音响系统与调音

主讲 刘日宇

第四章 音源设备

两大类：模拟音频设备数字音频设备

4.1 模拟音频设备1 ）磁带放（录）音机（卡座）原理：电→磁 磁→电

记录波长 λ ＝ v/f 恒速 v ＝ 4.75cm/s 主导轴驱动系统 速度与频率 快速录音

最佳偏磁电流 录放音频率补偿

最佳录音电平

降噪系统：动态互补型 Dolby B 、 C 、 D 非互补型

2 ）电唱机 原理：电能→机械能 机械能→电能 结构：拾音器（唱头）、音臂、唱盘、传动变速

机构、电路、机箱 分类：用途 家用（普通） 机械摩盘机（ DJ ） 反复 耐磨 变调 ±8 ％ 信号捡拾方式 幅度型→信号电平 压电式 （唱头类型） 速度型→信号电平 电磁式

压电式（压电晶体、压电陶瓷） 电磁式（动磁式、动铁式－可变磁阻、 动圈式）

类型 频率特性 灵敏度 优点 缺点

动磁式 20 ～ 20kHz

3 ～ 10mV

易换针、灵敏度高、失真较低、音色丰满

质量大、动态平衡不易做好、输出阻抗高

动铁式 20 ～ 20kHz

1 ～ 5mV 同上 / 结构简单

中等灵敏度、中等阻抗

动圈式 20 ～ 20kHz

0.05～ 0.02mV

声道分离度好、高透明度、顺性、频响好、细节好、失真极小

换针较难

晶体式 30 ～ 8kHz

＞ 500mV 高输出、无需均衡、结构简单

顺性差、温湿度影响、频响差、失真大、保真差、硬

陶瓷式 30 ～ 10kHz

＞ 40mV 同上

立体声唱机、唱片：

45°/45°

动铁式、动圈式

转速： 33.5r/min 45r/min

循迹误差：内外侧针压平衡 针压

3 ）其它电子乐器话筒调谐器

几种声源的比较

4.2 数字音频设备

构成原理：模拟音频信号→ A/D→ 数据处理→记录→数据处理→ D/A→ 模拟音频信号

数字音频技术的优点： 频率响应宽且平直 动态范围大、信噪比高 失真小、保真度高 信号的数字化可避免受到噪声和抗干扰地影响 可无限次复制亦保持原信号的信息 可利用计算机进行各种数据处理，采如压缩技术

等

1. 数字音频技术基础

数字音频（信号）的关键技术：取样→时间的计量。从时间连续变为离散，一个个时间样点

量化→样值的计量。每个样点的值变为 0/1为特征的二进制数值，其精度取决于二进制的位数 2n ， n即比特数（ bit ）

n ＝ 32→000 3→001 4→010 5→011 6→100 7→101 8→110 9→111

取样频率 :当取样频率 fs为被取样信号（音频信号）最高频率的两倍，则被取样频率能够恢复，此即取样定理，也叫奈奎斯特（ Nyquist ）定理。

量化存在者误差，此即量化噪声，量化比特数越大，量化噪声越小，信噪比越高

取样频率决定了被处理信号的最高频率，亦即决定了其频率响应的频带宽度

如：移动通信中，对电话语音的采样频率为 8KHz ，因为其工作的频率范围为 300 ～ 3.4kHz。

量化比特决定了被处理信号的信噪比（动态范围）和分辨率（精度）

比特 n 与信噪比 S/N 的关系为： S/N ＝ 6.02n＋ 1.76 （ dB ） 当 n为 16 ，则 S/N ＝ 6.02×16＋ 1.76 （ d

B ）＝ 98 （ dB ） 可以看出 n加 1 ，则信噪比增加 6.02即 6dB

1bit 量化技术： 虽然在 A/D 变换时加大比特数能够减小量化误差，但增加比特数亦相应增加了处理中所需要的抗混叠模拟低通滤波器的设计要求，采用加高取样频率的超（过）取样的方法，可降低比特数，变成低位或 1位，即 1bit 量化，减小由于滤波器引起的音质劣化问题且低位 A/D 转换器在模数转换中不需要取样保持电路，没有过零失真的问题。（ D/A 同）

编码：为适于计算机或数字设备之间进行信号交换或运算处理，二进制数码可有不同的表示方式，即编码方式。同时数字信号在传输和记录过程中会产生误码（包括数码失落），为此，在编码中还要加上纠错信息（纠错码）。

码率（数据比特率）：单位时间（ s ）内传输的数据（ bit ）量

2. 激光唱机（ CD ）

光学数字声频唱盘（ optical digital audio disc或 Compact Disc 简称 CD ）

频率范围： 20Hz ～ 20kHZ信噪比、动态范围、立体声分离度：≥ 9

0dB失真率： 0.05dB

取样频率： 44.1kHz 量化： 16bit 纠错： CIRC （交错里德 —所罗门码）调制方式： EFM

最高音频码率（净码传输率、码率）＝ 44.1k×2×16 ＝ 1.4112Mbit ＝ 1.4Mbit

总码率（最高传输码率）：净码传输率加纠错冗余度、同步、识别等→码率

直径： 120mm （恒线速度）放唱时间： 74min42s

3. 盒式数字磁带录音机

小型盒式数字磁带录音机（ Digital Audio Taperecorder ， DAT ）

R固定磁头 /S旋转磁头

取样频率： 32.kHz 、 44.1kHz 、 48.kHz量化： 16bit 纠错：双重 CIRC （双重里德 —所罗门码）

调制方式： 8/10ETM最高音频码率（净码传输率、码率）＝ 48k

×2×16 ＝ 1.536Mbit ＝ 1.54Mbit记录时间： 120min/240min

4. 微型唱盘微型唱盘（ Mini Disc ， MD ） 取样频率： 44.1kHz 量化： 16bit 自适应变换听觉编码（ ATRAC ） /5倍

压缩 纠错： ACIRC （改进交叉里德 —所罗门码）

调制方式： 8 － 14 （ EFM ）最高音频码率（净码传输率、码率）＝ 44.

1k×2×16/5 ＝ 1.4/5Mbit ＝ 0.3Mbit所以对同样大小的存储器 MD存储的信息相当于 C D 的 5倍

直径： 64mm （恒线速度）记录 / 放唱时间： 74/78min