音响知识及扩声系统名词解释.docx
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音响知识及扩声系统名词解释
三、音响知识和扩声系统
1声学基础知识
1.1声波的物理特性
1.1.1声波的频率、周期、波长、声速
声速：
声波在弹性介质中的传播速度称为声速。
记作C，单位是米/（m）/秒（s）。
声速与强度和频率无关，在常温（15℃）下为340米/秒，其速度随着温度的变化也略有变化。
声源完成一次振动的时间称为周期，记作T，单位是称（S）
频率：
每秒内振动的次数称为频率，记作f，单位是周/秒（Hz），它是周期的倒数
f=1/T
人耳可听到的范围从20Hz到20000Hz，随着年龄增大，人的听力范围逐渐向中低频缩小。
好的音乐节目频率都比较宽，可以达到40～16000Hz，一般收录机的频率范围仅100Hz～8000Hz。
声速、频率与波长有如下关系：
C=λ·f或c=λ/T
波长：
沿着波的传播方向，两个相邻的同相位质点间的距离叫做“波长”。
它是指波动媒质中，任意两个相位差为2π的质点之间的距离。
例如，纵波中，两个相邻疏部中央间的距离或两个相邻密部中央间的距离也都等于波长。
在横波中，两个波谷间的距离或两个波峰间的距离也都等于波长。
由波速、波长的定义可知：
在质点振动的一个周期内，振动状态传播的距离恰是一个波长，所以λ=v/f，或λ=vT由上式可以看出，同一频率的波，在不同媒质中的波速是不同的，因而波长也就不同。
式中λ表示波长。
波长、波速和波源振动频率，称为波的三要素。
周期：
相位相同的相邻的波之间所经历的时间称为周期。
1.2声波的度量
1.2.1声功率级、声强级、声压级
声功率级：
声源的声功率是单位时间内声源向空间辐射的总声能。
PA=U2RA=v2RM
式中，U=体积速度，m3/s；RA=辐射声阻；v=振动速度，m/s；RM=辐射力阻。
若体积速度取峰值，给出峰值功率；若取有效值，则给出平均功率。
声功率级是待测声功率与基准声功率的比值取对数。
若功率级LW的单位取分贝，则
LW=10logW/Wr
式中，Wr=基准声功率。
声学中取Wr=10-12W；故功率级和功率的关系为：
Lw=10logW+120
声压级：
由于人耳可以听到的声压范围非常大，用声压来表示和计算都很麻烦，另外，人耳对声音大小即响度的感觉不与声压值成正比，而是近似地与它们的对数值成正比，为了能比较准确地反映声压对人耳的实际效果，也为了方便计算，人们引用声压对人耳的实际效果，也为了方便计算，人们引用声压的相对大小称之为声压级来表示声压的强弱，并用对数的标度来表示，以分贝为单位的声压级用下式表示：
Lp=20lgP/PodB
式中：
Po为基准声压Po=0.0002微巴。
其声压级为0dB，即人耳最低可闻阈。
声压级增加10分贝，人们感到响度约增加一倍，声压级以及相应的环境参见表
声压级分贝（dB）
相应的环境
140
喷气飞机起飞时
120
锅炉车间、摇滚乐
110
风动铆钉机旁、迪斯科舞厅
100
织布机旁
80
城市干道旁、合适的交谊舞厅内
70
机械打字机打字声
60
喧闹的家庭
50
一般对话
40
安静的室内
20
树叶瑟瑟声
10
轻声耳语
0
人耳最低可闻阈
声强级：
声波的本质是能量的传递，衡量声音强度的指标是拾音器获得的能量，在物理学上，声强被定义为单位面积上声波的功率，即
I（声强）=P（功率）xS（面积）
声强的单位为W/m2（瓦/米2），对于人的听觉而言，更为实用的单位是分贝（dB），它反映的是声强级，是对声强的比值取对数而获得的，即
L（声强级）=10xlg（I/I0）
这里I0是声强级的基准声强，通常选择人耳可以听到的最低声强。
由于人耳对不同频率声音的敏感度有所差别，所以这个基准会因频率而有所差别，也是因人而宜的。
