电声学

Professional System Division I
18
电平
dBu
E 20 log10 Eref 20 log10 E Eref
Eref 0.775V
dBV
Eref 1V
dBm
P 10 log 10 Pref
Pref 1mW
dBFs
dB Full Scape
Professional System Division I
3
对响度的主观感觉
Equal-Loudness Contour
Professional System Division I
4
对音调的主观感觉
• 倍频程 下限频率 fl,上限频率 fh,中心频率 fc
fh 2N fl
fc fh fl fc
fc
fl f h
Professional System Division I
22.3
44.5
44.6
89
89
177
177
354
Professional System Division I
6
对音调的主观感觉
500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 354 707 446 561 713 891 1114 1426 1782 2227 2806 3564 4455 5613 7128 8910 11137 14256 561 707 898 1122 1403 1796 2245 2806 3530 4490 5610 7070 8980 11220 14030 17960
Professional System Division I
23
数字信号处理
分频Crossover 把一个全频信号分成几段不同频率的信号
高音单元 信号 分频器 低音单元
Professional System Division I
24
数字信号处理
分频Crossover 分频点Frequency：决定从哪个频率开始分频 类型Type：
19
数字信号处理
DSP：数字信号处理 Digital Signal Processing 20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字 信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一 种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的 方法，这些信号由数字序列表示。
Professional System Division I
Professional System Division I
17
节目信号源
数字音频设备的主要特点： ——信号噪声比高 ——左右声道的隔离度高 ——动态范围很大 ——信号的记录理论上与记录载体的质量无关 ——失落的信号可以纠正 ——信号多次转录、复制，质量保持不变 ——重放信号的抖晃和波动小 ——谐波失真和互调失真小
电声学
李晴 Sunny Li 专业产品培训师 专业系统业务部
Professional System Division I
2
大纲
• 人耳的主观感觉 • 声音的定位 • 节目信号源
• 电平--级和分贝
• 数字信号处理
• 传声增益
• 扬声器基础知识
Professional System Division I
Professional System Division I
14
声音的定位
声像
声像
声像
感觉声音来自于中间
感觉声音来自于响的那边
感觉声音来自于靠先到那边
Professional System Division I
15
节目信号源
模拟信号： ——唱片； ——磁带； 数字信号： ——激光唱片(CD)； ——数字音频磁带录音机(DAT)； ——数字盒式磁带录音机(DCC)； ……
Professional System Division I
40
音箱
扬声器背面辐射的声波与 正面辐射声波大小相等， 相位相反。如果正反面的 声波相遇，便会抵消，使 声音减弱。
障板
41
Professional System Division I
音箱
Professional System Division I
Professional System Division I
16
节目信号源
当采样频率fs.max大于信号中最高频率Fmax（指低通的，带通的或者高中的有其他的 转换方式）的2倍时，即：fs.max>=2Fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始 信号中的信息，就是可以不失真的恢复出原始的模拟信号
Professional System Division I
8
对音色的主观感觉
音色的决定因素 ------振幅频谱和时域包络 振幅频谱 基频和谐频 时域包络 声音的起振、稳态和衰减的过程
Professional System Division I
9
对音色的主观感觉-振幅频谱
TONE E (659 Hz)
Professional System Division I
34
传声增益
反馈抑制：陷波法和移频法
陷波
移频：找出发生声反馈的频率点，把该频率偏移，一般偏移量在10Hz以下。
两种方法都会影响音质。
Professional System Division I
35
传声增益
扩声系统达到最大可用增益时，厅堂内各听众席处稳态声压级 平均值与扩声系统传声器处声压级的差值，它是频率的函数。 最大可用增益是指扩声系统在所属厅堂内产生声反馈时的临界 增益减去6dB时的增益。
巴特沃兹Butterworth 贝塞尔Bessel 林克维茨Linkwitz
阶数Order：每倍频程衰减6dB为一阶 注意：分频器会影响扬声器辐射声波的极性，需要检验低音扬 声器和中高音扬声器的极性设置是否正确。
Professional System Division I
25
数字信号处理
低通Low-pass、高通High-pass
12
声音的定位
水平面的定位 ——时间差（相位差） ——强度差（音色差）
Professional System Division I
13
声音的定位
水平面的定位
低频：主要决定于到达两耳的声音的时间差(相位差）； 高频：主要决定于到达两耳的声音的强度差(音色差)； 2000Hz一4000Hz范围（声波波长与人头的线度接近）：声场很 复杂，难以用声强差或时间差来解释。
