1、課程內容 l 音響技術基礎（高保真音響組成、聽覺基本特性和影響音響效果的因素、聲像定位原理、立體聲原理、室內聲場特性）l 音頻設備與音頻處理技術（電聲器件、調諧器、錄音座、均衡器、混響器、功放的工作原理、音頻處理技術及電路分析與設計）l 數字音頻技術（數字音頻的記錄和重放原理，數字音頻的編碼、壓縮、糾錯、解碼，數字音頻處理技術及應用軟件，數字音頻設備的結構、電路分析與設計）第一章 音響技術基礎1.1 概念l 音響：通過放聲系統重現的聲音l 音響系統：能夠重現聲音的放聲系統l 高保真：能如實地重現原始聲音和原始聲場，并能對音頻信號進行適當的加工修飾，使重現的聲音優美動聽的系統稱高保真音響系統 高

2、保真（HighFidelity，HiFi）三屬性 l 如實地重現原始聲音（可用聲壓的幅度、頻率和頻譜3個客觀參量來描述，或用聲音的音量、音調和音色3個主觀參量來描述）l 如實地重現原始聲場（室內聲場是由聲源、直達聲、反射聲和混響聲構成的。由直達聲判斷發聲方位，反射聲和混響聲給人一種空間感和包圍感，感受到現場的音響氣氛）l 能夠對音頻信號進行加工修飾（音頻信號在錄制、傳輸和重放過程中，不可避免地會產生各種失真，需進行適當的均衡補償和加工處理，以恢復原有音質） 1.2 高保真音響系統l 由高保真音源、音頻放大器和揚聲器系統3部分所組成。其音響效果與系統的設備配置和室內聲學特性有關調諧器錄音座電唱機

3、CD唱機影碟機傳聲器高保真音源前 置放大器功 率放大器圖 示均衡器分頻器音箱分頻器音箱LR音頻放大器揚聲器系統高保真音源有：調諧器、錄音座、電唱機、CD唱機、影碟機和傳聲器等。 前置放大器：選擇音源并進行音頻電壓放大和音質控制。設有音量控制、響度控制、音調控制、平衡控制、低頻和高頻噪聲抑制等音質控制電路-音質控制中心。圖示均衡器：對音質可進行精細調整，以減小各種噪聲，補償房間聲學缺陷，彌補左右音箱的頻率特性差異。 5l 功率放大器：放大來自前置放大器的音頻信號，產生足夠的不失真功率，以推動揚聲器發聲。功率放大器處于大信號工作狀態，動態范圍很大，容易引起非線性失真，因此，它必須有良好的動態特性。

4、l 揚聲器系統：由揚聲器、分頻器和箱體3部分組成，其作用是將功率放大器輸出的音頻 信號分頻段不失真地還原成原始聲音。61.3 電聲性能指標l 有效頻率范圍：頻率特性或頻率響應，是指各種放聲設備能重放聲音信號的頻率范圍，以及在此范圍內允許的振幅偏差程度（允差或容差）。l 諧波失真：音頻信號通過放大器時產生新的各次諧波成分，由此而造成的失真稱為諧波失真。 7l 信噪比：信號噪聲比，是指有用信號電壓與噪聲電壓之比，記為S/N，通常用分貝值表示：l l ll 式中us為有用信號電壓，uN為無用噪聲電壓。信噪比越大，表明混在信號里的噪聲越小，重放的聲音越干凈，音質越好。通常有不計權信噪比和計權信噪比兩種

5、表示方法。 91.4 現代音響技術l 現代音響技術沿著集成化、數字化、高保真和智能化的方向不斷發展。l 高保真電路技術主要表現在4個方面，即擴展有效頻率范圍，減小各類失真，降低各種噪聲，增強立體聲效果。10數字音響技術音響技術基礎2.1 聲波性質聲音：聲源振動引起的聲波傳播到聽覺器官所產生的感受。聲音由聲源振動、聲波傳播和聽覺感受3個環節所形成。 聲速與媒質的密度、彈性等因素有關，而與聲波的頻率、強度無關。當溫度改變時，由于媒質特性的變化，聲速也會發生變化。 c=f1l 聲壓：當有聲波存在時，在原來的靜態氣壓上附加了一個壓力的起伏變化。這個由聲波引起的交變壓強稱為聲壓。l 聲壓的大小表示聲波的

