1、第六章第六章 扩声系统的辅助设备扩声系统的辅助设备 教学内容：教学内容： 本章节主要介绍扩声系统的辅助设备，包括：调音台前端的信号源设备-卡座录音机，激光唱机；调音台后端的信号加工处理设备-均衡器，激励器，压限器，效果器。教学目的：教学目的： 通过本章节的学习使学生对调音台前端和后端的辅助设备有初步的了解及正确的操作。教学难点、重点：教学难点、重点： 各种辅助设备的选用和操作。 第一节、信号源设备 在舞台扩声中常常需要重放一些已录制好的伴奏音源，有时还要将现场的节目或实况录制下来，所以，在扩声系统就需要配置一些录放音设备，它包括录音卡座，激光唱机（CD、VCD、DVD、MD）等。 一、录音机(
2、卡座) 1、发展史 1898年丹麦科学家波尔森发明第一台录音机，其录音方式是直接录音，既无偏磁录音，音质差。1907年，波尔森发明钢丝式录音机，其录音方式是直接偏磁法，灵敏度和失真度有了极大改变。1926年，美国的奥奈把磁粉敷在纸带上，发明了 现代磁带的雏形。 1935年，德国通用电气公司制成了使用塑料带基磁带的录音机，现代磁带式录音机初露雏形。 1949年，美国的马格奈可德公司首先使立体声录音机商品化。 1962年，荷兰菲利浦公司发表了标准磁带盒的标准。 八十年代，数码录音机(DAT)进入研制阶段。 1、发展史 2.磁带录音的原理： 录音机是利用电磁转换原理记录和重放声音的一种音响设备。 按
3、磁带盘形可分为开盘式、盒式磁带。(1) 磁性录音的原理 -磁带的录音、放音过程 磁头的构造图4-1(1) 磁性录音的原理 -磁带的录音、放音过程图42磁记录原理 -超音频偏磁法录音失真的问题图43偏磁法（2）磁带的抹音过程 图64抹音原理3录音机(卡座)的结构录音机由磁头组、电路系统和机械系统三部分组成。 磁头组 磁头是将电能和磁能互相转换的器件。按用途不同，可分为抹音磁头、录音磁头、放音磁头及测速磁头等几种。电路系统录音机的电路系统由录音放大器、放音放大器、超音频振荡器和电源供给部分组成。 机械系统 (机芯)录音机的机械系统可分为直接传动和间接传动两种类型，如图65所示图65图65 机械系统
4、 (机芯)4录音机(卡座)的使用 （1）磁带的选择 标有Normal的，可选用普通氧化铁磁带(Fe2O3)；标有CrO2的，可选用二氧化铬磁带；标有FeCr（或FeCo）的，可选用铁铬带或铁钴带。 图形 英文 作用 PLAY 放音/放像 PLAY 反向放音/放像 SCAN SEARCH 正向搜曲/搜画（快进） SCAN SEARCH 反向搜曲/搜画（快退） AMS SKIP TRACH 正向过一首曲（下一曲） AMS SKIP TRACH 回到正在搜放曲头（上一曲） OPEN/COLSE EJECT 出带/进盘、进带（进出仓） PAUSE 暂停 STOP 停止 REC 录音/录象（一般为红色）
5、 DOLBY A/B/C 杜比降噪A档、B档或C档(2) 卡座常用的功能键DOLBY A：能明显降低整个音频范围内的噪声，价格 昂贵，常用于广电系统的专业卡座上。DOLBY B：普及型降噪系统，对声音中高频信号进行 处理，最大降噪量10分贝。DOLBY C: 高档型降噪系统，处理的音频范围比DOLBY A低两个八度，最大降噪量20分贝，适用于节 奏感强，低频成分多的流行音乐。DOLBY(杜比降噪)(3)、使用注意事项 要由专用的放音仓放音 正确使用杜比降噪系统 要充分发挥录音座的录音功能按规定步骤操作使用 尽量少用暂停键要使用质量好的录音带二、激光唱机（又称CD机） 激光唱机通常称为CD机，它
6、集中了激光技术、数字信号处理技术、自动控制与精密伺服等新技术图46激光唱片1. 激光唱片的结构 CD唱盘是由带铝反射层的透明塑料作保护膜的硬质塑料压制而成，直径12cm，厚度1.2mm,单面存储数字声，中心孔直径15mm,节目开始处直径50mm,终止处直径116mm。旋转方向从信号读取面看为反时针，单面播放。 图67 激光唱片声音的还原 激光唱机首先把激光束照射在唱片的信号面，然后检测反射光的强弱,反射光的强弱变化就是激光唱片的信号。用检测器检出这些强弱的变化，经放大和处理后，便可还原出原来的声音。 2激光唱机的工作原理3激光唱机的组成 激光唱机由机械和电路两大部分组成。机芯部分由唱片仓（托盘
