专业音响扩声

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专业音响扩声阿里路路-音响卅界论坛alilulu/bbs专业音响扩声知识一、扩声系统的电声设计扩声设计的依据（参考国家现行规范，设计依据如下）:《厅堂扩声系统声学特性指标》GYJ25-86《剧场建筑设计规范》JGJ57-2000,J67-2001《厅堂扩声特性测量方法》GB/T4959-1995《声系统设备互连的优选配接值》GB/14197-93《客观评价厅堂语言对懂度的RASTI法》GB/T14476-93《厅童混响时间测量规范》GBJ76-84《民用建筑电器设计规范》JGJ/T16-92《舞台灯具光学质量的测试与评价》WH/T0204-99《电气安装工程施工及验收规范》GBJ232-90,92《电子调光设备通用技术条件》《电子调光设备性能参数与测试方法》《电了调光设备无线电干扰特性限值及测量方法》（GB15734-1995）扩声设计的指标根据声场的建筑环境，节廿类型及咅源动态耍求，现行的多功能厅，报告厅、会议室等，都按照《厅堂扩声系统声学特性指标》GYJ25-86的语言兼音乐扩声一级指标设计,设计的指标如下：最大声压级（空场稳态，准峰值）：125〜4000Hz,平均298dB传输频率特性：125〜4000Hz,W4dB传声增益：125〜4000Hz,28dB 声场不均匀度：100IIzW8dB,1000IIz〜6300IIzW6dB噪声级：WNR25（扩声系统）专业术语的解释由于电子技术的发展，扩声系统中电子设备的频率响应和相位响应处理技术已经达到很高的水平，影响扩声系统还原性能的主耍瓶颈是换能器（扬声器）的失真，因此扬声器是决疋扩声系统设计指标和品质因素的重点，换言之，扩芮系统的预期指标与扬芮器的规格参数息息相关。频响范围：频响范围由频率范围与频率响应组成：频率范围指电子设备最低冇效重放信号频率与最高有效重放信号频率Z间的范围，一般采用图表形式表示音箱的相对幅度和频率的函数关系（频率响应图）。上图是某音箱理想的频率范I韦I：60IIz〜20KIIz@-3dB；频率响应指将一个恒压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率变化而发生增人或衰减，相位随频率发生变化的现象，这种声压，相位,频率的相关变化关系称为频率响应，单位为分贝（dB）o声压与和位滞后随频率变化的曲线称为频率特性。这是考察音箱性能优劣的一个重耍指标，它与音箱的性价有着直接的关系，其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。人耳对分辨的频响不平坦程度因人及节FI内容而并,大多数人对同一节F1的频响变化如果小于2〜4dB就不易觉察。阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs选择音箱时应是频响范围越人越好，但也必须是平坦的，两端衰减量不人于3dB才有意义。声乐的频率分布：声压SoundPressure：冇芮波产牛一时，传播媒质中的压力-与静压的差值。单位为帕斯卡，简称帕（Pa）o声功率：单-位时间内通过某一而积的声能，单位为W（瓦）。芮压级SoundPressureLevel：声压与基准声压的比值以10为底的对-数乘以2,通常以分贝（dB）为单位，基准声压必须指明。功放的功率Power：功放的单位是W（瓦），容量的大小与重放信号的大小、频率范围、负载阻抗、以及可承受的失真电平有关。为了制定功率的测试标准，联邦贸易姿员会（ETC）颁布了以输入信号为20H%〜20KHz,失真低于1%的长时间测试标准，一种是使用“单音短脉冲触发”的方法在以下频率进行：*20Hz-0.05秒脉冲信号*50Hz-0.02秒脉冲信号 *lOOOIIz-O.001秒脉冲信号*7000IIZ-0.0014秒脉冲信号另一种是以1000Hz信号,失真分别低于0.05%和0.1%,20Hz〜20KHzIE弦波扫频,失真低丁0.1%的长期“连续平均功率”测试法，在这种标准下测试的功率称为“最大平均功率”，以其他方式标称的功率都视为非标。功放容量的大小与重放信号的大小、频率范围、输入阻抗、以及可承受的失真电平存在以下关系：1.负载阻抗越小，功放输出功率越大，失真越高。2.负载阻抗越高，功放输出功率越小，失真越低。3.频率范围越犬，功放输击功率越小，失真越高。4.频率范围越窄，功放输出功率越人，失真越低。5.工作时间越氏，功放输击功率越小，失真越高。