现代音响工程设计手册 第九章.doc

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1、第九章专业音响周边设备的原理与应用周边设备是专业音响系统中的重要组成部分。它的作用是对各种节目信号进行加工处理和润色、弥补建筑声学的缺陷、补偿电声设备性能的不足和产生特殊的声音效果等等。使系统的声音更为悦耳动听，满足使用要求。周边设备的特点是品种繁多、功能各异、原理复杂、更新极快、使用广泛；如果不掌握其工作原理和使用方法很难用好用活它们，甚至会适得其反，把音响效果搞得更糟或者把它们全部傍通作为摆设，浪费投资。本章将分别对频率特性均衡器(EQ)、效果器、延时器、声音激励器、反馈抑制器、信号动态处理器、系统控制器和数字音频工作站等八大类周边设备的原理

2、与应用作详细的论述，并对典型产品的调节、使用进行说明。由于周边设备中已大量采用数字音频技术，为方便阅读，在本章的开头专门介绍了数字音响技术的基础知识。9.1数字音响技术基础9.1.1音频信号为什么要数字化？声音信号都是属于连续变化的不规则信号（模拟信号），这种信号在传输、储存和变换中常会产生下列问题：（1）信号经长距离有线或无线传输后，使信号/噪声比变坏和失真加大；（2）音频信号储存的录音载体（磁带、唱片和光碟）的信号动态范围只有40～50dB，远低于节目源的最大信号动态范围（可达130dB）；（3）在信号编辑和变换中（节目编辑、转录和延时效果处

3、理等）随着变换次数的增加，音质会迅速恶化。音频信号的数字化则可以完全解决上述问题，使音质有了飞跃的提高。9.1.2如何把模拟类信号变成数字化音频？把连续变化的模拟信号变换成离散变化的脉冲数字信号（简称A/D变换）需要经过如图9-2所示的取样（或称采样）—量化—编码三个步骤。1、取样（Sampling）根据信息论原理，一个频率为fs正弦波连续信号的信息量完全包含在频率为其2倍的不连续的脉冲信号中，即fp=2fs。如图9-1所示。如果要把20HZ～20KHZ范围的音频信号数字化，那么取样脉冲的频率至少应为40KHZ以上，其周期TP=1/40KHZ=2

4、5。因此我们现在制定的数字化音频的取样频率标准为44.1KHZ或48KHZ。图9-1取样定律1、量化（Quantization）模拟信号采样后，需解决采样点振幅数值的读取问题。把连续变化的信号振幅按规定级差变成阶梯状变化的不连续的过程称为量化。图9-2取样—量化—编码的概念图9-2中的量化级数为三位二进制编码，三位二进制码最多可表达8个十进制的等级（0～7）。如表9-1所示。表9-1十进制数和二进制数的对应关系十进制数二进制数二进制波形01234567000001010011100101110111十进制数N和二进制数的关系为N=2n（n为二进制

5、码元0或1的数量—即bit数）。很明显，bit数越多，量化的级数就越多，量化后的取值与连续信号数值的误差就越小，这个误差值我们称为量化噪声。用三位二进制数（3bit）读取连续信号的声音范围可划分为8个等级，如果用16位二进制数（16bit）读取时，声音的强弱范围就可划分成216=65536个等级，因而动态范围可达20lg216=96dB。但是bit数越多，传输、储存时需占有的频带也越宽。如取样频率为44.1KHZ，采用16bit量化位数，将立体声（2路）信号数字化，那么在1秒需传递的脉冲（0，1）数（即需占有的频带宽度）为：44.1103162=

6、1.41106bit/S(即1.5Mbit/S)(9-1)1、编码（Coding）把量化了的采样值变换成码序列的过程称为编码。二进制使用0和1两个数字，逢2进1。取样、量化和编码的过程统称为模拟/数字（A/D）转换。9.1.3数字化音频信号具备的优点：（1）编码信号的振幅变化仅为0和1两个状态，其变化范围最多为20dB。因此非常适宜于各种媒体的储存。音频信号的动态范围则取决于采样率和量化的bit数，很容易实现大于90dB的动态范围。目前做得最好的模拟音频系统的动态范围不会超过75dB。（2）数字音频信号传输时尽管也会有噪声叠加在它上面，但通过对编

7、码脉冲的削波/限幅可完全把它去除。因此数字音频的信号/噪声比极高，声音纯真清晰。（3）数字音频信号可以进行反复录制，编辑和变换，而不会给音频信号增加失真。（4）数字信号便于加工处理和控制，因此在周边设备中获得了广泛的应用。9.2频率特性均衡器（Equalizer）频率特性均衡器简称EQ，用来校正扩声系统频响特性的设备。可分为图示式均衡器（GraphicEQ）、参数均衡器（ParameterEQ）和数字均衡器（DigitalEQ）三类。应用最多的是图示式均衡器，主要用于均衡房间和系统的频率特性，因此又称房间均衡器，如图9-3所示。参数均衡器用来补偿

8、节目信号中欠缺的频率成分，抑制过重的频率成分。数字均衡器是一种使用数字电路的均衡器，它具有非常优异的性能，既可组成图示式均衡器，又可组成