1、，電子教學(xué)參考包，音頻設(shè)備原理與維護(hù)，總編輯童建華，3420，目錄，第1章音頻設(shè)備概述，第2章調(diào)諧器，第3章錄音架，第4章功率放大器，第5章混頻器，第6章家庭影院影音系統(tǒng)，第7章數(shù)字音頻設(shè)備，第8章音頻設(shè)備故障排除，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)1-8，4420，第1章音頻技術(shù)基本概念1.1，高保真音頻系統(tǒng)基本元件1.2，音頻設(shè)備基本性能指標(biāo)1.3， 1.4聲音的基本知識(shí)，返回，5420，第1章音頻設(shè)備概述，1.1音頻技術(shù)的基本概念1.1.1音頻的基本概念在音頻技術(shù)中，音頻是指通過聲音系統(tǒng)再現(xiàn)的聲音。 例如，CD或磁帶上的音樂、歌曲和其他聲音是通過組合音頻來再現(xiàn)的，并且由演出現(xiàn)場的公共廣播系統(tǒng)播放的歌曲和音樂聲

2、音屬于聲音類別。能夠再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)被稱為聲音系統(tǒng)。1.1.2高保真和高保真音響系統(tǒng)的屬性高保真音響系統(tǒng)有三個(gè)重要屬性。(1)忠實(shí)地再現(xiàn)原始聲音。聲音由三個(gè)主觀參數(shù)來描述：音量、音調(diào)和音色，它們被稱為聲音的三個(gè)要素。如實(shí)再現(xiàn)原聲意味著保持原聲質(zhì)量，使人們感受不到原聲質(zhì)量三要素的失真。這是高保真的基本屬性。(2)忠實(shí)地再現(xiàn)原始聲場。室內(nèi)聲場由聲源、直達(dá)聲、反射聲和混響聲組成。原始聲場反映了一種立體聲。因此，高保真音響系統(tǒng)必須是立體聲音響系統(tǒng)。立體聲是高保真的重要屬性之一。(3)音頻信號(hào)可以被處理和修改。高保真音響系統(tǒng)還允許人們根據(jù)自己的愛好來裝飾和美化音頻信號(hào)，從而使聲音更加優(yōu)美。這也是高

3、保真的一個(gè)重要屬性。第1章內(nèi)容，6420，第1章音頻設(shè)備概述，1.1.3音頻技術(shù)現(xiàn)狀當(dāng)今的音頻設(shè)備具有高保真、立體聲、環(huán)繞聲、自動(dòng)化和數(shù)字化的特點(diǎn)。(1)高保真度。高保真錄音和回放一直是人們不斷追求的目標(biāo)。(2)立體聲化。雙通道立體聲設(shè)備長期以來非常受歡迎。三維空間中立體聲源方位的真正立體再現(xiàn)也進(jìn)入了普通人的家庭。(3)自動(dòng)化。以微處理器為系統(tǒng)控制的現(xiàn)代音響設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作和控制，并可以通過紅外遙控器來實(shí)現(xiàn)。(4)數(shù)字化。采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的數(shù)字音頻設(shè)備以其完美的音質(zhì)和較高的電聲性能指標(biāo)贏得了人們的青睞。第1章內(nèi)容，7420，第1章音頻設(shè)備概述，1.2高保真音頻系統(tǒng)的基本組成高保真音頻系

