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第第1章章 音响技术基础音响技术基础1 到目前为止，国内外立体声技术最成熟、应用最广泛的仍然是双声道立体声，此外，3D立体声和环绕立体声近年来发展也很迅速。1.双声道立体声 1.5.3 立体声系统 双声道由左右两组拾音器录音，以模拟人的双耳的拾音效果。两个声道存储和传送，两组扬声器放音，所以也称为2-2-2系统。乐器可以定位，乐队的宽度感也可以再现，且具有一定的立体混响感和不同方向传来的反射声。比起单声道，双声道的临场感和真实感都有很大的提高。第第1章章 音响技术基础音响技术基础2 2.3D立体声 3D即数字混响、数字录音和数字制作。3D立体声是指采用数码技术进行混响、录音和制作的立体声技术。对输入信号中200Hz以上的中高音声频仍然采用左右两个声道的立体声功放和左右两只音箱播放，以保证声源中的立体声信息能使人耳对声源进行准确的声像定位。第第1章章 音响技术基础音响技术基础3 2.3D立体声 与普通立体声的区别在于它将左右声道中频率低于200Hz的重低音超低音部分通过一个低通滤波器给分离了出来，送到一个单通道的中央放大器和扬声器输出。由于200Hz以上的低音基本上不具备方向性。所以可以随意移动音箱的角度和位置都不会对听音产生影响。第第1章章 音响技术基础音响技术基础4 3.环绕立体声 所谓环绕声或环绕声系统，是在音频信号的传送过程中使听众产生一种被声音所环绕(包围)的效果。这种环绕声效果，是在重放的声场中，保持了原有信号声源的方向性，从而使听众产生声音的包围感、临场感和真实感。因此，扬声器越多，听者被包围的感觉越强。双声道的立体声只能辨别出声源的相对位置。第第1章章 音响技术基础音响技术基础5 环绕立体声可通过以下三种方式获得：第一种，分离四通道(444)系统，亦称为四方声系统。即在软件(录音带或唱片)制作时就直接采用四个拾音器拾音，四通道录音，在录音带或唱片上录下四条声轨。重放时则必须用四轨录音机或四通道电唱机配合四台扩音机和四个音箱放音。图116 444环绕声 四个传四个传声器声器第第1章章 音响技术基础音响技术基础6 四个传声器中的两个靠近舞台，拾取舞台的直达信号，另两个离舞台较远，拾取反映环境声效果的混响信号。四个传声器拾取的信号由四个独立的声音通道送到四个扬声器。四个传四个传声器声器 对应于传声器的位置，扬声器分别为左前、右前、左后、右后；其中左前、右前用于重放舞台的直达声，左后、右后用于重放反映环境效果的混响声。而听者因其前后方都有扬声器，不仅在横向上有临场感，而且有被声音包围的感觉，因而也称环绕立体声。第第1章章 音响技术基础音响技术基础7 由于四声道立体声系统每个部分都是由四套重放设备组成，对于远距离的传输需要比双通道多一倍的线路，因此很有必要将四条传输通路减少为两条。为了防止声源的相互干扰，在传输时需将四个声源的信号按照一定的数量关系进行组合，重新编组为两个声道，称此操作为编码。经过传输线路，在重放端需要反解码，即按照编码的逆过程将四个声源的声音重新恢复，称此过程为解码。解解第第1章章 音响技术基础音响技术基础8图117 424环绕声 第二种，编码式的四通道(424)系统。424指的是节目源制作是四个通道，然后经过编码器使之压缩为两通道，重放时再通过解码器恢复为原来的四个通道，如图1-17所示。由于4-2-4制解码输出的还原信号中，存在四个声源信号的相互干扰，影响声音的正确恢复。但它的优点也是显而易见的，简化了传输线路，还可解决各种立体声系统之间的兼容性。第第1章章 音响技术基础音响技术基础9杜比环绕声(Dolby Surround)：一种将后方效果声道编码至立体声信道中的声音。重放时需要一台解码器将环绕声信号从编码的声音中分离出来。