现代音响技术资料

《现代音响技术与音乐赏析》是面向全校学生所开设的文化素质教育选修课。通过本课程的学习,使同学从理论上了解现代数字音响技术的发展及音响器材的选配对听音效果及音乐欣赏的影响，了解人的听觉特性及声音信号特性，了解不同音响设备、器材的工作原理及特性,从而更好地欣赏音乐，并从中获得更多乐趣。•数字音响•随着科学技术的发展，模拟音响设备的性能日益改善，如立体声磁带录放设备、调频立体声广播系统等，都具有较高的保真度。但是，模拟音响设备在信号动态范围、信噪比、分离度、失真度等技术性能方面，已经很难进一步改善。•所谓数字音响(DigitalAudio)是指把声音信号数字化，并在数字状态下进行传送、记录、重放以及其它加工处理等一套技术。利用数字技术制造的数字音响设备、数字音频视频设备，例如CD、MD、MP3、LD、DVD等数字系统和DAT等数字磁带录放系统均已形成商品。•2.数字音响的特点•1)信噪比高•数字音响的记录形式是二进制码，重放时只需判断“0”或“1”，因此，记录媒介的噪声对重放信号的信噪比几乎没有影响。而模拟音响记录形式是连续的声音信号，在录放过程中会受到诸如磁带噪声的影响，而使音质变差。•2)失真度低•在模拟音响录放过程中，磁头的非线性会引入失真，为此需采取交流偏磁录音等措施，但失真仍然存在。而在数字音响中，磁头只工作在磁饱和和无磁两种状态，表示“1”和“0”，对磁头没有线性要求。•3)重复性好•数字音响设备经多次复制和重放，声音质量不会劣化。传统的模拟盒式磁带录音，每复录一次，磁带所录的噪声都要增加，致使每次复录信噪比约降低3dB，子带不如母带，孙带不如子带，音质逐次劣化。而在数字音响中，即使母带有些划伤或磁粉脱落，子带也会通过强有力的纠错编码系统加以补偿，而不会使复录的音质劣化。•4)抖晃率小•数字音响重放系统由于时基校正电路的作用，旋转系统、驱动系统的不稳定不会引起抖晃，因而不像模拟记录那样，需要精密的机械系统。•5)适应性强•数字音响所记录的是二进制码，各种处理都可用此数值运算来进行，并可不改变硬件，仅用软件进行操作，便于微机控制，故适应性强。•6)便于集成•数字化系统可采用超大规模集成电路形成，由此带来的是整机调试方便，性能稳定，可靠性高，便于大批量生产，降低成本。数字音响技术必将以它卓越的性能取代模拟音响设备，现代音响工程与调音技术的发展必将是数字化、智能化、精巧化。•动圈耳机:目前绝大多数（大约99%以上）的耳机耳塞都属此类，原理类似于普通音箱，处于永磁场中的线圈与振膜相连，线圈在信号电流驱动下带动振膜发声，信号经过线圈切割磁力线，从而带动振膜一起振动发声。优点是制作相对容易，线性好、失真小、频响宽。缺点是效率相对较低。•动铁：利用了电磁铁产生交变磁场，振动部分是一个铁片悬浮在电磁铁前方，信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片振动发声。优点是使用寿命长、效率高。缺点是失真大，频响窄。常用于早期的电话机听筒。•压电：利用用压电陶瓷的压电效应发声。效率高、频率高。缺点：失真大、驱动电压高、低频响应差，抗冲击里差。此类耳机多用于电报收发使用，现基本淘汰。少数耳机采用压电陶瓷作为高音发声单元。•开放式耳机一般听感自然，佩带舒适，常见于家用欣赏的HI-FI耳机，声音可以泄露、反之同样也可以听到外界的声音，耳机对耳朵的压迫较小。•半开放式没有严格的规定，声音可以只进不出亦可以只出不进，根据需要而做出相应的调整。•封闭式耳罩对耳朵压迫较大以防止声音出入，声音正确定位清晰，专业监听领域中多见此类，但这类耳机有一个缺点就是低音音染严重，Audio-TechnicaATH-M30就是一个明显的例子。•阻抗（Impedance）：耳机的阻抗是其交流阻抗的简称,注意与电阻含义的区别，在直流电（DC）的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，但是在交流电（AC）的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，而我们日常所说的阻抗是电阻与电抗在向量上的和。