在测定噪音时，通常用“标准A”来确定基准声强，在1000Hz时其值为10-12W/m2，以此标准得到的声强级计作dB（A）。
下面我们举一个例子，以说明声强级的计算：
在广场音乐会上，前排听众距离小提琴手约5米，这里的声强级为50dB（A），后排听众距离小提琴手约20米，可以估计那里的声强级。
由于声强和声源距离的平方成反比，所以后排听众受到的声强约为前排听众的1/16，对这个比值取对数，就可以得到两者声强级的差，即10xlg（1/16）=-12。
所以后排听众感受到的声强级为38dB（A）。
在大厅里，我们无法用这种方法计算声强级，因为声波的反射是必须考虑的因素。
1.3听觉的主观感受
1.3.1人耳的可听频率范围及可听的声压级范围
人耳的可听频率范围是20—20KHZ。
人耳能听到的声压级范围0dB～140dB左右。
1.3.2等响曲线
等响曲线
人类的听音特性曲线，是反映人们对声音振幅范围心理和生理因素的曲线，每条曲线上对应于不同频率的声压级是不相同的，但人耳感觉到的响应却一样，因此称为等响曲线，每条曲线上注有一个数字，为响度单位，由等响曲线族可以得知，当音量较小时，人耳对高低音感觉不足，而音量较大时，高低音感觉充分，人对2至4千赫兹之间的声音最为敏感。
1.3.3掩蔽效应、双耳效应、哈斯效应
掩蔽效应：
一个较弱的声音（被掩蔽音）的听觉感受被另一个较强的声音（掩蔽音）影响的现象称为人耳的“掩蔽效应”。
双耳效应：
人们是用两只耳朵同时听声音的，当某一声源至两只耳朵的距离不同时，此时两只耳朵虽然听到的是同一声波，但却存在着时间差（相位差）和强度差（声级差），它们成为听觉系统判断低频声源方向的重要客观依据。
对于频率较高的声音，还要考虑声波的绕射性能。
由于头部和耳壳对声波传播的遮盖阻挡影响，也会在两耳间产生声强差和音色差。
总之，由于到达两耳处的声波状态的不同，造成了听觉的方位感和深度感。
这就是常说的“双耳效应”。
不同方向上的声源会使两耳处产生不同的（但是特定的）声波状态，从而使人能由此判断声源的方向位置。
如果，人们设法特意地在两耳处制造出与实际声源所能够产生的相同的声波状态，就应该可以造成某个方向上有一个对应的声源幻象（声像）感觉，这正是立体声技术的生理基础。
哈斯效应：
哈斯在实验中发现，不同的方向（对听音者而言）有左右两个声源，如左右声源发出同样的声音，在同一时间强度也是一样，此时，听音者感到声音是在左、右声源之间，如果什么都不变，将左声源延时5～35毫秒，听音者就会感到所有的声音似乎都来自未延时的右声源，延时的左声源的存在对声音的方向定位没有影响。
如果延时在35～50毫秒之间，延时的左声源的存在就可以感觉出来，但其方向仍在右声源方向。
当左声源被延时50毫秒以上时，延时的左声源才会象一个清晰的回声似的被听到，两个声源才被听音者分开。
1.4室内声学
1.4.1直达声、近次反射声、混响声
直达声：
声音在空气中直接进入人耳的声音叫直达声。
近次反射声：
混响声：
比早期反射声后到达的、经房间界面多次反射的声音。
合适的混响声可以使声音具有环境感，有利于提高声音的丰满度，过强的混响声会破坏声音的清晰度。
1.4.2混响时间及赛宾公式
混响时间：
简称频响，衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。
对器材频响的要求有两方面，一是范围尽量宽，即能够重播的频率下限尽量低，上限尽量高；二是频率范围内各点的响应尽量平坦，避免出现过大的波动。
赛宾公式：
19世纪末20世纪初，赛宾（W．C．Sabine）提出混响时间理论，提出以下赛宾公式
T60=KV/A
T60――混响时间S
K―――常数，一般取0.161
V―――房间容积（立方米）
A―――室内总吸声量（平米）
2传声器（话筒）
传声器是一种将声信号转换为电信号的换能器件。
俗称话筒、麦克风。
传声器的好坏将直接影响声音的质量。
2.1传声器的分类
