浅谈音响基础技术

freego3155

浅谈音响基础技术

　　当您在欣赏美妙的高品质音乐的时候，你是否注意到，还原高品质音乐的两大组成部分是：高品质片源（软件）和高保真器材（硬件）？片源和器材在音乐的还原过程当中所起的作用跟电脑的软件和硬件的关系一样，谁离开谁都不行。
　　在古代人们听到好的音乐演奏，一旦演奏结束，声音就永远消失了，只能发出“此曲只应天上有，人间能得几回闻”的感叹。但是从爱迪生1877年发明留声器以后，100年来电声技术发展是很快的。从粗纹唱片到密纹LP唱片再发展到数字激光唱片CD、激光视盘LD、以及今天的VCD、DVD，其中还有磁记录设备比如录音机、录像机和数码磁记录设备等等；其它如放大器，音箱制造从原理，制作都有日新月异的进展。
　　由于电子、电声技术的进步，人们不但可以将美妙动听的声音记录下来，而且还尽可能真实记录下来，尽可能真实的重放出来。这种音响器材一般称之为高保真音响（英文Hi-Fi，High fidelity.）。发烧音响器材大义上与高保真音响器材是一致的。
　　和前人相比，当前的音乐爱好是幸运的，只要你拥用一套高保真音响器材，你可以足不出户就可以随时欣赏你所喜欢的各种音乐，也可以欣赏著名指挥大师指挥世界一流的乐团的精彩演奏，欣赏著名演奏家拿手的绝妙演奏，还可以反复随时听。
　　在北京、上海、广洲、在香港，在台湾，几乎所有经济发达的国家和地区，都有为数甚多的音响爱好者。现在流行一个名词，音响发烧友，简称发烧友。相应的高保真音响（Hi-Fi）也有经久不衰的市场，成为消费类电子市场的重要组成部分。
　　正由于发烧热、音响器材热，推动了音响器材的发展和文化品味的提高。因此发烧热活动受到公众的欢迎。至于发烧友对音乐和音响器材过于偏爱，公众也采取宽容的态度。至于极少数人，音响发烧到走火入魔只是适当引导即可。还有些人购买音响器材，以进口价格昂贵来弦耀财富，以满足自已的虚荣，那就是和音乐、发烧友并无关系的两回事。
　　以后陆续向大家介绍一些有关音响器材方面的基本知识、器材的选用和搭配知识、自己动手ＤＩＹ的知识和其他一些有关问题，由于个人水平有限，所以大多数东西是从网上转载或者在原文的基础上修改，牵涉到对某一些具体的问题或者具体的产品的认识问题，不免会有一些偏颇，希望大家理解，也欢迎大家讨论。

　　一、音响知识名词、术语解释。
　　1、音响技术的发展历史。
　　音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。 1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如“威廉逊”放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。 60年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。 在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员--集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。 70年代的中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色，以及动态范围达90dB、总谐波失真THD《0.01%（100kHz时）的特点，很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。 音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。
　　介绍一下dB的具体含义。 单位dB是一个在电子方面使用得非常广泛的，它是测量和比较一个系统的功率，电压和电流大小的相对单位。后来由于科技的进步，认识到人类对声音的响应是按对数规律变化的，于是有了一个单位就是贝尔（Bel）是电话的发明人的名字。其表达式是： Bel=lg（P/Po）P是被测量的功率Po是参考功率：Bel表示以10为底的对数。实际中发现Bel太大了，于是取其十分一作为一个新单位，就是分贝（dB）将Bel除以10就是dB表达式是：dB=10lg（P/Po），dB=20lg（E/Eo），dB=20lg（I/Io）。
　　2．什么是Hi-Fi？
　　什么样的音响器材才Hi-Fi？ Hi-Fi是英语High-Fidelity的缩写，直译为“高保真”，其定义是：与原来的声音高度相似的重放声音。那么什么样的音响器材的重放声音才是Hi-Fi呢？迄今为止仍难以作出确切的结论。音响界的专业人士借助于各类仪器，通过各种手段，检测出各种指标来决定器材Hi-Fi的程度，而音响发烧友则往往通过自己的耳朵去判断器材是否达到心目中的Hi-Fi。判别重放声音高保真程度的高低，不仅需要有性能优良的器材和软件，而且还要有良好的听音环境。因此，如何正确衡量音响器材的Hi-Fi程度，还存在着客观测试和主观评价的差别。
