音响基础知识.pdf

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1、音响的名词解释 一、额定功率 对功放来说，额定功率一般指能够连续输出的有效值(RMS)功率；对音箱来说，额定功率通称指音箱能够长期承受这一数值的功率而不致损坏，这不意味着一定需要这么大功率的功放才推得动，音箱的驱动难易主要由其灵敏度和阻抗特性来决定。也不意味着不能配输出功率大于音箱额定功率的功放。正如开汽车一样，驾驶 300 公里时速的跑车不等于就会发生车祸，你可以不开那么快。同样，只要音量不盲目加大，大功率功放一样可以配小功率音箱。二、峰值音乐输出功率(PMPO)以音乐信号瞬间能达到的峰值电压来计算的输出功率，其商业意义大于实际作用。三、失真 设备的输出不能完全复现其输入，产生了波形的畸变或

2、者信号成分的增减。四、谐波失真 由于放大器不够理想，输出的信号除了包含放大了的输入成分之外，还新添了一些原信号的 2 倍、3倍、4 倍甚至更高倍的频率成分（谐波），致使输出波形走样。这种因谐波引起的失真叫做谐波失真。五、谐波失真（harmonic distortion）指原有频率的各种倍频的有害干扰。放大 1kHz 正弦波时将会产生2kHz 的二次谐波和 3kHz 的三次谐波以及许多更高次的谐波。六、互调失真（IMD）互调失真（intermodulation distortion）系指由放大器所引入的一种输入信号的和及差的失真。例如，在给放大器输入频率为 1kHz 和 5kHz 的混合信号后，

3、便会产生 6kHz（1kHz 和 5kHz 之和）及 4kHz（1kHz和 5kHz 之差）的互调失真成份。七、音染 音乐自然中性的对立面，即声音染上了节目本身没有的一些特性，例如对着一个罐子讲话得到的那种声音就是典型的音染。音染表明重放的信号中多出了（或者是减少了）某些成分，这显然是一种失真。八、声压 表示声音强弱的物理量。九、灵敏度 对放大器来说，灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度；对音箱来说，灵敏度是指给音箱施加 1W 的输入功率，在喇叭正前方 1 米远处能产生多少分贝的声压值。十、动态范围 信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差。对器材来

4、说，动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力。十一、频率响应 简称频响，衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。对器材频响的要求有两方面，一是范围尽量宽，即能够重播的频率下限尽量低，上限尽量高；二是频率范围内各点的响应尽量平坦，避免出现过大的波动。十二、瞬态响应 器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材应当是信号一来就立即响应，信号一停就嘎然而止，决不拖泥带水。十三、信噪比（S/N）又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。十四、阻抗匹配 一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后

5、对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗 5-10 倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。十五、阻抗（impedance）指对电流所呈现的阻力。阻抗包括纯电阻和电感、电容产生的感抗和容抗。十六、输入阻抗（input impedance）指电路或器材对推动它的电路或器材所呈现出的阻抗。输入阻抗包括电阻、感抗和容抗。十七、煲机 新器材使用之前的加电预热的老化过程，以便让器材的声音进入稳定的状态。十八

6、、平衡（balance）指在音频频谱的高段和低段之间在相对响度上所存在的客观关系；也指双声道立体声左声道和右声道之间的信号的相同（平衡）。十九、频率（frequency）指在一个周期内的重复次数，或每秒的周波数。计量单位为 Hz（Hertz），如频率为 1000Hz（1kHz）的音频信号每秒便有 1000 个正弦波的周波。二十、频率响应（frequency response）指用图表的形式来展示音响器材的相对幅度和频率的函数关系。二十一、声像定位（image specificity）指对乐器或人声的声像能够准确地进行定位甚至能清晰地确定声场的特征。二十二、数字式音箱（digital louds