按换能原理可分为电动式、电容式、电磁式、压电式、半导体式传声器；按接收声波的方向性可分为无指向性和有方向性两种，有方向性传声器包括心形指向性、强指向、双指向性等；按用途可分为立体声、近讲、无线传声器等。
2.2传声器的主要技术指标
2.2.1灵敏度
灵敏度是指传声器在一定强度的声音作用下输出电信号的大小。
灵敏度高，表示传声器的声——电转换效率高，对微弱的声音信号反应灵敏。
技术上常用在0.1pa[μBar（微巴）]声压作用下传声器能输出多高的电压来表示灵敏度。
2.2.2频率响应
传声器在恒定声压和规定入射角声波作用下，各频率声波信号的开路输出电压与规定频率传声器开路输出电压之比，称为传声器的频率响应，用分贝（db）表示。
2.2.3动态范围
是指传声器输出最小有用信号和最大不失真信号之间电频差。
动态范围小，会引起声音失真，音质变坏，因此要求有足够大的动态范围。
2.2.4传声器阻抗
传真器有一定的内阻。
从输出端测得的交流阻抗就是该传声器的输出阻抗。
一般以1000Hz的阻抗作为标称值。
传声器的输出阻抗有两类：
低阻输出通常有50、150、200、250、600Ω等，高阻输出通常有10、20、50KΩ等。
2.2.5指向性
传声器灵敏度随声波入射方向的变化而变化的特性称为指向性。
2.3常用传声器
2.3.1动圈式传声器
动圈传声器根据电磁感应原理，从在磁场中振动的圆形线圈取得电输出。
动圈传声器包括一个膜片，其背后粘着一个位于磁场中的线圈，膜片前后具有声学网络，用来扩展频率范围。
膜片用塑料（如聚碳酸脂、聚笨乙烯、聚酯等）或铝箔制成。
2.3.2近讲式动圈传声器
2.3.3电容式传声器
接收声信号的金属膜片或涂金塑料膜片和后极板组成一个电容器，并串接到有直流极化电源和负载电阻的电路中。
膜片在声波作用下振动引起电容量的变化，电路中电流也相应变化，负载电阻上就有相应的电压输出。
极化电压约150～200V，采用外接电源时也有用28V的。
2.3.4幻象供电
幻象供电一般是在专业的设备中，通过卡能或者2心6.35MM插座的两条心线向外面提供一组48V的直流电源。
这个电源主要是为电容话筒提供工作电源。
非电容话筒就无需幻想电源。
2.3.5无线传声器
无线传声器由装有微型传声器的小型发射机和接收机两部分组成。
由传声器把声信号变成电信号；由发射机调制为高频信号，从天线辐射出去；由接收机接收并解调为原来的声频电信号。
2.4传声器的使用
2.4.1传声器的使用要点
一般传声器带有电缆，只能固定在某一位置上使用。
演员在舞台上表演时与传声器距离时近时远，影响扩声效果。
2.4.2无线传声器的使用要点
无线传声器是省去了电缆，胸前佩带小型发射机的演员可以自由地走动，而不使音量变化，扩声效果良好。
3调音台
调音台（英文名为 Mixing Console）也称混音控制台，是专业音响系统的中心控制设备。
它具有多路输入，每路的声信号可以单独进行处理，例如：
可放大，作高音、中音、低音方面的音 质补偿，给输入的声音增加韵味，对该路声源作空间定位等；还可以进行各种声音的混合，混合比 例可调；拥有多种输出（包括左右立体声输出、编辑输出、混合单声输出、监听输出、录音输出以 及各种辅助输出等）。
调音台在诸多系统中起着核心作用它既能创作立体声、美化声音，又可抑制 噪声、控制音量，是声音艺术处理必不可少的一种电子设备。
3.1调音台的功能
调音台是专业音响系统中最重要的设备，一套专业音响系统往往是以调音台为核心的。
常用的调音台能同时接受8—24路不同的信号，并分别对这些信号在音色和幅度上进行调整加工处理。
一般来说，调音台有四个主要功能。
第一个功能是对节目信号进行放大。
当各种不同节目源的信号进入调音台后，其不同的信号所需的放大量也不尽相同，所以调音台必须能分别处理不同的信号。
如各种乐器的音乐信号与人声信号在幅度上就不相同，当然就需要分别进行处理。