音箱的功率：音箱的单位是W（瓦），涉及的内容与功放类似，但更加复杂。音箱功率容量的人小也与重放信号的电平、频率范围、以及对接受的总谐波失真有关。冃前己经有许多组织制定了咅箱功率的测试标准，他们分别是：AES（音响工程师协会AES-1984）、ETA（电子工业协会）、ANSI（美国国家标准协会ANST-S4.26-1988），测试内容如下：粉红噪咅信号源连续2小时，每倍频程10点的频宽，12dB倍频程滤波斜率。但未为全部厂商采用，业界最为广泛使用的是以F三种测试方法：*连续、长期或冇效值（RMS）功率：粉红噪音信号源，测试时间连续1小时以上，给出最低功率值。*节冃或音乐功率：带音乐特色的测试信号源，测试时间约1秒，结果比连续功率髙3dB（功率的2倍）*峰值或瞬时功率：带音乐特色的测试信号源，测试时间约0.1秒，结果比连续功率高6dB（功率的4倍）音箱的最大声压级SPL：指音箱在一定声功率工作状态下，在距离扬声器平面垂直中轴前方一米的地方所测得的最大声压级。音箱的灵敏度：给咅箱输入lW/lKHz信号时，在距音箱喇叭平面垂直中轴前方一米的地方所测得的声压级。灵敏度的单位为分贝迪。音箱的指向性：声波中心是在发声器上或附近的一个点，在远处观测时，类似从该点发出的球面发散声波。音箱的指向性是指音箱辐射声压的强弱随方向不同而产生变化的特性，阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs 也称为覆盖范围，-•般用声压级SPL相对于轴线处下降6dB的夹角来定义。指向性受频率的影响很大，频率越高，指向性越窄，频率越低，指向性越宽。声场的最人声压级：单位为dB,与咅箱的最人声压级、灵敏度、指向性和功率有着密切的关系。通过理论和实践证明，声场的最大声压级与音箱上述的儿个主要指标存在以下的关系：1.距离不变，功率增加一倍，声压级增加3dB2.功率不变，距离增加一倍，声压级衰减6dB3.同等距离，射角外沿比轴心声压级降低6dB芮波距离衰减表声速传播时间表（芮速二340米/秒）功率分贝表10米-20dB10米29.4毫秒1WOdB15米-24dB20米58.8毫秒10W10dB20米 -26dB30米88.2毫秒15W12dB30米-30dB40米117.6毫秒20W13dB40米-32.2dB50米阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs147毫秒25W14dB50米-34dB60米176毫秒50W 17dB 60米-35.8dB70米205.8毫秒100W20dB70米-37dB80米228.6毫秒200W23dB80米-38dB90米264.7毫秒300W25dB90米-39dB100米294.1毫秒 400W 26dB100米-40dB150米441.1毫秒500W阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs27dB150米-43.5dB200米588.2毫秒600W28dB200米-46dB300米882.3毫秒800W29dB300米-49.5dB400米 1176毫秒 1000W30dB400米-52dB500米1470毫秒500米-54dB处理系统的作川1.调音台：调音台在音响系统中主要用于对信号源的处理：将话筒微弱的信号进行放人，对各种不同的音源进行阻抗匹配、相应的音色修饰和集成调控。在专业录音及舞台演出中，调音台还具备多路编组输出、数模格式转换、声像定位编辑等多种功能。一台优质的调咅台，基木技术观格的指标应达到如下的参数：*总噪声:-86.5dBu(20Hz~20kHz)*总谐波失真THD：<0.0007%(lkHz@+14dBu,20Hz~20kHz)*通道串音:-84dBu(lkHz@0dBu,20Hz~20kHz)*频率响应：-ldB@20Hz~60kHz,-3dB@20Hz^l00kHz(话筒输入至任一输出)*等效输入噪声(EIN):-129.5dBm(话筒输入处于最人增益，150?终端)*共模抑制比CMR：>90dB@lKHz*最大输入电平：+22dBu阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs*主输出最人电平：+28dBu*其他输出最大电平:+22dBu*话筒输入阻抗：1.3kQ*线路输入阻抗：10kQ *输出阻抗:120Q 1.