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音视频系统与信号简述——扩声系统

扩声系统通常是把讲话者的声音对听者进行实时放大的系统,讲话者和听者通常在同一个声学环境中。好的的扩声系统必须满足聆听者所需的声音的响度和清晰度,并且声音均匀地覆盖听众区。

扩声系统以电声技术为核心,以扩声设备和声场组成,主要包含建筑声学、生理心理学及音乐艺术等。扩声系统基本由声音转变为电信号的话筒,放大信号并对信号加工的设备、传输线,把信号转变为声信号的扬声器组成,它是电声技术和声学环境的综合应用型学科。

这是看不见,摸不着,被人耳识别的艺术。

声音作为一种波,频率在20 Hz~20 kHz之间的声音是可以被人耳识别的。人们把频率高于20000Hz的声音称为超声波,低于20Hz的称为次声波。

物理中声音是由物体振动发生的,正在发声的物体叫做声源。物体在一秒钟之内振动的次数叫做频率,单位是赫兹,字母Hz.人的耳朵可以听到20Hz-----20000Hz的声音.最敏感是1000Hz-----3000Hz之间的声音。正常人能够听见20Hz到20000Hz的声音,人的听力从12岁以后开始下降,而老年人的高频声音减少到10000Hz(或可以低到6000Hz)左右。超声波(高于20000Hz)和正常声波(20Hz - 20000Hz)遇到障碍物后会向原传播方向的反方向传播,而部分次声波(低于20Hz)可以穿透障碍物,俄罗斯在北冰洋进行的核试验产生的次声波曾经环绕地球6圈。超低频率次声波比其他声波(10Hz以上的声波)更具对人的破坏力,一部分可引起人体血管破裂导致死亡,但是这类声波的产生条件极为苛刻,能让人遇上的几率很低。人的发声频率在100Hz(男低音)到1万Hz(女高音)范围内。

蝙蝠就能够听见频率高达12万赫兹的超声波,它发出的声波频率也可达到12万赫兹。狗能够听见高达5万赫兹的超声波,猫能够听见高达6万赫兹以上的超声波,但是狗和猫发出的声音,都在几十到几千赫兹的范围内(蜜蜂发出的声音是翅膀振动导致)。蝴蝶翅膀扇动频率很小,每秒大约5次。所以我们一般听不到蝴蝶翅膀扇动的声音。

声音的产生是由于物体的振动,声音是物质振动产生的波动,需要靠介质传播才能听到。在十八世纪时,科学家们就已经从实验中,证实了声波需要空气等介质来传递的观念。约一千七百年前,意大利的科学家托里切利就提出了,声音是以空气为介质来传递的观念。公元1827年,科学家通过实验证明 ,声音能在水中传递,并同时测出声音在水中的传播速度。在空气中传播的声波是纵波,连续振动的音叉,使周围的空气分子形成疏密相间的连续波形。在纵波中,介质分子的振动力向和波前进的方向平行。

由于声音在不同介质中,传播的速度不同,因而产生了声音的反射与折射现象。声波在行进中遇到障碍物,无法穿越而返回原介质的现象,称为反射,这种声波反射现象也称为回音。

若声音在不同介质中传递,因速度不同而使传播方向发生偏折的现象,称为折射。例如 : “夜半钟声到客船”。夜晚时,由于高空附近温度较高,声速较快,使得声波在行进时,会向下方偏折,因此位于寒山寺里的钟声,才会传到江面上的客船。

衍射:声波,光波等各种波在传播时,如果被一个打小近于或小于波长的物体阻挡,就绕过这个物体,继续进行,如果通过一个大小近于或小于波长的孔,则以孔为中心,形成环形波向前传播,这种现象叫衍射。旧称绕射。

声波在介质中传递的速度,称为声速( 或音速)。声速往往因介质种类、状态等因素而影响其行进的速度。在空气中传播的声速,因空气的温度、湿度、密度…等不同而不同。温度愈高,声速愈快。湿度较大时,声速也较快。物体移动的速度,超过当时空气的传声速度时,称为超音速。

声音还会因外界物质的阻挡而发生折射,例如人面对群山呼喊,就可以听得到自己的回声。另一个以折射为例:晚上的声音传播的要比白天远,是因为白天声音在传播的过程中,遇到了上升的热空气,从而把声音快速折射到了空中;晚上冷空气下降,声音会沉着地表慢慢的传播,不容易发生折射。

白噪声是一种功率谱密度为常数的随机信号或随机过程。即,此信号在各个频段上的功率是一样的。由于白光是由各种频率(颜色)的单色光混合而成,因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”,此信号也因此被称作白噪声。

相对的,其他不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声。白噪声从我们耳朵的频率响应听起来是明亮的“咝”声(每高一个八度,频率就升高一倍。因此高频率区的能量也显著增强)。白噪声可以用于放大器或者电子滤波器的频率响应测试。因为这个声音频谱范围广,能量均衡,也被某些音响发烧友用做煲箱信号。

简单说来,粉红噪音的频率分量功率主要分布在中低频段。从波形角度看,粉红噪音是分形的,在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。从功 率(能量)的角度来看,粉红噪音的能量从低频向高频不断衰减,曲线为1/f,通常为每8度下降3分贝。粉红噪音是最常用于进行声学测试的声音。

分贝是用来表示声音强度的单位,记为dB。人们日常生活中遇到的声音,若以声压值表示,由于变化范围非常大,可以达六个数量级以上,同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的,而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。

声功率是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中,声功率是指声源总声功率。单位为W。

声强是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向单位面积的声能量。单位为 W / m2。

响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念,它不仅取决于声音的强度(如声压级),还与它的频率及波形有关。(后面还会讲讲人耳听觉效应)

声压级为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量,有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器,叫计权网络。通过计权网络测得的声压级,已不再是客观物理量的声压级,而叫计权声压级或计权声级,简称声级。

声压级以符号SPL表示,其定义为将待测声压有效值与参考声压的比值取常用对数,再乘以20。当响度较小时,人耳对高低音感觉不灵敏,而响度较大时,高低音感觉逐渐灵敏,而对2000Hz~5000Hz之间的声音最为敏感。

频域掩蔽,一个强纯音会掩蔽在其附近同时发声的弱纯音,这种特性称为频域掩蔽。

时域掩蔽,除了同时发出的声音之间有掩蔽现象之外,在时间上相邻的声音之间也有掩蔽现象,并且称为时域掩蔽。

时间掩蔽,同步掩蔽效应和不同频率声音的频率和相对音量有关,时间掩蔽则仅仅和时间有关。

特殊的心理声学效应──余音、掩蔽、非线性、双耳效应。在工业生产上,噪声的掩蔽效应是广泛存在的。这一掩蔽效应经常使操作人员听不到事故的前兆和警戒信号(行车信号、危险报警信号等)而发生工伤事故。另外,由于噪声掩蔽了指令信号而引起误操作亦会导致事故的发生。