7、）驱动机构、唱片旋转机构和激光拾音器进给机构组成。电路部分主要由激光抬音器、伺服系统、信号处理系统、控制显示系统以及电源等组成。 （1）激光拾音器 激光拾音器通常称为激光头，它的作用是正确读取激光唱片反射的光信号，并把光信号转换为高频电信号。（2）伺服系统 激光唱片上，信息轨迹排列得十分紧密，信息凹坑（从树酯面向下看）又非常小。为了保证缴光抬音器发出的激光能准确地照射到信号轨迹上，又不致受到唱片可能发生的形变的影响，在激光唱机内设有自动聚焦伺服系统、自动循迹伺服系统和进给伺服系统。另外，为了保证激光拾音器能以恒定的速度扫描信号轨迹，还设有主轴伺服系统。 自动聚焦伺服系统 激光抬音器的激光聚焦平
8、面正好和唱片的信息层面相重合。当唱片发生翘曲等形变时，唱片位置到聚焦透镜的距离就会改变，造成反射光强度的误差。这种由距离产生的误差称为轴向误差。 自动循迹伺服系统(径向的细伺服) 激光束在扫描信息轨迹时，如果不能准确地落在信息点上，而是忽左忽右，就会降低拾取精度。这种循迹误差称为径向误差。 进给伺服系统(径向的粗伺服) 激光唱片在放唱时，激光拾音器是从内圈向外圈沿着信号轨迹不断地作径向循迹移动的，这个移动过程称为进给。主轴伺服系统 激光唱片是采用恒线速度（CLV）方式录制的，因此在播放时要求激光抬音器应以恒定的速度扫描信号轨迹。内圈直径小，转速必须加快；外圈直径大，转速必须减慢。目的就是使激光
9、抬音器在单位时间内拾取的信息量为一恒定值。（3）信号处理系统射频放大电路 对激光指音器输出的高频电信号进行放大、 整形，输出EFM信号。EFM解码及数字信号处理电路 对EFM信号进行解调。纠错、插补等处理， 输出16位的数字音频信号。D/A转换电路 将数字音频信号转换成模拟音频信号，经低 通滤波后输出。 （4）控制显示系统接收各种操作指令和各种检测数据，并对各种输入信息进行判断和处理，产生相应的输出指令控制机械部分和电路部分工作，并显示各种信息。 （5）电源向激光唱机各部分提供所需要的不同电压和电流。4激光唱机的功能健激光唱片仓（DISC），放入/取出键（EJECT或OPENCLOSE），重复
10、全部节目指示（REPEAT ALL），放音指示（PLAY），存储指示（MEMORY），重复一节目指示（REPEAT），7)数字显示窗（DIGITAL）， 8)放音暂停键（PLAY/PAUSE），选曲键（SKIP），扫描检索键（INDEX），停止键（STOP），重复键（REPEAT），存储键（MEMORY）。5使用激光唱片、唱机的注意事项 （1）激光唱片 正确取、放激光唱片由于激光唱片只有单面记录信息，在播放时， 要注意有字的面向上，不要放反。使用激光唱片时要轻拿轻放，避免跌落、摔裂 和划伤。激光唱片使用完毕，要及时放回片盒中，并竖 直存放，防止唱片翘曲。 激光唱片应存放在阴凉通风的地方，要远离
11、热 源，不要将唱片放在日光直射的地方或暖气片 附近，更不能放在汽车中任日光曝晒。 （2）激光唱机不要使用有裂纹或扭曲变形的唱片，以免损坏机器。 不要长时间使用暂停功能。因为暂停时，虽然声音停止了，但唱片仍在旋转。如果打算较长时间停放，则应按停止键，使唱片处于静止状态。激光唱机在使用中应避免震动，不要随便搬动。激光唱机内部结构精密，以保证放音质量达到高标准。频率响应2-20KHz +/-0.5dB谐波失真低于0.0025%信噪比大于113dB动态范围大于99dB抖晃率低于可测量极限（+/0.001%W-peak)输出接口线路输出：莲花插口/XLR-3-32型接口，光缆数字接口耳机输出：标准插孔最
12、大外观尺寸430（高）125（宽）295（深）mm 安装标准机架附件后为482（宽）mm，3个单位高度重量4.1kg功耗11W6、技术参数 三、MD（可录磁光盘录放机） MD（Mini Disc），1991年5月，由日本索尼公司推出。 MD盘的直径64mm,装在72mm长，65mm宽、5mm厚的塑壳内，可录74分钟的声音信号，MD盘录制使用磁光盘，它是在光盘基片上镀一层矫顽力很大且垂直盘面均匀的磁性薄膜。 优点：盘面直径小于CD一半，但放声时间仍为74分钟，除采用数码压缩技术及磁光盘以外，还使用了缓冲存储RAM，双功能激光拾音，重写技术。 第二节 信号处理设备 n传声器、调音台，功率放大器和扬