4、統(tǒng)通常由三部分組成：高保真音頻源、音頻放大器和揚(yáng)聲器系統(tǒng)。雙通道高保真系統(tǒng)的框圖如圖所示。第1章內(nèi)容，返回，8420，第1章音頻設(shè)備概述，1.2.1高保真音頻源系統(tǒng)高保真音頻源為音頻系統(tǒng)提供高保真音頻信號(hào)。(1)調(diào)諧器。調(diào)諧器是一個(gè)沒有放大器和揚(yáng)聲器的高性能收音機(jī)?？梢蕴峁└弑Ｕ嬉纛l信號(hào)。(2)錄音架。錄音棚是一個(gè)沒有功率放大器和揚(yáng)聲器的高性能錄音機(jī)。(3)唱機(jī)。唱機(jī)是一種拾音器。它利用拾音器將記錄在唱片聲槽中的聲音信息的振動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的音頻信號(hào)。(4)激光唱機(jī)。激光唱機(jī)用激光束以非接觸的方式拾取記錄在唱片上的聲音信息的數(shù)字編碼信號(hào)，并通過解碼器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào)。(5)VCD播

5、放器。VCD的音頻和圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮后，不僅可以輸出音頻信號(hào)，還可以輸出視頻信號(hào)，聲音質(zhì)量接近光盤播放器，圖像質(zhì)量達(dá)到家用錄像機(jī)的水平。(6)影碟機(jī)。DVD播放器是目前最先進(jìn)的視聽信號(hào)源。(7)麥克風(fēng)。麥克風(fēng)將聲能轉(zhuǎn)換成電能。由各種高質(zhì)量音頻載體通過聲源設(shè)備提供的高清晰度音頻信號(hào)是高保真音頻效果的來源。第1章內(nèi)容，音響系統(tǒng)組成圖，9420，第1章音響設(shè)備概述，1.2.2音頻放大器音頻放大器是音響系統(tǒng)的主體，包括前置放大器和功率放大器，必要時(shí)可以插入圖中所示的均衡器。(1)前置放大器。前置放大器具有雙重功能，即選擇聲源、放大音頻電壓和控制音質(zhì)。前置放大器被稱為音響系統(tǒng)的音質(zhì)控制中心。(2)圖示均

6、衡器。圖中所示的均衡器是為裝飾和美化音色而設(shè)置的音頻信號(hào)處理裝置。(3)功率放大器。功率放大器的功能是放大來自前置放大器的音頻信號(hào)，并產(chǎn)生足夠的無失真功率來推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。功率放大器的性能直接關(guān)系到音響系統(tǒng)的播放質(zhì)量，其測量指標(biāo)主要包括頻率特性、諧波失真和輸出功率。第1章目錄，音響系統(tǒng)組成圖，10420，第1章音響設(shè)備概述，1.2.3揚(yáng)聲器系統(tǒng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：揚(yáng)聲器、分頻器和音箱，其功能是將功率放大器輸出的音頻信號(hào)恢復(fù)到不同頻段的原始聲音而不失真。揚(yáng)聲器系統(tǒng)對(duì)再現(xiàn)聲音的質(zhì)量有決定性的影響。(1)揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器是電聲轉(zhuǎn)換器。最常用的音頻系統(tǒng)是電動(dòng)揚(yáng)聲器，(2)分頻器。在高保真音頻系

7、統(tǒng)中，通常采用分頻的方法，利用各種揚(yáng)聲器的特殊功能，分別承擔(dān)重放低頻、中頻或高頻聲音的任務(wù)。低頻帶應(yīng)使用大口徑錐形揚(yáng)聲器，中高頻帶可使用圓頂形或喇叭形揚(yáng)聲器。分頻器的功能是為每個(gè)頻帶揚(yáng)聲器選擇相應(yīng)頻帶的音頻信號(hào)，并正確地將信號(hào)功率分配給每個(gè)揚(yáng)聲器。(3)箱體。揚(yáng)聲器振膜前后輻射的聲波方向相反，低頻聲波衍射引起的相位干擾會(huì)削弱其輻射功率。為了提高揚(yáng)聲器的低頻效率，應(yīng)將揚(yáng)聲器安裝在箱體內(nèi)。普通揚(yáng)聲器是關(guān)閉和倒置的。第一章內(nèi)容，音響系統(tǒng)組成圖，11420，第一章音響設(shè)備概述，1.3音響設(shè)備的基本性能指標(biāo)高保真音響設(shè)備的主要性能指標(biāo)如下：(1)頻率范圍：也稱頻率特性或頻率響應(yīng)，是指各種聲音再現(xiàn)設(shè)備能夠