均衡器由于声场的共振特性、吸声材料对声音频率的吸声系数不同，以及扬声器频率响应特性不均匀等原因，会导致出现某些频率声咅过强和某些频率声音不足的问题。但一-般调咅台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节，达不到精细的频率均衡。均衡器的作用是用于分别调节各种频率成分电信号放人量，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其它特殊作用(频率均衡)。均衡器按照电路的不同，主要分为图示均衡器和参量均衡器二类，H图示均衡器结构简单，直观明了，在专业音响中应用非常广泛。图示均衡器，亦称图农均衡器，通过而板上推拉键的分布，町直观地反映出所调出的均衡补偿曲线，各个频率的提升和衰减情况一LI了然。图示均衡器采用恒定Q值技术，每个频点设有一个推拉电位器，无论捉升或衰减某频率，滤波器的频段带宽始终不变。常用的专业图示均衡器将20Hz〜20kHz的信号分成10段、15段、27段、31段来进行调节。川户可以根据不同的要求选择不同段数的图示均衡器。一般來说10段均衡器的频率点以倍频程间隔分布，使用在一般场合下；15段均衡器以2/3倍频程间隔分布，使用在专业扩声上；31段均衡器以1/3倍频程间隔分布，多数在需要耕细补偿的场合下使用。一台优质的均衡器，基本技术规格的指标应达到如下的参数：*总噪声：-92dBu(20Hz~20kHz)*总谐波失真THD：<0.01%@+20dBu*通道串音：<-80dBu(20Hz~20kHz)*频率响应：±2.5dB*最人输入电平：+23dBu*最大输出电平：+23dBu*输入阻抗：平衡式20kQ,非平衡lOKHz*输出阻抗：平衡式200Q,非平衡100?*斜率：±3%*倍频程:1/3倍频程*增益范围：^±6dB二、扩声系统的电声计算 1.最大功率容量与最大电圧容量的计算*公式一：最大电压容量V二丁最大功率WX负载阻抗Q*公式二：最大功率容量W二最大电压V2X负载阻抗Q假如已知一个音箱的最人持续功率（AES/ANSI）和标明的负载阻抗，则对以计算出此音箱的最人电压，例如A音箱的最人功率是600WRMS（ES/ANSI），阻抗是8Q,希望通过系统的压限器或者音箱控制器设定功放的最大输出电压值，対A音箱进行保护，把和关的数据套进公式一：最大电压容量V二J600WX8Q阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs二V4800=69.28V由此得出69.28V电压加在8Q负载阻抗时，可以产牛最大600WRMS的功率，所以我们要在压限器或者音箱控制器上设定功放的最大输岀电压值不能超过69.28V,才能有效保护A音箱不致烧毁。2.功放电压增益的计算*公式三：电压增益二输出电压V/输入电压V增益由音频电路的输入和输岀之间的关系决定，增益表示为倍数（X）,或者用单位迪表示，若我们想知道一台功放的增益（称为电压增益），则必须知道输入信号电平和其相应的输出信号电平。例如已知从系统前级输入至A功放的信号电平是0.775V,输出信号是31V,把相关的数据套进公式三可以得知A功放的电压增益：电压增益二输岀电压V/输入电压V=31V/0.775V=40X（倍）乂如已知从系统前级输入至B功放的信号电平是0.5V,输出信号是20V,把相关的数据套进公式三同样对以得知B功放的电压增益：电压增益二输出电压V/输入电圧V=20V/0.5V=40X（倍） 注意，从以上两例可以看到A、B两台功放的电压增益一样是40X,所以电压增益大小与输入信号的大小无关。2.功放电压增益的计算*公式三：电压增益二输出电压V/输入电压V增益由音频电路的输入和输岀之间的关系决定，增益表示为倍数（X）,或者用单位迪表示，若我们想知道一台功放的增益（称为电压增益），则必须知道输入信号电平和其和应的输出信号电平。例如已知从系统前级输入至A功放的信号电平是0.775V,输岀信号是31V,把相关的数据套进公式三可以得知A功放的电压增益：电压增益二输出电压V/输入电圧V=31V/0.775V=40X（倍）乂如已知从系统前级输入至B功放的信号电平是0.5V,输出信号是20V,把相关的数据套进公式三同样口J以得知B功放的电压增益：电压增益二输出电压V/输入电压V=20V/0.5V=40X（倍）注意，从以上两例可以看到A、B两台功放的电压增益一样是40X,所以电压增益人小与输入信号的大小无关。3.输入灵敏度与电压增益*公式四：输入灵敏度V二最人电压容量V/电压增益X与习惯的说法相反，功放不能自我产生功率。