人的头骨在振动。你的声音来自喉咙的下部,借助肺部排出的空气通过你的声带,产生振动而发声。这声音然后被喉头部分放大,再被你的嘴唇舌头组织成文字,通过周围的环境回响出去,进入听者的耳朵,刺激他们的鼓膜及内耳结构,将模拟波形转变为电信号,最终传递给大脑理解。然而,内耳不仅仅拾取外部来源的声音。身体内部的振动也能够激发这些听觉结构。当你说话时,声带的快速颤动实际上带动你的颅腔振动。“当你说话时,声音在你的喉咙里振动,顺带振动你的皮肤,颅骨和口腔,我们把这些也当作声音。但声音在骨头里传播可不像在空气里传播一样容易。其中增加的阻力导致声波频率下降,降低了你听到的音调,从而造成一种反馈现象,刺激鼓膜既接受从空气中传来的声音,也接受颅骨振动产生的刺激。这个效果导致你无法真正听到你自己的声音。因为你的耳朵一般处于你嘴的后面,从嘴里吐出的声音必须首先击中某个物体才能反弹回你的耳朵里。这也导致声波的能量损失,也就是频率和音调,结果就是相比于其他人直接听到你嘴里的发声,你听到的是扭曲的,略低的声音。这两种声音(内部的和外部的)被你大脑整合成一种听觉信号,也就是“自己的声音”,不过其实是带了重低音的。

计权网络是一种特殊滤波器,当含有各种频率通过时,它对不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度,A衰减最多,B其次,C最少。A、B、C、D计权的特性曲线等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级。加权概念是指滤波器响应的相对整形,因而模仿在某一响度级的人耳。A、B、C和D四种被用来简化并加到等响曲线区域上,这些区域对描述人耳对真实世界应用的频响最有意义。

声音大小0-20(dB)微弱、自己呼吸声,20-40(dB)轻、手表摆动音,40-60(dB)一般、交谈音,60-80(dB)响,演讲、开会,80-100(dB)很响,机床,100-120(dB)震耳欲聋,大货车喇叭,120-140(dB)不能忍受,飞机发动机。

会议室环境噪声在60-70dB,会议扩声需要听觉动态30dB,那么最大声压级在90dB。音乐演出环境噪声在70-80dB,那么最大声压级在110dB。摇滚演出环境噪声在80-90dB,那么最大声压级在120dB。

表示声音混响的参量,声源停止发声后,声压级减少60分贝所需要的时间,单位为妙。房间的混响长短是由它的吸音量和体积大小多决定的,体积大且吸引量小的房间,混响时间长,吸收强且体积小的房间,混响时间短。混响时间过短,声音发干,枯燥无味不亲切自然;混响时间过长,会使声音含混不清,听众很累;混响时间合适时声音圆润动听。混响时间在不同的场所有不同的设计要求,控制混响时间主要办法就是通过各种声学材料的配合使用来达到。

1877年11月21日,美国发明家爱迪生宣布发明世界上第一台留声机——一种能录制并重放声音的装置。1857年,法国发明家斯科特(Scott)发明了声波振记器,并于1857年3月25日取得专利。斯科特的声波振记器是最早的原始录音机,是留声机的鼻祖。它能将声音转录到一种可视媒介,但无法在录音后播放。

1877年爱迪生发明了一种录音装置。可以将声波变换成金属针的震动,然后将波形刻录在圆筒形腊管的锡箔上。1885年美国发明家奇切斯特·贝尔和查尔斯·吞特发明了gramophone(留声机),采用一种涂有蜡层的圆形卡纸板来录音的装置。1887年旅美德国人伯利纳(Emil·Berliner)获得了一项留声机的专利,研制成功了圆片形唱片(也称蝶形唱片)和平面式留声机。1888年 伯利纳制作的世界第一张蝶形唱片和留声机在美国费城展出。1891年 伯利纳研制成功以虫胶为原料的唱片,发明了制作唱片的方法。1895年 爱迪生成立国家留声机公司(NationalPhonographCompany),生产、销售用发条驱动的留声机。1898年 伯利纳在伦敦成立英国留声机公司,并将工厂设在德国汉诺威。1931年 美国无线电公司(RCA)试制成功331/3转/分的密纹唱片(LongPlay,简称LP)。1945年英国台卡公司用预加重的方法扩展高频录音范围,录制了78转/分的粗纹唱片(StandardPlay,简称SP)。1948年美国哥伦比亚公司开始大批量生产331/3转/分的新一代的密纹唱片(Microgroove),成为唱片发展史上具有划时代意义的大事。而RCA也推出自己的另一套系统———45转的EP(ExtendedPlay)与之抗衡。

1898年,丹麦科学家浦耳生(V.Poulsen)利用剩磁原理发明了磁性录音机(钢丝录音机)。1924年马克斯菲尔德和哈里森设计成功了电气唱片刻纹头,贝尔实验室成功地进行了电气录音,录音技术得到很大提高。1925年世界上第一架电唱机诞生。1935年,德国通用电气公司制成了磁带录音机,并在第二次世界大战中用于军事和广播。1950年,东京通信(索尼)工业公司出售日本最早的磁带录音机。日本科学家于1938年发现的交流偏磁录音原理,在战后得到广泛重视和应用。1963年荷兰飞利浦公司生产音频盒式磁带。唱片的黄金年代渐渐流逝。磁带带基不断采用更耐久的材料,发展至醋酸赛璐珞合成树脂、聚脂合成树脂等。录音机的小型化和价格低廉化,使其迅速普及到家庭。录音带的特点是:所记录的信息可随时消去并再次录制;其载体能反复使用;复制设备和复制方法简单、普及,复制十分容易。1996年8月飞利浦、索尼、东芝、松下等公司就新一代高密度光盘DVD(DigitalVideoDisc,后改为DigitalVersatibleDisc)统一格式,制订DVD规格书(Ver.1.0)。1996年11月7日松下DVD-Video播放机作为DVD商品在全球上市。MPEG-1 Audio Layer 3,经常称为MP3,是当今较流行的一种数字音频编码和有损压缩格式。它是在1991年由位于德国埃尔朗根的研究组织Fraunhofer-Gesellschaft的一组工程师发明和标准化的。至于用来播放MP3格式音乐(现在可以兼容wma,wav等格式)的便携MP3播放器,最初由韩国人文光洙和黄鼎夏(Moon & Hwang)于1997年发明,并申请了相关专利。

音源包括拾音话筒、各种播放器磁带/卡座、LP/LP唱机、CD/CD机、DVD-A/DVD-A播放机、MD、MP3、音乐合成器、电子乐器等。

对音频信号混合、处理的设备。包括调音台、音频处理器、压限器、均衡器、等。早期是模拟设备,现在数字设备的集成性更强大。

功放对信号放大、音箱对声音信号还原;

音响设备开、关机顺序。应按由前到后顺序开机,即由音源设备(CD机、LD机、DVD机、录音机、录像机)、音频处理设备(压限器、激励器、效果器、分频器、均衡器等)到音频功率放大器到电视机、投影机、监视器。关机时顺序相反,应先关功放。这样操作可以防止开、关机对设备的冲击,防止烧毁功放和扬声器。