第三种，杜比环绕声电影系统。制作杜比环绕声轨时，四个声道的音频信息左、中、右和单环绕声道以矩阵编码方式编码在两个声轨上。然后像录像带和电视节目这样的立体声节目源会携带着两条声轨进入千家万户，经杜比定向逻辑（Dolby Pro Logic）技术解码后还原出原始的四声道环绕声。第第1章章 音响技术基础音响技术基础10 第三种，杜比环绕声电影系统。四个通道：分别是前置三声道右通道R、左通道L、中央通道C，后置环绕声通道S，还有一个重低音通道B。用上述五个信号分别推动五台扩音机和音箱，放置于电影院银幕背面的左、中、右位置和观众席处，即可获得与电影画面相配合，使人有亲临其境的逼真环绕立体声效果，如图1-18所示。第第1章章 音响技术基础音响技术基础11 杜比定向逻辑系统是一个模拟系统。它的四个声道是从编码后的两个声道分解出来的，因此难免有分离度不佳、信噪比不高，对环绕声缺乏立体感，并且环绕声的频带窄等缺点。杜比数字AC-3（Dolby Digital AC-3）是根据感觉来开发的编码系统多声道环绕声。它将每一种声音的频率根据人耳的听觉特性区分为许多窄小频段，在编码过程中再根据音响心理学的原理进行分析，保留有效的音频，删除多余的信号和各种噪声频率，使重现的声音更加纯净，分离度极高。AC（Audio Coding）指的是数字音频编码，它抛弃了模拟技术，采用的是全新的数字技术。第第1章章 音响技术基础音响技术基础12 杜比数字AC-3提供的环绕声系统由五个全频域声道加一个超低音声道组成，所以被称作个声道。五个声道包括前置的左声道、中置声道、右声道、后置的左环绕声道和右环绕声道。这些声道的频率范围均为全频域响应3-20000Hz。第六个声道也就是超低音声道包含了一些额外的低音信息，使得一些场景如爆炸、撞击声等的效果更好。由于这个声道的频率响应为3-120Hz，所以称.1声道。六个声道的信息在制作和还原过程中全部数字化，信息损失的很少。全频段的细节十分丰富，具有真正的立体声。第第1章章 音响技术基础音响技术基础13 1.5.4 双声道立体声拾音 拾音是指用传声器拾取声音，并将声音转换为电信号。双声道立体声采用两个传声器拾音，产生左右两个声道信号，供给双扬声器放声。根据两个传声器放置方式不同，构成了AB制、XY制、MS制和仿真头制等拾音方式。第第1章章 音响技术基础音响技术基础14 1.AB制 AB制拾音方式是将两只型号及性能完全相同的传声器并排放置于声源的前方，左右两只传声器拾音后分别将信号送至左右两个声道。当声源不在正前方时，声源到达两只传声器的路程是不同的。第第1章章 音响技术基础音响技术基础15 2.X-Y制 X-Y制拾音方式采用两只型号及特性完全一致的传声器,上下靠紧安装在一个壳体内,构成重合传声器.第第1章章 音响技术基础音响技术基础16 .-制 -制拾音方式是将一只传声器M的指向性主轴对着拾音范围的中线,而另一只传声器S的指向性主轴则向着两边.M-S制拾音方式也可以将两只传声器上下靠紧安装在一个壳体内,构成重合传声器.由于M传声器拾得的是全声场的信号,LR=M可供给单声道系统放声,因而有较好的兼容性.第第1章章 音响技术基础音响技术基础174.仿真头制 仿真头制拾音方式是将两只传声器放置在用塑料或木材仿照人头形状做成的模拟人头的两耳部位,这两只传声器输出的信号分别为左右声道的信号。仿真头左右传声器所拾得的声音信号与人耳左右鼓膜所听到的声音信号非常相似,也有声级差、时间差和相位差等.真实感强,立体声效果很好。第第2章章 传声器传声器18第第2章章 传声器与扬声器传声器与扬声器 传声器的分类与原理结构传声器的分类与原理结构传声器的技术指标传声器的技术指标有线传声器有线传声器无线传声器无线传声器传声器的选择和使用传声器的选择和使用第第2章章 传声器传声器192.1.1 2.1.1 传声器的分类与原理结构传声器的分类与原理结构 传声器(Microphone)简写为MIC，又称话筒或“麦克风”。