6、強弱。在一定時間內，瞬時聲壓對時間取均方根值稱為有效聲壓。正常人能聽到的最弱聲音約為2×10-5 Pa，稱為參考聲壓，用符號Pr表示。l 人耳主觀感受的響度正比于聲壓的對數值。l SPL為聲壓級，Pe為聲壓有效值，Pr為參考聲壓。l 聲波在傳播中會產生反射、繞射和干涉等現象。 2.2 聽覺的基本特性l 聽覺形成的基本機理：由聲源振動發出的聲波，通過外耳道、鼓膜和小聽骨的傳導，引起耳蝸中淋巴液和基底膜的振動，并轉換成電信號，由神經元編碼形成脈沖序列，通過神經系統傳遞到大腦皮層中的聽覺中樞，產生聽覺，感受到聲音。l 人耳能夠接收頻率為20Hz20kHz的音頻；可以感受聲壓為2×

7、10-52×102 Pa的聲波。l可聞聲、聽閾和痛域 l 可聞聲是指正常人可以聽到的聲音頻率范圍：20Hz20kHz，稱為音頻。20Hz以下稱為次聲，20kHz以上稱為超聲。人耳對中頻段14kHz的聲音最為靈敏，對低頻和高頻段的聲音則比較遲鈍。l 正常人能聽到的強度范圍為0140dB。使聲音聽得見的最低聲壓級稱為聽閾，它和聲音的頻率有關。l 使耳朵感到疼痛的聲壓級稱為痛域，120dB時，人耳感到不舒適；聲壓級大于140dB時，人耳感到疼痛；聲壓級超過150dB時，人耳會發生急性損傷。響度、音調和音色（聲音三要素） l 響度俗稱音量，是指人耳對聲音強弱的主觀感受。響度不僅正比于聲音強度

8、的對數值，而且與聲音的頻率有關。l 規定以1000Hz純音的聲壓級定義為響度級，單位為“phon”(方)。l 在放音時，特別是小音量放音時，為了不改變原始音色，就應借助等響曲線所揭示的聽覺特性對低頻和高頻進行頻率補償，這就是所謂響度控制電路。等響曲線6 l 音調又稱音高，是指人耳對聲音音調高低的主觀感受。音調主要決定于聲音的基波頻率，基頻越高，音調越高；同時還與聲音的強度有關。音調的單位是“美”，頻率為1000Hz、聲壓級為40dB的純音所產生的音調定義為1美。l 聲音基頻每增加一個倍頻程，音樂上稱為提高一個“八度音”。l 音色是指人耳對聲音特色的主觀感受。音色主要決定于聲音的頻譜結構，還與聲

9、音的響度、音調、持續時間、建立過程及衰老過程等因素有關。l 聲音的頻譜結構用基頻、諧頻數目、幅度大小及相位關系來描述。聽覺靈敏度l 聽覺靈敏度是指人耳對聲壓、頻率及方位的微小變化的判斷能力。l 聲壓級在50dB以上時，人耳能分辨出的最小聲壓級差約為1 dB；而聲壓級小于40 dB時，要變化13 dB才能覺察出來。l 頻率為1000Hz、聲壓級為40 dB的聲音，變化3Hz就能覺察出來，當頻率超過1000Hz、聲壓超過40 dB時，人耳能覺察到的相對頻率變化范圍（f/f）約為0.003。掩蔽效應l 掩蔽效應是指同一環境中的其它聲音會使聆聽者降低對某一聲音的聽力。l 一個較強的聲音往往會掩蓋住一個

10、較弱的聲音，特別是當這兩個聲音處于相同的頻率范圍時。 2.3 立體聲基本原理l 立體聲是一個應用兩個或兩個以上的聲音通道，使聆聽者所感到的聲源相對空間位置能接近實際聲源的相對空間位置的聲音傳輸系統。l 立體聲成分：l 第一類為直達聲。直達聲能幫助人們確定聲源方位。l 第二類為反射聲。反射聲給人空間感，可以感受到音樂廳的空間大小。l 第三類為混響聲。由于大量的反射聲在廳堂內經過各個邊界面和障礙物多次無規則的入射和反射，形成漫無方向、彌漫整個空間的散射，即使樂器停止發聲后，廳堂內的聲音仍延續一個瞬間，這種裊裊余音稱為混響聲。建立起來的混響聲從強度最大值到衰落60 dB為止，這段時間稱為混響時間。混