1877年3月4日,埃米尔·柏林内尔发明了麦克风也就是我们所说的话筒。麦克风英文是microphone(音译),英文简称:MIC。话筒通常按它转换能量的方式分类。这里我们还是按录音室对话筒最通用的分类法,把话筒分为动圈话筒和电容话筒。

这类话筒的振膜就是电容器的一个电极,当振膜振动,振膜和固定的后极板间的距离跟着变化,就产生了可变电容量,这个可变电容量和话筒本身所带的前置放大器一起产生了信号电压。驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样,蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时,引起电容两端的电场发生变化,从而产生了随声波变化而变化的交变电压。

手拉手会议话筒,会议主机、主席单元、代表单元。

无线话筒,话筒的指向,一般分为心形、超心形、8字形、枪式、全向指向等。

调音台是音频信号混合处理设备,又称调音控制台,它将多路输入信号电平进行,大小调节、混合、分配、音质修饰和效果加工。在专业音响系统中起着最重要的作用,一套专业音响系统往往是以调音台为核心。

调音台可以从各种不同的角度进行分类。

1、按使用形式分类 

(1)便携式调音台,便携式调音台有2-4个通道,台上装有简单的高、低音补偿器,有输入、输出、混合电路。多用于扩声或现场录音,优点是携带方便,易于操作。

(2)半移动式调音台,半移动式调音台有4-6个通道,台上装有高、中低频率补偿器,有的还装有高、低通滤波器及自动音量控制,输出电路多为双声道。主要用于语言录音,电影厂使用最多。
(3)固定式调音台,固定式调音台有大型与中型两类,大型调音台有24个通道以上,甚至上百个通道,中型调音台一般有12-24个通道,功能齐全并附有混响器、压限器等周边设备。多用于电台、电影厂、音像制作部门等,既可录音乐,又可进行混合录音,输出声道多,配合多轨录音机,可以进行多声道录音。在大型剧场、音乐厅也使用固定式调音台进行扩音。
2、按结构形式分类

(1)一体化调音台,将调音台、功率放大器、图示均衡器和效果器等功能集于一身,装在一个机箱之内。外型基本保持调音台的样式不变。这种调音台有时被称为“四合一”调音台。这类调音台的输出功率较小(一般不超过2X250W)操作简便,特别适合于流动性演出。
(2)非一体化调音台,最显著的特征是不带功率放大器

3、按用途分类

(1)录音调音台,有极高的技术指标、极完善和丰富的功能,有的还有电脑控制功能或配置可选的计算机系统,是调音台中档次最高的。多用于电台、电视台、电影制片厂、唱片公司的录音棚中,进行高质量的多轨节目录制。

(2)扩音调音台,将各音源经合适的影响度平衡、频率补偿、效果配置以及声像定位等方面的调整后,混成一组立体声信号,送入功放进行扩音。用于舞台表演开广播发送等场合,较高档的也可用于录音棚。

(3)迪斯科调音台(DJ调音台),这是一种专用小型调音台,其特殊性在于:ADJ调音台通常规模较小,不超过8路,但每路都是立体声输入。DJ调音台主要用于迪斯科(DISCO)歌舞厅。
4、按信号处理方式分类

(1)数字调音台,调音台内的音频信号是数字化信号,可以方便地实现全自动化,总谐波失真和等效输入噪声均很低。常被用于要求高的音响系统。
(2)模拟调音台,采用传统的模拟方式进行信号处理,技术成熟,成本低。
5、按输入路数分类

调音台按输入通道数(通常称输入路数)的多少不同可分成6、8、12、16、24······多种,各输入通道性能、结构相同,每个输入通道可接受一路话筒或线路电平信号,若是立体声信号则要占用两上通道。

调音台功能键

我们知道话筒所产生的音频信号是非常微弱的。而另外一些设备的输出信号,比如合成器,音频接口的输出等等,他们的信号比话筒的信号强很多倍,而且他们的信号大小也是各不相同,参差不齐。我们需要一种设备将这些大大小小的声音信号调整成相同的大小,才能进行混音。这种设备就是前置放大器,俗称话放。

那个大圆插座叫做 “卡农”插座,用来连接话筒或者同样使用卡农插座的一些专业设备。卡农插座下面的插孔是TRS插孔,一般用来连接线路电平的信号。注意,这两个插座是不能同时使用的!而且因为线路设计的原因,在这个调音台上,不能将线路电平的设备插到“卡农”插座上。

前置放大器有控制旋钮,调音台上称为“GAIN”,中文名字是微调,增益,或者灵敏度。一般俗称“口子”。“口子”旋钮用来控制信号放大量。 [LOW CUT]低音切除开关可以过滤那些不需要的低频声音。和前置放大器相关的另外一个开关是“幻象电源”开关。如果连接电容话筒必须要打开“幻象电源”!否则无论您开多大的“口子”也不会有声音。幻象电源开关,调音台的背面或者面板上,能够给所有的卡农插座施加幻象电源。一般调音台通道上一般都会有参量均衡器,小的一般是一个三段半参数均衡器。所谓参数均衡器是指可以控制中心频率,Q值(带宽),增减频率幅度大小的均衡器。三段半参数均衡器的三段是指这个均衡器可以调整三个频段,分别是高音中音和低音。其中中音的部分可以调整中心频率和它的频率增减幅度。因为没有Q值的调整,因此是半参数均衡。有的调音台使用一种被称为插入点(Insert)的特殊插孔。Insert插入点插孔有一种很特殊的结构。默认的情况,它在调音台内部是连通的。当我们插入一个大三芯插头的时候。内部的连接就被切断,声音将从大三芯插头的头部(Tip)发送给一个效果器的输入端,经效果器处理后的信号再从大三芯插头的“Ring”返回到调音台中。例如压缩器、反馈抑制器都可以用这种方法连接到调音台中。

对于Insert插孔,我们还有一种用法,那就是把它当作录音OUT插座使用。

Direct OUT输出一般取自前置放大电路之后。可以直接发送给多轨录音机或者音频接口录音。Insert插孔改造成Direct OUT输出使用。要将大三芯插头的“tip”和“ring”直接连起来。

声像、推子和立体声母线和编组。声音的方向定下来了,我们还要控制各个通道输入声音的大小。我们知道用音量旋钮就可以控制声音大小。在调音台上,工程师把音量旋钮通常设计成长条状的推杆。它的学名是“衰减器”,俗名是“推子”。

使用推杆控制音量的好处是我们可以更直观的“看到”音量的大小。刚才说过,调音台前置放大器已经将各个通道的信号调整到同样的电平。如果每个通道都被设置成同样标准的电平值。那么,每个推子的位置也就可以反映出该通道音量的大致情况了。我们甚至可以根据推子旁边的刻度数字了解这个通道的电平情况,真的是一目了然。

调音台有了声像旋钮和推子,就可以控制声音方向和大小了,但是这只是一个单声道的情况。多个通道的声音又是怎样混合的呢?这里一定要介绍调音台一个非常重要的概念,就是“母线”,它的英文是BUS,公共汽车?当然不是!在这里是指声音信号的公共通道。调音台能够混合各个通道的声音成为一个“立体声”,就是因为它有一条主立体声母线。立体声母线由两个单通道母线——左声道L和右声道R组成。