　　3．音响系统的主要技术指标。
　　音响系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一个单元自身性能的好坏，如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。其技术指标主要有六项：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。
　　一、频率响应：所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝（dB）为单位表示频率的幅度。 音响系统的总体频率响应理论上要求为20~20000Hz。在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因，往往不能够达到该要求，但一般至少要达到32~18000Hz。
　　二、信噪比：
　　所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝（dB）来表示。一般音响系统的信噪比需在85dB以上。
　　三、动态范围：
　　动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，单位为分贝（dB）。一般性能较好的音响系统的动态范围在100（dB）以上。
　　四、失真：失真是指音响系统对音源信号进行重放后，使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化。音响系统的失真主要有以下几种： 1．谐波失真：所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分。此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。高保真音响系统的谐波失真应小于1%。 2．互调失真：互调失真也是一种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。 3．瞬态失真：瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，从而使信号产生失真。一般以输入方波信号通过放音设备后，观察放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。
　　五、立体声分离度：立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。
　　六、立体声平衡度：
　　立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1dB。
　　4．音响系统重放声音的音域及音频范围是如何划分的？各个频段对音乐的表现如何？
　　音响系统的重放声音的音域范围一般可以分为超低音、低音、中低音、中音、中高音、次高音、高音、特高音八个音域。音频频率范围一般可以分为四个频段，即低频段（30~150Hz）；中你频段（150~500Hz）；中高频段（500~5000Hz）；高频段（5000~20000Hz）。 其中，30~150Hz频段：能够表现音乐的低频成分，使欣赏者感受到强劲有力的动感。 150~500Hz频段：能够表现单个打击乐器在音乐中的表现力，是低频中表达力度的部分。 500~5000Hz频段：主要表达演唱者语言的清晰度及弦乐的表现力。 5000~20000Hz频段：主要表达音乐的明亮度，但过多会使声音发破。
　　5．音响发烧友有哪些常用术语。
　　音响发烧友常用的术语较为抽象，常用的术语如下： 1．神经线：主要指输送低电平（毫伏、微伏级）、小电流的信号线。一般神经线为音频、视频两用，较高级的神经线两端的插头为镀金的RCA插头，并在导线的表面涂有防静电保护层。 2．发烧线：主要是指截面较大、股数较多的音箱信号传输线。品质较高的发烧线是采用无氧铜等材料制成的。 3．煲机：所谓煲机类似于机械类机器的摩合期，即将音响器材工作一定时间后，使机器内的温度与环境温度相同，使各级放大器的工作状态达到最佳点，此时重放的声音为最佳。 4．摩机：所谓摩机源于英文Modify，意为修正、修饰。发烧友对音响系统内的元器件或线路进行更换、改造，使其升级，称之为摩机。 5．爆棚：所谓爆棚是指音响器材在重放时，当乐曲进入高潮时所产生的震耳欲聋的气氛。 6．胆机：胆机是指采用电子管制作的放大器。电子管放大器温暖通透的音质让老一辈发烧友至今难以忘怀。 