第2章 声音广播基础知识

1第2章声音广播基础知识2•学习目标–1．掌握声电及电声转换的基本原理。–2．掌握传声器的分类及主要性能指标。–3．了解扬声器的分类及主要性能指标。–4．掌握调音台的组成及功能。–5．了解调制的基本原理及各类调制方式的特点。–6．了解电磁波的基本参数及传输特点。•教学重点：–电声转换性能指标•教学方法：–讲授、课件、实验•教学时数：–6学时32.1声电转换及电声转换2.1.1声电转换•声电转换是将声波(机械波)转换成为电信号的过程。•在广播电视领域常用的声电转换设备是传声器，即通常所说的话筒或麦克风。41．传声器的工作原理•按换能原理的不同，常用的传声器有动圈式传声器和电容式传声器两种。56动圈式传声器•优点：–结构简单、稳定可靠、使用方便、固有噪声小，广泛用于语言广播和扩声系统中：•缺点：–灵敏度较低、频率范围窄。近几年已有专用动圈式传声器，其特性和技术指标都较好。78•电容式传声器的频率范围宽、灵敏度高、失真小、音质好，但结构复杂、成本高，多用于高质量的广播、录音、扩声中。92．传声器的分类(1)按指向性的不同，传声器可分为无指向性传声器、双指向性传声器、心形指向性传声器及锐心形指向性传声器。10•无指向性传声器，顾名思义，其拾音范围不受声源方向的限制，换句话说，该传声器的拾音范围是以传声器为中心的球形范围，拾音效果只与声源和传声器之间的距离有关，而与方向无关。11•双指向性传声器也称“8”字形传声器，其拾音范围是以传声器为中心的前后两个方向，即“8”字形范围。12•心形指向性传声器也称单方向性传声器，其拾音范围为传声器正前方的一个像“心”一样的较宽的区域。•锐心形指向性传声器也称超指向性传声器，其拾音范围为传声器正前方的一个很窄的区域，这种传声器可以在复杂的环境中对特定对象进行采访。13•需要说明的是，传声器的指向性主要是对中频、高频信号而言的，在低频段无明显的指向性。14(2)按传声器与声频处理设备的连接方式不同，传声器可分为有线传声器和无线传声器。•有线传声器通过电缆与其他声频处理设备相连接，其特点是传输信号信噪比高，抗干扰能力强：•无线传声器以电磁波的形式将信号传输给相关的声频处理设备，由于它不用连接电缆，所以拾音时传声器的摆放位置灵活，机动性强，适合于演讲、演唱等边移动、边拾音的场合。15•无线传声器是用超高频（或特高频）载波在近距离内传递输出信号的传声器，一般由发射机和接收机两部分组成。专业级的无线话筒的有效范围约为100－500米左右。16•无线传声器的特点：不需用电缆，不再受话筒线的束缚，因而大大地扩展了活动范围，特别适用于移动声源拾音。优质高保真无线传声器价格昂贵；另一种价格低廉，但音质差，性能不稳定，易受干扰等。•无线传声器比较突出的缺点是：a保密性差、b有信号失落现象，也就是说，当传声器和接收机的相对位置改变时，有时会出现信号跌落、音质变劣，甚至无法接收的现象。需发射机和接收机，技术上相对有线传输复杂，成本高。•使用中防止相互干扰17(3)按换能原理，传声器分为动圈式传声器与电容式传声器。183．传声器的性能指标(1)灵敏度。灵敏度是表明话筒声电转换效率的指标。其定义是话筒在单位声压激励下输出电压与输入声压的比值，单位是mV／Pa。为与电路中电平的度量一致，灵敏度也常以分贝值表示。早期分贝多以单位dBm和dBV表示，其换算关系为•0dBm=1mW／Pa，即把1Pa输入声压下给600Q负载带来的lmW功率输出定义为0dB；•0dBV=1V／µbar，把在lµbar(1bar=105Pa)输入声压下产生的lv电压输出定义为0dB。•现在的分贝则以单位dBµ表示：•0dBµ=0.775V／Pa，即将1Pa输入声压下话筒的0.775V电压输出定义为0dB(这样就把话筒声压一电压转换后的电平度量，统一到电路中普遍采用的0dBµ=0.775V这一参考单位)。•话筒的灵敏度越高，表示其对微弱信号的拾取能力越强。19(2)最大输入声压级。•最大输入声压级是话筒所能承受的达到0．