音响技术.docx

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音响技术

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杜比降噪系统

  杜比降噪系统是基于磁带机应用的一种降噪电路,我们知道音频段的高频信噪比不良是磁带录放音机的先天缺陷,杜比降噪技术的核心是"加重/去加重"即先把节目的高音分量适当提高即"加重"然后录制,于是在磁带上,高频的信噪比就提高了,但对于信号来说,这时是存在着频率失真的（高频过冲）,为了补偿这种失真在放音时再把高音分量适当衰减即"去加重",这样节目中的过冲部分就平复了.在去加重的过程中高频噪声一同被衰减掉,所以高频段的信噪比得而改善.

  为了进一步提高磁带录放机的信噪比,杜比实验室先后提出了杜比A.B.C三种动态降噪技术,这些技术是利用听觉的"掩蔽效应"来确定加重/去加重的量值,而且不同频段处理方法也不同.杜比A.B.C三者的频段划分加重的量值各不同,杜比A主要用于专业机,B.C则用于家用设备.

杜比立体声系统

  当初的立体声系统只由二个声道组成,显而而见用两个声道来反映一些大型的演奏音乐是完全不够的,为此美国杜比（DOLBY）公司经过精心设计发明了一种4-2-4立体声编码技术（图D是这种编码器的原理图）,它的原理是把多声道的立体声节目用四个声道即左（L）中（C）右（R）环绕（S）来表现.但是当时大多数的音频设备都是双声道为主,所以为使四个声道的立体声节目能在双声道设备上使用,杜比公司通过编码技术把四声道合为双声道,在还原时只需一台解码器将双声道还原为四声道即可.这就是所谓4-2-4编码技术.杜比立体声系统其主要特点是引入了一个真实的环绕声信息（S）,这是它与其他模拟环绕声系统的区别.一般模拟环绕声只有两个基本声道（L,R）,它的环绕声是通过这两个基本声道信号移相,加减,延时等后处理产生的是一个假信号,而杜比立体声具有真实的空间感和方位感.一般模拟环绕声则只能产生一种包围感.杜比立体声的环绕声道（S）其实是一个单声道信号（有些人认为它是一个双声道信号这是错的）,它并不存在所谓的左环绕和右环绕（AC-3除外）,但人们通常为了营造一种宽广的声场所以采用了多个扬声器来从现环绕声道,其实每个扬声器所发出的声音是一样的,只不过是位置不同罢了.图D1是杜比立体声系统的解码器简图.

杜比环绕声系统

  其结构如图D2,由图可知两路输入信号LT.RT进如解码器后形成L'.C'.R'.S'四路其中L'.R'信号直接取自输入信号LT和RT.输出信号它们有如下关系:

L'=L+0.7C+J0.7SJ表示移相同90度

R'=R+0.7C-J0.7S

C'=0.7L+0.7R+C

S'=0.7L-0.7R+JS

  从以上四式可知,每一个输出声道都包含有其它路声道的信息,这些其他声道的信息和主声道（如L'=L+0.7C+J0.7S,其中的0.7C+J0.7S就是其它声道的信息）电平仅相差3DB（0.7倍）也就是说四个声道的相邻声道间的分离度只有3DB,考虑到中心声道C是以相同相位和电平分到RT和LT中的,因此可以从L'和R'来获得正确的中间声象定位效果.在图D2的杜比环绕声系统中,解码器对LT.RT未作任何处理,让其直通输出而省去了中间声道来改善前方声道的分离效果.置于前后方向声道的分离度则是靠解码器对后方作一系列处理来达到,先是延时然后通过一个低通滤波器把信号带宽限制在7KHZ以下,这一措施主要是减少高频串音,同时防止延时电路所产生的噪声进入后级,再后加入了改进型的杜比降噪器能提供6DB的降噪量,也就是说能使环境噪声及串音同时减少一半.

  综上所述,杜比环绕声系统与杜比立体声系统的不同之处是少用了一个中间声道,杜比立体声系统适用于大场面的听音环境如影剧院等,而杜比环绕声系统适用于小场面的听音环境如家庭影院.

