1、音响工程基础知识音响工程基础知识主讲：王培坚 2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座2内容内容一、扩声系统的概念一、扩声系统的概念二、音响设备的配置二、音响设备的配置三、扩声系统基本操作三、扩声系统基本操作四、扩声系统常见问题四、扩声系统常见问题2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座3一、扩声系统基本概念一、扩声系统基本概念扩声系统：包括电声扩声系统：包括电声设备设备与与声场声场。主要过程：将声信号转换为电信号，经放大、处理、传输，主要过程：将声信号转换为电信号，经放大、处理、传输，再转换为声信号，还原于所服务的声场环境。再转换为声信号，还原于所服务的声场环境。主要设备：音源设备、调音
2、台、信号处理设备、功率放大主要设备：音源设备、调音台、信号处理设备、功率放大器和扬声器系统等。器和扬声器系统等。返回返回2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座4扩声系统扩声系统的作用的作用 提高声压提高声压音质加工与处理音质加工与处理艺术创作中的一个环节艺术创作中的一个环节返回返回2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座5 扩声系统基本结构扩声系统基本结构 信号源设备信号源设备 调音台调音台 周边设备周边设备 功率放大器功率放大器 扬声器系统扬声器系统调音台调音台效果器效果器均衡器均衡器功放功放功放功放功放功放均衡器均衡器功放功放2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座6二、音响设备的
3、配置二、音响设备的配置1.1.功放与扬声器配置功放与扬声器配置 2.2.阻尼系数配置阻尼系数配置3.3.平衡与非平衡平衡与非平衡2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座71.功放与扬声器配置功放与扬声器配置功率配置方法：功率配置方法：功放的功放的额定输出额定输出功率功率音箱的音箱的额定输入额定输入功率功率 功放的功放的最大输出最大输出功率功率音箱的音箱的最大输入最大输入功率功率 实际应用：实际应用：对动态对动态要求不高要求不高的扩声系统，功放额定功率是扬声器的扩声系统，功放额定功率是扬声器额定功率的额定功率的1 11.51.5倍倍；而对动态；而对动态要求高要求高的扩声系统，功的扩声系统，功放
4、的功率可以更大些，配置成放的功率可以更大些，配置成1.51.52 2倍倍。思考：思考：功放功放的额定功率的额定功率小于音箱小于音箱的额定功率能的额定功率能保护扬声器保护扬声器？2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座82.阻尼系数配置阻尼系数配置 家用音响家用音响系统最佳阻尼系数（系统最佳阻尼系数（D Df f）约为）约为10 10 20 20之间之间。专业扩声专业扩声系统的阻尼系数应系统的阻尼系数应尽可能高些尽可能高些。国标规定（。国标规定（D Df f）必须大于必须大于1010，高保真取值，高保真取值30 30 50 50之间。之间。阻尼系数阻尼系数对扩声系统对扩声系统低频特性低频特性的
5、影响较大。提高阻的影响较大。提高阻尼系数对改善低频的尼系数对改善低频的瞬态特性瞬态特性有利。有利。阻尼系数计算：阻尼系数计算：D Df f =扬声器阻抗扬声器阻抗 （功放内阻（功放内阻 +传输线阻抗）传输线阻抗）2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座9实实 例例用用EVCP2200EVCP2200功放驱动功放驱动G115G115音箱，功放与音箱间选用长音箱，功放与音箱间选用长5050米，截面积米，截面积4mm4mm2 2传输线，阻尼系数（传输线，阻尼系数（D Df f）为多大？）为多大？（功（功放：放：Q=300Q=300；铜的电阻率：；铜的电阻率：=0.0185 mm=0.0185 mm
6、2 2/m)/m)解：功放内阻：解：功放内阻：R R0 0=8=8 300=0.027 300=0.027（）传输线阻：传输线阻：R R =（L L S S）=0.0185=0.0185（50 50 2 2 4 4）=0.463=0.463（）阻尼系数：阻尼系数：D Df f=8 =8 （0.463+0.0270.463+0.027）=16.3=16.3 结论：结论：阻尼系数不够高。应增加导线的线径或缩短长度。阻尼系数不够高。应增加导线的线径或缩短长度。2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座103.平衡与非平衡平衡与非平衡 卡侬插头有卡侬插头有四个接线柱四个接线柱，要注意，要注意线路地线路
