动态范围及动态余量_修正稿_090513

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1、动态范围及动态余量解析――编译自《YAMAHA扩声手册》张仕佳(音响系统工程师广州)[摘要]介绍动态范围和动态余量的定义和作用，压缩器的应用[关键词]动态范围；动态余量；压缩器；扩展器DynamicRange&HeadRoomGaryDavis&RalphJones[Abstract]Presentationofdynamicrange&headroom,aboutapplicationofcompressor[Keywords]dynamicrange;headroom;compressor;expander一、引言在现代的扩声系统中，设备非常

2、多，就算你手上有很昂贵，各方面性能都很优秀的设备，能不能把这套设备用好变得尤为重要。技术的学习是没有捷径的，需要一点点积累，钻研，最重要的是有上进心和努力学习的心态!在本文中介绍的动态范围和动态余量在扩声系统中起着至关重要的作用，在这里分享给许多需要这方面知识的朋友。尽量用最简单的语言和实例让大家都能读懂，有错误的地方，请读者们给与指正。二、动态范围2.1定义信号峰值与最小值之间的电平差称为动态范围，用(dB)分贝表示。有时候，信号最小值低于周围的环境噪声，这时，动态范围为信号峰值与基本噪声间的电平差。换句话说，动态范围就是音频信号的最大变化量。

3、这个概念也适用于扩声系统，扩声系统存在着固有的本底噪声，即系统中的热噪声和元件额外噪声，这就是系统输出的最小电平值。扩声系统中，动态范围定义为系统输出峰值与本底噪声之间的电平差。2.2典型摇滚音乐会的动态范围这里我们以一个音乐会为例来阐明，例如：在一场表演中，传到舞台麦克风的声压，可能从40dBSPL（非常安静的瞬间传到麦克风的观众噪声、环境噪声等）到130dBSPL（歌手和乐器正常演奏峰值时发出的声音），在这场音乐会里动态范围是多少呢？它等于峰值电平减去本底噪声：动态范围＝峰值电平－本底噪声＝130dBSPL－40dBSPL＝90dB这场音乐会

4、麦克风有90dB的动态范围。注意：动态范围的单位为“dB”，而不是dBSPL。记住dB是一个比值，描述的是130dBSPL与40dBSPL2的关系，两者之差为90dB，与0.0002dynes／cm下的90dBSPL声压毫无关系。动态范围的单位应该用dB表示，不能用dBSPL，dBm，dBu或其它dB(x)形式表示。2.3扩声系统中电气的动态范围对于这样的音乐会扩声系统要求多大的动态范围呢？扩声系统中，信号电平（dBu）与麦克风前的声压级（dBSPL）成正比。当然，实际电平还取决于麦克风的灵敏度，前级放大器的增益，以及其他设备的灵敏度和增益。但灵

5、敏度与增益值一旦设定，就保持恒定，因此我们可以把它们看成是常数，电子设备上往往会有标称值，即电平是可以设置的。所以，当麦克风前声压为130dBSPL时，调音台输出的最大电平可能会达到＋24dBu(12.3V)，功放的最大输出功率可能达到250W（当然，可能会连接多台不同的功放，每台峰值功率不一样,这里以一台250W为例）。同样，当声压降为40dBSPL时，最小的线电-9平降为-66dBu(388mV),此时功放的输出功率为250nW(250×10W)。麦克风把声音转化为电信号，并从调音台输出时，动态范围有没有改变呢？动态范围＝峰值电平-本底噪声＝

6、＋24dBu-（-66dBu）＝90dB由此可见答案是肯定的，调音台的动态范围跟麦克风一样大小，那么功放的输出呢？我们不能直接通过250W减去250nW来得到功率比值dB，但是可以通过以下公式来计算：dB=10log(P1/P0)=10log(250/0.000000250)=10log(1,000,000,000)9=10log(1×10)=10×9=90dBdBSPL与dBu，dBm，dBW的对应关系贯穿整个扩声系统，从麦克风音源，至音频设备，到音箱输出。重要的是要理解dB就是dB。如果声压变化了90dB，那么功率也变化了90dB。看起来有点

7、不可思议，因为他它们的计算公式是不同的，前者为20log(V1/V0)，后者为10log(P1/P0)，但是当用dB表示同一个物理量的比值时20log和10log里的值是没有单位的。在音频信号的线性放大中（假设没有电平压缩，均衡，限幅，削波等），两个声压级之间的比值dB直接与功率比dBm和电平比dBu相对应。在其他扩音系统存在着类似的关系，如录音棚，娱乐厅，广播系统。2.4扩声系统中声音的动态范围我们刚才描述了麦克风，调音台，功放的动态范围。但是从音箱发出来的声音动态范围是怎么计算的呢？可能你已经猜到了，其动态范围是一样的。当然，如果音箱不能重放

8、那么大的动态范围，就会产生峰值失真甚至单元烧坏或者可能是音箱不能重放最小值的电平信号，结果就会丢失细节。那么实际重放声压需要多大呢？这完