声音经过推子衰减进入到声像控制旋钮,声响控制旋钮将左信号和右信号分别发送到立体声母线的L和R。这样我们就可以将多个输入通道的声音混合成为“立体声”了。[PAN]声像旋钮和推子;[MUTE]静音开关;[SOLO]独奏(或者PFL开关);[MAIN]主立体声母线开关;[SUB]副编组母线开关;

首先是[MUTE]静音开关,[MUTE]开关的权力很大,控制通道的声音发送给立体声母线。因为一旦关闭它,将会关闭这个通道。它再也不能发出任何声音。常用于推子调好位置,临时关闭通道使用。

[SUB]副编组母线开关可以将通道的声音发送到编组母线,编组,顾名思义,我们可以把多个输入通道编为一个小组。编组的信号取自输入通道推子后的信号,也就是说它和输入通道给立体声母线的信号电平是一样的。

我们可以用编组来实现用一个推子同时对多个音源的音量控制。比如有一个鼓组,使用了8只话筒。我们分别打开这8个通道发送给编组母线的开关。此时这8个通道的声音全部进入到编组母线中。下一步我们让这些编组母线的声音在返回到主立体声母线即可。,

[SOLO]开关和监听母线。监听母线是专门用于监听的母线,它有一套选听系统,可以直接选择监听输入通道、主立体声母线、编组母线和辅助母线所有输入输出通道。而且他并不干扰任何通道。它默认连接在主立体声母线。当我们按下相应通道的[SOLO]开关时,声音会自动切换到这个通道上去!监听母线包括衰减前监听PFL和衰减后监听AFL。监听母线有自己独立的输出接口(Ctrl Room OUT)控制室监听输出。这是我们应该连接监听音箱的地方。事实上耳机输出也是来自监听母线!

监听母线让调音师能够非常方便查看输入电平,和查看每个通路的声音。

在对人声的美化、修饰上,可以通过调音台上面的输入通道中的四段均衡器,对音色进行频率处理,来提高音色的艺术表现力。调音台中的四段均衡器分为的4个频段,根据德车柏林音乐研究所资料介绍,它们是:

HF:6-16 kHz,影响音色的表现力、解析力。

MID HF:600Hz~6 kHz,影响音色的明亮度、清晰度。

MID HF:200~600Hz,影响音色和力茺和结实度。

LF:20~200Hz,影响音色的混厚度和丰满度。

如果高频段频率过弱,其音色就变得色彩、韵味、个性的失落;如果高频段频率过强,音色就会变得尖噪、嘶哑、刺耳。

如果中高频段的频率过弱,音色就变得暗淡、朦胧;如果中高频段的频率过强,其音色就会变得呆板。

如果中低频段的频率过弱,音色会变得空虚、无力、软绵绵的;如果中低频段的频率过强,音色会变得生硬、失去活力。

如果低频段的频率过弱,音色将会变得单薄、苍白;如果低频段的频率过强,音色会变得浑浊不清。

要使音色有美感,就要泛音丰富、有层次,使歌声有音响美,听众听起来悦耳动听,提升量不易过强。LF(低音)过量,声音混浊不清;HF(高音)过量,声音尖噪刺耳。提升某一频段后,还工考虑对其他频段的影响,要总体地考虑歌声的清晰度和丰满度。

下面介绍几种曲型人声的调音手法。

1 对主持人的调音

主持人多为小姐,其语音特性是清晰流畅,富于表情。她可以影响观众的情绪,因此要把她的音色调好。

低语调型:轻声细语、感情细腻,可采取近距离拾音,话筒与口型很近,这样可增加亲切感,可拾取纤细、微弱的声调。其缺点是存在近讲效应,低频过强。

具体处理手段:

(1)要衰减LF:在100Hz附近衰减6dB左右,最大可衰减到10dB。

(2)对于MID:在250Hz-2kHz提升3-6dB。250Hz-2kHz是语言的重要频段。

(3)对HF:6KHz以上频段衰减3-6dB,以减小高频噪声。

(4)主持人的话筒不要使用效果处理器进行混响(REV)和回声(ECHO)处理,否则会失去真实感和亲切感。

2 对普通人的调音

在歌厅里,有一些歌唱爱好者和业余歌手,也有一些人仅是娱乐消遗,他们多为自己演唱。其中有的人没有受过基本专业训练,缺乏演唱技巧,甚至有噪音不好和不会使用话筒的人,其中,男声易出现喉音和沙哑,女声易出现气息噪音和声带噪声。

为消除以上现象采用如下具体处理手段。

(1)在100Hz以下要切除,消除低频噪声,使音色更加纯净。

(2)在500-800Hz要小量衰减,使音色不要太生硬。

(3)在MID频段提升3-6dB,以增强明亮度,使声音清晰、明亮;

(4)一般人声音都较低,而且缺乏响度,所以音量要开得大一些;亦可把200-300Hz范围频率加以提升,以增加声音的响度。

业余歌手动态范围不大,勿用自动音量控制。

3 对专业歌手的调音

歌厅里常有专业歌手,被朋友邀请到歌厅里做客,有时唱上两曲为朋友和客人们助兴。专业歌手有响亮的歌喉,从发声、叹息、吐字、共鸣演唱基本功都具有一定的水平,而每人都具有一定的演唱风格。

调音要求:

(1)要了解歌手的音色特点、网络流派,高、中、低泛音特性;

(2)要了解歌手的音域宽度和动态范围;

(3)要熟悉歌曲、歌词感情,调凌晨的基本手法要与歌曲的意境直辖市一致;

(4)要注意歌曲的风格和歌手的演唱情绪;

(5)话筒的档次要高:宽频响、小失真、大动态。

演员站在歌坛上,利用歌坛声场,使其音色既有电声,也有自然声。所以,要求歌坛具有良好的声学特性。

女声:女声在高频部分容易产生S音(嘶声);在7-10KHz衰减了3dB,可以消除S音。

男声:男声音域比女声低一个8度音程,频率低一个倍频,在100Hz衰减了3dB左右,可以增加清晰度。

激励器是一种谐波发生器,利用人的心理声学特性,对声音信号进行修饰和美化的声处理设备。通过给声音增加高频谐波成分等多种方法,可以改善音质、音色、提高声音的穿透力,增加声音的空间感。现代激励器不仅可以创造出高频谐波,而且还具有低频扩展和音乐风格等功能,使低音效果更加完美、音乐更具表现力。

使用激励器提高声音的清晰度,可懂性和表现力。使声音更加悦耳动听,降低听音疲劳,增加响度。虽然激励器只给声音增加了0.5dB左右的谐波成分,但实际听起来,音量好像增加了10dB左右。使声音的听觉响度明显增加,声音图像的立体感,以及声音的分离度的增加;改善了声音的定位和层次感,还可以提高重放声音的音质,磁带的复制率。因为声信号在传送和录制过程中会损失高频谐波成分,出现高频噪声。此时前者用激励器先对信号进行补偿,后者可用滤波器将高频噪声滤掉后,再营造出高音成分,保证重放音质。激励器的调节需要音响师对系统的音质和音色进行判别,再根据主观听音评价进行调整。