杜比定向逻辑环绕声系统

  其结构如图D3,这是对杜比环绕声系统作进一步改进后的电路.定向逻辑环绕与环绕声系统有三处不同:

1.增设了一个中心声道,从而与专业的杜比立体声系统一致;2.采用了自适应矩阵替代杜比环绕声中的固定矩阵电路;3.增设中心模式的控制.

  杜比环绕声系统中的固定矩阵功能单一,仅仅是为了取出S'（后环绕信号）信号而已.定向逻辑环绕系统中的自适应矩阵将执行十分复杂的功能,它能根据LT.RT中的L.C.R.S四个声道信号强弱状态情况从中检出并以对数方式加强占优势方的信号（即加强信号电平较强的声道）,但能保持音量不变,从而使优势声道方向上的声象定位十分明确,这相当于提高了信号间的分离度,所以自适应矩阵电路又叫方向增强电路它使声道间的分离度从原来的3DB提高到30DB以上.

  杜比逻辑环绕声系统恢复了使用中心声道,并设置了中心模式控制器,其作用是对中心声道作出某些控制.在家庭影院中,人们可能会出于自己的爱好使用小功率的中间扬声器或中功率扬声器和大功率扬声器或干趣不使用中间扬声器的情况,另外由于一些家庭可能听音环境较小所以不使用后环绕声扬声器,为了使上述各种情况下均能获得尽可能好的环境效果,需要选择合适的中心模式,一般有三种模式设置:

1.仿真模式:

它的作用是把中心声道的声音平均地分配到左右声道中去重放,显然这一模式适用于不使用中间扬声器的情况.

2.普通模式:

它的作用是把中心声道中对方向性基本没有影响的100HZ以下的低频分量平均地分配到左右扬声器中去重放.中心声道则重放高于100HZ的频率分量.这是家庭影院中最常使用的模式（它适用于用小功率中心扬声器的情况）.

3.宽带模式:

在这一模式下,系统对中心声道的声音不作如上分配保持原样传输,显然它适用于采用较大功率的扬声器作为中心扬声器的情况.

另外通常还有一个"三声道逻辑模式"它的作用是把后方环境信号送到前方声道中去重放,显然这一模式适合于不希望使用后方扬声器的使用者.

  总之,杜比定向逻辑环绕系统它采用了方向性增强电路可以在扬声器方向上产生一个清晰的声象,对于影视片中的对话环境效果声等单一声源发声的情况特别有效,结合人们视觉和听觉的心理作用在保证前方立体声声场基础上,可以获得很好的环绕效果.

家用THX环绕声系统

美国噜卡斯公司在杜比定向逻辑解码器的基础上推出了THX（电影院高保真音响重放系统）,THX的目标是使影院中重放声正确地达到录音棚制作时的音响效果,图D4为一THX系统的框图,可看出它与杜比系统的差别主要在于应用了一个称为"THX控制中心"的单元电路,通过图D4我们可清楚地看出它与杜比系统的关系和联系了,THX系统使用的软件与杜比系统相同,因而其中必然有杜比解码器,两者区别在于THX系统对杜比解码后的信号作了进一步的加工处理,目的在于精确补偿空间的声学特性,校正主声道与环绕声道间音色上的不平衡等,从而保证杜比编码的声源节目能得到最忠实的重放.

数码声场重建系统--DSP（三维立体声系统）

    这个系统的基本目标是要让人在家庭条件下听到的声音信息与现场听到的"一模一样".室内声音无非就是由直达声和反射声组成,然而由于它们在时间,方向和强度等方面千差万别,在现场听到的声音就变得十分复杂,要重建这些声场就必须须掌握上述声场的定量数据.只要了解各反射声的定量数据才能用电声手段把它模拟出来,首先根据某音乐厅形体数据和它的各个界面材质建立相应的数学模型,然后确定好声源位置和一定范围的聆听区,运用几何声学中的声线法可以作出声源在厅内的各次反射声的路径,便可求出通过聆听区的反射声的方向和强度,根据各次反射声的时间间隔便可得到反射的时间序列,这样便获得原始声场的特征数据.接下来用计算机模拟所得的数据,运用延时放大器和扬声器阵列利用声源中的直达声信号通过控制各延时器的延时量来模拟各次反射声方向和强度与各反射声的先后从而重建一个相似的声场.所以一些高级具DSP功能的AV功放内部就储存有十多种不同环境的声场数据,通过与杜比环绕系统配合营造出十多个声场模式.注意这是所输入的声源信号还是模拟信号,所谓数码的意思是指各声场模拟数据在出厂时就由厂家将这些数据以数码形式储存在相应的控制芯片上,当调用这些数据时,这些数据就会控制各辅助放大器的音量,延时量从而建立起相应的声场效应.