7、地和和屏蔽地屏蔽地的处理的处理方法，简单地短接处理是错误的。方法，简单地短接处理是错误的。平衡平衡传输能有效抑制各种共模干扰，适合传输能有效抑制各种共模干扰，适合长距离长距离传输音传输音频信号。频信号。非平衡非平衡传输易受外界电磁波干扰，传输距离一传输易受外界电磁波干扰，传输距离一般般不大于不大于5 5米米。平衡传输对共模干扰的平衡传输对共模干扰的抑制能力抑制能力受受平衡性能平衡性能的影响。不的影响。不同档次的设备，输入、输出同档次的设备，输入、输出平衡性能的差异平衡性能的差异会影响扩声会影响扩声系统的系统的抗干扰能力抗干扰能力。选用选用JACKJACK插头时，插头类型要与音响设备输入、输出方
8、插头时，插头类型要与音响设备输入、输出方式对应。式对应。平衡平衡可以替代可以替代非平衡非平衡的观点是的观点是错误的错误的。2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座11三、扩声系统基本操作三、扩声系统基本操作1.1.开启和关闭扩声系统开启和关闭扩声系统2.2.粉红噪声信号及应用粉红噪声信号及应用 3.3.电平显示与监控电平显示与监控4.4.扩声系统电平调试扩声系统电平调试2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座121.开启和关闭扩声系统开启和关闭扩声系统 开机：开机：先打开前级先打开前级设备电源，按信号流程逐级向后打开设备电源，按信号流程逐级向后打开其余设备电源，其余设备电源，最后打开功放最
9、后打开功放的电源。的电源。关机：关机：先关闭功放先关闭功放的电源，按信号流程逐级向前关闭其的电源，按信号流程逐级向前关闭其余前级设备的电源。余前级设备的电源。设备在设备在开机和关机开机和关机时的时的“浪涌电流浪涌电流”冲击是造成冲击是造成设备设备故障故障的的主要主要原因。原因。结论：结论：配置配置时序电源时序电源能提高扩声系统的能提高扩声系统的可靠性可靠性。2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座132.粉红噪声信号及应用粉红噪声信号及应用粉红噪声粉红噪声 概念概念：随着频率的提高，能量以：随着频率的提高，能量以-3dB/OCT-3dB/OCT逐渐逐渐减弱。减弱。特点特点：与：与音乐中的能量
10、音乐中的能量分布分布方式相似。方式相似。应用：作为音响设备和系统的标准测试信号。应用：作为音响设备和系统的标准测试信号。粉红噪声信号粉红噪声信号白噪声信号白噪声信号褐色噪声信号褐色噪声信号噪声类型噪声类型2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座14粉红噪声的光谱频谱图粉红噪声的光谱频谱图粉红噪声光谱粉红噪声光谱粉红噪声频谱粉红噪声频谱2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座15白色噪声的光谱频谱图白色噪声的光谱频谱图白噪声光谱白噪声光谱白噪声频谱白噪声频谱2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座16褐色噪声的光谱频谱图褐色噪声的光谱频谱图褐色噪声光谱褐色噪声光谱褐色噪声频谱褐色噪声频谱2
11、023年1月27日星期五扩声系统技术讲座17扩声系统中的疑问扩声系统中的疑问 为什么音箱中为什么音箱中高频单元高频单元更更容易损坏容易损坏？为什么为什么DISCODISCO舞厅舞厅中音乐开的中音乐开的很响很响，调音师，调音师不担心不担心扬声扬声器的安全问题，而歌厅里的器的安全问题，而歌厅里的歌声歌声并并不响亮不响亮，调音师，调音师却担却担心心扬声器的安全问题？扬声器的安全问题？扩声系统中串接扩声系统中串接压压/限器限器能能保护扬声器保护扬声器吗？吗？功率功率配备配备不够不够的情况下怎样的情况下怎样提高提高扩声的扩声的响度响度？2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座183.电平显示与监控电平
