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现代音响系统中的电平及其测量(下)

2006-02-27 王泽祥 王 鑫 依马狮网


    (接上期)
    七. 音响系统的电平图
    电平图:是描写音响系统中心声音信号(节目信号)在音响系统内各环节的工作电平(电压电平)的图纸。称为“电平图”。
    声音信号(节目信号)在电声系统中要通过许多环节(经过许多不同的设备),为了使声音信号(节目信号)在各环节中都能正常通过(即不产生失真也不被噪声淹没),必须控制(调整)通过各环节处的信号电平。
    图5中的一条折线,就是各环节的输出达额定电平、将各环节设备的输出额定电平值联成的折线,称为工作电平(额定工作电平)分布线。通常这个工作电平值由声音信号(节目信号)电压的准平均值折算过来,这与准平均值音量表(VU表)的指示值相一致。如果电平系统使用准峰值音量表(PPM表)指示信号,则也可用声音信号(节目信号)电压的准峰值电平来表示工作电平。

现代音响系统中的电平及其测量(下)
图5 某电台播出系统电平图示意图

    在电平图中还标出播出系统各环节所承受的最高准峰值电平,称为“最高电平”线,它是声信号(节目信号)的准峰值电平所能达到的上限值。其下限值受各环节的噪声准峰值电平值限制。由电平图可以清楚地看到,电声系统的输出信号电平达额定电平值时,电声系统各环节的设备所留的电平储备值及信号噪声比值。如在调音控制台,录音机等设备,也用电平图表示声音信号(节目信号)在该设备内各环节工作电平,只有控制通过各环节处信号电平,才能使声音信号在各环节中良好通过,即不造成失真的产生,也不会被噪声所淹没。
    综上所述,电声系统的电平图对于正确使用电声系统中各环节设备是十分有意义的。

    八. 模拟(数字)音响系统动态阈
    模拟音响系统是由传声器、多轨录音机、调音台、录音机、复制机、磁带、放音机、功放及音箱组成。如图6所示为该系统电平图。上限电平受音响系统中各种设备的信号最高准峰电平限制,下限电平受该音响系统中各种设备的噪声准峰值限制,在上限与下限之间动态,一般称设备的动态阈。此时动态的定义为信号最高准峰值电平(dBu),减去噪声准峰电平。那么该音响系统的信号噪声比,即是信号最高准平均值电平减去噪声准平均值电平。通常只把用准峰值电平表示的系统或设备动态称作“动态阈”,而只把用准平均值电表示动态称作“信号噪声比”。信号最高准平均值电平比信号最高准峰值电平低9-12dB这个也叫动态储备量,根据视节目源信号的动态范围大小而确定。
    数字音响系统动态阈和信噪比与模拟音响系统动态阈和信噪比的形状基本相似,只是数字的动态阈和信噪比要比模拟音响的动态阈的信噪比更大些,更好些。

现代音响系统中的电平及其测量(下)
图6 某模拟(数字)音响系统动态阈
1.传声器  2.多轨录音机  3.模拟调音台  4.模拟录音机 5.模拟复制机
6.节目磁带 7.模拟放音机  8.功放  9.扬声器

    九. 现代音响系统中录音工作电平的基本概念
    工作电平在音响系统中至关重要,它将决定着整个音响系统质量的优劣。
    工作电图表示着在音响系统中信号流程是否合理,是否能够保证音频信号最高峰值时也不失真,而信号最低值也不被噪声所淹没。
    1.录音工作电平值的选择
    录音工作电平:音响系统(或音响设备)在实际工作中所采取的电平。由于在音响系统中各种设备(如调音台、工作站、音频处理器、记录设备、传送设备等)在正常工作时,都要留有一定的电平储备量(即动态余量),所以工作电平一般比最高准峰值电平低9-12dB。它是根据音响系统的实际情况而确定下来。
    在录制系统信号流程中,调音台的动态阈为110dB,假如选择工作电平比最高准峰值电平低12dB,而传声器动态阈为130dB,同样选择工作电平比最高准峰值电平低12dB,记录设备动态阈为80dB时,这个音响系统的电平图如图7所示。
现代音响系统中的电平及其测量(下)
图7 录制系统工作电平示意图

    传声器的工作电平值:即信号最高准平均值电平,也就信号最高准峰值电平减去电平储备量(12dB)。
    上限如图中上边的实线所表示的。下限则为噪声准峰值电平。即噪声准平均电平减去均6dB(一般噪声的峰值因数约6dB)。这个录制系统的工作电平,则是传声器、调音台、记录设备的最高准峰值电平减去12dB。换言之,系统的工作电平储备量选择为12dB,它完全是根据实际工作的需要选定的电平,而不是各种设备原来就有的技术指标参量。这个系统工作电平值的选定,将决定着音响系统质量的优劣,所以在选定系统的工作电平值时千万要慎重。
    工作电平在音响系统设备上是怎样表现出来的呢?如调音台此时的工作电平是在它的音量单位表(即VU表)指示为“O”VU,它是用简谐信号1KHz,电压是1.228V输出电平值为+4dBu来确定的。也就是这个系统中的最高准平均电平。也称之为系统的工作电平。换言之,音频信号在调音台的音量表上虽然指示为“O”VU值,此时音频信号的最高准峰值电平有可能达到16dBu以上(因为储备准电平值为12dBu),再加上VU表“O”VU时,输出电压为4dBu,即(12+4)dB为16dBu。
2.音频信号平均电平工作阈
    信号电平工作阈:是指音频信号在音响系统中强弱变化的范围。此时音频信号是用准平均值表来计量的,即是用音量表(VU)表计量的。
    传声器的信号电平工作阈为130dBu-12dBu-6dBu,为112dBu了。用同样方法可知,调音台的信号电平工作阈则为110dBu-12dBu-6dBu为92dBu了。记录设备则为62dBu了。
    3.音频信号准峰值电平动态阈
    音频信号电平动态阈:是指音频信号用音频信号准峰值来计量,使用峰值表(PPM表)来计量。传声器的动态范围为130dB-6dB,即为124dB。用同样方法可知,调音台的动态阈为104dB,记录设备的动态阈则为74dB。
    4.信号噪声比
    信号噪声比:是指用简谐信号最高准平均值电平与噪声电平的准平均值之差。此时

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