11、響給人包圍感，可以感受到聲音在三維空間環繞。l 反射聲和混響聲共同作用，綜合形成現場環境音響氣氛，即產生所謂臨場感。 10立體聲的特點l （1）具有明顯的方位感和分布感l 用單聲道放音時，即使聲源是一個樂隊的演奏，聆聽者仍會明確地感到聲音是從揚聲器一個點發出的。而用多聲道重放立體聲時，聆聽者會明顯感到聲源分布在一個寬廣的范圍，主觀上能想象出樂隊中每個樂器所在的位置，產生了對聲源所在位置的一種幻像，簡稱為聲像。幻覺中的聲像重現了實際聲源的相對空間位置，具有明顯的方位感和分布感。l （2）具有較高的清晰度l 用單聲道放音時，由于辨別不出各聲音的方位，各個不同聲源的聲音混在一起，受掩蔽效應的影響，使

12、聽音清晰度較低。而用立體聲系統放音，聆聽者明顯感到各個不同聲源來自不同方位，各聲源之間的掩蔽效應減弱很多，因而具有較高的清晰度。l （3）具有較小的背景噪聲l 用單聲道放音時，由于背景噪聲與有用聲音都從一個點發出，所以背景噪聲的影響較大。而用立體聲系統放音時，重放的噪聲聲像被分散開了，背景噪聲對有用聲音的影響減小，使立體聲的背景噪聲顯得比較小。l （4）具有較好的空間感、包圍感和臨場感l 立體聲系統能比單聲道系統更好地傳輸近次反射聲和混響聲。音樂廳里的混響聲是無方向性的，它包圍在聽眾四周；而近次返射聲雖然有方向性，但由于哈斯效應的緣故，聽眾也感覺不到反射聲的方向，即對聽感來說也是無方向性的。單

13、聲道系統中，重放的近次反射聲、混響聲都變成一個方向傳來的聲音；而立體聲系統中，能夠再現近次反射聲和混響聲，使聆聽者感受到原聲場的音響環境，具有較好的空間感、包圍感和臨場感。 聽覺定位機理(平面、距離、高度）l 1、聲源平面定位l （1）時間差l （2）相位差ll （3）聲級差l （4）音色差 l 2、 聲源距離定位人耳對聲源距離的定位，在室外主要依靠聲音的強弱來判斷，在室內則主要依靠直達聲與反射聲、混響聲在時間上、強度上的差異等因素來判斷。l 3、聲源高度定位由聲波在垂直面上的入射角（仰角）和直線距離決定。l 耳殼效應：耳殼有特殊形狀，聲波由不同方向入射到不同部位，反射到耳道口的聲程不同，時間

14、差形成反射波與直達波在不同頻率上的疊加，形成一種和聲源方向有關的梳狀頻譜特性，耳殼神經據此判斷聲源方位（4kHz有效）雙揚聲器定位 實驗裝置雙揚聲器聲像定位 l 聆聽重放的立體聲時，聽覺器官幻覺中的聲源位置稱為聲像。聲像分布、聲像清晰度是最終體現立體聲效果的要素。l 實驗結果：當兩聲道信號完全相關時，聆聽者感覺到的是點狀聲像；當信號不完全相關時，形成的是統一的較寬的聲像；如果放送的兩個信號互不相關，無論強度差或時間差為何值，聆聽者均感到兩只揚聲器各發出各自的聲音。l 聲像分布：當聆聽者位于雙揚聲器中心線時，感覺到的聲像分布與聲源聲級差、頻譜差、相位差及時間差有關。聲像分布與聲級差及頻率域的關系