13、声器是扩声系统的主要设备，除此之外根据扩声场所和用途，还设有若干声音信号处理设备，对信号进行修饰或加工处理。如均衡器，压限器，延时器，激励器，效果器等。 一、均衡器 259页也称多频补偿器，在扩声系统中处于调音台和功率放大器之间。作用：1. 改善室内声学条件由于室内建声条件的限制或扬声器放声时，频率响应的不均衡性，会造成室内声场不均匀，使用均衡器来减弱或消除驻波现像。2. 抑制声反馈啸叫因电源滤波不干净，使声音信号受干扰，均衡器可衰减100Hz以下的频率点，消除或减轻干扰信号。3. 提高扩声系统的信噪比减轻高频噪声，提升有用信号。4. 对声音进行修饰加工利用均衡器调整音频范围内的各频率点，改变
14、原声频谱，对声音进行修饰。1.工作原理 均衡器中使用的是滤波器电路，这种电路可以对信号频谱中的某些部分不予理睬（通过），而对另外一些部分进行提升或是降低。通常使用的滤波器主要有四种类型： 低通滤波器（lowpass），它的用途是使低于某个特定频率的信号全部通过，而对高于此频率的成分予以衰减，其中这个特定的频率我们称之为截止频率（cutoff frequency）； 高通滤波器（highpass），它的用途是使高于截止频率的信号全部通过，而对低于此频率的成分予以衰减； 带通滤波器（bandpass），它的用途是提升某一特定频率附近的信号，而忽略过高和过低的频率成分，其中这个特定的频率我们称之为中
15、心频率（center frequency）； 带阻滤波器（notch），它的用途是衰减中心频率附近的信号，而忽略过高和过低的频率成分。参量均衡器（parametric equalizer） 它是一种功能非凡的音调调节形式。不同于图形均衡器的只能对相对固定的频段进行提升和降低，参量均衡器可以对全频段上的任何一个频率进行操作。 在参量均衡器中，带宽的值是可变的，从宽到窄均可以（参上图）。注意还有一种准参量均衡器（有时也称为半参量均衡器），它与参量均衡器的区别在于只有中心频率和提升、衰减的控制，而不能对带宽进行调节。2.主要的参数 频率（frequency）参数：设定了你要对声音频带中进行均衡的具体
16、频段。 提升（boost）和衰减（cut）参数：决定了你要对选定频段进行提升或是衰减的程度。 带宽，共振或是Q值参数：这个参数决定了提升或是衰减曲线是窄而尖还是宽而平缓。较窄的带宽设置（即较高的共振或是Q值）使得均衡器只能对非常窄的一个音频段进行操作，而较宽的设定值则可以对较宽的音频段进行操作。3.使用要点 如果你可以的话，最好是使用衰减功能而不要使用提升。例如，我们一般都是对中频段进行衰减，而不是对低频段和高频段进行提升。你可以进行衰减之后，再对整个频率范围整体进行提升。要不断对通过均衡器的声音和未通过均衡器的声音进行比较。你一定不要犯这样的错误：你对高频段进行了较多的提升，可是发现低音显得
17、有些单薄，于是就又对低频段进行提升，然后又发现中频段偏弱了，只好又对中频段也进行提升，就这样无休止地进行下去了。 永远只使用你所需要的最少的均衡量。要知道仅仅是几个dB的不同就会产生非常大的变化。 二、压限器 254页 是压缩器和限幅器的简称，属信号动态处理设备，压缩和限制送往功放的信号电平避免过高的信号送入扬声器，作用： 1. 在扩声系统中保护功放及扬声器。 2. 提高平均音量，增强放声响度。 3. 在录音中控制动态范围。 4. 在调音中改变音色。 5. 创造特殊效果。1.工作原理 一旦输入的信号电平超过了用户设定的阀值，则压缩器就将开始工作，把过高的输入电平降低。这样得到的结果是，在增大输
18、入电平的同时，不会造成输出电平产生同等幅度的增大。例如，设置压缩率为2：1，则每增加2 dB的输入电平只会造成输出电平有1 dB的变化。2.主要的参数 阈值（threshold）参数：决定了要被压缩或是限制的信号的上下限。处于阈值以内的信号将不会受到影响。 比率（ratio）参数：选择了在输入信号超过阀值时，输出电平改变的方式。较高的比率值，将导致较大的压缩，并使得声音听起来很“挤”。非常高的比率值会导致信号产生极端的“上限成分”（ceiling）。这叫做极限（limiting）。 输出（output）参数：提高增益可以抵消掉由于动态范围约束而产生的较低的电平。 触发（Attack）参数：设定