12、显示与监控 PPMPPM表表峰值电平指示，用于监控设备峰值电平指示，用于监控设备过载情况过载情况，PPMPPM表表的额定电平为的额定电平为+4dB+4dB。VUVU表表音量电平指示，用于监控听众对音乐响度的音量电平指示，用于监控听众对音乐响度的感感觉觉，VUVU表表的额定电平为的额定电平为0dB0dB。注意：注意：扩声时扩声时PPMPPM表表与与VUVU表表指示的指示的差异很大差异很大，扩声设备要，扩声设备要留有足够的动态余量。留有足够的动态余量。调音台调音台动态余量为动态余量为16dB16dB。2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座194.扩声系统电平调试扩声系统电平调试电平电平t16d
13、B+4dB-60dB动态余量动态余量64dB信噪比信噪比最大不失真输出电平最大不失真输出电平额定输出电平额定输出电平噪声电平噪声电平80dB动态范围动态范围结论：结论：信号电平信号电平过高过高，易产生，易产生失真失真。信号电平信号电平过低过低，信噪比，信噪比下降下降。动态范围动态范围 =信噪比信噪比 +动态余量动态余量 +20dB2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座20调音台的电平设置调音台的电平设置 输入通道处于输入通道处于额定额定电平，效果电平，效果最佳最佳。混合混合电平调整的依据是的电平调整的依据是的艺术艺术需要。需要。正常扩声的正常扩声的输出输出电平设置为电平设置为0 0 +4d
14、B+4dB。注意：注意：电平电平指示通常有指示通常有三种颜色三种颜色，绿色、黄色、红色。，绿色、黄色、红色。绿色绿色表示表示有有信号输入；信号输入；黄色黄色表示信号电平表示信号电平正常正常；红红色色表示电平表示电平太太高高。电平指示电平指示偶尔偶尔出现出现红色红色状态属状态属正常正常情况。情况。2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座21四、扩声系统的常见问题四、扩声系统的常见问题1.1.扩声系统声压级估算扩声系统声压级估算2.2.实际应用中的现象实际应用中的现象3.3.防止扩声啸叫的方法防止扩声啸叫的方法2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座221.扩声系统声压级估算扩声系统声压级估算
15、 影响扩声影响扩声声压级声压级的因素：扬声器的的因素：扬声器的灵敏度灵敏度、功率功率、距离距离、位置位置以及室内以及室内混响混响等参数。等参数。自由声场中声压级：自由声场中声压级：SPL=10lgPSPL=10lgPe e+SPL+SPL0 0-20lgr-20lgr 式中：式中：SPLSPL听众区声压级听众区声压级P Pe e 扬声器输入功率扬声器输入功率SPLSPL0 0 扬声器灵敏度扬声器灵敏度r r 音箱与听音区距离音箱与听音区距离2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座23实实 例例在自由声场中，功放的输出功率为在自由声场中，功放的输出功率为100W100W，扬声器的，扬声器的灵敏
16、度为灵敏度为100dB100dB，问离扬声器，问离扬声器1616米处听众区的声压级为米处听众区的声压级为多大？多大？解：解：SPL=10lgPSPL=10lgPe e+SPL+SPL0 0-20lgr-20lgr =20 +100-24=20 +100-24 =96 =96（dB)dB)注意：注意：功率增加功率增加1010倍，声压级上升倍，声压级上升10dB10dB；距离赠加一倍，；距离赠加一倍，声压级下降声压级下降6dB6dB。2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座242.实际应用中的现象实际应用中的现象 扬声器扬声器数量数量每增加每增加一倍一倍，最大声压级，最大声压级增加增加3dB3d
17、B；扬声器输入扬声器输入功率功率每增加每增加一倍一倍，声压级，声压级增加增加3dB3dB；扬声器与听众间扬声器与听众间距离距离每增加每增加一倍一倍，声压级，声压级减小减小6dB6dB；室内室内实际声压级比实际声压级比自由声场自由声场中的计算值中的计算值高约高约3 39dB9dB；调音台的调音台的额定输出电平额定输出电平与正常扩声的与正常扩声的声压级相对应声压级相对应。注意：注意：这些理论值有局限性，仅供参考。这些理论值有局限性，仅供参考。2023年1月27日星期五扩声系统技术讲座253.防止扩声啸叫的方法防止扩声啸叫的方法 提高提高传声器和扬声器的传声器和扬声器的指向特性指向特性；使用使用近声近声传声器；传声器；选用选用优质传声器优质传声器和和扬声器扬声器；均衡均衡房间房间频率传输频率传输特性；特性；减小减小压压/限器的限器的压缩量压缩量；使用使用啸叫啸叫抑制器抑制器。