•灵敏度（Sensitivity）：指向耳机输入1毫瓦的功率时耳机所能发出的声压级（声压的单位是分贝，声压越大音量越大），所以一般灵敏度越高、阻抗越小，耳机越容易出声、越容易驱动。•频率响应（FrequencyResponse）：频率所对应的灵敏度数值就是频率响应，绘制成图象就是频率响应曲线，人类听觉所能达到的范围大约在20Hz-20000Hz，目前成熟的耳机工艺都已达到了这种要求。•音色：又称音品，声音的基本属性之一，比如二胡、琵琶就是不同的音色。•音域：乐器或人声所能达到最高音与最低音之间的范围。•音质评价术语•音染：音乐自然中性的对立面，即声音染上了节目本身没有的一些特性，例如对着一个罐子讲话得到的那种声音就是典型的音染。音染表明重放的信号中多出了（或者是减少了）某些成分，这显然是一种失真。•失真：设备的输出不能完全复现其输入，产生了波形的畸变或者信号成分的增减。•动态：允许记录最大信息与最小信息的比值。•瞬态响应：器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材应当是信号一来就立即响应，信号一停就嘎然而止，决不拖泥带水。（典型乐器：钢琴）。•信噪比：又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。•空气感：用于表示高音的开阔，或是声场中在乐器之间有空间间隔的声学术语。此时，高频响应可延伸到15kHz-20kHz。反义词有“灰暗（dull）”和“厚重（thick）”。•低频延伸：指音响器材所能重放的最低频率。系用于测定在重放低音时音响系统或音箱所能下潜到什么程度的尺度。比方说，小型超低音音箱的低频延伸可以到40Hz，而大型超低音音箱则下潜到16Hz。•明亮：指突出4kHz-8kHz的高频段，此时谐波相对强于基波。明亮本身并没什么问题，现场演奏的音乐会皆有明亮的声音，问题是明亮得掌握好分寸，过于明亮（甚至啸叫）便让人讨厌。•SONY有源降噪耳机——MDR-NC20•★带LED电力显示器的开关，能启动噪音消除电路★电池使用期持久：单单一个7号碱性电池就能连续使用大约45小时★闭合式的超声频耳机★小巧轻便★内附钕磁石，播放强劲低音★以铜箔铝线制成的音圈，重放自然精确的音响★音频反应：16-22,000Hz★灵敏度：(开电)99dB/mW；(关电)98dB/mW★声阻抗：(开电)24Ω(关电)56Ω•什么是高保真耳机？•国际电工委员会IEC581-10标准高保真耳机的主要性能是：频率响音不低于50Hz到12500Hz；典型频率响应的允许误差±3dB；频率响应曲线的斜率不超过倍频程9dB在250Hz-800Hz内左右单元在同一倍频程带宽内平均声压级之差不超过2dB，100Hz-5000Hz范围内，声压级为94dB时，谐波失真不超过1%，100dB时不超过3%；耳机的频率响应在2KHz-5KHz之间允许有所下降，以改善透明度和空间感。•线材对于耳机声音的影响已经是不争的事实。在HI-FI系统中不同的信号线、音箱都明显地改变声音的特质，耳机当然也不例外。•给耳配功放有如下三种情况•第一种情况是，所用的音源，例如CD/DVD机上没有耳机专用输出插孔，这时可以配一只耳机功放，从CD/DVD机的音频线路输出（LINEOUT）用两条信号线接到功放的音频输入插口即可。•第二种情况是，低灵敏度、高阻抗的耳机，用现有的音源如随身听推不动，那么也要选购耳机功放。•第三种情况是，中、高档的耳机，用现有的耳机插孔推出这类耳机还不能发挥出耳机的潜能，增加一个耳机功放能使音质进一步的提升，这种情况下，我们就应该考虑添置一个高品质的耳机功放了。•强声暴露对听觉是有害的。第一种是声创伤，指在一次或数次极强声波暴露中造成人耳器官组织的损害。声创伤总要造成一定程度的永久性听力损失，严重的会导致全聋。第二种是暂时性听阈提高，即产生听觉疲劳。暂时性听阈提高值随声级增加和暴露时间增长而增大。