錄音棚實用技術(3)
頻率特性,又稱頻率響應(Frequency Response)。這個概念應用非常廣泛。任何一個系統(tǒng)都會對外界刺激作出響應,在電聲系統(tǒng)中,把外界刺激稱為輸入,而把系統(tǒng)的輸出稱為系統(tǒng)對輸入信號的響應。正如人耳只能對20Hz~20kHz 聲音信號作出響應一樣,有的電聲設備(如傳聲器)也只對輸入信號中的大部分頻率成分作出不失真的響應,而對某些頻率成分的輸入產生失真甚至不能響應。如果某傳聲器的頻率響應為80Hz~12kHz(±1dB),則表示在所列出的頻率范圍內,對每一個輸入音頻信號該傳聲器均能不失真地輸出一個相應的音頻電流信號,而對頻率小于80Hz 或大于12kHz的輸入聲波,就不能保證有滿意的輸出了。其中表述中的±1dB表示輸出響應(重發(fā))信號的均勻程度。
優(yōu)良的電聲設備,它的頻率特性是:頻率響應曲線(簡稱頻響曲線)寬度大,而均勻度好(±1dB優(yōu)于±2dB ),但頻率特性優(yōu)良的設備,價格較高,所以要從實際需要出發(fā)進行選擇。單純用于會議擴音的電聲系統(tǒng)由于語言頻率范圍較窄,可選擇頻響特性較低的電聲系統(tǒng);而用于高保真音響設備,由于音樂的頻率范圍比較寬廣,因此要求選擇具有寬幅、平直頻響曲線的電聲設備。以調音臺為例,實際上,理想的頻率特性很難達到,下列數(shù)據(jù)就是專業(yè)與非專業(yè)的區(qū)別:
理想的:20Hz~20kHz (+0db)
專業(yè)的:20Hz~20kHz (≤+0.5dB、≥-0.5 dB)
較好的:20Hz~20kHz (±1dB)
2.信噪比(Signal to Noise Ratio)
信號噪聲比簡稱信噪比,縮寫詞為S N或SNR。其定義是:電聲設備的輸出信號功率與其本身所產生的噪音功率比值的常用對數(shù)值乘以10所得到的(分貝)數(shù)值。
電聲設備的噪聲產生原因多種多樣:
(1)由于交流電源輸入的50Hz及其諧波成分產生的交流聲;
(2)由于電子元器件中,電子無規(guī)則熱運動所產生的雜音;
(3)由于焊接點接觸不良或線間電容、電感雜散電磁場所產生的感應信號;
(4)由于機械摩擦、振動所產生的雜音等;
(5)由于地線或屏蔽的工藝設計不良;
(6)由于環(huán)境噪音使人耳產生掩蔽效應,因而人們常常并不覺察到設備噪音的存在。當環(huán)境噪音被抑制的時候,設備噪音所引起的感覺會使人難以忍受。正如人們白天并不認為收音機有什么噪音,而一旦夜深人靜再去收聽時,收音機的噪聲(如調頻噪聲)會使你感到明顯不適。由于好的收音機噪聲很小,而較差的收音機則噪聲較大,有的使用時間較長的收音機噪音與信號已經難以互相區(qū)分。因此,信噪比作為客觀評價電聲設備的噪聲指標大小是十分重要的。
設某功率放大器信噪比為60dB,播放音樂時,輸出增益為110dB,那么該放大器的本機噪音便有110dB-60 dB=50dB從揚聲器中送出。運算的簡捷是因為信噪比定義常用對數(shù)關系決定,即信號噪音(即SN)的運算,將對數(shù)運算變成了減法運算,使50dB的噪音在110dB輸出指示下不易被覺察出來,人們已經體會到,平時生活在一個充滿噪音的環(huán)境中,而安靜生活小區(qū)和高級寫字樓的背景噪音已有40~50 dB?梢,這臺功率放大器的本機噪音并不很大。以典型調音臺的通路特性為例:
傳聲器通路: (MIC IN)≥60 dB
線路通路: (LINE IN)≥80 dB
特別注意的是其中“MIC IN”端口由于輸入的是傳聲器(話筒)信號,一般來說,這種信號較弱,只有1~50mV,放大器級數(shù)多,所以信號噪音比相對低一些;“LINE IN”端口的輸入信號相對較強,常達500mV,放大器級數(shù)相對少,所以信噪比要大一些。另外,有的設備技術說明書上指示信噪比為負數(shù),例如,SN=-80dB,則表示該設備的本機噪音比輸出信號小80dB;而SN=+80dB則表示該設備的輸出信號比本機噪音大80dB?梢姡@兩種表述結果是統(tǒng)一的。
3.失真度(Distortion)
(1)失真與失真度
失真又稱畸變。它是指電聲信號進入電聲設備之后,信號波形發(fā)生的某種(或多種)不希望和不需要的變化,例如,頻率變化、相位變化、諧波變化等。通常把這些變化稱為失真,即頻率失真、相位失真、諧波失真等。而失真度是失真的定量表示,通常用百分數(shù)表示,即由于“波形”的差不便于表達,因此分解為頻率差、相位差。
專業(yè)電聲設備的失真度技術指標要求很高。一般來說,線性失真可以通過頻率補償辦法加以改善,例如均衡器。就是通過提升或衰減某一頻段信號大小來改善可能的頻率失真。同樣,也可以利用頻率補償方法,人為地制造“失真”,即通過對輸出信號的修飾去滿足聽眾的欣賞要求。而由設備中元器件的非線性特性所造成的非線性失真既可能發(fā)生在電器中,也可能發(fā)生在聲-電轉換過程中。例如,傳聲器或揚聲器均可能產生非線性失真。非線性失真使聲音信號產生了多余的頻率分量,重放時刺耳、難聽。改善方法是使用負反饋技術,以抵消失真。負反饋放大器可使頻率特性變得平坦,減小失真。
(2)總諧波失真(THD)與瞬態(tài)互調失真(TIM)
總諧波失真可縮寫為THD(Total Hormonic Distortion),是指設備輸出信號中,不需要的高次諧波分量之和占總輸出信號的百分比。而瞬態(tài)互調失真可縮寫為TIM(Transient Inter Modulation Distortion),是指由于電路的延遲和相位偏移,使得負反饋信號與輸入信號不合拍產生的失真。其特征是高頻分辨力變差,聲音不透明,不圓潤,聲像模糊。例如,在選用調音臺時,要求在額定輸出條件下,滿足:
THD<0.1%,TIM<0.1%
4.動態(tài)范圍(Dynamic Range)
動態(tài)范圍通常描述電聲系統(tǒng)的特性,而不單獨指某一部分的特性。動態(tài)范圍涉及到各電聲器件與設備之間的互相聯(lián)系與制約。動態(tài)范圍定義為電聲系統(tǒng)所能接受的最大聲信號的聲壓級與可能產生的噪音的等效聲壓級之差。前者指不使系統(tǒng)產生失真的最大聲信號的聲壓級;而后者則可能由于設備中固有的機械噪音(如磁帶運轉)或電子熱運動噪音(如放大電路中,晶體管、電子管中的噪音)以及線路傳輸過程中的噪音(如各種感應信號、交流電源的高次諧波信號)等的總和。
人們欣賞音樂或影視作品,所感受的信號功率相差很大。從風吹樹葉沙沙聲或兩人悄聲耳語一直到電閃雷鳴、槍聲炮聲;
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