它是音响系统中最为广泛使用的一种电声器件之一，它包含一个由声波驱动的传感器，并发出对应的电波。它的作用是将话音信号转换成电信号，再送往调音台或放大器，最后从扬声器中播放出来。第第2章章 传声器传声器201.按能量的来源有源类传声器无源类传声器外加直流电源传声器的分类直接把振膜的振动能量转变为电能，而不消耗其它能量2 按换能原理3.按声场作用力4.按指向性单向、双向、全向、8字形、无指向和可变指向动圈式电容式压强式 压差式第第2章章 传声器传声器211.动圈式传声器 动圈式传声器属于无源类传声器，其结构如图21所示。2.1.2 传声器的原理结构第第2章章 传声器传声器22 2.电容式传声器 电容式传声器的原理结构如图22所示。第第2章章 传声器传声器23 如何把电容变化量转化为电信号呢？一种是直流极化式:直流极化式基于电场原理，通过电场的作用将机械振动变成电信号，这种形式的换能器称为静电换能器。在专业音响场合中，多使用外加直流极化电压(40200V)的高档电容传声器。另一种是驻极体式:采用经过事先极化的驻极体代替上述极化电压的电容传声器称为驻极体电容传声器，简称驻极体传声器。常用在家用录音机中作内置传声器和普通歌舞厅乐队的扩音中，效果优良。缺点是极化电压保持时间有一定限度。对于使用者来说，应避免在高温和高湿环境下存储和使用电容传声器，这对延长其使用寿命是有利的。第第2章章 传声器传声器24 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.其定义为：在自由声场中，当向传声器施加一个声压为1bar的声信号时，传声器的开路输出电压(mV)即为该传声器的灵敏度。换句话说，在一个标准声压的作用下，传声器的开路输出电压越高，传声器就越灵敏，反之，传声器就不灵敏。2.2 2.2 传声器的技术指标传声器的技术指标第第2章章 传声器传声器25 2.2.2 频率范围(带宽)频率范围是指传声器正常工作的频带宽度，通常以带宽的下限和上限频率来表示。一只好的传声器应具有较宽的频率范围，最好包含人的音频整个范围，有时为了增加拾音的明亮度和清晰度，还可在某一频率范围内，使其输出有所增强。频率范围可通过频响曲线来反映，电容传声器的频响特性较动圈式要宽阔且平直。第第2章章 传声器传声器26 2.2.3 信号噪声比(S/N)信号噪声比指的是传声器有电信号输出时的信号电压与传声器内在噪声电压的比，通常用dB表示。例如，电动传声器的灵敏度为，当在1m距离讲话时，到达振膜的声压约为1bar，此时，传声器输出电信号为。而传声器的内在噪声电压约为，则信噪比为30.1 1020lg42()0.5SdBN一般优质电容式传声器的S/N值为5557dB。第第2章章 传声器传声器27 2.2.4 源阻抗及推荐的负荷阻抗 源阻抗简称阻抗，指传声器的交流内阻，以为单位，通常用1kHz信号测得。对低阻抗传声器，源阻抗为200左右；对中阻抗传声器，一般在500到5k之间；对高阻抗传声器，则在25k到50k之间。由于中阻抗及高阻抗传声器的导线容易感应交流声，所以专业用的高质量传声器，一律采用低阻抗方式。第第2章章 传声器传声器28 为了使传声器的阻抗特性和后面设备的输入阻抗对整个系统的频率响应不会产生任何影响，通常要求后面设备的输入阻抗是传声器阻抗的611倍，称为推荐的负荷阻抗。由于高质量低阻抗传声器的阻抗多为200，所以推荐的负荷阻抗多为1k。这是专业用调音台和录音机常用的输入阻抗值。第第2章章 传声器传声器29 2.2.5 最大容许声压级 通常以传声器产生0.5%谐波畸变时的声压级作为最大容许声压级。