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1、 第九章 专业音响周边设备的原理与应用周边设备是专业音响系统中的重要组成部分。它的作用是对各种节目信号进行加工处理和润色、弥补建筑声学的缺陷、补偿电声设备性能的不足和产生特殊的声音效果等等。使系统的声音更为悦耳动听，满足使用要求。周边设备的特点是品种繁多、功能各异、原理复杂、更新极快、使用广泛；如果不掌握其工作原理和使用方法很难用好用活它们，甚至会适得其反，把音响效果搞得更糟或者把它们全部傍通作为摆设，浪费投资。本章将分别对频率特性均衡器(EQ)、效果器、延时器、声音激励器、反馈抑制器、信号动态处理器、系统控制器和数字音频工作站等八大类周边设备的原理与应用作详细的论述，并对典型产品的调节、使用
2、进行说明。由于周边设备中已大量采用数字音频技术，为方便阅读，在本章的开头专门介绍了数字音响技术的基础知识。9.1数字音响技术基础9.1.1音频信号为什么要数字化？声音信号都是属于连续变化的不规则信号（模拟信号），这种信号在传输、储存和变换中常会产生下列问题：（1） 信号经长距离有线或无线传输后，使信号/噪声比变坏和失真加大；（2） 音频信号储存的录音载体（磁带、唱片和光碟）的信号动态范围只有4050dB，远低于节目源的最大信号动态范围（可达130dB）；（3） 在信号编辑和变换中（节目编辑、转录和延时效果处理等）随着变换次数的增加，音质会迅速恶化。音频信号的数字化则可以完全解决上述问题，使音质
3、有了飞跃的提高。9.1.2如何把模拟类信号变成数字化音频？ 把连续变化的模拟信号变换成离散变化的脉冲数字信号（简称A/D变换）需要经过如图9-2所示的取样（或称采样）量化编码三个步骤。1、 取样（Sampling）根据信息论原理，一个频率为fs正弦波连续信号的信息量完全包含在频率为其2倍的不连续的脉冲信号中，即fp=2fs。如图9-1所示。如果要把20HZ20KHZ范围的音频信号数字化，那么取样脉冲的频率至少应为40KHZ以上，其周期TP=1/40KHZ=25。因此我们现在制定的数字化音频的取样频率标准为44. 1KHZ或48KHZ。图9-1 取样定律2、 量化（Quantization）模拟
4、信号采样后，需解决采样点振幅数值的读取问题。把连续变化的信号振幅按规定级差变成阶梯状变化的不连续的过程称为量化。图9-2 取样量化编码的概念图9-2中的量化级数为三位二进制编码，三位二进制码最多可表达8个十进制的等级（07）。如表9-1所示。表9-1 十进制数和二进制数的对应关系十进制数二进制数二进制波形01234567000001010011100101110111十进制数N和二进制数的关系为N=2n（n为二进制码元0或1的数量即bit数）。很明显，bit数越多，量化的级数就越多，量化后的取值与连续信号数值的误差就越小，这个误差值我们称为量化噪声。用三位二进制数（3bit）读取连续信号的声音
5、范围可划分为8个等级，如果用16位二进制数（16bit）读取时，声音的强弱范围就可划分成216=65536个等级，因而动态范围可达20lg216=96dB。但是bit数越多，传输、储存时需占有的频带也越宽。如取样频率为44. 1KHZ，采用16bit量化位数，将立体声（2路）信号数字化，那么在1秒需传递的脉冲（0，1）数（即需占有的频带宽度）为：44.1103162=1.41106bit/S (即1.5Mbit/S) (9-1)3、 编码（Coding）把量化了的采样值变换成码序列的过程称为编码。二进制使用0和1两个数字，逢2进1。取样、量化和编码的过程统称为模拟/数字（A/D）转换。9.1.