    通过以上介绍,我们可知DSP的原理并不复杂,它的优点是对声源没有特别要求,但它的不足之处是不能反映声源本身的演奏环境.

家庭影院的心脏----AV功放

　　AV功放是家庭影院的中枢。

市面上有些模拟的AV功放，严格地说并无定向功能，只有采用杜比定向逻辑解码器，才能使人们在观看画面的同时，真正能感受到一个与画面同步的。

动态的声场，产生多维空间的临场感。

当然，所使用的音响软件必须带有DOLBYSURROUND或THX调标记。

　　目前市面上出售的定向逻辑解码器分为三种类型：

纯解码器，机内不带功放，但含有定向逻辑解码器芯片，可以输出多个声道的信息，包括左。

中、右环绕（通常二路）重低音等。

这样用户可以灵活选配功放，但配哪些功放也有讲究，否则难以营造理想的声场效果。

从这一点来看，越简单者反而要求越高。

　　带有中置及环绕功放的解码器，机内不带主功放、重低音功放，但各路声道都有信号输出端口，包括中置及环绕。

这样，主功放要外配功放，重低音可以配功放，也可以配有源音箱。

中置和环绕可以选用机内功放，也可以外配。

　　这种机型适合于原来已有双声道功放的家庭，将自己的音响系统升级为家庭影院。

也适合于音响发烧友提升器材的档次，例如主声道可以选配胆机等更高档次的功放，以欣赏到悠扬梦幻般的声场效果。

　　带有全声道功放的定向逻辑解码器。

由于受到整机的限制，其主声道功放的功率不可能做得非常大，绝大多数采用集成电路制成，能满足一般家庭之用。

其中主功放功率在5OW左右，中置、环绕功率在3O一4OW，重低音功率在5OW以上。

带有这种解码器的AV功放，用户使用起来十分方便，只要配上相应的音箱，再加上LD或DVD，大屏幕彩电即可形成影院系统，性价比较高。

论音响功放机

     音响中的功放是整个音响设备中的关键部件,所以音响发烧友们都在其上不惜花费人力物力财力进行"摩机",在电源部分,电路的整体布局,用料等方面进行不断改良.本人并不是超级发烧友,充其量算是一位音响爱好者吧,为此在这里我就以一个音响爱的身份谈一谈我对音响功放的看法.

    功放分胆机与石机,先讨论石机.石机最初的功放为甲类功放,这类功放的功放管的工作点选在管子的线性=放大区,所以就算在没有信号输入的情况下,管子也有较大的电流流过,且其负载是一个输出变压器,在信号较强时由于电流大,输出变压器容易出现磁饱和而产生失真,另外为了防止管子进如非线性区,此类放大器往往都加有较深度的负反馈,所以这种功放电路效率低,动态范围小,且频响特性较差.对此人们又推出了一种乙类推挽式功率放大器,这类功放电路其功放管工作在乙类状态,即管子的工作点选在微道通状态,两个放大管分别放大信号的正半周和负半周,然后由输出变压器合成输出.所以流过输出变压器的两组线圈电流方向相反,这就大大地减少了输出变压器的磁饱和现象.另外由于管子工作在乙类状态,这样不仅大大的提高了放大器的效率且也大大的提高了放大器的动态范围,使输出功率大大提高.所以这种功放电路曾流行一时.但人们很快发现,此种功电路由于其功放管工作在乙类工作状态,所以存在小信号交越失真的问题,而且电路需使用两个变压器（一个输出变压器,一个输入变压器）,由于变压器是感性负载,所以在整个音频段内,负载特性不均衡,相移失真较严重.为此人们又推出了一种称为OTL的功率放大电路.这种电路的形式其实也是一种推挽电路形式,只不过是去掉了两个变压器,用一个电容器和输出负载进行藕合,这样一来大大的改善了功放的频响特性.晶体管构成的功放电路有了质的飞跃,后来人们又改良了此种电路,推出了OCL和BTL电路,这种电路将输出电容也去掉了,放大器与扬声器采取直接藕合方式,直到现在由晶体管组成的功放电路,其结构基本上是OCL电路或BTL电路.OTL电路与BTL电路不同之处是采取了正负电源供电法,从而能将输出电容取消掉.BTL电路是由两个完全独立的功放模块搭建组成,如图C所示.IC1放大输出的信号一部分通过IC2反相输入端,经IC2反相放大输出,负载（扬声器）则接在两放大器输出之间,这样扬声器就获得由IC1和IC2放大相位相差180度的合成信号了.

