现场扩声杂志解析.docx
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现场扩声杂志解析.docx
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现场扩声杂志解析
音频信号分析ok
最近朋友送来一本国外的现场扩声杂志《livesound!
》这是一本很不错的杂志
我决定翻译其中的一篇文章献给大家,此文主要阐述了以下内容:
语言与音乐信号的频谱范围
可懂度与的关系响度
响度与可懂度的关系
信号峰值限制与功放的输出能力的关系
峰值限制练习
二种信号表VU和PPM
后面还有……
配了很多图片
我正在做
估计有4000字
我第一次翻译外国文章
谬误的地方还请大家指正
上集
音频信号分析
----关于带宽、动态范围和正常操作电平
如果我们以倍频程为单位来分析语言信号,见图15-2,这是一位普通成年男人的语言频谱。
频谱显示在250hz处为能量的最大值。
250hz两边都呈下滑趋势。
1khz以上的倍频呈每倍频6dB开始衰减。
图15-3显示了古典音乐与摇滚音乐信号的长期能量谱。
大家有没有注意到,古典音乐与语言的频谱在中频和高频两个范围是相似的。
请比较图15-2与图15-3。
[attach]a34708[/attach]
倍频程与可懂度
见图15-4,在普通的语言能量谱中,完全独立的倍频部分十分有助于语言的可懂度。
语言的可懂度并不意味着声音的听起来真实。
众所周知,我们用电话的时候,我们的语言频率范围被限制在300hz-3000hz之间。
看图,在1khz到4khz之间的频段对可懂度是最有影响力。
这就是为什么在非常嘈杂的环境中,扩声系统一般在这个频段显得不足。
最为理想的是,我们主动的去再生或增强语言信号,以同时获得真实度与可懂度。
在合理的安静的环境中这是很有可能的。
可懂度与环境噪声水平之间的关系
在理想的情况下,本底噪音电平低于语言信号电平(平均值)25dB,以得到真实的语言扩声。
如果噪音电平只低于语言信号15dB,大多数听众对于信息的理解并不感到困难。
不过,此时已有少数人开始抱怨噪音。
如果信噪比继续降低,对于所有的听众来说,字词之间的可懂度就没有了。
激励器可以增加语言信号的响度,然而,处理的量是有限的。
什么时候的语言音量太吵耳?
正常面对面交谈的声压级在60dB-65dB之间。
然而为大多数语言扩声时声压级被定在70-75dB。
当语言扩声超过85-90dB,可懂度的增加就很少了。
并且大多数听众开始抱怨音量太大了。
如果音量继续增加,很多听众确确实实感到难以忍受,“音量太大了!
!
!
”。
图15-5显示显示了声压级与可懂度之间的关系。
这里有一个语言扩声的最佳范例。
例如在非常安静的环境中以65-75dB的声压级来扩声,这简直是完美的。
当噪声不断增加的时候,必须提高信号电平,以保证信噪比至少为15dB。
这里有一种典型峰值,当噪音在60-65dB的范围,于是让系统声压级的峰值在80dB,这样可以得到最好的可懂度。
体育场经常出现人群的欢呼声,声压级范围在85-95B之间。
在这种情况下想让扩声系统发挥作用是根本不可能的。
最好等人群的欢呼声退去之后,再开始播音和讲解。
音频信号分析(中集)
匹配语言信号电平的能力
我们发现被放大的语言电平在实际操作中,一般都被控制在15-20dB这样相当窄的范围。
并且系统就是按照这样的要求设计的。
首先,我们将显示负载为8欧姆,输出功率为100W的功放,它在输出正弦波和方波信号时不同的能力。
注意放大器整个电压驱动边界,可以输出100W的正弦波功率,与此同时方波信号的输出功率可以接近200W。
为什么此时的评估报告中此放大器的输出功率仅为100W?
这是因为所有的放大器的额定功率都是以额定阻抗,输出正弦波信号的最大功率被评估。
正弦波最大功率是怎么得出的?