19、了输入电平的相互作用时间。一个较长的attack时间使得在进行压缩之前允许通行更多的原始动态信号。例如，增加一点attack时间可以保留下更多原始的kick鼓的重击声。 释放（release）参数：意味着当输入信号在恢复到阀值范围内时，要通过多长的时间才能够让压限器回到正常的状态。在较短释放时间的情况下，压限器的电平变化十分细微，可以用于制造海浪的声音。3.使用要点使用要点: 当你使用压限器和其他效果器的组合时，一定要尽可能地将压限器置于效果器线路的最前端，以防止混入前面设备的噪声。 如果在压限器中突然产生了增强现象，而当时你又并没有增加压缩的量值，这说明输入到压限器中的信号电平增大了。 三、
20、延时器 把输入的信号经过短暂的延时，再进行输出的信号处理设备，延时效果（Delay Effects）：回旋（Flanging）、合唱（Chorusing）、回声（Echo）应用： 1. 在大型剧场中，台口两侧的扬声器以及中部后部扬声器，因距离差，不能同时到达人耳，对中部后部扬声器适当延时，使声音能同时到达人耳。 2. 在交响乐演出或录音时，需要有左右方位感和纵深的层次感，用延时器对部分乐器的声音加以延时，使人产生全方位的立体感。 3. 增强群体感，在多人同台演奏时，在弓法、指法、力度和起始时间上会有微小差异，使用延时器使它们的动作时间产生一致性。 1.概述 时间延时效果可以产生回旋，回声，合唱
21、，延时，立体声模拟（stereo simulation）等许多种效果。有些设备为每一种效果设定了一种独立的效果算法，而另外一些则只是提供了很简单的时间延时效果，然后对其进行改变来实现各种不同的效果。相位（phrasing）、回旋和合唱是由很短的延时时间而产生的，因此你不会觉得它们与延时效果有过多的相似之处。虽然如此，延时效果毕竟还是这些效果中最最基本的。2.工作原理 时间延时效果是将输入信号录制到数字化的内存中，然后经过一段短暂的时间之后再将其读出来。将输出信号的一部分反馈回输入端，使之再进入到延时的循环中去，于是得到一种重复的回声效果。调制（modulation）参数，这是一种在某一特定范围
22、内进行延时时间变化的参数，它用来制造一种很活泼的变化效果-延时时间在最大值和最小值之间不断地来回变化。3.主要的参数 初始延时（initial delay）参数：设定了延时的时间。在回声效果中，这个参数决定了直接声与第一声回声之间的时间间隔。在回旋和合唱效果中，调制参数控制了初始的延时时间。有一些设备允许你将延时时间与MIDI乐曲的节奏进行同步。另外一些则是一种tap功能，即使用开关和按键来设定延时时间。平衡（balance）、混音（mix）和混合（blend）参数：这个参数调整了直接声与延时声音之间的平衡关系。如果你将一个合唱算法设定为100%（即全部通过效果器），那么你将听不到任何合唱效果
23、，其原因是合唱效果是通过一个细微的音高偏置来产生的，而这种细微的音高偏置是由干信号（即不通过效果器）和经过延时调制的信号共同生成的。可使声音更加丰满的合唱效果算法使用了若干个延时，因此你将在平衡为100%时，依然可以听到效果声。反馈（feedback）、再循环（recirculation）或是再发生（regeneration）参数：这个参数决定了从输出端返回到输入端信号量值的多少。在回声效果中，最小的反馈量提供了一种单一的回声；而较大的反馈量值则增大了回声的效果。在回旋效果中，增大反馈量会使效果变得尖利，这与增大滤波器的共振参数十分类似。 扫描范围（sweep range）、调制量（modul
24、ation）或是深度（depth）参数：决定了使用多少调制量（有时也称之为低频振荡或是扫描）来使得延时时间产生变化。例如，一个延时效果具有2：1的扫描范围，那么就可以扫描超过2：1的时间间隔（例如5毫秒到10毫秒，或是100毫秒到200毫秒）。一个较宽的扫描时间对于生动的回旋效果来说是最最重要的了；合唱和回声效果则不需要过多的扫描范围。 4.使用要点 为了增加颤音，可以设置一个较短的初始延时（例如5毫秒等），监听延时时间，并且用一个5到14 Hz的三角波或是正弦波来调制延时。n四、激励器 （Exciter） 264页n音响系统在扩声过程中，会因设备原因造成中高频信号的失真。激励器从现代电子技术