第二个功能是分别对各种信号进行频率调整（即调音）。
我们知道，不同的信号，由于其频谱分布，谐波成分等方面的原因，形成不同的音色，而建筑物对声音的影响使音色产生很大的变化。
音响师要根据不同的扩音环境，对进入调音台的不同声音信号分别进行加工，使其声音尽可能接近原声。
调音台的每个声道都具有相同的处理手段，如：
3段均衡、增益控制器、高通滤波器等。
第三个功能是信号的合并。
调音台将各路信号调整后，要将各种信号合并成标准的左右声道（立体声）形式输出，作为下一级设备的输入信号使用，这是最基本的功能。
第四个功能是分配功能。
调音台除了立体声的主输出外，还能提供两路以上的辅助输出信号，这类信号有两种用途，一是音响室监听或舞台返听；二是做效果器的激励信号用。
3.2调音台的分类
调音台可以从各种不同的角度进行分类。
1、按使用形式分类
（1）便携式调音台
便携式调音台有2-4个通道，台上装有简单的高、低音补偿器，有输入、输出、混合电路。
多用于扩声或现场录音，优点是携带方便，易于操作。
（2）半移动式调音台
半移动式调音台有4-6个通道，台上装有高、中低频率补偿器，有的还装有高、低通滤波器及自动音量控制，输出电路多为双声道。
主要用于语言录音，电影厂使用最多。
（3）固定式调音台
固定式调音台有大型与中型两类，大型调音台有24个通道以上，甚至上百个通道，中型调音台一般有12-24个通道，功能齐全并附有混响器、压限器等周边设备。
多用于电台、电影厂、音像制作部门等，既可录音乐，又可进行混合录音，输出声道多，配合多轨录音机，可以进行多声道录音。
在大型剧场、音乐厅也使用固定式调音台进行扩音。
2、按结构形式分类
（1）一体化调音台
将调音台、功率放大器、图示均衡器和效果器等功能集于一身，装在一个机箱之内。
外型基本保持调音台的样式不变。
这种调音台有时被称为“四合一”调音台。
这类调音台的输出功率较小（一般不超过2X250W）操作简便，特别适合于流动性演出。
（2）非一体化调音台
最显著的特征是不带功率放大器
3、按用途分类
（1）录音调音台
有极高的技术指标、极完善和丰富的功能，有的还有电脑控制功能或配置可选的计算机系统，是调音台中档次最高的。
多用于电台、电视台、电影制片厂、唱片公司的录音棚中，进行高质量的多轨节目录制。
（2）扩音调音台
将各音源经合适的影响度平衡、频率补偿、效果配置以及声像定位等方面的调整后，混成一组立体声信号，送入功放进行扩音。
用于舞台表演开广播发送等场合，较高档的也可用于录音棚。
（3）迪斯科调音台（DJ调音台）
这是一种专用小型调音台，其特殊性在于：
ADJ调音台通常规模较小，不超过8路，但每路都是立体声输入。
B带有可方便地切换音源的控制开关，一个左右移动的“交叉衰减器”，俗称横推子。
交叉衰减器可反向交叉地控制两组立体声信号。
当推子推向最左面时，第一组立体声信号最强，第二组衰减量为∞，完全无声；随着推子的右移，第一组立体声信号逐渐减轻，第二级立体声信号不断增强；到达最右端时，第一组立体声信号被完全衰减，第二级立体声信号最强。
利用横推子，实现了两个声源的无痕迹连续切换。
CDJ调音台至少有两路电唱盘输入端口，即可接受两台立体声电唱盘的信号。
具有相应的唱头放大器（RIAA）和电磁式拾音头所需的RIAA均衡网络，而普通调音台不能直接接受电磁式唱头的电唱盘的信号。
DJ调音台主要用于迪斯科（DISCO）歌舞厅。
4、按信号处理方式分类
（1）数字调音台
调音台内的音频信号是数字化信号，可以方便地实现全自动化，总谐波失真和等效输入噪声均很低。
常被用于要求高的音响系统。
（2）模拟调音台
采用传统的模拟方式进行信号处理，技术成熟，成本低。
5、按输入路数分类
调音台按输入通道数（通常称输入路数）的多少不同可分成6、8、12、16、24······多种，各输入通道性能、结构相同，每个输入通道可接受一路话筒或线路电平信号，若是立体声信号则要占用两上通道。