15、 l 聲像分布與聲級差及頻率域的關系，用正弦定理來描述：l 式中是聲像方位角，是聆聽角，L、R分別為左、右兩聲道的信號強度，K是修正系數。當信號頻率f700Hz時，K = 1；當f700Hz時，K = 1.4 l 在制作立體聲節目時可用一個以700Hz為轉折頻率的“階梯頻響校正電路”，使高于700Hz的信號強度下降3dB，校正特性如圖28所示。這種預先校正可以避免復音聲像變寬，清晰度下降的現象。700f(Hz)3dB10.707K圖2-8 階梯頻響校正特性18聲像清晰度（與聲像寬度有關）l 寬度越小，聲像清晰度越高。因為人對聲源的方向定位精度會隨著偏離正前方而下降，所以聲像的寬度在揚聲器基線上

16、也不是等寬分布，靠近揚聲器處聲像寬度增大。實驗證明：在基線的中間段，室內聽音的聲像寬度約為7B%，戶外聽音的聲像寬度約為9B%；在基線兩側揚聲器處，聲像寬度達20B%，聲像清晰度下降。聆聽者在最佳位置聆聽立體聲時，最多能辨別的聲像數約為710個。l 揚聲器的間距，即基線長度B的最佳值為23.4m，最佳聆聽區在中心線兩側一個狹長的區域內。雙聲道立體聲拾音l 1、AB制：AB制拾音方式是將兩只型號及性能完全相同的傳聲器并排放置于聲源的前方，傳聲器可選用全指向性的或單指向性的。l 2、XY制：XY制拾音方式采用兩只型號及特性完全一致的傳聲器，上下靠緊安裝在一個殼體內，構成重合傳聲器。兩只傳聲器的指向

17、性主軸形成90120°的夾角，采用這種拾音方式，兩只傳聲器拾得的信號幾乎不存在時間差和相位差，而只有聲級差。 l 3、MS制：MS制拾音方式是將一只傳聲器M的指向性主軸對著拾音范圍的中線，而另一只傳聲器S的指向性主軸則向著兩邊，兩只傳聲器的指向性主軸夾角為90°。通常，M傳聲器采用全指向性或心形傳聲器，而S傳聲器則必須采用雙指向性傳聲器。l 4、仿真頭制：用立體聲耳機收聽，真實感很強，立體聲效果很好。但是，不能用雙揚聲器來放聲，否則會引起附加的時間差和聲級差，立體聲效果很差。+MS左聲道右聲道L=M+SR=MS圖2-11 M-S制拾音方式222.4 室內聲學 l 音響效果與

18、室內聲學特性有著密切的聯系。l 對音響效果有決定作用的室內聲學特性包括3個方面，即室內聲場分布、隔音效果和混響效果。l 混響時間：混響聲從最強值到衰落60dB為止，所經歷的時間稱為混響時間。 混響時間估算l 最佳混響時間：混響時間過短，只能聽到直達聲和近次反射聲，使人感到聲音干悶。混響時間過長，混響聲會掩蓋或干擾后面發出的聲音，有隆隆聲的感覺，從而降低了清晰度。l 語言錄音室，為保證清晰度，應使混響時間短些，如0.30s左右；對于以語言為主的大型會場，混響時間也不宜過長，可選取0.81s左右；對于劇院、音樂廳等以音樂為主的場所，其混響時間可稍長些，約12s左右。l 吸聲材料：吸聲材料用于室內聲

19、學處理，以控制混響時間。由于粘滯性、熱傳導性和分子吸收效應，吸聲材料可把聲能轉變為熱能。 第 二 部分 音頻處理技術和設備l 3.1 調諧器l 調諧器有調幅（AM）和調頻（FM）兩類。l AM調諧器可接收頻率范圍為5351605kHz的中波廣播，以及頻率范圍為2.222 MHz的短波廣播。FM調諧器可接收頻率范圍為88108 MHz的普通調頻廣播和調頻立體聲廣播。其中調頻立體聲廣播是高保真音源。調諧器組成框圖調諧回路高放混頻中放檢波音頻信號fsfi本振fvAM調諧器AM調諧回路高放混頻中放鑒頻解碼fsfi本振fv調頻頭FMFM中頻電路音頻信號圖31 調諧器的基本組成方框圖調諧器的主要性能指標l