6、3数字化音频信号具备的优点：（1） 编码信号的振幅变化仅为0和1两个状态，其变化范围最多为20dB。因此非常适宜于各种媒体的储存。音频信号的动态范围则取决于采样率和量化的bit数，很容易实现大于90dB的动态范围。目前做得最好的模拟音频系统的动态范围不会超过75dB。（2） 数字音频信号传输时尽管也会有噪声叠加在它上面，但通过对编码脉冲的削波/限幅可完全把它去除。因此数字音频的信号/噪声比极高，声音纯真清晰。（3） 数字音频信号可以进行反复录制，编辑和变换，而不会给音频信号增加失真。（4） 数字信号便于加工处理和控制，因此在周边设备中获得了广泛的应用。9.2频率特性均衡器（Equalizer）
7、频率特性均衡器简称EQ，用来校正扩声系统频响特性的设备。可分为图示式均衡器（Graphic EQ）、参数均衡器（Parameter EQ）和数字均衡器（Digital EQ）三类。应用最多的是图示式均衡器，主要用于均衡房间和系统的频率特性，因此又称房间均衡器，如图9-3所示。参数均衡器用来补偿节目信号中欠缺的频率成分，抑制过重的频率成分。数字均衡器是一种使用数字电路的均衡器，它具有非常优异的性能，既可组成图示式均衡器，又可组成参数均衡器，使用极为方便。图9-3 扩声系统频响特性的均衡(a)系统均衡特性 (b)均衡的特性9.2.1图示式均衡器图示式均衡器简写为GEQ。由多个中心频率固定的带通/带
8、阻滤波器组成。通过面板上推拉电位器键位置的分布，可以直观地反映出所调节的均衡频率的补偿曲线。此均衡器的最大特点是非常直观，当音响师调节完毕后，各频率的提升和衰减曲线一目了然，为使用者提供了很大的方便。图示式均衡器在系统中的作用是：（1） 弥补建筑声学结构的缺陷，校正室内声学共振产生的频率特性畸变。（2） 抑制声反馈，提高传声增益，改善厅堂扩声质量。（3） 补偿扬声器箱频率特性不均匀引起的某些音频频率过强、某些频率声音不足等问题。（4） 修饰和美化音色，提高音响效果，提供不同节目需要的频响特性。图示式均衡器一般由1031个恒定Q值的带通滤波器组成，每个带通滤波器有一个对应的固定中心频率，中心频率
9、的分布可按1个倍频程1/3倍频程设置，均衡调节范围（提升或衰减）为12dB或6dB，并可由开关转换。中心频率的间隔设置，即后一个频率f2与前一个频率f1之比为2n，f2/ f1=2n。国际上ISO机构对图示式均衡器的频率分布有严格的规定，以符合乐声各声部的要求。当频率增加1倍时，人耳的音调感觉增加一个八度音，即音乐上的一个八度音恰为声波信号的一个倍频程关系。为使人的听音感觉与均衡器的调节相一致，图示式均衡器的频率点设置均为倍频程的关系。n=1时，即后一个频率点为前一个频的2倍，称为1个倍频程的均衡器，在整个音频范围内总共可设10个频率点，简称10段均衡器。中心频率分别为：31.5，63，125
10、，250，500，1K，2K，4K，8K和16KHZ。此种均衡器的频率点少，频段间距较大，调整的频率特性较粗糙，但调整容易，一般用在带功放的调音台上或民用的功放机上。市场上没有单独的10段均衡器产品。n=2/3时，即后一个频率点为前一个频率的1.6倍，简称2/3倍频程均衡器，在整个音频范围共可设置15个频率点，简称为15段均衡器，中心频点分别为：25，40，63，100，160，250，400，630，1K，1.6K，2.5K，4K，6.3K，10K和16KHZ。此种均衡器虽多了五个频率点，但在实际使用中仍感频点太少，间隔较大，故一般作为系统调整要求不高或作为舞台返听系统的均衡器。市场上有单1
11、5段及双15段（两路立体声使用）两类产品。n=2/3时，即后一个频率点为前一个频率点的1.26倍，简称1/3倍频程均衡器，在整个音频范围共可设置31个频率点，简称31段均衡器，中心频率分别为：20，25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1K，1.25K，1.6K，2K，2.5K，3.15K，4K，5K，6.3K，8K，10K，12.5K，16K和20KHZ。此种均衡器频点多，频响特性曲线调节精细，用在需要精细补偿的扩声系统主通道中，市场的标准产品有单31段和双31段两类。表9-2 1/3倍频程滤波器的中心频率和带
12、宽1/3倍频程和1/1倍频程滤波器的中心频率和带宽GB3240-82 GB3241-82为了使声音的测量结果能进行相互比较，我国参照有关的国际标准制订了国标“声学测量中的常用频率”和“声和振动分析用的1/1和1/3倍频程滤波器”对1/1和1/3倍频程滤波器的中心频率和带宽进行了标准化，如下表所示：1/3倍频程和1/1倍频程滤波器的中心频率和带宽频带号中心频率标称制（HZ）1/3倍频程带宽（HZ）1/1倍频程带宽（HZ）12345678910111213141516171819202122232425262728293031202531.54050638010012516020025031540
13、0500630800100012501600200025003150400050006300800010K12.5K16K20K17.822.422.428.228.235.535.544.744.756.256.270.870.889.189.1112112141141178178224224282282355355447447562562708708891891112011201410141017801780224022402820282035503550447044705620562070807080891089101120011.2K14.1K14.1K17.8K17.8K22.4K2
14、24.44.744.789.189.11781783553557087081410141028202820562056201120011.2k22.4k标准图示式均衡器的其它功能键：（1）IN/OUT（BYPASS）接入/旁路开关，用来选择均衡器的接入或切出，用此功能键可比较加与不加均衡器的声音效果，便于音响师在进行系统调节时的效果对比。（2）Gain(Level)增益或信号电平调节。GEQ应用时接在调音台的输出和功放的输入之间，调音台输出的平均电平一般均调至0dB（0.775V），而功放的输入电平一般也为0dB，因此我们希望均衡器的输出电平也为0dB，即均衡器的增益为0dB。但必须注意，均衡器的增益调整必须与各频点的提升量（或衰减量）相配合，避免功放输入/输出发生过载失真，影响音质或烧毁扬声器单元。（3）Range提升和衰减量的范围，有6dB和12dB两种选择。最大值为6dB时，调节范围小，但调节精度高。一般6dB的范围很难将系统的频率特性修正到理想状态，因此实际应用时都将使用12dB的量程。（4）LOW CUT（HPF）低频切除（高通滤波器）。它的主要作用是切去话筒近讲时的气流噗噗声及切除50HZ市电交流声。当然在播放音乐和文艺演出时就不能把这些有用的低频