分频器是指将不同频段的声音信号区分开来,分别给于放大,然后送到相应频段的扬声器中再进行重放。在高质量声音重放时,需要进行电子分频处理。它可分为两种:(1)功率分频器:位于功率放大器之后,设置在音箱内,通过LC滤波网络,将功率放大器输出的功率音频信号分为低音,中音和高音,分别送至各自扬声器。连接简单,使用方便,但消耗功率,出现音频谷点,产生交叉失真,它的参数与扬声器阻抗有的直接关系,而扬声器的阻抗又是频率的函数,与标称值偏离较大,因此误差也较大,不利于调整。(2)电子分频器:将音频弱信号进行分频的设备,位于功率放大器前,分频后再用各自独立的功率放大器,把每一个音频频段信号给予放大,然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现,调整较容易,减少功率损耗,及扬声器单元之间的干扰。使得信号损失小,音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器,成本高,电路结构复杂,运用于专业扩声系统。

噪声门:现场演出或录音时,经常多只传声器同时使用。未演出或录音的每只传声器不断拾取环境噪声,为降低周围环境噪声,系统设置一个电平门限,高于门限值得电平信号正常放大,低于电平值得门限电平输入信号电平降低,这种器件叫噪声门。对于噪门没调好出现的吃字现象。

压缩器:是一种随着输入信号电平增大而本身增益减少的放大器。

限制器:是一种这样的放大器,输出电平到达一定值以后,不管输入电平怎样增加,其最大输出电平保持恒定的放大器。该最大输出电平是可以根据需要调节的。 一般地来讲,压缩器与限制器多是结合在一起出现,有压缩功能的地方同时也就会有限制功能。

效果器:乐器效果器,用于乐器,混响器(Reverb)、延时器(Delay)、移相器(Phaser)、弗兰格(Flanger)等,用于电吉他或其他电声乐器演奏摇滚乐,增加乐器演奏时的特效。人声效果,用于卡拉OK演唱等大厅房间混响。

均衡器(Equalizer),是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备,通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷,补偿和修饰各种声源及其它特殊作用,一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。在通信系统中,在系带系统中插入均衡器能够减小码间干扰的影响。

激励器是一种谐波发生器,利用人的心理声学特性,对声音信号进行修饰和美化的声处理设备。 通过给声音增加高频谐波成分等多种方法,可以改善音质、音色、提高声音的穿透力,增加声音的空间感。现代激励器不仅可以创造出高频谐波,而且还具有低频扩展和音乐风格等功能,使低音效果更加完美、音乐更具表现力。

压限器是压缩与限制器的简称。 均衡器是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备,通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷,补偿和修饰各种声源及其它特殊作用,一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。均衡器分为三类:图示均衡器,参量均衡器和房间均衡器。

1.图示均衡器:亦称图表均衡器,通过面板上推拉键的分布,可直观地反映出所调出的均衡补偿曲线,各个频率的提升和衰减情况一目了然,它采用恒定Q值技术,每个频点设有一个推拉电位器,无论提升或衰减某频率,滤波器的频带宽始终不变。常用的专业图示均衡器则是将20Hz~20kHz的信号分成10段、15段、27段、31段来进行调节。这样人们根据不同的要求分别选择不同段数的频率均衡器。一般来说10段均衡器的频率点以倍频程间隔分布,使用在一般场合下,15段均衡器是2/3倍频程均衡器,使用在专业扩声上,31段均衡器是1/3倍频程均衡器,多数有在比较重要的需要精细补偿的场合下,图示均衡器结构简单,直观明了,故在专业音响中应用非常广泛。

2.参量均衡器:亦称参数均衡器,对均衡调节的各种参数都可细致调节的均衡器,多附设在调音台上,但也有独立的参量均衡器,调节的参数内容包括频段、频点、增益和品质因数Q值等,可以美化(包括丑化)和修饰声音,使声音(或音乐)风格更加鲜明突出,丰富多彩达到所需要的艺术效果。

3.房间均衡器,用于调整房间内的频率响应特性曲线的均衡器,由于装饰材料对不同频率的吸收(或反射)量不同以及简正共振的影响造成声染色,所以必须用房间均衡器对由于建声方面的频率缺陷加以客观地补偿调节。

频段分得越细,调节的峰越尖锐,即Q值(品质因数)越高,调节时补偿得越细致,频段分的越粗则调节的峰就比较宽,当声场传输频率特性曲线比较复杂时较难补偿。

音频放大器分以下几类:

(1)A类放大器

A类放大器的主要特点是:放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近,晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作,也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲线的线性范围内,所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单,调试方便。但效率较低,晶体管功耗大,功率的理论最大值仅有25%,且有较大的非线性失真。由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。

(2)B类放大器

B类放大器的主要特点是:放大器的静态点在(VCC,0)处,当没有信号输入时,输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内,Q1导通Q2截止,输出端正半周正弦波;同理,当Vi为负半波正弦波(如图虚线部分所示),所以必须用两管推挽工作。其特点是效率较高(78%),但是因放大器有一段工作在非线性区域内,故其缺点是“交越失真”较大。即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时, Q1 Q2都无法导通而引起的。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。

(3)AB类放大器

AB类放大器的主要特点是:晶体管的导通时间稍大于半周期,必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大,可以抵消偶次谐波失真。有效率较高,晶体管功耗较小的特点。当信号在-0.6V《+0.6V 之间时,为使Q1,Q2导通,在Q1,Q2的VBE之间增加两个偏置电压,使输入信号在+ - 0.6V之间大小的时候,Q1,Q2也可以线性的放大。这样既可以获得较高的功率效率,又能很好的改善B类推挽式放大器的交越失真。理论上也可达到 78.5%的功率最大值,但实际上功率的最大值在70%左右可能受到输出级拓扑和输出级斜线的影响,在典型的听音条件下(全功率的30%左右),功放的效率为35%左右。

(4)D类放大器

D类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲亮度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PWM或 PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器,也称为开关放大器。具有效率高的突出优点。

数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器。放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成.D类放大或数字式放大器。系利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号。

A类、B类和AB类放大器是模拟放大器,D类放大器是数字放大器。B类和AB类推挽放大器比A类放大器效率高、失真较小,功放晶体管功耗较小,散热好,但B类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不佳或因电路参数选择不当而产生交替失真。而D类放大器具有效率高低失真,频率响应曲线好。外围元器件少优点。AB类放大器和D类放大器是目前音频功率放大器的基本电路形式。

