP座位区,反正是重要人士所处的地方就是主要听音区。音响系统不可能完美地满足所有人。
3、保持环境相对安静,别在环境嘈杂的时候测,测也不准确。
4、测试话筒与音箱间昼不要有障碍物,障碍物会制造反射声,也会影响测试。 5、打开软件,测量功能选择Impulse脉冲测量模式。 6、窗口显示模式View选择ETC模式。
7、点击界面右下方的信号发处理品在图标Generator,,对话框打开后,选择粉红哭声(Pink Noise)测量信号,信号发生器输出电平LEVEL选择-9~0DB即可。 然后点先对话框Generator ON打开信号发处理品在,或关闭对话框后点亮GEN按键打开信号发生器。
8、打开需要测量时间的音箱,推起测量信号音量到足够响,由于单元转换时间和输入功率有关,测试时的音量要接近正常使用水平。调整声卡输入电平旋钮,软件电平指示灯刚刚到达黄区。
9、按下START按键进行测量。
10、测量后,在软件界面上方出现四个数据,分别是传输时间(ms),距离(m或ft)、声压级(DB)、相们标记(+或-)。把传输时间和相位标记记录下来。
关闭已测完的音箱,打开其他需要测量的音箱,重复8~10步。把所有音箱测量完毕,对比数据,以传输时间最长的音箱为基准,找出时差。 同时注意各个音箱的相位标记是“+”还是“- ”,如果不统一都不能要通过分频器上的极性转换按键或调整信号线或音箱线的极性统一过来。 另外要注意的是,超低频音箱发出的低频声波传输方向性不强,往往会造成比较强的反射声。而测量软件捕捉的是声压级最高的信号,有时候会捕捉到反射声导致测量结果不准确。 在测量超低频音箱的传输时间时,要注意,让软件捕捉到直达声才行。直达声在软件界面上的标志是第一个波峰状的最高点,捕捉到这一点,测量结果才是准确的。见下图,第一个峰值位置为直达声。
我们经过测量得出传输时间差异的具体数据,现在就需要采取办法进行校正。
解决方法:摆放位置如果允许改变,又不想增加设备的,可以采用调整音箱位置的方法,把传输时间长的音箱靠近座位区,缩短它的传输时间,然后再次测量,直到时间差异尽可能比较小为止。
位置不允许改变的情况下,就要考虑是用延时器来进行校正,下面先介绍一下延时器。 延时器
延时器(DELAY或DLY)是一种通过内部的存在下来,把输入的信号先储存下来,然后按照庙宇的时间,延迟后再输出的设备。它的功能就好像是有个人走得比你快,你在后面喊:“你等我一下,咱们一块儿走!”结果那人站在原地不动等你,这一等,那就叫延时了。 延时器的主要功能就是延时时间(DELAY TIME )的设定,一般的延时器可以提供1秒(1000ms)左右的延时量。
目前市场是专用的延时器比较少见,多数人为数字音频处理器上配备的数字延时模块。也可以利用效果器上的延时效果来进行延时控制。使用效果器上的延时功能作人时差调节的时候,要注意关闭延时深度(DEPTH)调整,不要出现回声。 实施方案:现在我们把延时器加入系统中。
按前面的测量方法,分别测试不同音箱的传输时间,以传输时间得其所哉音箱为基准,把延时器接入传输时间短的音箱信号通道。按照经过比对的时间差异值设置好延时时间,然后再次测量,对延时时间进行微调,直到不同音箱之间的时间差异尽可能小即可。 目前的系统图如下。 全频 音 箱 高通 . 音 调分延 源功音频时 设放 台 器 器 备 超低低通 音 箱
好了,经过这一番校正,咱们来试试有什么效果。还是用打鼓的碟来度,先听听经过时差校正的效果,再直通延时器,听听没有校正的效果,听出差别来了吧。
经过时差校正的效果,感觉声音实、不发散;而没有经过时差校正的声音,明显感觉声音发散,不集中。尤其是低鼓的声音,经过校正的,感觉鼓皮是绷紧的;而没有校正的,听起来鼓皮就是松的。时差校正好了,音箱发出的声音就好像阅兵式列队正步走了,多整齐啊!你看看,咱们做的每一项工作,都不能是有更好的效果作为回报,那就是一种成就啊! 第六章
先时前面咱们做的工作作一下回顾,首先针对全频音箱低频表现力不足的缺陷,增加了超低音音箱进行补偿;然后针对全频音箱和超低音音箱的实际工作能力,采用分频器对分配给它们的工作频段进行合理的分配;再就是利用延时器对全频音量和超低音音箱之间产生的传输时间差异进行了校正。这些都是在音响系统内部,对自身的问题进行查找、补偿和理顺。 到目前为止,这个音响系统已经基本理顺了,它们可以快乐地工作了。 那么,现在这套系统还有没有什么问题呢?