3.3调音台各组成部分的功能
（一）调音台输入部分的插座、功能键
1）卡侬插座MIC:
此即话筒插座，其上有三个插孔，分别标有1，2，3。
标号1为接地（GND），与机器机壳相连，把机壳作为0伏电平。
标号2为热端（Hot）或称高端（Hi），它是传送信号的其中一端。
标号3为冷端（Cold）或称低端（Low），它作为传输信号的另一端。
由于2和3相对1的阻抗相同，并且从输入端看去，阻抗低，所以，称为低阻抗平衡输入插孔。
它的抗干扰性强，噪声低，一般用于有线话筒的连接。
2）线路输入端（Line）:
它是一种1/4"大三芯插座，采用1/4"大三芯插头（TRS），尖端（Tip）、环（Ring）、套筒（Sleeve），作为平衡信号的输入。
也可以采用1/4"大二芯插头（TS）作为平衡信号的输入。
其输入阻抗高，一般用于除话筒外的其他声源的输入插孔。
3）插入插座（INS）：
它是一种特殊使用的插座，平时其内部处于接通状态，当需要使用时，插入1/4"大三芯插头，将线路输入或话筒输入的声信号从尖端（Tip）引出去，经外部设备处理后，再由环（Ring）把声信号返回调音台，所以，这种插座又称为又出又进插座，有的调音台标成“Send/Return”或“in/out”插座。
4）定值衰减（PAD）：
按下此键，输入的声信号（通常是对Line端输入的声信号）将衰减20dB（即10倍），有的调音台，其衰减值为30dB。
它适用于大的声信号输入。
5）增益调节（Gain）:
它是用来调节输入声信号的放大量，它与PAD结合可使输入的声信号进入调音台时处于信噪比高、失真小的最佳状态，也就是可调节该路峰值指示灯处于欲亮不亮的最佳状态。
6）低切按键（100Hz）：
按下此键，可将输入声信号的频率成分中100Hz以下的成分切除。
此按键用于扩声环境欠佳，常有低频嗡嗡声的场合和低频声不易吸收的扩声环境。
7）均衡调节（EQ）：
它分为三个频段：
高频段（H.F.）、中频段（M.F.）、低频段（L.F.），主要用于音质补偿。
a.高频段（H.F.）：
倾斜点频率为10kHz，提衰量为15dB,这个频段主要是补偿声音的清晰度。
b.中频段（M.F.）:
中心频率可调，范围为250Hz~8kHz；峰谷点的提衰量为15dB；这个频段的范围很宽，补偿是围绕某个中心频率进行。
若中心频率落在中高频段，提衰旋钮补偿声音的明亮度。
若中心频率落在中低频段，提衰旋钮补偿声音的力度。
c.低频段（L.F.）:
倾斜点频率为150Hz,提衰量为15dB，这个频段主要用于补偿声音的丰满度。
8）辅助旋钮（AUX1/AUX2/AUX3/AUX4）：
调节这些辅助旋钮，等于调节该路声音送往相应辅助母线的大小其中AUX1和AUX2的声信号是从推子（Fader）之前引出的，不受推子影响。
AUX3和AUX4的声信号是从该路推子（Fader）之后引出的，受推子大调节的影响。
前者标有Pre,后者标有Post。
9）声像调节（PAN）：
它用于调节该路声源在空间的分布图像。
当往左调节时，相当于把该路声源放在听音的左边。
当往右调节时，相当于把该路声源放在听音的右边。
若把它置于中间位置时，相当于把该路声源放在听音的正中。
实际上，这个旋钮是用来调节声源左右分布的旋钮，它对调音台创作立体声输出极为重要。
10）衰减器（推子Fader）：
该功能键的调节起两方面作用：
一方面用来调节该路声音在混合混合中的比例，往上推比例大，往下拉比例小；另一方面，用来调节该路声源的远近分布，往上推声音大，相当于将该路声源放在较近的位置发声，往下拉，声音小，相当于将该路声源放在较远的位置发声。
它与PAN结合可创作出各个声源的空间面分布。
调音台创作立体声输出，用的是Fader和PAN功能键。
11）监听按键PFL（Pre-FadeListen的缩定）：