20、 1、噪限靈敏度：表示調諧器接收微弱信號的能力。它指輸出功率達到參考值且信噪比符合要求時，天線端所需要的輸入信號強度。靈敏度值越小，表示靈敏度越高，能接收的電臺數就越多。l 噪限靈敏度一般用天線端所需輸入信號的電壓值（V）來表示。l 2、雙信號選擇性：指調諧器在有用信號存在時，對鄰近頻道干擾信號的抑制能力。它反映了調諧器的實際抗干擾能力，故又稱為有效選擇性。3、分離度l 表示調諧器將立體聲復合信號分離為左、右聲道信號的能力。l 左聲道的分離度SL=20lg（L信號在L聲道的輸出電壓/R信號在L聲道的輸出電壓）l 分離度值越高則分離度越好。3.2 調諧器的高頻、中頻電路l 1、電子調諧原理：利用

21、變容二極管的變容特性進行回路調諧的方式稱為電子調諧或電調諧。變容二極管在反偏應用時，其結電容CD會隨反偏電壓（又稱調諧電壓）UD的大小而變化。CDUD之間呈現的指數函數關系，稱為變容二極管的變容特性。為減小非線性失真，通常應使UD在UminUmax范圍內取值。0UDminUDmaxUDCDminCDmaxCD變容二極管的變容特性l 電子調諧器原理電路如圖3-3(a)所示。圖中CD為變容二極管反偏應用時的結電容，調諧電壓+UD經隔離電阻R1加到變容二極管負極，C1為濾波電容。該調諧回路的諧振頻率為(a）強信號結電容漂移，（b）為常用l 當改變調諧電壓UD時，結電容CD隨之變化，使調諧回路的諧振頻

22、率產生變化，實現了電子調諧。該電路尚有缺點，當調諧回路中高頻信號較大時，變容二極管兩端承受較大的交變電壓，使其結電容值產生漂移，造成失諧和失真。為此，常用3-3(b)所示的調諧回路，圖中對偏置電壓和調諧電壓而言，VD1和VD2互相并聯，引起相同的電容變化量；對高頻交變信號而言，兩管串聯，其結電容漂移量互相抵消。電調諧調頻頭電路 l 電子調諧器可分為模擬和數字式兩類。模擬方式利用電位器改變UD實現電子調諧，數字方式則借助微處理器控制UD實現電子調諧。l 日本三洋公司產品LA1260是具有代表性的FM/AM中頻集成電路。實際電路3.3 立體聲解碼l 導頻制立體聲復合信號l 在傳輸左右聲道信號的同時

23、，插入一個導頻信號，組成導頻制立體聲復合信號。l 1、表示式l 導頻制立體聲復合信號可用下式表示：l 式中L、R分別在左、右聲道信號；為副載波角頻率，相應的副載波頻率為；P為導頻信號振幅，導頻頻率為19kHz。 l 立體聲復合信號含有3種信息：l （1）左右聲道的和信號(L+R)主信道信號。普通調頻收音機也能解調出這部分信息，放送單聲道聲音，實現了兼容性。l （2）左右聲道的差信號(L-R)與副載波cosst經平衡調制后獲得的雙邊帶信號 (L-R)cosst 副信道信號，用來傳送立體聲的方位信息。l （3）導頻信號，為接收機恢復副載波提供參考信號。2、頻譜圖l 導頻制立體聲復合信號的頻譜圖中主

24、信道M=L+R占據015kHz的音頻頻帶；副信道占據2353kHz的超聲頻帶；中間插有導頻信號19kHz；SCA是附加信道，用來傳輸輔助通信業務。根據頻譜圖，利用頻分法，接收端可將三部分信號分開。這是矩陣式解碼器的理論依據頻譜圖、波形圖3.波形圖l 導頻制立體聲復合信號波形具有下述特點：l (1) 波形的包絡分別反映了左、右聲道信號L、R的變化規律，分別稱之為L包絡和R包絡。l (2) 包絡之間是38kHz副載波。在L、R包絡交點處，副載波相位突變180°。l (3) 副載波的正峰點始終對準L包絡，負峰點始終對準R包絡。l 采用時分法，通過電子開關切換復合信號，可將左、右聲道信號分離