7、peaker）通常指一种内装数字分频网络和功率放大器的音箱。数字式音箱输入的信号为数字比特流，在用数字信号处理的方法将音频频谱分割后，便分别将这些信号变换为模拟信号，然后再由各自的功率放大器放大后再去推动音箱中的相应发音单元。二十三、无源式超低音音箱（passive subwoofer）指需另用一台单独的功率放大器去推动的那些超低音音箱。与之不同的 便是箱内装有单独的功率放大器的有源式超低音音箱（active subwoofer）。二十四、数字音量控制（digital Volume Control）指通过对用于表示音频信号的 0 和 1 的数学运算来对信号电平进行调整的一种数字电路。二十五、中

8、置音箱（center-channel speaker）指家庭影院系统中装于视频监视器的顶部，下面或后面的一种音箱。是用于重放中心通道送来的人声对白之类信息以及其它同荧屏上的动作有关的一些声音。二十六、倒相式音箱（bass reflex）也称倒相式开孔箱，系在音箱面板上开有倒相孔（槽）的一类音箱。由于开有孔，箱内的声音便可以辐射到外面来。倒相式音箱比密闭式音箱的低频延伸要好些，但低音往往不那么结实紧凑。比较无限障板（infinite baffle）二十七、有源超低音音箱（active subwoofer）指专门用于重放低频、并由内置功率放大器来驱动的那类音箱。二十八、环绕声音箱（surround

9、 speaker）指摆放在聆听者侧边或后面专门用于重放环绕声通道中的音频信号的音箱。创造良好的重放环境 人类除了时刻离不开空气外，另一个时刻离不开(并且是想离也离不开)的东西大概就是声音了。不是吗?我们可以闭上眼睛而看不见，却不能闭上耳朵而听不见。在我们赖以生存的这个世界上，也没有绝对无声的地方，这说明了声音对人类的重要性。正因为如此，追求优美的声音，消除有害的声音，就成了人们始终在努力实现的目标。室内的一些声学现象 每个人的一生中至少有 13 到 l2 的时间是在房间内渡过的，听音乐则更是如此。因此室内的声学现象必然引起人们的关注。如同镜子会反射光线一样，房屋的墙壁、地板、天花板都会对声音产

10、生反射，可惜的是声波并不能被看到，这种现象就往往被忽视了。其实呢，声音的反射现象是非常普遍的和有趣的(如北京天坛的回音壁)。从房屋内某一处发出的声音，都会以波的形式传播，并且从无数条途径到达听音位置。实际的反射现象是非常复杂的，并且随着房屋的形状及室内物体的不同而千差万别，相信这是不难想象和理解的。由于反射现象的存在。在听音位置，我们实际听到的并不是纯粹由音箱发出的声音。而是音箱的直达声和各次反射声叠加后的效果。那么，这种叠加后的效果究竟是怎样的呢?混响时间这个概念是比较常用和重要的，它是指在直达声之后，声波在不断反射中能量逐渐减小的时间过程。这里混字的应用非常形象，因为在室内某处听到的声音总

11、不是单一的，而是从各个方向来的、混乱不堪的。通常就把反射声统称作混响声(或者再细分为早期反射声和混响声)。关于混响时间的概念，声学上有它准确的定义，是指声源停止发声后残余声能密度下降为原值百万分之一时所经过的时间。值得指出的是用它可以描述声音的清晰度、丰满度、一般来说混响时间短时声音清晰度好，混响时间长时声音丰满度好。下面再介绍另一个与反射有关的现象，即被称作房间内简正激发、共振、共鸣声学现象。这指的是房间因其几何尺度而对某些频率的声波特别优惠，予以加强(形成驻波)的现象，这也是普遍存在的现象。对于通常的家庭居室来说，这种共振的基频频率是在低音区，约在 100Hz 以内。假如房间不能吸声 我们