第三种是永久性听阈提高。如果长年累月处在强噪声环境中，听觉疲劳就难以消除且日趋严重，会造成永久性听阈提高即听力损失。ISO1999规定听力损失25dB(在500、1000和2000Hz三个频率上永久性听阈提高的算术平均值)作为听力有损伤的标准。通常人长期处于90dB(A)以上噪声环境中就会引起听力损伤，而且随声级的增加听力损失也会迅速增大。•听觉的掩蔽效应••掩蔽效应是指同一环境中的其它声音会使聆听者降低对某一声音的听力，或者说一个声音的听阈因为另一个较强声音的存在而上升的现象称为掩蔽。当一个复合声音信号作用到人耳时，如果其中有响度较高的频率分量，则人耳不易觉察到那些低响度的频率分量，这种生理现象称为“掩蔽效应”。一个声音对另一个声音的掩蔽值，被规定为由于掩蔽声的存在，被掩蔽声的听阈必须提高的分贝数，提高后的听阈称为掩蔽阈。•人体耳道长度是2.5~3.5cm，而根据物理原理，当满足一定条件会引发耳道的共鸣。当我们使用普通耳机时，引起共鸣的声波频率在2500Hz~3300Hz之间。而入耳式耳机由于阻塞耳道，形成了一个相对密闭的腔室，引起共鸣的声波频率提升到了4000~5000Hz之间，此频段的声波从而被大大增强。而最可怕的是，正是这一波段对听力的影响最大。•切记听音乐不要超过强度所对应的时间，一旦超过便会引起无法恢复的听力损伤（尤其是女性）••1、尽量使用音箱听音乐，其次是头戴。耳机听力安全指数有高到低：音箱头戴普通耳塞耳挂入耳耳塞。•2、使用耳机一个小时左右，应该让耳朵休息一会，切忌连续使用。•3、常做耳朵保健操（轻拉耳垂，轻抚耳外骨）。•4、不要大音量听音乐。还要注意时间问题，音量越大听的时间应该越短，音量与时间的对应关系（一般随身听音量在85-90dB范围）：85dB8小时；90dB4小时；100dB1小时；105dB30分钟；110dB15分钟；115dB0分钟。•5.1.1扬声器的分类•扬声器俗称喇叭，是一种把电能转换为声音的换能器件，它是人们较为熟悉的器件之一。在人们的日常生活中，扬声器发挥着较为重要的作用，如在电影院、歌舞厅等场合，还有收音机、电视机、录放机等电器中都离不开扬声器(系统)。为了区分不同种类的扬声器，首先对它们进行分类。•1.按换能方式分•按换能方式的不同，扬声器可分为电动式扬声器、电磁式扬声器、压电式扬声器、离子式扬声器、气流调制式扬声器及电容式(静电式)扬声器等。•2.按结构形式分•扬声器按其结构形式的不同可分为单纸盆扬声器、复合纸盆扬声器、号筒扬声器、复合号筒扬声器、同轴扬声器等。•3.按振膜形式分•扬声器按其振膜形式的不同可分为锥形扬声器(振膜为圆锥形或椭圆锥形)、平板形扬声器、带形扬声器、球顶形扬声器、平膜形扬声器(指音圈和振膜一体并形成平膜)等。•4.按工作频段分•扬声器按其工作频段的不同可分为低频、中频、高频和全频段扬声器。•5.按用途分•扬声器按其使用的场合不同可分为高保真用扬声器、扩音用扬声器、监听用扬声器、乐器用扬声器、彩电用扬声器、汽车用扬声器、建筑场房吸顶用扬声器以及防水、防火、防爆等用途的扬声器等。•6.按外形分•扬声器的外形各异，常见的有圆形、椭圆形、薄形、球形扬声器等。•7.按振膜材料分•用不同振膜材料构成的扬声器有纸盆式扬声器、碳纤维扬声器、PP盆扬声器、钛膜扬声器、玻纤扬声器等。•5.1.2扬声器的结构、工作原理及技术要求•1.扬声器的结构•现以电动式扬声器为例加以说明。电动式扬声器包括普通纸盆扬声器、橡皮边(或尼龙、泡沫边)纸盆扬声器、号筒式扬声器、球顶形扬声器及双纸盆扬声器等。电动式扬声器的原理结构大致是相同的，现以纸盆扬声器为研究对象。纸盆扬声器的纸盆就是振膜，但并非一定是纸质做成。传统的振膜是用纸桨做成纸质的。近年来常用各种合成纤维作纸盆，其中有聚丙烯、碳纤维、玻璃丝等。纸盆扬声器的结构图如图5-1所示。•电动式扬声器的结构由三部分组成：磁路系统、振动系统和支撑辅助件。•(1)磁路系统。扬声器的性能与磁路系统有密切关系，设计合理的磁路可得到较高效率的能量转换，在