25、，此即開關式立體聲解碼的理論根據。l矩陣式立體聲解碼器15kHz低通幅度調整2353kHz帶 通同步檢波低通矩陣電路19kHz選頻倍頻反相矩陣電路放大·LR復合信號LRL+R（LR）38kHz19kHz圖3-8 矩陣式立體聲解碼器工作原理 l 從鑒頻器送來的立體聲復合信號被放大后分3路進行濾波。一路經015kHz低通濾波器分離出主信道信號（L+R），再經幅度調整送入矩陣電路。二路經19kHz選頻網絡提取導頻信號，再經倍頻獲得38kHz副載波送入同步檢波器。三路經2353kHz帶通濾波器分離出副信道信號（LR），再經同步檢波器解調出左右聲道差信號（LR），送入矩陣電路，左右聲道和差信號

26、疊加得到左聲道信號L；另一部分差信號經反相送入另一矩陣電路與和信號疊加得到右聲道信號R。 開關式立體聲解碼器l 開關信號的形成方法：開 關電 路副載波形 成低 通低 通開關信號復合信號·LR圖3-9 開關式立體聲解碼器ll 倍頻法利用19kHz導頻信號倍頻形成38kHz開關信號。l 鎖相法以19kHz導頻信號為參考信號，控制鎖相環形成38kHz開關信號。l開關解碼波形分析鎖相環副載波發生器l 鎖相環副載波發生器原理方框圖如圖3-11所示。它由正交鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器（VCO）和兩個二分頻電路的組成，以19kHz的導頻信號為參考信號，輸出38kHz的副載波開關信號。正交鑒相低

27、通壓 控振蕩器二分頻Ud(t)Uc(t)19kHz76kHz38kHzfrfvfk二分頻fd19kHz圖3-11 鎖相環副載波發生器分析正交鑒相器是由雙差分模擬乘法器構成的，經低通濾波器輸出的鑒相電壓Uc(t)決定于導頻信號和再生19kHz開關信號的相位差值，可用下式表示l 式中：Kc是鑒相器與低通濾波器的傳輸系數，是導頻信號的初相位，而是鑒相器兩個輸入信號相差90°（正效）基礎上的瞬時相位，它決定于壓控振蕩器的瞬時相位。當鎖相環路鎖定時，為一個固定的穩態值，它產生一個直流電壓Uc，強制VCO的振蕩頻率偏離其固有頻率，使。經二分頻輸出與副載波嚴格同步的38kHz開關信號，再經二分頻形

28、成與導頻信號正效的再生19kHz開關信號。若鎖相環路失鎖，則變化而產生的控制電壓將改變VCO的振蕩頻率，直到鎖定。鎖相環路能夠鎖定的條件是VCO自激固有頻率與鎖定時的VCO振蕩頻率之間的差頻值必須在捕捉帶之內，必要時可調整以滿足這個條件。l 鎖相環副載波發生器能夠在比較惡劣的條件下工作。l 當立體聲復合信號連同可能混入的干擾信號一起送入正交鑒相器時，只有由導頻信號與再生19kHz開關信號比較而形成的相對穩定的成分，才能在低通濾波器輸出端出現，去對VCO實施控制。因而，實際上可直接將立體聲復合信號作為參考信號送入正交鑒相器。l 38kHz開關信號s(t)控制雙差分管V1V4工作在開關狀態。立體聲

29、復合聲道信號A(t)從V5基極輸入，使V5、V6線性工作。在V1、V3集電極負載電阻RL上將獲得左聲道UL，在V2、V4集電極負載上將獲得右聲道信號UR。實例3.4 數字調諧系統l 鎖相頻率合成器的基本形式如圖所示。它由晶體振蕩器、參考分頻器、鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器和程序分頻器等所組成。晶振參考分頻÷R鑒相器低 通濾波器壓 控振蕩器fQfrud(t)uc(t)fv程序分頻器÷N圖3-15 基本的鎖相頻率合成器基本鎖相頻率合成器l 根據鎖相環路的工作原理，在環路鎖定時，鑒相器兩個輸入信號的頻率相等。即 l VCO輸出頻率經N次分頻得到，所以l l 于是，得到下述頻率關