咱再听听咱这套音箱,仔细听听,总体上说好像没什么问题,但总感觉有点儿不对。 放张蔡琴的歌儿试试,是不是听着感觉有点儿不像蔡琴唱的?不是这儿多了点儿什么,就是那儿少了点儿什么。
那咱们就得研究研究是怎么回事了,听着味儿不对,那肯定是在什么地方出现偏差了。 咱们说过,音响是用来还原音源的声音的,既然变味儿了,那肯定是没还原好啊,咱得找找问题要找出问题,光靠咱自身能力那就不一定能找对地方,先不管别的,咱还是先借助工具来试试。 还是用SIA SmaartLive软件,咱从这软件里先找出一个20~20 000Hz全频带从低到高的信号一水儿能量平均的测量信号,你看看,个个都是一般儿高的个头。 把这个信号输送到音响系统里面,看看变成什么样了。 蓝色的频谱是咱给音响系统输入进去的信号的频谱,绿色的频谱是咱的音响发出来的声音再
回到软件里的频谱。进去是一个样,出来又是一个样。
这不一样就叫失真啊!都失真,那这套音响就不好玩了。开进去一宝马,出来一自行车,这不害人吗?那不行,咱得想办法给它整回来,起码进去一宝马325,出来也得是个320啊。 咱前面说过,现象背后必然有原因,什么原因造成这个现象?先好好想想。 这一想不要紧,想出一个新名词儿来——扩声系统。那么咱现在玩的这套东西是不是扩声系统呢?有朋友就说了,那当然是扩声系统啊!咱前面说过音响系统是由什么组成的了,这套东西既然是扩声系统,那什么又是音响系统?咱得把这两个概念闹明白了。
扩声系统:是由音响系统和音响系统所处的环境共同组成的系统。咱前面说过,几个不同的东西合在一起为了同一个目标而奋斗的就叫做系统了。
音响所处的环境和音响自身不是一回事,但是它们合在一起,为了共同的目标,就形成了扩声系统。
扩声系统是由环境和音响组成的,那么这个系统的牲就要包括音响自身的特性因素和环境本身的特性因素了。
音响自身的因素咱都比较清楚,前面也解决的差不多了。但是环境因素都有一些什么东西,它们能给咱们这个扩声系统带来什么影响?这就需要进行分析了。 原因分析:根据上述的现象进行分析,扩声系统出现这种问题有音响自身的因素和环境因素。 音响自身的因素比较好理解,因为虽然所有的厂家都致力于研究开发品质更高的、还原度更好的产品,但是谁家的产品也不可能实现100%的还原,总是有些缺陷的。 那么环境因素又是怎么给咱们这个系统带来缺陷的呢?
咱都知道,任何使用环境一般都有反射,别管室内室外,反射面都存在,只不过多少的问题有反射面当然就有反射声。 见如下示意图。
音箱 直达声 测试点 反射声
在听音位置上,人可以听到音箱发出的直达声,也能听到经过反射面反射过来的反射声.图里面出来一个直达声和一个反射声的路径,很显然,它们的路径不同. 那么声音在同一个环境里传到人耳由于走的距离长短不同,到达的时间就不同,那么由于时间不同,又会导致什么情况发生呢?