5％总谐波失真的最大声压级的度量，它与声压的关系为•0dBSPL=2×10-5pa•最大输入声压级限定了话筒与声源问的距离。20(3)最大输出电平。•最大输出电平是指话筒在最大输入声压级下的输出电平。最大输出电平决定了与话筒相连的声频处理设备(如调音台)的输入工作电平。21(4)频率响应。•话筒在进行声电转换时对不同频率的声波表现出的灵敏度是各不相同的，这种特性称为频率响应特性。一般在中声频(如1kHz)时灵敏度高，而在低声频(如几十赫)或高声频(十几千赫)时灵敏度降低。通常以中声频的灵敏度为基准，把灵敏度下降为某一规定值的频率范围定义为传声器的频率响应特性。频率特性范围宽，表示该传声器对较宽频带的声音具有较高的灵敏度，扩声效果就好。理想的传声器频率特性为20Hz～20kHz。22(5)输出阻抗。•输出阻抗是指负载匹配时话筒的输出电压与电流的比值(测试信号频率为1KHz)。为了使话筒输出的微弱信号电流最大限度地传输给它的负载(如录音机、磁带录像机、计算机声卡及声频混合设备等)，要求话筒必须和它的负载实现阻抗匹配。传声器的输出阻抗有低阻(如50Ω、150Ω、200Ω、250Ω、600Ω等)和高阻(如10kΩ、20kΩ、50kΩ)两种。23(6)方向性。•方向性表示传声器的灵敏度随声波入射方向而变化的特性。如单方向性表示只对某一方向来的声波反应灵敏，而对其他方向来的声波则基本无输出。无方向性则表示对各个方向来的相同声压的声波都能有近似相同的输出。244．传声器的使用和维护注意事项(1）传声器的使用①传声器近讲效应的利用与抑制•具有一定灵敏度的压差式传声器（如8字形，超心形，锐心形）作近距离使用时，对低频具有提升的作用，称为传声器的“近讲效应”或“近距效应”，也称近区效应或邻近效应。25•声源距传声器一米左右开始出现近讲效应，距离越近越明显，有些传声器其低频部分较弱，我们可以利用近讲效应对低音进行补偿，使音质得到改善。当低频稍有增加时，声音的“温暖感”、“柔软感”和“亲切感”会增加，但清晰度会降低。所以当演唱抒情歌曲或演播抒情广播剧时，常常将传声器放在嘴边拾音，充分利用近讲效应。•与此相反，对于那些低音特性好的传声器来说，近距离拾音时，近讲效应会使低音得到过分的加强，使声音发厚、有力，音质变得不真实，如果拾取的是语言，将使话语变得不清晰，这时需要衰减信号的低频分量才能获得好的效果。因此，若作慷慨激昂的演说，或为了提高语言的清晰度，则传声器宜离开头部20－30厘米左右。26②正确选择传声器•各种类型的传声器各有优缺点，适用于不同的场所和不同的声源，选用时要注意“功能价格比”。有些高级话筒要求有高级的环境条件，歌舞厅面积小的只需使用有线话筒，价格低廉且稳定可靠。几百平方米的大歌厅才有必要用无线话筒。乐器如吉它一般采用动圈话筒，爵士鼓可用动圈或电容话筒，而小号、萨克管和弦乐器则多采用电容话筒。27（2）传声器的保养与维护①防潮•各种传声器都最忌受潮。动圈式传声器受潮后会使线圈霉断而失效；电容式传声器更怕受潮，极头绝缘性能降低，灵敏度下降、易出噪声。平时放置要注意干燥，电容话筒不用时要取出电池。•进行室外录音。扩音时要防止传声器被雨水淋湿。一般室外录音、扩音还是使用防潮性能较好的动圈话筒为宜。②防振•强烈振动极易损坏电容式传声器。动圈式传声器防振性能较好，使用传声器应尽量减少强烈振动，更应避免摔碰。在试音时应当用正常声音讲话，不应吹气，更不能敲击，以免损坏振膜。③防风和防尘•传声器一般要戴上合适的防风罩。防风罩除了“防风”外，还能防尘、特别是防止磁性颗粒进入传声器。万一传声器不慎摔落时，防风罩也能起到一定的减振作用。282.1.2电声转换•电声转换是声电转换的逆过程，是将声频电信号转换成为声波的过程。•完成电声转换的器件是扬声器。•书P9错误291．扬声器的构造及工作原理•最常见的扬声器是电动式锥形纸盆扬声器，也就是通常所说的纸盆扬声器，它主要由磁回路系统、振动系统和支撑辅助系统三大部分构成。30•置于恒定磁场中的导线中通以电流，则导线将受到磁场的作用力而产生运动。