   不论是OCL或BTL功放电路,由于其去除了输出变压器和输出电容器,使放大器的频响得到展宽,但与扬声器配接方面又产生了矛盾.当功率放大器连接一个标称阻抗低于其额定负载阻抗的音箱时,理论上将使输出功率增加,但这是有条件的,功放必须有足够小的输出内阻且必须有足够大的电流增益,电源能提供足够大的工作电流,否则不但不失真功率不能增加反而引致放大器性能下降.另一种情形是功率放大器连接一个标称阻抗高于其额定负载阻抗的音箱,这时似乎功率放大器会轻松些,其实也不尽然,如果放大器的电源电压容量不够大,重放时可能未到其额定输出功率就发生电压过载失真.还有因为音箱是感性负载,在整个音频段内,所呈现的阻抗是动态变化的.另外扬声器音圈会产生感生电动势,这个感生电动势对扬声器的运动有阻尼作用,放大器的输出阻抗对扬声器所产生的感生电动势有旁路作用,从而能有效地抑制扬声器的感生电动势.

  综上所述,晶体管功放要得到好的放声效果,就必须要有较低的输出阻抗,较大的电流增益,电源方面要能提供足够大的工作电流,和较高的电源电压.

   为了使放大器具有较低的输出阻抗和较大的电流增益,功放的后级我们可用多对功率管并联来实现,并且选取耐压值尽可能高的功放管,使其能适应不同阻抗的负载.不过此举就要增加推动功率了,一台好的功放对电源的要求的苛刻的,为了能提高瞬态响应和提供足够的电流整流管要采用大电流开关型整流二极管（有人称为高速整流二极管）,另外滤波电容要采用万μF以上的.由于功放在工作时产生的瞬态电流达10安（视功放机的功率而定）以上,后级的接触电阻和连线电阻均不能忽略,例如:

电路存在0.1欧的交流阻抗,那么在10安电流的作用下就在其上产生1伏的交流电压,这个交流电压会藕合到前级,轻则产生交流干扰,重则会使放大器产生自激而损坏功放管.我们曾维修过多台大功率功放机,因整流二极管接触不良或滤波电容虚焊而造成烧坏功率管的.另外,由于大功率的功放机均具较高的增益,所以电源的去藕电路就非常重要,否则很容易产生交流声干扰.一般的功放机均要两级以上的LC滤波电路,且滤波电容的接地点的选取均有讲究.最后就是电源变压器了,现在的功放机其总体效率大概在50%--60%左右,所以所选择的电源变压器的功率的选取应为:

扩音机的最大不失真功率/0.5例如:

一台最大不失真功率为100瓦的功放机其电源变压器的功率应是100/0.5=200瓦.另外为了减少电源内阻和漏感对放大器的干扰,在电源变压器的设计上应尽量减少每伏匝数和选用高磁通率的铁芯.环牛（环形铁芯变压器）就是一种性能较好的变压器.

  在这里我还要提一提的是功放机的一个非常重要的参数---动态范围.我们知道现在高档的数字化音源如CD机,DVD机由于采取了高比率的数字量化,其输出的音源的动态范围较传统的收音机和录音机均大很多.所以,功放机如果没有足够的动态范围与之相配就很容易产生切峰失真,在切峰失真的信号波形中包含了极丰富的功率能量很大的高次谐波成份,它们加入到音箱中,其能量就极可能超过扬声器的承受功率而令其烧坏.所以我认为在一般的家庭的听音环境中,功放机输出有10瓦左右的功率就足够了,那么选配的扩音机的最大不失真功率应为其10倍左右,即功放机的不失真功率起码为100瓦,只有这样才能有比较好的听音效果.