7．石机：所谓石机是指采用晶体管制作的放大器。 8．胆石机：即为电子管与晶体管混合制作的音响器材。一般将电子管作为前级放大器，晶体管作为后级放大器。 9．环牛：所谓环牛是指环形变压器，它与普通变压器相比漏磁较小。 10．大水塘：大水塘是指电源滤波电容，一般为10000μF以上的大容量电容。 11．靓声：指音响器材的重放声音质很好，达到了高保真的要求。 12．解析度：指音响器材的重放声具有一定的透明度，给人以“清澈见底”的感觉。 13．染色：所谓染色是指重放过程中由于声波的振动使其它物体或材料出现共振而产生的重放声中没有的声音。它对重放的效果是有害的。 14．咪头：指各种话筒。 15．补品：指对音响系统进行改造时所使用的质量较高的元件。
　　6．音箱应如何放置？
　　音箱位置的正确放置是获得良好放音效果的因素之一，在摆放时必须注意以下几个问题： 1．两只音箱之间的距离不小于1.5~2米，并保持同一水平。音箱的左右两边与墙壁的距离应该相同。音箱的前面不应有任何杂物。。 2．音箱的高音单元与听音者的耳朵应保持同一水平线，听音者与两只音箱之间应为60度夹角，听音者的身后要留有一定的空间。 3．两个音箱两侧的墙壁在声学上应保持一致，即两侧的墙壁对声波的反射应相同。 4．如果音箱声波的方向性不宽，可将两只音箱略向内侧摆放。 5．对于小型音箱如果感觉低频不够，可将音箱靠近墙角摆放。
　　7．音响器材在连接时需注意哪些问题？
　　音响器材各级之间的配接较为重要。如果连接不当不仅会影响器材的重放效果，甚至会损坏器材。
　　Ａ．器材连接的基本要求：
　　（1）信号电平的匹配：在连接音响器材时一定要注意各器材之间的输入、输出信号电平的差异。如果前级器材输入信号的电平过大，会产生非线性失真，反之则会降落氏重放系统的信噪比，甚至无法推动下一级器材的放大器，因此在配接时要注意器材之间的电平不应相差过大。如果在实际使用中出现信号电平不适配时，必须通过衰减电路使输入的信号电平降低，或通过放大电路使输入信号的电平提升。对于一般的动圈式话筒输出电压为几毫伏，因此需要设有一级放大电路将信号放大后送至前置放大电路。对于录音座、CD唱机及LD机，由于其输出信号的电平达0.755~1V以上，因此可以直接送入前置放大器。
　　（2）阻抗的匹配：在Hi-Fi音响器材中，比如晶体管功率放大器的输出阻抗为低阻抗，而电子管功率放大器等器材的输出阻抗为高阻抗。如果它们与扬声器连接时阻抗不匹配，会使放大器的输出功率分配不均，或因阻尼过大使扬声器的瞬态特性变差。 阻抗匹配的连接一般有平衡式和不平衡式两种。所谓平衡式是指传输信号的两芯屏蔽线对地的阻抗相等。所谓不平衡式是指两芯屏蔽线中，其中有一根接地。当平衡输出与不平衡输入相连接时，必须通过加匹配变压器进行匹配。
　　Ｂ．接插件的连接方法：在Hi-Fi音响器材中，器材的连接是依靠各种接插件来完成的，常用的接插件有以下几种。
　　（1）二芯插头：主要用来传输各种器材之间的信号以及作为话筒输入信号的输入插头。按其直径分为有2.5mm、3.5mm、6.5mm三种。
　　（2） 莲花插头：主要用于在音频器材和视频器材之间作线路的输入和输出插头。
　　（3）卡侬插头（XLR）：主要用于话筒与放大器之间的连接。
　　（4）五芯插座（DIN）：主要用于卡式录音座与放大器之间的连接，它可以将立体声输入和输出信号集中在一个插座上。
　　（5）RCA插头：RCA插头主要用于器材中视频信号的传输。
　　（6）F、M插头：它主要用于视听器材中射频信号的输入输出。
　　8．什么是“OFC”发烧线？何为“6N”、“7N”的发烧线？
　　“OFC”是英语“Oxygen Free Copper”的缩写，意为“无氧铜”。众所周知，金属中金、银的电阻率为最小，导电性能最好，但如果使用金、银作为发烧线的制作材料，其价格是非常昂贵的，不是大多数发烧友所能接受的。铜作为一种常用的金属材料，其导电性能较好，使用较为普遍，但由于铜含有较多的杂质，其中大部分是氧化物，因而影响了铜的导电能力。目前使用较多的是被称？quot;智能型发烧线“的”OFC“线，它是通过采用电化学法、PN结植入法、同位素辐照改性法等高科技方法，改变铜的金属结构，使铜线的表面产生特有的金属结构，使同一根铜导线的表面适合传输5000Hz以上的频率信号，而其中心只适合传输5000Hz以下的频率信号，从而使高、低频之间互相不干扰，有利于在传输大信号时，提高重放声的清晰度，改善重放声的音质。
　　”6N“、”7N“是发烧友用来表示使用无氧铜材料制作的发烧线纯度的高低。因为英语”9“的开头是字母”N“，为了表达方便，故发烧友用”N“表示”9“，在”N“前面的数字则表示有几个”9“。比如”99.9999%“，就可以有”6N“表示，即说明其纯度是6个9，N前面的数字越大说明发烧线的纯度就越高。