20
数字信号处理
均衡 EQ 滤波器 Filter 延时 Delay 压缩/限幅 Compressor/Limiter 噪声门
Professional System Division I
21
数字信号处理
均衡 EQ：图示均衡、参量均衡
声学上的不足，由电信号来补。
中心频率Frequency：要处理的频率 增益Gain：要处理的增益 Q值：决定带宽
信号处理及放大
当同时使用传声器和扬声器时，由扬声器输出的已放大的声信 号又被传声器拾取，经过中间的放大电路，重新馈给扬声器„ 如此循环下去，就形成了声反馈。
Professional System Division I
33
传声增益
声反馈：
20
50
100
500
1K
5K
10K
20K
中高频容易发生声反馈。 系统响应峰谷起伏越大，越容易发生声反馈。在响应曲线中尖峰出现 的频率是可能发生声反馈的频率
一级 二级
文艺演出类 多用途类
-8dB -8dB
-8dB -10dB
会议类
-10dB
-12dB
Professional System Division I
36
扬声器的结构
扬声器是一种换能器
电能
Fra Baidu bibliotek声能
Professional System Division I
37
扬声器的结构
音 圈 防 尘 罩
磁 铁
中心频率Frequency：“某频率” 增益Gain：升高或衰减量
Professional System Division I
28
数字信号处理
陷波滤波器Notch Filter 常用于反馈抑制
中心频率Frequency：决定要陷波的频率 增益Gain：决定要衰减的量 Q值：决定带宽
Professional System Division I
带通Band-pass：只允许两个频率之间的信号通过； 带阻Band-stop：只允许低于某频率和高于另一频率的信号通 过；
中心频率Frequency：决定从哪个频率开始衰减 阶数Order：每倍频程衰减6dB为一阶
Professional System Division I
27
数字信号处理
High-shelf滤波器、Low-shelf滤波器 High-shelf：使高于某频率的信号逐渐升高； Low-shelf：使低于某频率的信号逐渐衰减；
100
300 TONE G (196 Hz)
500
1K
2K
3K
5K
10K
100
300
500
1K
2K
3K
5K
10K
Professional System Division I
10
对音色的主观感觉-时域包络
Professional System Division I
11
声音的定位
Professional System Division I
5
对音调的主观感觉
中心频率（Hz）
16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 1/1倍频程 低频（Hz） 高频（Hz） 11.3 22.6 1/3倍频程 低频（Hz） 高频（Hz） 14.25 18.06 17.82 22.45 22.27 28.06 28.06 35.3 35.64 44.9 44.6 56.1 56.1 70.7 71.3 89.8 89.1 112 111 140 142.6 179.6 176 224 223 280 281 353 356 449
Professional System Division I
31
数字信号处理
噪声门 把低于某电平值的信号当作噪声屏蔽掉
阈值Threshold：“某电平值” 衰减量：对低于阈值的信号的衰减量 启动时间、保持时间、恢复时间
Professional System Division I
32
传声增益
声反馈：
707
1414
1414
2828
2828
5656
5656
11312
11312
22624
Professional System Division I
7
对音调的主观感觉
倍频程分作十二等分，每一个称为半音，频率比是21/12。每一 个半音分为l00音分，两个频率fl, f2相比的音分数就是1200 log2( f2/f1)=3980lg(f2/f1)
29
数字信号处理
延时 Delay
可用于产生回声
时间 ms 距离 m, mm, feet, inch 采样率 sample
Professional System Division I
30
数字信号处理
压缩/限幅 Compressor/Limiter 避免过强的信号损坏功放或扬声器系统
阈值Threshold：输入信号高于此值时压缩/限幅开始工作 压缩比：当信号高于阈值时，压缩的比率 启动时间：该功能起作用所需的时间 恢复时间：输入信号低于阈值时，压缩/限幅停止工作所需时间
背 板 振 膜 定 心 支 片 盆 架
Professional System Division I
38
扬声器的工作原理
Professional System Division I
39
扬声器的参数
尺寸：1.75”, 2.25”, 4.5”, 5.25”, 12”, 15”… 额定阻抗：4Ω，6Ω，8Ω，12Ω，16Ω 谐振频率：决定重放下限 灵敏度：1m/1W 声压级（dB） 最大声压级：1m/额定功率 声压级（dB） 功率：1W, 10W, 100W, 200W, 500W… 指向性 失真：谐振频率以上不超过7%
Professional System Division I
22
数字信号处理
滤波器 Filter
分频Crossover、 低通Low-pass、高通High-pass、 带通Band-pass、带阻Band-stop、 High-shelf滤波器、Low-shelf滤波器、 陷波滤波器Notch filter；
低通Low-pass：只允许低频信号通过； 高通High-pass：只允许高频信号通过；
中心频率Frequency：决定从哪个频率开始衰减 阶数Order：每倍频程衰减6dB为一阶
Professional System Division I
26
数字信号处理
带通Band-pass、带阻Band-stop