下面讲一讲电子管功放机.....待续

  音响器材主观评价是在环境、节目可控制的条件下用听的方法对器材特点进行的评价。

对于音响

器材，它是指标测量所不能代替的。

仅就单台器材进行主观评价常常会有困难，所以通常是用标准

器材或在多台器材之间进行比较，以得到对响度、频率范围、音调平衡、空间分布、质量和不均匀

性等因素的综合效应感受与评价结果。

这里所要讨论的主观评价问题，主要有以下方面，供发烧友

们参考。

1、环境

  器材的主观评价应当在设计规定的工作条件下、在实际使用的环境中进行。

家庭用的音响、专业

音响都应当在其各自工作的环境下做出实验。

2、评价人员

  按一般要求，参加测评的人员应由5－9名有经验的人组成，并要考虑他们中的性别、年龄、专

长等结构。

3、器材安装

  参加实验的设备都应该是类似于实际工作条件下所使用的，其安装和摆放位置都要与实际使用情

况基本一致。

4、声级控制

  把实验声级控制在恰当的范围，对正确评价，实际工作条件下，高频、中频、低频的平衡，畸

变、瞬态响应等时是很重要的。

最高的声级并不表示应当达到实验系统的最大功率容量，过高的声

级在评价中是有害的，但声级太低又会失去许多声音的细节。

如果是评价音乐放音系统，适当的声

级应控制在75－95dB之间。

5、环境噪声

  听音实验应该引进相应于器材实际工作条件的环境噪声，并有与之相当的声级和频谱。

一般家庭

用器材测评，环境噪声应在42－45dB左右，频率范围主要在100－3000 Hz之间。

6、信号源和节目材料

  实验中使用的信号源要有符合使用的功率或电平，节目要保证有足够的频段和振幅。

听音乐的器

材还应当包括典型的单件乐器、合奏音乐与歌曲等节目，构成适当的实验评价材料。

7、评价指标

  制定评价指标应以通常的项目为准，有特殊要求时再增减项目或改变指标体系。

各国的音响测评

项目并不统一，我国在音质评价上分为明亮－灰暗、丰满－干瘪、清晰－浑浊、平衡－不平衡、柔

和－尖硬、结实有力－虚软无力、真实－不真实7个项目，立体声评价分为立体感、空间感、临场

感3个项目，总体评价包括自然感、氛围感、整体感、单声道兼容性4项，按0－10进行评分。

在测

评前，参加测评的人员应就评价项目的含义取得共识，通过聆听标准系统的测试节目，明确评价的

大体标准。

8、基准系统

  使用基准系统进行评价，必须事先对系统进行严格校正，可由专家小组调整到大家认可的程度，

有条件时应当记录基准系统的实际输出频谱和失真情况，作为参考。

与基准系统比较使用盲听方

法，并用适当方法进行器材切换指示，由实验人员独立作出评价，秘密投票。

对投票结果处理应当

使用适当的、大家公认的统计方法。

9、多台比较系统

  用待测器材与多台器材间的两两比较，应考虑所有参测的器材有相似的基本指标，做价格定位测

评时也可参考相应同档次中的器材。

参测的器材事先要由专家小组认可，并有一定的差异性，以涵

盖多数物理指标相近又各有特点的器材，从中评价待测器材的倾向性。

其实验的方法与第8中相

同。

10、相对听音位置效率

  因为听音位置不同，音箱的相对响度效率、相对声场定位是不同的，应采取适当方法，避免因不

良的听音位而造成评价偏差。

11、频率范围

  用于测试的节目的频率范围要能完全涵盖待测器材的频率范围，并有适当超出，由此保证可靠的

测评结果。

12、允许功率容量

  它是指可闻失真出现时的输出功率，是描述大动态放音的主要指标。

一般Hi－Fi系统，在声级

控制条件范围内，应有足够的允许功率容量作为保证。

13、频率响应

  放音系统在听感上的频率均衡是必须保证的，这与音色评价并不矛盾，而且是音乐质感的基础。

它在听音实验中是最需要经验的测评项目之一，也与听音者的偏好有一定关系，但设计完善的测评

方案，可以通过适当的评价统计方法，消除听音者的偏好产生的影响。

14、非线性畸变