12、可以从上述声学现象出发来想象一下，如果房间内没有吸声物，房间本身也不吸收声音，将会是怎样一种情景。那时声音一旦发出就会不停地反射下去，前后发出的声音都将混叠在一起。例如。在这样的房间内播放语言广播，第二个字音出现的时候第一个字音仍在响，第三个字音出现的时候前两字音仍同时在响再加上会激发出不同频率的共鸣音，则无论是语言或音乐我们都将完全无法分辨(除了第一个音)，更不用说去欣赏了。听到的只能是一片噪音！读者如果有兴趣，也可以这样来模拟一下：找来一台复音电子琴(复音数越多越好)、顺次压下它的键不要放手，听听从乐音到噪音的转变。当然这些只是在一种极端情况下的想象。实际上由于墙壁、空气、人体都会吸收声能

13、，反射声总是要逐渐消失的。不过通过这样的想象，可以使我们进一步理解房间吸声的重要性。幸亏我们并没有生活在完全不吸声的环境中，否则真是不堪设想!尽管现实中的房间都可以吸收一些声能，但是往往很不理想。如果我们购买了很好的音响设备，它们发出了高保真的声音。可由于重放的房间吸声特性不好，不该有的混响和共鸣使原有的声音受到严重扭曲，那是何等遗憾！因此，真正的高保真放音的追求者，应当也是房间合理吸声的追求者。吸声环境的营造方法 如果有机会的话，最好能参观一下消声室、录音室等专业的吸声环境，那样可以开拓我们的眼界。至少也应当留意一下影剧院或其它有吸声设计的场所，吸取点有益经验。从原理上讲、如果在重放时要追求

14、真正的原汁原味，就应当不受反射声的干扰，只听直达声。这样就需要有一个完全的吸声环境，而这往往是难以做到的(消声室造价昂贵，使用也不便)，因此通常是对房间进行部分的吸声，保留一些反射声并利用之。根据笔者对一些家庭听音环境的了解，大多数是没有采用吸声设计的，尽管其中有些家庭已使用了昂贵设备以至发烧线材。因此，在这些家庭中追求少部分的吸声是一种起码的选择，因为是从无到有，可以收到立竿见影的效果，那就是：明显减弱低频轰鸣声、并使声音变得更加清晰悦耳。对于已经采用少量吸声的家庭、则不妨向大部分吸声和均衡吸声努力，使设备能更接近高保真地重放出现场的声音。可以参考有关书籍，采用工程计算的方法来进行吸声设计。

15、一般家庭重放环境的面积都不大，设计时宜将混响时间控制在 0-6 秒以内，越小越好，据此计算并选取适当的吸声材料。由于并不要求很准确，也可进行大致的估算。根据笔者的经验和感受，认为通常房间内的吸音物的数量总是不愁其多，只愁其少，因此在一般情况下也可不必计算，下面就谈谈这种不定量的吸音处理法。首先来看地面，不良的地面会使中低频反射过强，如果重放房间内已经铺有木地板，那是比较理想的、它的吸声特性较均匀。如果是釉面砖、石材等硬质地面，就应当铺上厚地毯。为了方便走动，地毯面积也可仅限于音箱和听音位置之间，关键是要有厚度，可借助在其下垫纸板、木板、纤维板等来实现。天花板和四周墙壁可用不同规格的穿孔板吸音材

16、料来装饰。再配合少量软质吸音物，也可使频率特性均匀。但这需要对房屋进行装修。不方便这样做的居室，不妨采用更简单的做法：不处理天花板，仅在四周墙壁悬挂吸音物。各种各样的软质材料、如棉、麻、丝、毛类或其它类纤维织品、壁挂等都是可用之物，各种泡沫塑料将其表面用美观的布匹装饰后也是不错的选择。举个例子来说，如果在墙上悬挂 1mm 厚的丝绒质(或其它类似质地的)窗帘布，它大约只能吸收 15 的声能(在中、高频段，低频更差)，其余的反射出去，这样将不能消除低频的共呜。解决的办法有：窗帘布不要紧贴墙、留出 10cm 左右距离(空隙中宜挂其它吸声物)；窗帘布打折或多层悬挂；再配合使用低频吸声特性好的大型软质沙