高质量传声器的最大容许声压级已达135dB声压级。2.2.6 隔振能力 隔振能力包括传声器与其支架间的隔振能力，以及传声器外壳内芯件与壳体间隔振能力。第第2章章 传声器传声器30 2.2.7 瞬态响应 瞬态响应就是传声器对脉冲型声波的跟踪能力。由于方波信号是一种典型的瞬态信号，所以常常用一个矩形波信号来激励传声器，然后用示波器来观测传声器输出信号的波形，从而判断它的瞬态跟踪能力。通常，电容传声器的瞬态响应要优于动圈传声器。第第2章章 传声器传声器31 2.2.8 指向特性 传声器的指向特性，又称传声器的方向性，是表征传声器对不同入射方向的声信号检拾的灵敏度，也可以说是传声器的灵敏度随声波入射方向而变化的特性。如单方向性表示只对某一方向来的声波反应灵敏，而对其他方向来的声波基本无输出。无方向性则表示对各个方向来的相同声压的声波都有近似相同的输出。指向性是传声器十分重要的电声指标。第第2章章 传声器传声器32 2.2.8 指向特性1.压强式传声器无方向指向特性图23 无方向指向特性 结构特点：压强式传声器的振膜是裸露在声场中的，振膜后面是密封的，声波无法入射。具有这种结构的传声器对所有方向的声波入射都具有相同的灵敏度。不管是从00，900，2700方向传来的声波对振膜而言都具有声压，使振膜振动；从1800方向传来的声波则绕过传声器到达00方向，然后使振膜振动。所以说压强式传声器具有无方向指向特性，或说具有球形指向。第第2章章 传声器传声器33 2.2.8 指向特性1.压强式传声器无方向指向特性图23 无方向指向特性 当入射声音为高频波时，考虑到声绕射在频率约5KHz以上的声音由于声波的波长短，从1800方向入射的波无法绕过传声器罩，以至于无方向的指向特性在随着声波频率的增高越来越趋向心形。即对1800方向入射的波灵敏度下降或不拾音。第第2章章 传声器传声器34 2.压差式传声器8字形指向特性 压差式传声器的振膜后面不密闭，因此振膜的振动取决于前面和后面的瞬时声压差，即对声压梯度产生响应。很显然，从前面0和后面180入射的声波，都可以产生很大的声压梯度，所以接收能力最强，具有较高的灵敏度。从侧面90和270入射的声波，到达振膜前后两面的强度相等，因而声压梯度为零，传声器没有输出，灵敏度为零。因此，压差式传声器具有8字形(或双向)指向特性，如图24所示。第第2章章 传声器传声器35图24第第2章章 传声器传声器36 3.多种指向图形的组合 将一个无方向图形与一个8字形图形叠加起来，就能得到一个心形图形，如图25所示。这是因为在0方向上，无方向图形与8字形图形相叠加，得到了两倍的灵敏度；在180方向上两者大小相等，方向相反，结果相互抵消；在90和270方向上，因8字形图形灵敏度为零，因而，叠加的结果是保持无方向图形的灵敏度，它是0入射灵敏度的一半。第第2章章 传声器传声器37图25 心形特性的合成 第第2章章 传声器传声器38 心形指向特性是一种单方向指向特性，介于无方向和8字形指向特性之间，适合于手持式人声演唱和乐器演奏用传声器。现在，我们可以以无方向、8字形和心形指向特性为基本图形，通过适当的组合，就可以得到许多个合成指向图形了。图26给出了5种主要的合成指向特性图形，可供选择传声器时参考。第第2章章 传声器传声器39 图26 多种指向图形的合成 第第2章章 传声器传声器40 实践证明，各种传声器的指向特性都会随频率而变化。当频率升高到34kHz以上时，指向特性有变尖锐的趋势。而且对于优质传声器来说，一要传声器的频带范围宽，二要传声器前后方向上灵敏度的比值，在声频的全频带内应保持基本相同。
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