音箱发出的声音到达同一点的传输时间不同,传输时间就不同,传输时间就不同.在这种情况下,由于直达声与反射声的路径不同,直达声和反射声到达同一点的相位就有可能相同或者不同。 相位
反射声
反相抵消
相位 直达声 时间
如果某些频率的声音的直达声与反射声的相位不同,那么要抵消一部分能量,就出现了频谱上的凹陷处,也就是所谓的波谷。能量一抵消,这个频率上的声音就变虚了,不实在了。 同时又有一种可能,因为反射声的情况比较复杂,有可能直达声和反射声到达同一点的相位又相同了,这样能量就叠加了,就在频谱上出现凸出的情况了,这就形成了所谓的波峰。 相位+
反射声 同相叠加 直达声
相位- 时间
频响特性上的这种峰谷的存在,就导致声音变了味了。现在的问题是,面对这峰谷咱们怎么办?
解决思路: 既然出现了峰谷,那就要拿出愚公移山和精卫填海的精神来,把山挖平了,把 海填平了!
针对因同相叠加多出来的能量进行衰减,对由于反相能量衰减的地方补充能量,对症了再一下药,没个治不好的。
要想把病治好,先要确诊什么地方有,上医院看病不是行先化验吗?咱们动手之前也得先测量,找到问题所在,针对性地处理。
知道这个解决思路,咱们就开始进行缺陷的测量,靠耳朵听找缺陷不好找,还是继续借助测量工具来找吧。继续请出咱做工程少不了的SIA SmaartLive电声测量软件工具,按照下面的步骤进行频谱测量。 1.按下图接好测量系统。
测量 A 高 通 全 频 话筒 调 分 均 功 音 箱 位于主要 延 音 时 衡 听音区 频 台 器 器 放 器 超低 B低通 音 箱 OUT1 OUT2 声 卡 IN1 IN2 SIA软件 电脑 2.测试话筒放在主要听区。 3.保持环境相对安静。
4.测试话筒与音箱间尽量不要有障碍物,障碍物会阻挡声音,频谱出来不准确,缺陷的测量也就不准确了。
5.打开软件,测量功能选择Spectrum频谱测量模式
6.窗口显示Scale选择1/3模式,这时候频谱是按31段均衡器的频率分布形式的,看起来比较直观。
7.点击界面右下方的信号发生器图标Generator,对话框打开后,选择扫描粉红噪声(Pink Sweep)测量信号,信号发生器输出电平LEVEL选择~9~0dB即可,然后点击对话框上方的Generator On打开信号发生器,或关闭对放框后点亮GEN按键打开信号发生器。 为什么要选择扫描粉红噪声信号?以前很多人都用粉红噪声信号,其实那个根本测不准,因为粉红噪声是一种相对恒定的信号,无法把你音响系统的瞬态表现特性显示出来,而扫描粉红噪声信号是一种快速由低到高频扫描过去的信号,是一种动态信号,更能够直观反映你的扩声系统的实际频响特性,这点很重要!
8.打开需要测量频谱特性的音箱,推起测量信号音量到足够响,调整声卡输入电平旋钮到软件电平指示灯刚刚到达黄区。 9.按下ON按键进行测量。
这时候你就在软件界面上看出扩声系统的频响特性频谱和原始测量信号之间的差异了吧。什么地方多了,什么地方少了,一目了然了。知道这个缺陷的所在,咱们就要采取办法来进行处理了。
解决方法: 因为扩声系统的频响特性缺陷有环境因素,而环境因素中的重要方面是环境造成的反射声,那么减少反射声是一种解决问题的思路,介是作为搞音响的,在环境建筑声学处理方面往往处于比较被动的局面,所以一个方法就是跟客户提议在反射面上做吸音处理,尽可能减少反射声对直达声的影响。
这个方法不一定能够立即解决问题,所以求人不如求已,咱们还有手段,那就是请出均衡器这个我不是级大师来摆平这些事情。我先给大家介绍一下均衡器大哥的本领。 均衡器
均衡器(EQUALIZER小名EQ),顾名思义,均衡就是玩和谐的,什么叫不和谐?分配不公就不和谐,有的分多了,有的被扣了。所以均衡器这位大哥就是专门劫富济贫的,你不是多了吗,我就给你拿走一块儿,你被扣了,那我就补给你一块儿。
均衡器这位大哥凭什么有这个本事?那要看他有多少小弟了,咱们最常见的
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