17、发等，就可达到一定的效果。这里顺便指出，在吸声特性不良的重放环境内、是不宜使用那种硬木沙发的。由于各种材料的吸音特性会有不同，故最好能有选择地使用，目标是使高、中、低频得到对称的和均衡的吸收。有的时候、也可结合自己设备的特点及爱好进行非均衡的吸收，例如有的人偏爱低音，而所用功放的输出功率又不够大，或者音箱的低频响应欠佳时，就可以适当地减少低频的吸收。这虽然不是普通意义上的高保真选择，但在器材本身存在某种缺陷时还是可以采用的。另外，由于音箱高频的指向性，听音位后面的墙及侧墙的后部对减弱高频近次反射声的作用要大一些，而对于消除低频共鸣，则前后墙的效果基本是一样的，不可偏废。室内吸声与减小环境噪声

18、布置室内吸音物的一个附带的好处是使房室的隔声性能得到一些改善，使我们能够在更为良好的环境中欣赏音乐。在现代的都市里，环境噪声已成为一大公害，这一点已被大多数的人所认识。除了录音室外，听音乐的房间也要求相当低的噪声级-30dB！这是个什么概念呢？要知道人们正常谈话的声级就在 60dB 左右。因此 30dB 的噪声级，给出的是个非常安静的环境，举个例子：在这样的环境里，你将能够清楚地听到墙上一只石英钟的微弱嘀哒声，甚至一枚钢针落地的声音。也只有在这种安静的环境里，才有可能深入到音乐的细节，才能真正听好音乐，特别是那些动态范围很大的交响音乐。可惜的是，当今城市里的居民大多都没有这种福份。居室噪声通常

19、是在 40dB 以上，马路边的居民更要经常受到声级在 60dB 以上噪声的侵害。因此，为了听好音乐，也为了身心健康，一定要注意减弱噪声。作为听音室用的房间更要选择得当，不宜选在临马路的一边。当我们在重放环境内布置了吸音物后，它就开始发生双重功效：不仅能吸收室内的声音，同样也能吸收室外传进来的声音并减少室内声向室外的扩散（尽管这些作用略差一点）。由于噪声主要是从窗户传入的，因此对那里就要特别注意，除了采用厚重的窗帘来吸收噪声外，使用双层窗是更好的办法，玻璃厚些，两层间距离大些，可减弱噪声达 10-20dB。建设一个吸声、隔声都好的听音室、应当是每一个家庭努力的目标。它不仅能给自己创造一个好的环境

20、，也减少了扰邻，因为再好的音乐，对于不需要它的人来说，都是噪音!音箱摆位法-长方形摆法 长方形摆法是一种比较常规的的摆法，如果你的听音室是长方形的则可采用此种摆法。-菱形摆法 很多发烧友经常会遇到，在正方形的房间很难较音的情况，其实大家可以使用菱形摆法来解决。此法只限正方形房间使用的，首先将正方形空间视为菱形，喇叭摆在菱形的其中两个邻的两条边。但必须注意的是喇叭后面的菱形尖角与聆听位置后面的菱形尖角都要做圆弧或圆柱声波扩散处理。另外两个喇叭也不宜靠侧墙太近，否则会出现驻波太强，低音听起来隆隆声。如果真的不能作扩散处理的话，就要在菱形尖角处放些比较吸音的家具，如沙发之类。-轴线内侧法 如果你的听