功放的主要性能指标有输出功率,频率响应,失真度,信噪比,输出阻抗,阻尼系数等。

输出功率:单位为W,由于各厂家的测量方法不一样,所以出现了一些名目不同的叫法。例如额定输出功率,最大输出功率,音乐输出功率,峰值音乐输出功率。

音乐功率:是指输出失真度不超过规定值的条件下,功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。

峰值功率:是指在不失真条件下,将功放音量调至最大时,功放所能输出的最大音乐功率。

额定输出功率:当谐波失真度为10%时的平均输出功率。也称做最大有用功率。通常来说,峰值功率大功放

于音乐功率,音乐功率大于额定功率,一般的讲峰值功率是额定功率的5--8倍。

频率响应:表示功放的频率范围,和频率范围内的不均匀度。频响曲线的平直与否一般用分贝[db]表示。家用HI-FI功放的频响一般为20Hz--20KHZ正负1db.这个范围越宽越好。一些极品功放的频响已经做到0--100KHZ。

失真度:理想的功放应该是把输入的讯号放大后,毫无改变的忠实还原出来。但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较,往往产生了不同程度的畸变,这个畸变就是失真。用百分比表示,其数值越小越好。HI-FI功放的总失真在0.03%--0.05%之间。功放的失真有谐波失真,互调失真,交叉失真,削波失真,瞬态失真,瞬态互调失真等。

信噪比:是指信号电平与功放输出的各种噪声电平之比,用db表示,这个数值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

输出阻抗:对扬声器所呈现的等效内阻,称做输出阻抗。

音箱单元喇叭,1盆架2磁缸3音圈4音圈骨架5纸盆6折环。

分为专业音箱与家用音箱两大类。家用音箱一般用于家庭放音,其特点是放音质细腻柔和,外型较为精致、美观,放音声压级不太高,承受的功率相对较少。专业音箱一般用于歌舞厅、卡拉OK、影剧院、会堂和体育场馆等专业文娱场所。一般专业音箱的灵敏度较高,放音声压高,力度好,承受功率大,与家用音箱相比,其音质偏硬,外型也不甚精致。但在专业音箱中的监听音箱,其性能与家用音箱较为接近,外型一般也比较精致、小巧,所以这类监听音箱也常被家用HI-FI音响系统所采用。

可分为全频带音箱、低音音箱和超低音音箱。所谓全频带音箱是指能覆盖低频、中频和高频范围放音的音响。全频带音箱的下限频率一般为30Hz-60Hz,上限频率为15KHz-20KHz。在一般中小型的音响系统中只用一对或两对全频带音箱即可完全担负放音任务。低音音箱和超低音音箱一般是用来补充全频带音箱的低频和超低频放音的专用音箱。这类音箱一般用在大、中型音响系统中,用以加强低频放音的力度和震撼感。使用时,大多经过一个电子分频器(分音器)分频后,将低频信号送入一个专门的低音功放,再推动低音或超低音音箱。

一般可分为主放音音箱.监听音箱和返听音箱等。主放音音箱一般用作音响系统的主力音箱,承担主要放音任务。主放音音箱的性能对整个音响系统的放音质量影响很大,也可以选用全频带音箱加超低音音箱进行组合放音。监听音箱用于控制室、录音室作节目监听使用,它具有失真小、频响宽而平直,对信号很少修饰等特性,因此最能真实地重现节目的原来面貌。返听音箱又称舞台监听音箱,一般用在舞台或歌舞厅供演员或乐队成员监听自己演唱或演奏声音。这是因为他们位于舞台上主放音音箱的后面,不能听清楚自己的声或乐队的演奏声,故不能很好地配合或找不准感觉,严重影响演出效果。一般返听音箱做成斜面形,放在地上,这样既可放在舞台上不致影响舞台的总体造型,又可在放音时让舞台上的人听清楚,还不致将声音反馈到传声器而造成啸叫声。

可分为密封式音箱、倒相式音箱、迷宫式音箱、声波管式音箱和多腔谐振式音箱等。其中在专业音箱中用得最多的是倒相式音箱,其特点是频响宽、效率高、声压大,符合专业音响系统音箱型式,但因其效率较低,故在专业音箱中较少应用,主要用于家用音箱,只有少数的监听音箱采用封闭箱结构。密封式音箱具有设计制作的调试简单,频响较宽、低频瞬态特性好等优点,但对拨声器单元的要求较高。在各种音箱中,倒相式音箱和密封式音箱占著大多数比例,其他型式音箱的结构形式繁多,但所占比例很少。

1.密闭式音箱(Closed Enclosure)是结构最简单的扬声器系统,1923提由FrederICk提出,由扬声器单元装在一个全密封箱体内构成。它能将扬声器的前向辐射声波和后向辐射声波完全隔离,但由于密闭式箱体的存在,增加了扬声器运动质量 产生共振的刚性,使扬声器的最低共振频率上升。密闭式音箱的声色有些深沉,但低音分析力好,使用普通硬折环扬声器时,为了得到满意的低音重放,需要采用容积大的大型箱体,新式的密闭音箱大多选用Q值适当的高顺性扬声器。利用封闭在箱体中的压缩空气质量的弹性作用,尽管扬声器装在较小的箱体中,锥盆后面的气垫会对锥盆施加反动力,所以这种小型密闭式音箱也称气垫式音箱。

2.低音反射式音箱(Bass-Reflex Enclosure)也称倒相式音箱(AcoustICal Phase Inverter),1930年由Thuras发明。在它的负载中有一个出声口开孔在箱体一个面板上,开孔位置和形状有多种,但大多数在孔内还装有声导管。箱体的内容积和声导管孔的关系,根据兹共振原理,在某特定频率产生共振,称反共振频率。扬声器后向辐射的声波经导管倒相后,由出声口辐射到前方,与扬声器前向辐射声波进行同相叠加,它能提供比密闭式更宽的带宽,具有更高的灵敏度,较小的失真。理想状态上,低频重放频率的下限可比扬声器共振频低20%之多。这种音箱用较小箱体就能重放出丰富的低音,是应用最为广泛的类型。

3.声阻式音箱(AcoustIC resistance Enclosure)实质上是一种倒相式音箱的变形,它以吸声材料或结构填充在出声口导管内,作为半密闭箱控制倒相作用,使之缓冲,以降低反共振频率来展宽低音重放频段。

4.传输线式音箱(Labyrinth Enclosure)是以古典电气理论的传输线命名的,在扬声器背后设有用吸声性壁板做成的声导管,其长度是所需提升低频声音波长的1/4或1/8。理论上它衰减由锥盆后面来的声波,防止其反射到开口端而影响低音扬声器的声辐射,但实际上传输线式音箱具有轻度阻尼和调谐作用,增加了扬声器在共振频率附近或以下的声输出,并在增强低音输出的同时减小冲程量。通常这种音箱的声导管大多叠呈迷宫状,所以也称迷宫式或曲径式。

5.无源式辐射式音箱(Drone Cone Enclosure)是低音反射式音箱的分支,又称空纸盆式音箱,是1954年美国的Olson和Preston发表的,它的开孔出声口由一个没有磁路和音圈的空纸盆(无源锥盆)取代,无源锥盆振动产生的辐射与扬声器向前辐射声处于同相工作状态,利用箱体内空气和无源锥盆支撑组件共同构成的复合声顺和无源锥盆质量形成谐振,增强低音。这种音箱的主要优点是避免了反射出声孔产生的不稳定的声音,即使容积不大也能获得良好的声辐射效果,所以灵敏度高,可有效地减小扬声器工作辐度,驻波影响小,声音清晰透明。