8、再現(xiàn)聲音信號(hào)的頻率范圍以及在此范圍內(nèi)允許的幅度偏差程度(容差或容差)。頻率范圍越寬，幅度容差越小，語言和音樂信號(hào)通過設(shè)備時(shí)的頻率失真和相位失真越小，音質(zhì)越好。(2)諧波失真：由于各種音頻設(shè)備中放大器的某些非線性，當(dāng)音頻信號(hào)通過放大器時(shí)會(huì)產(chǎn)生新的諧波分量，由此產(chǎn)生的失真稱為諧波失真。諧波失真會(huì)使聲音失去原有的音色，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使聲音變得刺耳和難聽。(3)信噪比：也稱為信噪比，指有用信號(hào)功率與噪聲功率之比，記錄為信噪比，通常用分貝表示。信噪比越大，信號(hào)中混合的噪聲越小，再現(xiàn)的聲音越清晰，音質(zhì)越好。第1章內(nèi)容，12420，第1章音頻設(shè)備概述，1.4聲音的基本知識(shí)包括聲音的基本屬性、聽覺的基本特征、立體聲

9、的基本原理等。1.4.1聲音的基本特性1聲波的傳播特性反射、折射、衍射和干擾聲波的傳播。(1)反射和折射。當(dāng)聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)的界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。遇到障礙物時(shí)，一些聲波會(huì)進(jìn)入障礙物并被折射。(2)衍射。當(dāng)聲波遇到墻壁或其他障礙物時(shí)，聲波的一部分將繼續(xù)圍繞障礙物的邊緣傳播。這種現(xiàn)象被稱為衍射。(3)干擾。干擾指的是現(xiàn)象第1章，內(nèi)容，13420，第1章，音響設(shè)備概述，2聲音的三個(gè)要素主要通過音量、音調(diào)和音色來表達(dá)其特征。(1)體積。音量，也稱為響度，是指人耳對(duì)聲音強(qiáng)度的主觀感受。音量主要取決于聲波的振幅。(2)語氣。音調(diào)，也稱為音高，是指人耳對(duì)聲音音調(diào)的主觀感受。音調(diào)主要取決于聲波的

10、基頻。(3)音色。音色是指人耳對(duì)聲音特征的主觀感受。音色主要取決于聲音的頻譜結(jié)構(gòu)。第1章內(nèi)容，返回，14420，第1章音頻設(shè)備概述，1.4.2人耳聽力的基本特征1可聽聲音、聽力閾值和疼痛區(qū)域決定人耳的聽力范圍。(1)可聽見的聲音?？陕犅暿侵刚Ｈ四苈牭降穆曇?，其頻率范圍為20 Hz20千赫，稱為音頻。(2)聽力閾值。可聽聲音必須達(dá)到一定的強(qiáng)度才能被聽到，正常人能聽到的強(qiáng)度范圍是0140分貝。使聲音聽得見的最低聲壓級(jí)稱為聽覺閾值，它與聲音的頻率有關(guān)。在良好的聽力環(huán)境中，聽力正常的年輕人在8005000赫茲的頻率范圍內(nèi)，其聽力閾值非常接近零分貝(對(duì)應(yīng)的聲壓值為0.00012帕)。(3)疼痛區(qū)域。使