21、音环境复杂，什么吸音不对称、房间不正、菱角多、房间太细长，而你的音响的声音高音尖锐、中音瘦、低音又不够的话，以下这个轴线内侧法相信会帮到你啦。首先将喇叭摆在房间的三分之一至二分之一长度之间，然后分别将喇叭尽量靠侧墙，如果房间太宽的话则不一定要紧靠侧墙。喇叭的向拗角度要大于 45 度以上，聆听位置要在两个喇叭的投射角交叉线交点之后约 0.5-1 米之间。-正三角形摆法 正三角形法音箱摆位法，也称为近音场法。它的好处是可以减少四面墙壁反射音对喇叭的直达音过度干扰，因此可以得到很好的定位感以及宽深的音场。这种摆法出来的效果能出得更多的细节，清晰度也最好。正三角形法实现需要喇叭要离开后墙起码要 l 米

22、以上，而音箱与侧墙的距离起码要半米以上。两个喇叭之间的距离与聆听者的位置画等成一个正三角形、而三角形的边长可根据你的房间、功放的功率大小来定，大的 话就可 以长些，小的 就短些。两个喇 叭的向 内拗投 射角度 也要起 码 45 度 以上。音响房间的黄金比例 一间房的高、宽、长的比例是十分重要的。大套组合在一间理想的房子里，重播时便有最佳的频率响应宽度(Frequency Response Range)。换句话说，组合所能播放的最高至最低频率也可以尽情发挥，平衡度亦高，驻波情况极微。第一反射音波(Primary Reflection)和多次反射音波(Secondary Reflection)的互

23、相干扰情度不至造成混乱。基音(Fundermental)和谐波(Harmonics)的结合又能尽善尽美。声学（Acoustics）是一门几乎是难以捉摸，莫测高深的学问。多年来，Acoustics 专家都费尽心思找寻最理想的比例，也就是发烧友口中的黄金比例了。关于黄金比例各专家都有不同的说法，其中有一个是我比较倾向的、那就是 0.618:1:0.618，也就是高 8 尺、宽 13 尺，长 21 尺，空间体积 2，184 平方尺。0.618:1:0.618 这一比例是最古老的一个传说，源自 Leonar Do FiBonacci。他在十二世纪时到埃及采取金字塔建筑的秘密。他得到了 1:0.618

24、的数字比例。三百年后，数学家 LUCAS PACIOL 深入研究。最后成为 ACOUSTICS 多个学说中的一个，即0.618:1:0.618。曾经有人用这比例以粗铁线制成金字塔形状的物体，据说用来藏放容易变坏的东西有更持久的作用，例如食物、刀片等等。有人做过这样的试验，把两张湿了水的刀片分别放在塔内和塔外。外边的一张在五天后开始生锈。塔内的一张竟然锋利如音，直至一个多月后才见锈迹！在同一房高的比例中，空间越大，重播的空间感也越大，低频的重播也越理想，周波也比较小空间来得低。高频的周波很短，所以一般大小的房间对高频重播没有影响。但低频却是另一回事，20HZ(周)的正负波长一共达到56 尺之巨！

25、当然长度足够单一个正波也可以收到 20 周。这也需要 28 尺的长度。但这个长度并不是直线量度的。音波并不是我们可以从测量器显像屏的一种平面波形。而且从声源物体(单元)以最大角度向四面八方作约半球形扩散。以书本理论而言，一个 10 尺高、16 尺阔、26 尺长的房间就可以有27.7尺的对角长度，也可以听到21 至 22 周的超低频了。由此看来，房间对声十分重要。组合的可否作全面性发挥主要是房。房间虽然越大越好，不过，以市面买得到的后级输出功率为准。空间体积应该不能超过两万立方尺。而这类体积的高、深、宽也足以用器材重播几可乱真的 现场感，无论音场深阔度和空间感都有幻真的感觉。房间越静，后级的输出