从图15-6我们可以看出,在正弦波的定义域相对于方波有3dB的峰值系数(peak-to-RMSratio),而方波信号的峰值系数是不变的。
相对来说,音乐和语音信号主要由各种正弦波复合而成。
功率放大器的额定功率是用额定峰值电压乘以0.707这个系数后计算得到的。
比原先的峰值功率低了3dB.
如果我们随意地录20秒典型的讲话信号,信号的音频块看起来十分像图15-7所示。
你看到的盘旋在基线附近的黑色区域大部分是平均值。
伴随着偶然的比较高的峰值,只有少数信号值能达到表格的上下边框。
现在,让我们把这个信号送到额定阻抗8欧姆,输出功率100W的放大器。
如图15-8所示。
我们把放大器的实际输出电压标记在表格左边的轴上,将近似的平均值信号电压标记在表格右边的的轴上。
在图15-8中,清楚地显示了平均值信号输出电压为正负10V。
而实际上放大器的满输出电压为正负40V。
正负10V与正负40V之间有12dB的差异,两者的功率比为16:
1。
两者的不同是显然的。
让我来说说为什么要这样?
为了对输入语言信号提供100W的峰值输出能力。
[b]前面说过了语言信号有15到20dB的动态。
放大器为了解决这样的问题只能对普通语言信号提供6.3W的平均值输出功率。
为了处理偶然的语言信号峰值,放大器只能以输出6.3W的平均值功率运行,否则当大动态信号来临的时候将会发生过载失真。
然而,在实际操作过程中可能出现功率不够的状况。
我们有两种方法解决这个问题。
A,用一台更大功率的放大器。
例如,一台200W的放大器可以提供12.5W的平均值输出功率(12.5W与200W是-12dB的关系)。
这样虽然能完成工作,但这仍旧是一个没有效率的设计。
B,对输入信号进行峰值限制。
为了让峰平比(peak-to-averagesignalratio)低于12dB。
如果我们这样做,这台100W的放大器可以获得比A方案更高的平均值输出功率。
信号峰值限制与调节
图15-9显示了输入信号被压缩3.5dB后的结果。
这样做了以后,随着满输出功率的增加,此刻新的峰值信号可能被抬升。
现在普通的信号电平值为15V。
结果,此时还用100W的放大器,对于普通的节目信号有了14W的平均值输出。
我们可以继续延伸一小步上面的峰值限制处理,在3.5dB的基础上增加2.5dB,对输入信号进行最大值为6dB的限制处理。
结果见图15-10,可以明显的看到中间的黑色区域粗壮了许多。
到此,我们对普通信号电平的可利用功率提高到25W。
如果你研究图15-8、15-9、15-10,你会发现。
在这过程中,总共的有用“信号空间”被有效地加倍。
图中的黑色区域与信号能量是一种正比例关系,并且,它和人耳察觉到响度有直接联系。
与此同时,峰值电平保持一致。
压缩后的信号有一个很明显的特点,那就是他们的峰值变化范围很小,在后面我们将继续介绍。
这时有几个老问题:
压缩处理是否对信号有损害?
你能否听出被压缩处理的声音?
综合答案如下:
一个有经验的听者能够识别出压限后的声音是怎样的效果。
如果处理的合适,声音听起来不会不真实。
压限后声音可以更响,同时可以改进可懂度。
在普通情况下,对于语言信号使用的限制最多为12dB。
对于音乐信号(不是指CD之类的音源信号),习惯上使用更高程度的限制。
加上一定程度的压缩。
压缩与限制是相关联的操作。
两种电平控制方法相互结合可以将原来相当宽的动态范围变小。
在现场扩声中,没有经验的演讲者会使话筒产生高动态范围的电平,这时可以用限制和压缩一前一后的进行处理,使得声音变得平稳。
下集
匹配语言信号电平的能力
我们发现被放大的语言电平在实际操作中,一般都被控制在15-20dB这样相当窄的范围。
并且系统就是按照这样的要求设计的。
首先,我们将显示负载为8欧姆,输出功率为100W的功放,它在输出正弦波和方波信号时不同的能力。
注意放大器整个电压驱动边界,可以输出100W的正弦波功率,与此同时方波信号的输出功率可以接近200W。
为什么此时的评估报告中此放大器的输出功率仅为100W?