功放使输入信号电平放人某一倍数输出，输出的电平大小由放大倍数决定，标准的说法应该是：功放的输出电压驱动了音箱的负载阻阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs抗并由此转成电声功率。一台功放能接受的最大输入电压又称为输入灵敏度，如果输入电压超过了最人输入电压，功放的输出容量也将会超出最人范围，并产生较人的频响失真。所以如果用最大电压容量除以电圧增益，即可得到最人输入电圧（输入灵敏度）。例如A功放与A音箱连接，二者的相关参数如下：A功放：FTC功率550W@8Q,电压增益40倍;A音箱：600WRMS（AES/ANST），阻抗8Q（音箱的功率比功放高50W）o *计算步骤1：A功放的最大电压容量计算A功放最大电压容量V二V550WX8Q=74400=66.33V*计算步骤2：A功放的输入灵敏度计算A功放输入灵敏度V二最大电压容量V/电压增益=66.33V/40X=1.65V（最人输入限制阀值）计算结果：A功放在输入有1.65V时，输出电压为66.33V,加在阻抗为8Q负载上时，相当于产生550W的功率，意味着如果我们想避免过度驱动A功放，就应避免输入电压达到1.65V（本系统的最大输入限制阀值）。我们可以确信在A功放Z前接上限制值为1.65V的限制电路Z后（音箱处理器或数字分频器），A功放的输入就不会超过1.65V放。因此，当音箱处理器或数字分频器输出1.65V至A功放时，A功放会输出66.33V至音箱（66.33V二550W@8Q）,如果咅箱处理器或数字分频器输出大T1.65V的电压至功放，将导致功放产生失真和输出更人的电压，并会转化成更人的功率和线圈热量，极有可能会对音箱产生破坏。为了保护音箱，需要将音箱处理器或数字分频器的限制阀值定在1.65V（6.5dBu）乂如A功放与B音箱连接，二者的相关参数如A功放：FTC功率550W@8Q,电压增益40倍;A音箱:400WRMS（AES/ANSI）,阻抗8Q（音箱的功率比功放低150W）o*计算步骤1：B音箱的最大电压容量计算B音箱最大电压容量V二J400WX8Q=V3200=56.56V*计算步骤2：A功放的输入灵敏度计算A功放输入灵敏度V二最人电压容量V/电压增益=56.56V/40X=1.41V（最大输入限制阀值） 计算结果：A功放在输入有1.41V时，输出电压为56.56V,加在阻抗为8Q负载上时，相当于产生400W的功率，意味着如果我们想避免超过音箱的最大承受功率，就应避免功放输入电压达到1.41V（本系统的最大输入限制阀值）。我们可以确信在A功放Z前接上限制值为1.41V的限制电路之后（音箱处理器或数字分频器），A功放的输入就不会超过1.41V放。因此，当音箱处理器或数字分频器输岀1.41V至A功放时，A功放会输出56.56V至音箱（56.56V二400W@8Q）,如果音箱处理器或数字分频器输出大于1.41V的电压至功放，将导致功放输出更人的电压到音箱，并会转化成音箱史大的失真和线圈热量，极有对能会对音箱产生破坏。为了保护音箱，需要将音箱处理器或数字分频器的限制阀值定在1.41V（5.19dBu）o2.功放的电平控制阿里路路-音响世界论坛alilulu/bbs在上述的示例里，所有功放的电平控制音量都假设在最大的位置（OdB衰减），当功放电平调节钮变化时，功放的输入灵敏度和电压增益也将会变化。当功放的电平控制减低时，其电压增益降低，输入灵敏度将增加。右图表示了一台功放的电压控制，观察到在不同电压控制位置的增益（用倍数和dB表示）变化和输入灵敏度的变化：3.功率容量的匹配一个音箱的AES/ANS【短期峰值功率容量允许超过连续功率容量的6dB,也就是说峰值功率是连续功率的以倍。例如一个音箱的连续功率为100W,则它的峰值功率为400Wo同样，一台功放的连续FTC功率容量，允许其峰值超过连续功率的3dB,也就是说-台功放允许其峰值功率为连续功率的两倍。例如如果连续功率为100W,其峰值功率为200Wo因此，如果一台功放能够捉供400W的峰值功率，则要求它的连续FTC功率为200Wo换言Z,如果功放要达到音箱的峰值功率容量，则要求功放的连续FTC功率两倍于音箱的连续功率。例如：C音箱的ASE/ANSI连续功率为300W,则它的峰值功率为1200W（300WX4）,如果功放要求提供1200W的峰值功率，则这台功放要求其连续FTC功率为600W（600WX2）,由此得出：ASE/ANSI连续功率容量为300W的音箱，需要FTC连续功率为600W的功放來驱动。