11、耳朵感到疼痛的聲壓級(jí)被稱為疼痛區(qū)，它與聲音的頻率幾乎沒有關(guān)系。通常，當(dāng)聲壓級(jí)達(dá)到120分貝時(shí)，人耳會(huì)感到不舒服；當(dāng)聲壓級(jí)大于140分貝時(shí)，人耳會(huì)感到疼痛；當(dāng)聲壓級(jí)超過150分貝時(shí)，會(huì)對(duì)人耳造成急性損傷。第1章內(nèi)容，15420，第1章音頻設(shè)備概述，2聽覺等聲特性是反映人們對(duì)不同頻率純音響度感知的基本特性，通常用等聲曲線來表示。(1)人耳對(duì)34千赫頻率范圍內(nèi)的聲音響度最敏感。人耳對(duì)低頻和高頻聲音的敏感度應(yīng)該降低。(2)聲壓級(jí)越高，異聲曲線越平坦，不同的聲壓級(jí)使得異聲曲線差異很大，尤其是在低頻帶。因此，在播放聲音時(shí)，特別是在低音量播放聲音時(shí)，需要一個(gè)等音控制電路進(jìn)行補(bǔ)償。第1章內(nèi)容，返回，16420

12、，第1章音頻設(shè)備概述，3聽覺閾值特性聽覺閾值特性指人耳對(duì)不同頻率的聲音具有不同聽覺敏感度的特性。正常情況下，正常人能聽到的聲強(qiáng)范圍是0140分貝。人耳在800赫茲5千赫茲和5千赫茲頻率范圍內(nèi)的聽覺閾值非常接近0dB，但是對(duì)低于100赫茲或高于180赫茲的信號(hào)的聽覺靈敏度大大降低。4聽覺掩蔽特征聽覺掩蔽特征是指強(qiáng)音往往掩蔽弱音，因此弱音聽不到。掩蔽特征包括頻域掩蔽和時(shí)域掩蔽。(1)頻域掩蔽。這意味著具有大幅度的頻率信號(hào)將在相鄰頻率處掩蓋具有相對(duì)小幅度的頻率信號(hào)，從而不能聽到小信號(hào)。(2)時(shí)域掩蔽。這意味著在一段時(shí)間內(nèi)，一個(gè)強(qiáng)信號(hào)會(huì)掩蓋前后一段時(shí)間內(nèi)的微弱聲音，從而使其聽不見。第1章內(nèi)容，聽覺掩蔽

13、特性圖，17420，第1章音頻設(shè)備概述，第1章內(nèi)容，時(shí)域掩蔽特性，頻域掩蔽特性，返回，18420，第1章音頻設(shè)備概述，1.4.3立體聲基本知識(shí)1立體聲基本概念立體聲是指具有空間分布特性的聲音，如定向、分層和呈現(xiàn)。利用立體聲技術(shù)傳播和再現(xiàn)聲音不僅可以反映聲音的空間分布，還可以提高聲音的層次感、清晰度和透明度，明顯提高再現(xiàn)聲音的質(zhì)量，大大增強(qiáng)現(xiàn)場效果。第1章內(nèi)容，2。立體聲組件立體聲組件可分為三類：直接聲音，反射聲音和混響聲音：返回，19420，第1章音響設(shè)備概述，2立體聲組件在音樂廳，立體聲組件可分為三類：第一類是直接聲音。它們直接從舞臺(tái)向觀眾的左右兩邊擴(kuò)散它們是從音樂廳表面反射后到達(dá)聽眾耳朵的

14、聲音，比直接聲音晚10到10毫秒到達(dá)耳朵。反射的聲音給人一種空間感，可以感覺到音樂廳的空間大小。第三類是混響聲。指大廳內(nèi)的聲音經(jīng)過多次不規(guī)則的反射，穿過各種界面和障礙物，形成一種沒有方向的余音，彌漫整個(gè)空間?；祉懡o人一種環(huán)繞聲的感覺，可以在三維空間中感受周圍的聲音。反射聲和混響聲共同形成場景環(huán)境的聲音氛圍，即所謂的臨場感。好的立體聲應(yīng)該能夠再現(xiàn)這些元素。第1章內(nèi)容，20420，第1章音頻設(shè)備概述，3個(gè)立體聲特征(1)它有明顯的方向感和分布感。(2)清晰度高。(3)低背景噪聲；(4)良好的空間感、包圍感和存在感。4立體定位機(jī)制立體定位機(jī)制主要是通過人體雙耳效應(yīng)和耳廓效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。(1)雙耳效應(yīng)。