  主观测评听到的畸变是全系统的总体畸变，所以除测评－参评器材外的其它器材，性能要求要更

高一些，以将测评器材本身的畸变和失真强调出来。

另外，也可用不同质量等次的同类器材进行听

音实验来决定。

15、瞬态响应

  不良的瞬态响应会导致不清晰的颤动放音，使音乐和语言失去原有特征。

在测评中常用听脉冲声

的方法进行，从输出声的迅速上升和下降的偏差来描述测评器材的瞬态特性。

通常实用上采取试听

钢琴、木板声或其它有很快上升、下降特性的声音的重放来判断。

具有不均匀频率响应的器材，常

呈现不良的瞬态响应，在一些频段上的声音上升和下降不清楚，含有颤动声，如果低频段有峰值，

在重发的低频声中会出现很大的释放延迟。

16、总体情况

  器材测评的最后，应当由测评小组就总体情况进行讨论，充分发表自己的看法，记录他们意见上

的异同及原因，作为与测评统计结果比较的依据。

最终的测评报告，是对器材测评总体情况的全面

反映，可作为改进产品性能的依据，也可作为公布某项产品质量的真实材料。

  没有经过严格测评实验的器材，其主观评价都只能作为个人感受，缺乏客观的比较基础，如果你

迷信“权威”和“金耳朵”的话，那将是容易造成失误的原因。

付件：

对器材主观测评中AB制的讨论

AB比较好不好？

（mjune）

  我喜欢用AB比较来比较器材。

但是AB比较不一定准确，主要是

  1）器材需要的搭配不同，如3/5A用mcintosh推不好，opera的合并蛋鸡都能推它好，但是

chario如果将mcintosh和opera摆在一起AB比较，opera的就会听不下去。

另外曾用E-406v推过

chario和habeth 3/5A，chario也会听不下去，但是E-406v并非habeth 3/5A的佳配，同厂中而

是p3的佳配。

  2）有一个长期性的问题，有些器材AB比较，初听迷人或吓人，有些不耐听，而有些容易腻。

  3）心情不同时，AB可能会有不同的结论。

  所以AB比较，一定要考虑好器材的特性，另外要有一定的时间来进行。

欢迎大家讨论。

AB制一直是音响主观评价中较能为人接受的方法，但不是人人都能正确掌握……（j）

  AB制主要分为基准法、两两比较法。

  基准法必须有一套精调到频响基本完全平直，各项指标基本满足的系统（虽然音色不是大家都满

意），主要通过换接器材方式，用以比较器材与基准系统间的变化，确定测试器材的声音倾向。

  两两比较法是在统计理论的基础上，取3-5台被推荐参评的器材（事先由参评的专家集体进行选

择推荐，并具体说明推荐意见），用统一模式，两两比较测评，通过相关检验等统计分析方法，得

出测评器材与参评器材之间声音倾向的相关性，确定测评器材的声音效果。

  目前许多发烧友使用的AB制评价方法都是不严格的，说明不了测评器材的优良与否，只是对某

种声音倾向喜好的比较。

如喜欢金嗓子功放音色的人，通常都以金嗓子功放为标准比较，它可以说

是对基准法的延伸、泛化，但不严格，不能对测评器材做出全面评价

第一步：

怎样选择一套称心的器材

        发烧的第一步，就是选择器材。

你可能面对眼花缭乱的器材无从下手。

杂志

     上写手们的推荐商业味极浓，让人不知可否，初入此道者又极易受其诱导。

     听一下发烧友的评论又各有各的道理，真让你茫然。

     首先制定投资计划。

俗话说一分钱一分货，没有足够的银两是难以买到上

     档次的器材的 如何少投资也买到超值的器材，也就成了你的第一个发烧话题。

         为了使你一开始就能正确的认识了解和接受音响，我们认为一套基本的HI-

     FI器材[音箱功放，CD机]按照目前的市场价，不能低于6000元人民币。

三大件

     的比例我们仍赞成经典的推荐法，既音箱占二分之一，功放+CD占二分之一。

   6000元的购置：

         这一档次的音箱有很丰富的选择如