6.耦合腔式音箱是介于密闭式和低音反射式之间的一种箱体结构,1953年美国的Henry Lang发表,它的输出由锥盆一边所驱动的出声孔输出,锥盆另一边则与一闭箱耦合。这种音箱的优点为低频时扬声器所推动的空气量大大增加,由于耦合腔是个调谐系统,在锥盆运动受限制时,出声口输出不超过单独锥盆的声输出,展阔了低频重放范围,所以失真减小,承受功率增大。1969年日本Lo-d的河岛幸彦发表的A·S·W(AcoustIC Super Woofer)音箱就是一种耦合腔式音箱,适于用小口径长冲程扬声器不失真重放低音。

7.号筒式音箱(Horn type Enclosure)对家用型来讲,多采用折叠号筒(Folded Horn)形式,它的号筒喇叭口在口部与较大空气负载耦合,驱动端直径很小,这种音箱的背面是全密封,箱腔内的压力都多在扬声器锥盆的背面上。为保锥盆前后压力保持平衡,倒相号筒装置于扬声器前面。折叠号筒音箱是倒相式音箱的派生,其声响效果优于密闭式音箱的一般低音反射式音箱。

谐波失真,是指在重放声中增加了原信号中没有的高次谐波成分。

互调失真,我们知道扬声器是一个非线性器件,在重放声源的过程中,由于磁隙的磁场不均匀性及支撑系统的非线性变形因素,会产生一种原信号中没有的新的频率成分,因此当新的频率信号和原频率信号一起加到扬声器上时,又会调制产生另一种新的频率。另外,音乐信号并不是单音频的正弦波信号,而是多音频信号。当两个不同频率的信号同时输入扬声器时,因非线性因素的存大,会使两信号调制,产生新的频率信号,故在扬声器的放声频率里,除原信号外,还出现了两个原信号里没有的新频率,这种失真为互调失真。其主要影响的是音高(亦称音调)。

瞬态失真,音箱系统的瞬态失真,是指扬声器震动系统的质量惯性引起的一种传输波形失真。由于扬声器存在一定的质量惯性,因此纸盆震动跟不上瞬间变化的电信号,使重放声产生传输波形的畸变,导致频谱与音色的改变。这一指标的好坏,在音箱系统和扬声器单元中是极为重要的,直接影响的是音质与音色的还原程度。

标准功率(单位:瓦 W):音箱上所标注的功率,国际上流行两种标注方法:

长期功率或额定功率,前者是指额定频率范围内给扬声器输入一个规定的模拟信号,信号持续时间为1分钟,间隔2分钟,重复10次,扬声器不产生热损坏和机械损坏的最大输入电功率。后者是指在额定频率范围内给扬声器输入正弦波信号,信号持续时间为1小时,扬声器不生产热损坏和机械损坏的最大正弦功率。

最大承受功率即音乐功率(MPO),起源于德国工业标准(DIN),是指扬声器所能承受的短时间最大功率。这是因为在播放音乐信号时,音频信号的幅度变化极大,有时音乐功率的峰值在短时间内会超过额定功率的数倍。我国国家标准GB9396-88制定的功率标注标准有最大噪声功率、长期最大功率、短期最大功率、额定正弦波功率。通常音箱生产厂家以长期功率或额定功率为音箱的标注功率。

标称阻抗(单位:欧姆Ω):是指扬声器输入的信号电压U与信号电流的比值(这个和高中物理中一样,R=U/I)。因扬声器的阻抗是频率的函数,故阻抗数值的大小随输入信号的频率变化也发生变化。我国国家标准规定的音箱阻抗优选值有 4Ω、8Ω、16Ω(国际标准推荐值为 8Ω),并规定扬声器的标称阻抗为:扬声器谐振频率的峰值F0至第二个共振峰F1之间的最低阻抗值。有些国外扬声器生产厂家,以阻抗特性曲线趋于平坦的一段定为扬声器的标称阻抗。音箱的标称阻抗与扬声器的标称阻抗有所不同,因为音箱内不止一个扬声器单元,各单元的性质又不尽相同,另外还有串联或并联的分频网络,所以标准规定了最低阻抗不得低于标称阻抗值的80%。

灵敏度(单位:分贝 dB):音箱的灵敏度是指当给音箱系统中的扬声器输入电功率为 1W 时,在音箱正面各扬声器单元的几何中心 1m 距离处,所测得的声压级(声压与声波的振幅及频率成正比,声压级是表示声压相对大小的指标)。在这里需要特别指出的是:灵敏度虽然是音箱的一个指标,但是与音质、音色无关,它只影响音箱的响度,可用增加输入功率来提高音箱的响度。

效率(用百分数来表示):音箱效率的定义是,音箱输出的声功率与输入的电功率之比(即声—电转换的百分比)。日前,市场上销售的音箱通常标注灵敏度,而有的音箱标注的是效率,却用分贝值来表示。这种错误的标注方式,使一些消费者对灵敏度和效率这两项指标产生混淆。音箱的灵敏度和效率这两项指标与音质、音色无关,更不是考核品质的标准,但灵敏度和效率太低必须增加功放的输入功率才能达到需要的声压级。

声场总体要求均匀,像位准确,减少二次声,影响清晰度。对射摆放注意倒像,避免声功率抵消。

大型视频会议系统是由视频会议终端机、视频会议摄像机、话筒、显示器和视频会议服务器(多点会议控制器)MCU组成视频会议核心系统,由于会场多样性,有的会场空间大,与会人员多。相应还有配套音频系统、配套视频系统、配套中控系统多种系统集成构成。设备之间的连接的接口多,故障大多出现在接口与信号线上。线的选型不对,接口不对,接口松动等。接下来介绍下会议系统常用信号的接口与线材。

电视机、机顶盒、视频会议终端等设备通常配有各种各样的视频接口。视频接口的主要作用是将视频信号输出到外部设备,或者将外部采集的视频信号收集起来。

复合AV 接口传输的仍然是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号,需要对其进行亮/ 色分离和色度解码才能成像,在先混合,再分离处理过程中必然会造成信号的丢失或失真,色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰,它的传输线使用单芯屏蔽线。由于亮度/色度(Y/C)混合的视频信号处理方式所固有的技术缺陷,AV视频接口的应用就有了极大的限制,现在系统设计中不再使用。

BNC(基本网络卡)接口是10Base2的接头,即同轴细缆接头。近来BNC正在被DVI数字视频方式所取代,现在多用于安防行业监视器传输视频信号。安装不易脱落,特性阻抗:75Ω频率范围:0~2GHz。还有无线天线信号传输使用的是50Ω接口和线缆,两样是有本质区别。

BNC(Bayonet Nut Connector,同轴电缆接口),提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。BNC电缆有五个连接头,分别接收红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信号。BNC接口主要用于连接高端家庭影院产品以及专业的视频设备。BNC接头可以让视频信号互相间干扰减少,从而达到最佳信号响应效果。BNC特殊的接口设计,使线缆连接非常牢固,不必担心因接口松动而产生接触不良。