15、這意味著當(dāng)聲音到達(dá)兩只耳朵時(shí)，人腦可以根據(jù)聲級(jí)差Lp、時(shí)差T、相位差等因素來確定聲音的方位。這是人們能夠確定聲音方向的最重要的因素。(2)耳廓效應(yīng)。根據(jù)人耳耳廓形狀的特點(diǎn)，當(dāng)聲源的聲波到達(dá)人耳時(shí)，利用直接進(jìn)入耳道的聲音與耳廓產(chǎn)生的反射聲音之間的時(shí)間差和相位差來定位聲音。第1章內(nèi)容，21420，第1章音頻設(shè)備概述，1.4.4環(huán)繞聲立體聲1什么是環(huán)繞聲立體聲(1)環(huán)繞聲立體聲是一種多通道立體聲系統(tǒng)，它能使再現(xiàn)的聲場有一種回旋的、揮之不去的空間環(huán)繞聲感覺，并使聽眾感覺像是在真實(shí)的聲場中。(2)與雙通道立體聲相比，環(huán)繞聲立體聲的不同之處在于它在前面有左右兩個(gè)主聲道，在后面還增加了環(huán)繞聲聲道，從而大大增

16、強(qiáng)了聲像的深度和存在感。(3)環(huán)繞聲，通常指的是聽者背后的聲場，主要由混響聲組成，其特點(diǎn)是沒有固定的方向，在各個(gè)方向上傳播均勻。2種環(huán)繞聲系統(tǒng)。目前，環(huán)繞聲系統(tǒng)主要有四種類型。(1)多聲道環(huán)繞聲系統(tǒng)。它與雙通道立體聲系統(tǒng)不兼容。(2)杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)。杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)是一個(gè)兼容雙通道立體聲的多通道環(huán)繞聲系統(tǒng)。(3)虛擬環(huán)繞系統(tǒng)。虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)是一種新穎的環(huán)繞聲系統(tǒng)，它使用虛擬揚(yáng)聲器技術(shù)來再現(xiàn)3D環(huán)繞聲效果。(4)數(shù)字電影系統(tǒng)。數(shù)字電影系統(tǒng)被稱為數(shù)字電視系統(tǒng)，是繼杜比AC-3之后的一種更好的環(huán)繞聲系統(tǒng)。第1章目錄，22420，第2章調(diào)諧器，2.1調(diào)諧器的基本組成，2.2調(diào)幅接收電路，2.3調(diào)頻接收電

17、路，2.4立體聲解碼電路，2.5典型調(diào)頻/調(diào)幅調(diào)諧器，2.6數(shù)字調(diào)諧器，返回，23420，第2章調(diào)諧器，2.1調(diào)諧器的基本組成2.1.1無線電廣播無線電波是電磁波的一部分，它由電磁振蕩產(chǎn)生，用于攜帶有用的信號(hào)，以便在空間進(jìn)行長距離傳輸。無線電波具有波的共性，它們的波速(在空間中的傳播速度)與光速相同。無線電波在一個(gè)變化周期內(nèi)傳播的距離稱為波長，用下式表示。波長、頻率和波速之間的關(guān)系是C。頻率越高，波長越短。無線電波的傳播方式主要包括地波、天波和空間波。地波是指沿地球表面空間傳播的無線電波。天波是指在高空(約100公里高)通過電離層反射傳播的無線電波?？臻g波是指直接在空間傳播的無線電波。一般來說，頻率低于3兆赫茲的無線電波(如中波微波廣播)主要依靠地波傳播；頻率為330兆赫的無線電波(如短波短波短波廣播)主要依靠天波傳播；頻率