26、功率的应对效能越轻松。所以，隔音设计越好越有利。ACOUSTICS 可以进一步把房的效应提高，不但改善驻波、音波互扰等一切的常见问题，更可以制造比实际体积更大的幻觉空间，从而得到更超卓的现场感受。鉴赏音响的基本概念 我们要提高对音乐的鉴赏能力，一定要多听、多做比较。每一种乐器都有其独特的频谱、音色，播放一首乐曲时，音箱系统放出的音色与实际乐器演奏的音色有那些不同，偏离多少等。为了进行听力对比，首先应该来了解一些声学名词概念、人耳的听觉特性和音响设备的主要技术参数指标。一电声学名词解释 1 纯音：它有两种含义：(1)指瞬时声压随时间作正弦变化的声波；(2)指具有明确单一音调的声音。2基音：是指复

27、合音中频率最低的成分。3泛音：复合音中频率高于基音的成分，其频率可以是基音频率的整倍数，也可以不是。各种乐器用不同演奏方法能产生数量和强弱各不相同的泛音成分，即使基音相同也能具有不同的音色。4 声波：弹性媒质中传播的一种机械波，起源于发声体的振动。声波范围为 20Hz-20KHz、频率高于 20KHz的声波为超声波，频率低于 20Hz 的声波为次声波，超声波和次声波一般不能引起听觉，只有频率在两者之间的声波才能听 到，我们把能够听到的声波称为音波或可听声。5声场：指媒质中有声波存在的区域。不同的声源和环境可以形成不同的声场。6响度：又称音量，人耳对音量大小的一种感受。取决于声强、频率和波形。7

28、音色：又叫音品，主要由其谐音的多寡及各谐音的相对振幅所决定。二人耳的听觉特性 人耳对声音的方位、响度、音调及音色的敏感程度是不同的，存在较大的差异。1方位感：人耳对声音传播方向及距离、定位的辨别能力非常强。人耳的这种听觉特性称之为“方位感”。2响度感：对微小的声音，只要响度稍有增加人耳即可感觉到，但是当声音响度增加到某一值后，即使再有较大的增加，人耳的感觉却无明显的变化。通常把可听声按倍频关系分为 3 份来确定低、中、高音频段。即：低音频段 20Hz-160Hz、中音频段 160Hz-2500Hz、高音频段 2500Hz 一 20KHz。3音色感：是指人耳对音色所具有的一种特殊的听觉上的综台性

29、感受。4聚焦效应：人耳的听觉特性可以从众多的声音中聚焦到某一点上。如我们听交响乐时，把精力与听力集中到小提琴演奏出的声音上，其它乐器演奏的音乐声就会被大脑皮层抑制，使你听觉感受到的是单纯的小提琴演奏声。这种抑制能力因人而异，经常做听力锻炼的人抑制能力就强，我们把人耳的这种听觉特性称为聚焦效应。多做这方面的锻炼，可以提高人耳听觉对某一频谱的音色、品质、解析力及层次的鉴别能力。三影响音质、音色的主要技术指标 1频率范围(单位 Hz)：功率放大器在规定的失真度和额定输出功率条件下的工作频带宽度，即功率放大器的最低工作频率至最高工作频率之间的范围。2频率响应(单位：分贝 dB)：功率放大器的输出增益随

30、输入信号频率的变化而提升或衰减和相位滞后随输入信号频率而变的现象。这项指标是考核功率放大器品质优劣的最为重要的一项依据，该分贝值越小，说明功率放大器的频率响应曲线越平坦，失真越小，信号的还原度和再现能力越强。一套好的音响器材，除要把各种乐器的音韵再现外，还要把各种乐器演奏的位置、距离、场面再现出来。四、高保真的含义 无论个人偏爱的是哪种色调或机型，如果播放出来的音色与原来乐器演奏的音色有听觉上的差异，就不能算是一台好设备。高保真音响(Hi-Fi)的真正含义是高还原度。如果你的音响设备不能还原出原有乐器的音色韵味，那么就称不上高保真设备。当我们利用主观听觉判断某一音响设备时，要充分注意这一点，不要因个人的偏爱而影响正确的判断与鉴别能力的提高。