S-Video接口全称是Separate Video,也称为Super Video,它实际上是一种五芯接口,由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。它将亮度和色度分离输出,避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真,极大地提高了图像的清晰度。但它仍要将两路色差信号(Cr Cb)混合为一路色度信号C进行传输,然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处理,这样会因一定的信号损失而导致失真。而且由于Cr Cb的混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。S-Video接口也是模拟接口。

色差接口是在S-Video接口的基础上,把色度(C)信号里的蓝色差(b)、红色差(r)分开发送,分辨率可达到600线以上。它通常采用YPbPr 和YCbCr两种标识,前者表示逐行扫描色差输出,后者表示隔行扫描色差输出。由电视信号关系可知,我们只需知道Y、Cr、Cb的值就能够得到G(绿色)的值,所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg。色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb,避免了由于两路色差混合译码并再次分离而带来的图像失真,也保持了色度信道的最大带宽。色差接口是模拟接口。

DVI接口是由1998年9月,在Intel开发者论坛上成立的数字显示工作小组(Digital Display Working Group简称DDWG)发明了一种高速传输数字信号的技术,有DVI-A、DVI-D和DVI-I三种不同的接口形式。DVI-D只有数字接口,DVI-I有数字和模拟接口,目前应用主要以DVI-I(24+5)为主。

DVI接口主要有两大优点:

带宽高:DVI可直接传输数字信号,无需进行模拟信号与数字信号的繁琐转换,速度更快,有效消除拖影现象。

画面清晰:DVI传输的是数字信号,无需进行模拟信号与数字信号的繁琐转换,避免了信号的损失,色彩更纯净、更逼真,图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。

3大类包括:DVI-Analog(DVI-A)接口,DVI-Digital(DVI-D)接口,DVI-Integrated(DVI-I)接口。

5种规格包括DVI-A(12+5)、单连接DVI-D(18+1)、双连接DVI-D(24+1)、单连接DVI-I(18+5)、双连接DVI-I(24+5)。

DVI-Analog(DVI-A)接口(12+5)只传输模拟信号,实质就是 VGA模拟传输接口规格。当要将模拟信号D-Sub接头连接在显卡的DVI-I插座时,必须使用转换接头。转换接头连接显卡的插头,就是DVI-A接口。早期的大屏幕专业CRT中也能看见这种插头。

DVI-Digital(DVI-D)接口(18+1和24+1)是纯数字的接口,只能传输数字信号,不兼容模拟信号。所以,DVI-D的插座有18个或24个数字插针的插孔+ 1个扁形插孔。

DVI-Integrated(DVI-I)接口(18+5和24+5)是兼容数字和模拟接口的,所以,DVI-I的插座就有18个或24个数字插针的插孔+5个模拟插针的插孔(就是旁边那个四针孔和一个十字花)。比DVI-D多出来的4根线用于兼容传统VGA模拟信号。基于这样的结构,DVI-I插座可以插DVI-I和DVI-D的插头,而DVI-D插座只能插DVI-D的插头。DVI-I兼容模拟接口并不意味着模拟信号的接口D-Sub插头可以直接连接在DVI-I插座上,它必须通过一个转换接头才能连接使用。一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。考虑到兼容性问题,目前显卡一般会采用DVI-I接口,这样可以通过转换接头连接到普通的VGA接口。而带有两个DVI接口的显示器一般使用DVI-D类型。而带有一个DVI接口和一个VGA接口的显示器,DVI接口一般使用带有模拟信号的DVI-I接口。

误区:DVI与HDMI两个接口的画质相差很大

现有情况下,相同分辨率,DVI与HDMI两个接口的画质无明显区别,但是随着HDMI接口的发展,比DVI接口能提供更多的功能。

误区:HDMI接口可以传输音频信号,DVI不能传输音频信号

DVI和HDMI接口传输的都是TMDS信号,TMDS其实只要4对线就可以了,其他引脚都是辅助的。区别在于DVI信号在编码时本来是没有包含音频的,HDMI信号是打包有音频在内的。而当厂商把音频信号和视频信号一起编码成TDMS格式时,DVI接口同样能传输音频信号。

SDI接口是一种“数字分量串行接口”,而HD-SDI接口是一种广播级的高清数字输入和输出端口,其中HD表示高清信号。由于SDI接口不能直接传送压缩数字信号,数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后,必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。如果反复解压和压缩,必将引起图像质量下降和延时增加,为此各种不同格式的数字录像机和非线性编辑系统,规定了自己的用于直接传输压缩数字信号的接口。

在非编后期制作,广播电台等领域,HD-SDI应用较为广泛,其是根据SMPTE292M,在1.485Gb/s或1.485/1.001Gb/s的信号速率条件下传输的接口规格。该规格规定了数据格式、信道编码方式、同轴电缆接口的信号规格、连接器及电缆类型与光纤接口等。HD-SDI接口采用同轴电缆,以BNC接口作为线缆标准。有效距离为100M。

易用性,由于HD-SDI摄像机产品工程施工采用的系统框架和模拟监控系统框架相同,采用75-5同轴线缆即可实现系统布线,施工人员和系统操作人员无需培训,更容易上手。

非压缩,HD-SDI摄像机不像IP监控是将视频信号经过压缩和打包后通过网络传输的,它是以未经压缩的数字信号在同轴电缆上高速传输,原始图像不会失真。

高清实时,HD-SDI摄像机监控不受传输网络影响,不会有IP网络监控产生的图像延迟问题,在有实时监控和高清要求的场合。

利用率高,HD-SDI摄像机设备视频输出图像的分辨率为1920×1080,单位面积摄像机布点密度大幅下降。在监控场所提供更多细节上的处理,如看清人脸,看清车牌。

SDI传输距离小于300m,HD-SDI传输距离小于100m,3G-SDI传输距离更短。

数字传输无损,基于3D研发,高清数字音视频传输接口。2002年日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝七家公司共同组建了HDMI高清多媒体接口组织,开始着手制定一种符合高清时代标准的全新数字化视频/音频接口技术,同年底发布1.0版本。

HDMI是带电,自动识别设备,和HDMI接口电视的兼容性:同时传输音频和视频;和DVI接口电视的兼容性:只传输视频;和HDMI接口的功放的兼容性:只传输音频;连接会有互通显示画面会有延时。拔插时最好不带电操作。

确认HDMI线的版本要注意HDMI线的版本,常见的有1.3和1.4两个版本。建议购买1.4版的HDMI线,带宽高达18Gbps,支持3D传输,能满足更高的分辨率、刷新率和色彩深度,能支持1080P以上的高清播放,而且和1.3功能兼容。

可以使用的最大长度取决于电缆的类别。一般使用控制在7-8米,好的HDMI线基本不超过30米,在五,六类电缆长传可以提高电缆总长度为50米。如果扩展使用的是基于光纤,电缆总长度增加至100米。

在HDMI线的使用过程中,要避免线材过度弯曲,比如经常对折、缠绕都有可能损坏线路的线芯或屏蔽层。一般沿着弧形弯曲,不会损坏线缆。

视频会议系统信号连接有接口与线材

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2021-06-17

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