这是因为所有的放大器的额定功率都是以额定阻抗,输出正弦波信号的最大功率被评估。
正弦波最大功率是怎么得出的?
从图15-6我们可以看出,在正弦波的定义域相对于方波有3dB的峰值系数(peak-to-RMSratio),而方波信号的峰值系数是不变的。
相对来说,音乐和语音信号主要由各种正弦波复合而成。
功率放大器的额定功率是用额定峰值电压乘以0.707这个系数后计算得到的。
比原先的峰值功率低了3dB.
如果我们随意地录20 秒典型的讲话信号,信号的音频块看起来十分像图15-7所示。
你看到的盘旋在基线附近的黑色区域大部分是平均值。
伴随着偶然的比较高的峰值,只有少数信号值能达到表格的上下边框。
现在,让我们把这个信号送到额定阻抗8欧姆,输出功率100W的放大器。
如图15-8所示。
我们把放大器的实际输出电压标记在表格左边的轴上,将近似的平均值信号电压标记在表格右边的的轴上。
在图15-8中,清楚地显示了平均值信号输出电压为正负10V。
而实际上放大器的满输出电压为正负40V。
正负10V与正负40V之间有12dB的差异,两者的功率比为16:
1。
两者的不同是显然的。
让我来说说为什么要这样?
为了对输入语言信号提供100W的峰值输出能力。
前面说过了语言信号有15到20dB的动态。
放大器为了解决这样的问题只能对普通语言信号提供6.3W的平均值输出功率。
为了处理偶然的语言信号峰值,放大器只能以输出 6.3W的平均值功率运行,否则当大动态信号来临的时候将会发生过载失真。
然而,在实际操作过程中可能出现功率不够的状况。
我们有两种方法解决这个问题。
A,用一台更大功率的放大器。
例如,一台200W的放大器可以提供12.5W的平均值输出功率(12.5W与200W 是-12dB的关系)。
这样虽然能完成工作,但这仍旧是一个没有效率的设计。
B,对输入信号进行峰值限制。
为了让峰平比(peak-to-averagesignalratio)低于12dB。
如果我们这样做,这台100W的放大器可以获得比A方案更高的平均值输出功率。
信号峰值限制,调节
图15-9显示了输入信号被压缩3.5dB后的结果。
这样做了以后,随着满输出功率的增加,此刻新的峰值信号可能被抬升。
现在普通的信号电平值为15V。
结果,此时还用100W的放大器,对于普通的节目信号有了14W的平均值输出。
我们可以继续延伸一小步上面的峰值限制处理,在3.5dB的基础上增加2.5dB,对输入信号进行最大值为6dB的限制处理。
结果见图15-10,可以明显的看到中间的黑色区域粗壮了许多。
到此,我们对普通信号电平的可利用功率提高到25W。
如果你研究图15-8 、15-9、15-10,你会发现。
在这过程中,总共的有用“信号空间”被有效地加倍。
图中的黑色区域与信号能量是一种正比例关系,并且,它和人耳察觉到响度有直接联系。
与此同时,峰值电平保持一致。
压缩后的信号有一个很明显的特点,那就是他们的峰值变化范围很小,在后面我们将继续介绍。
这时有几个老问题:
压缩处理是否对信号有损害?
你能否听出被压缩处理的声音?
综合答案如下:
一个有经验的听者能够识别出压限后的声音是怎样的效果。
如果处理的合适,声音听起来不会不真实。
压限后声音可以更响,同时可以改进可懂度。
在普通情况下,对于语言信号使用的限制最多为12dB。
对于音乐信号,习惯上使用更高程度的限制。
加上一定程度的压缩。
压缩与限制是相关联的操作。
两种电平控制方法相互结合可以将原来相当宽的动态范围变小。
在
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