25、和心理声学的原理上，把失落的细节重新修复，重新再现。应用：n1. 对普通演唱者，利用激励器可增加丰满的泛音。n2. 在复制音带时，可利用激励器使损失的中高频得以补偿。n3. 在剧场等充满人群的地方，利用激励器会使声音增强穿透力，增加服务面积而不用增加输出功率，可以减少声反馈现像。n在体育场馆等演出时，激励器可使声音在嘈杂的环境中增强清晰度。 1.概述激励器用于增强声音的亮度，但是它又不同于均衡器。使用它的结果是得到一个非常明亮且轻快的声音，而没有简单地将高音提升后所带来的刺耳的感觉。2.工作原理不同的处理产生的变化很大，但是一个最普通的模式是增加少许的高频失真。另外一种办法就是在中频段声音较大
26、的地方提升高频成分。有时相位的改变对于声音来说也是非常重要的。 3.主要的参数激励器频率（exciter frequency）参数：设定了进行激励的频率。激励器混音（exciter mix）参数：决定了增加多少激励声到原始声音中去。4.使用要点不要将整个乐曲的混音通过激励器，因为它的杀伤力实在是太大了。为了得到好的结果，要使用辅助总线来驱动激励器，如果需要的话，可以为每一个通道增添细微的变化。 n五.混响器（Reverberation） 266页n以微处理器作为系统的心脏，靠固定在内部的软件的多样性和灵活性，利用人工模拟的方法创造出各种逼真而生动的混响效果的设备。n作用：掩饰声音中的某些缺陷，
27、增强泛音的丰满度。 1.概述 混响效果用于模拟声音在声学空间（例如大房间或是礼堂等）中的反射。数字式混响器甚至可以创造出真实世界中不存在的空间效果。2.工作原理数字式混响器是通过一个算法来处理声音，这种算法中用滤波器建立了一系列的延时，模仿在真实房间中声波遇到墙壁和天花板后发生反射的情况。3.主要参数 类型（type）参数：决定了混响效果模仿的类型：房间，大厅，反射板，spring（用于吉他功放的杰出的拨弦混响声），等等。房间尺寸（room size）参数：决定了房间的全部容量。改变这个参数通常会使其他参数发生变化，例如低频或高频的衰减等。早期反射电平（early reflections le
28、vel）参数：早期反射是一种间隔非常接近的离散的回声，这一点与较晚产生的wash声音不同，后者将会持续混响声的尾部。预延时（predelay）参数：决定了房间中产生的第一组反射声或混响声开始之前的时间，通常我们将其设定为100ms或是更短。一个较长的预延时时间将给你一种非常巨大的声学空间的感觉。衰减时间（decay time）参数：该参数用于调整混响声的尾部衰减到听不到时所经过的时间。这里可以为不同的频段设置不同的延时时间，允许你根据房间的特性来设定更加合适的混响尾部。线路转换频率（crossover frequency）参数：是一个为高频和低频成分分别设置延时时间的参数。它决定了高频和低频之
29、间的界线。例如，对于一个1 KHz的线路转换频率来说，低于该频率值的信号将隶属于低频延时时间，而高于该频率值的成分将隶属于高频延时时间。高频消散（high-frequency rolloff）参数：在自然的混响空间中，高频成分的消失速度要较低频成分更加迅速。高频消散参数就是用来帮助你模拟这一效果的。混音（mix），平衡（balance）或是混合（blend）参数：这个参数设定了混响声和直接声的混响比例。漫射（diffusion）参数：是一个平滑/粗糙参数。提高漫射会导致早期反射声的结合更加紧密，这样可以得到一个非常厚实的声音。减低漫射传播会使早期反射声分离程度增加。一些混响效果单元称这为密度（density），而一些漫射控制会影响所有的反射音，而不仅仅是早期反射声。4.使用要点 不同的乐器会在不同的混响设置下得到好的结果。例如，低密度的设置值对于敲击的声音就会出现问题，这是由于第一声反射声更象离散的回声，而不是混响声。提高密度值可以解决这一问题。然而，低密度的设置值可以与人声很好地进行配合，使得声音更加丰满。一个没有加任何混响的音轨会让人听起来十分的干且易碎，但是它也很容易被加上过分的混响。 思考题：思考题： 1、各种周边设备的工作原理及主要性能参数小结：小结：