如果把一个与振膜连在一起的线圈(又称音圈)置于一恒定磁场中，并在此线圈中通以声频电流，则线圈将随着声频电流的变化在磁场中产生移动，于是就会带动振膜产生同步振动，从而发出声响。如果电流幅度大，则音圈振动幅度大，于是产生的声音响度大；如果电流频率高，则音圈振动快，于是产生的声音音调高；如果电流波形不同，则音圈振动波形不同，于是就产生了各种各样的声音。31322．扬声器的分类(1)按工作原理不同，扬声器可分为电动式扬声器、电磁式扬声器、静电式扬声器和压电式扬声器等。•①电动式扬声器。这种扬声器采用通电导体作音圈，当音圈中输入一个声频电流信号时，音圈相当于一个载流导体。如果将它放在固定磁场里，根据载流导体在磁场中会受到力的作用而运动的原理，音圈会受到一个大小与声频电流成正比、方向随声频电流方向变化而变化的力。这样，音圈就会在磁场作用下产生振动，并带动振膜振动，振膜前后的空气也随之振动，这样就将电信号转换成声波向四周辐射。•②电磁式扬声器。这种扬声器也叫做舌簧式扬声器，声频信号电流通过音圈后会把用软铁材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振动舌簧与磁体相互吸引或排拆，产生驱动力，使振膜振动而发声。33•③静电式扬声器。这种扬声器利用的是电容原理，即将导电振膜与固定电极按相反极性配置，形成一个电容。将声频电信号加于此电容的两极，极间因电场强度变化而产生吸引力，从而驱动振膜振动发声。•④压电式扬声器。这种扬声器利用具有压电效应的材料受到电场作用发生形变的原理，将压电元件置于声频电流信号形成的电场中，使其发生位移，从而产生逆电压效应，最后驱动振膜发声。34(2)按振膜形状不同，扬声器可分为锥形扬声器、平板形扬声器、球项形扬声器、号筒形扬声器等。•①锥形扬声器。这种扬声器中应用最广的是锥形纸盆扬声器，它的振膜成圆锥状，是电动式扬声器中最普通、应用最广的扬声器，尤其是作为低音扬声器应用得最多。35•②平板形扬声器。它是一种电动式扬声器，其振膜是平面的，以整体振动直接向外辐射声波。它的平面振膜是一块圆形蜂巢板，板中间是用铝箔制成的蜂巢芯，两面蒙上玻璃纤维。它的频率特性较为平坦，频带宽而且失真小，但额定功率较小。36•③球顶形扬声器。它也是一种电动式扬声器，其工作原理与纸盆扬声器相同。球顶形扬声器的显著特点是瞬态响应好、失真小、指向性好，但效率低些，常作为扬声器系统的中、高音单元使用。37•④号筒形扬声器。号筒形扬声器的工作原理与电动式纸盆扬声器相同，它的振膜多是球顶形的，也可以是其他形状。这种扬声器和其他扬声器的区别主要在于它的声辐射方式：纸盆形扬声器和球顶形扬声器等是由振膜直接鼓动周围的空气将声音辐射出去的，是直接辐射；而号筒形扬声器是把振膜产生的声音通过号筒辐射到空间的，是间接辐射。号筒形扬声器最大的优点是效率高、谐波失真较小，而且方向性强；但其频带较窄，低频响应差。所以多作为扬声器系统中的中、高音单元使用。38(3)按发声频率不同，扬声器可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器、全频带扬声器等。•①低音扬声器。这种扬声器低音性能很好，主要用来播放低频信号。低音扬声器为使低频放音下限尽量向下延伸，一般将口径都做得都比较大，如200mm、300mm～380mm等。为了提高纸盆振动幅度的容限值，常采用软而宽的支撑边，如橡皮边、布边等。一般情况下，低音扬声器的口径越大，重放时的低频音质越好，所承受的输入功率越大。•②中音扬声器。这种扬声器主要用于播放中频声音信号，可以实现低音扬声器和高音扬声器重放音乐时的频率衔接。由于中频占整个音域的主导范围，且人耳对中频的感觉较其他频段灵敏，因而中音扬声器的音质要求较高。这种扬声器有纸盆形、球项形和号筒形等类型。作为中音扬声器，主要性能要求是声压频率特性曲线平担、失真小、指向性好等。39•③高音扬声器。这种扬声器主要用于播放高频声音信号，为使高频放音的上限频率达到人耳听觉上限