衰减前的监听，按下它，用耳机插在调音台的耳机插孔便能听见该路推子前的声音信号。
12）接通按键On：
按下它，该路声音信号接入调音台进行混合。
13）L-R按键：
按下它，该路声音信号经推子、PAN之后送往左右声道母线。
14）1-2按键：
按下它，该路声音信号经推子和PAN之后送往编组母线1和2。
15）3-4按键：
按下它，该路声音信号经推子和PAN之后送往编组母线3和4。
调音台种类足很多，但主要的功能键都是相同的。
值得一提的是调音台每一路输入只能进一个声源，否则，会相互干扰，阻抗不配，声音造成失真。
（二）调音台输出部分
调音台输出部分的安排有以下规律
（1）调音台有几根母线，肯定有相对应的输出插座。
（2）每个输出插座输出的声信号肯定在调音台上装有其相对应的调节键，可能是推拉键，也可能是旋钮。
（3）每种输出调节功能键旁边都装有监听按键，一般推拉键旁边的监听按键为推了前监听PEL，旋钮旁的监听按键为经过旋钮的监听（AFL）。
（4）从辅助返回（AUXRET）或效果返回（EffectRTN）的插孔进入调音台的信号，肯定安装有调节其大小的按钮和相应的声像调节钮PAN。
（5）凡左右输出或编辑输出的插座前，一般都有相应的INS（又出又进插孔），其目的是可以单独对输出信号在输出前进行特殊加工处理，但辅助输出不装INS插孔。
（6）如果输出部分装有耳机和对讲话筒T.B.Mic插孔，一般其旁路都有其音量大小调节钮。
如果掌握了以上6条规律，便对调音台的输出部分的功能键作用便了如指掌了。
3.4调音台的使用
调音台对于每一路的控制分为主控和辅助控制两部分。
辅助信号有独立的输出口，可实现在同一调音台能同时输出两组或者更多的混音信号。
每一个通道都有一种或几种规格的信号输入口，用于连接系统中的录音机、音源、采样器或合成器等的音频输出口，或者插上动圈、电容话筒等。
和这些输入口紧连的通常是一个调节旋钮，我们称之为增益钮（trim）,是用来调整信号输入量的，即当信号太强时对其削减，太弱时则对其提升（有时，增益旋钮会被一个衰减按钮“pad”代替，当该按钮按下或抬起时，输入信号即被做一定幅度的衰减）。
增益旋钮是作为声音输入调音台的第一个关口，调整适当，即可保证调音台下一级的处理电路能接收到充分且“干净”的信号。
当增益旋钮设置好以后，你就可以使用通道的音量推子（或者音量旋钮，通常位于调音台面板的最下端）来确定该通道信号发送给总线的音量大小。
音量推子实际上是一个衰减器，用于对该通道的输出信号进行衰减。
当推子位于最下端（或音量旋钮位于最左端）时，信号被无穷衰减，这时，该通道没有信号输出。
在音量推子的上方，你可以发现一个声像（PAN）旋钮，它是用来调整该通道信号在左右音箱之间的立体声位置。
有些台子在音量推子和声像旋钮之间还设计了两个按钮:
哑音（MUTE）和独奏（SOLO）按钮。
哑音按钮可以不用动音量推子就可将混音总线中该通道的信号关闭。
当该通道的输出音量已经被精确调整好而不想再去碰它时，这个功能显然是很有用的。
当独奏按钮被按下时，则其他独奏按钮没被按下的通道不出声。
绝大多数调音台都提供了一定的通道均衡功能。
很多并不是十分专业的调音台所提供的都是分段均衡功能，反映到调音台上即为标有“treble”和“bass”的两个旋钮，当调整这两个旋钮时高于和低于厂家预定频点的信号即被提升或衰减。
以上也通常被称为两段均衡，而三段均衡则多了一个对中频段（mid）进行提升或衰减的旋钮。
另外一些调音台还增加了一个选择中频点的旋钮，我们称之为半参数中频均衡，而全参数中频均衡不但能选定中央频点而且还能选择一段频率范围来实施提升或衰减。
一般调音台每个通道都设计了2-6个辅助发送（SEND,也称效果发送）钮。
这些旋钮可以控制该通道信号发送给各辅助输出口（AuxSEND）
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