30、系：l 為了提高調諧精度，就必須降低參考頻率值。然而，這樣會延長調諧時所需要的捕捉時間ts。l 接收調幅廣播時，選取為500Hz10kHz。在接收調頻廣播時，選取為525kHz。雙模分頻器l 雙模分頻器的輸出同時驅動兩個程序分頻器（可編程計數器），它們分別預置在N1和N2，并進行減法計數。在這兩個程序分頻器未計數到零時，模式控制為高電平1，雙模分頻器的輸出頻率為。在經過了N2(M+1)個周期之后，÷N2分頻器計數減至零，將模式控制電平變為低電平0，同時通過其輸入端的與門使÷N2分頻器停止計數。此時，÷N1分頻器還存有（N1 N2）個數。由于受模式控制低電平0的控制

31、，雙模分頻器的分頻模數變為M，輸出頻率為fv/M。再經（N1 N2）M個周期，÷N1分頻器計數減至零，輸出低電平0，將兩個分頻器重新賦予它們的預置值N1和N2，同時輸出一個比相脈沖送往鑒相器，并將模式控制信號恢復到高電平，使雙模分頻器的分頻模數回復到M+1，重復上述過程。該過程表明，兩個程序分頻器和雙模分頻器獲得的總分頻比為實例框圖TC9157AP應用電路第四章 錄音座l 4.1 錄音座的性能指標（帶速誤差、抖晃率、頻率響應、諧波失真和信噪比）l 錄音座中磁帶標準走帶速度是4.76cm/s4.2磁記錄原理l 磁性材料的磁滯現象。當磁性材料在磁場強度H由零增大的初始化過程中，其磁感應強

32、度B逐漸增大。當H減小時，其B并不是沿初始磁化曲線減小，而是如圖所示，由a點沿ab線較緩慢地減小。這種B的變化落后于H的變化的現象叫做磁滯現象，簡稱磁滯。由于磁滯的緣故，當H減小到零時，B并不等于零，而仍有一定的數值Br，Br叫做剩余磁感應強度，簡稱剩磁。為消除剩磁，必須加一反方向磁場。由圖可看出，隨著反向磁場的增加，B逐漸減小，當H= Hc時，B=0。 Hc 稱為矯頑力。 剩磁曲線BrH剩磁曲線l 軟磁材料的剩磁小，矯頑力也小。用作磁頭的磁性材料都是軟磁材料。l 硬磁材料的剩磁大，矯頑力也大。用作磁帶上磁粉的材料都是硬磁材料。l 用磁阻來描述磁路中物質阻礙磁力線通過的能力。l 其中：L為磁路

33、長度，單位為m；S為截面積，單位為m2；為該物質的磁導率，單位為H/m；磁阻R的單位為1/H。 錄音原理磁記錄過程的三個環節：錄音、放音和抹音l 設信號頻率為f，磁帶走帶速度為v，信號變化一周在磁帶上留下磁體的幾何長度為l l 稱為記錄波長，單位為m。它表明了磁記錄密度，并且磁頭縫隙寬度應小于最小記錄波長。最高工作頻率：偏磁的錄音 l 無偏磁錄音磁帶上所記錄的剩磁波形失真很大，剩磁也很小。l 為克服剩磁曲線零點附近非線性引起的錄音失真，就要設法使被錄音頻信號不要工作在剩磁曲線的起始段和飽和段直流偏磁方式或交流偏磁方式錄音。l 直流偏磁錄音：直流偏磁就是在錄音磁頭線圈中加一適當的直流電流（約20

34、0500A），使它所產生的磁場強度H1剛好處于剩磁曲線線性好部分的中點。交流偏磁錄音 交流偏磁錄音 l 在給錄音磁頭線圈加上音頻信號電流的同時，再加一個超音頻振蕩電流，（一般頻率為45100kHz），用以改變音頻信號在剩磁曲線上的工作點，使其工作在剩磁曲線的線性段。l 偏磁電流大小的選擇：從減小非線性失真來看，必須使音頻信號的變化處于剩磁曲線的線性部分，不同磁性材料制成的磁帶的最佳偏磁電流是不同的。另外，超音頻偏磁電流波形的正負半周必須嚴格對稱。 A1mA實現抹音有3種方式：永磁、直流、交流（超音頻）抹音。 磁頭、磁帶l 用于磁頭鐵芯的材料應為軟磁材料，具有磁導率高、矯頑力小、飽和磁通大、磁滯

35、損耗小等磁特性，同時還應具有硬度高、高頻渦流損耗小、容易加工等特點。l 作為磁帶的磁性材料應用硬磁材料，必須有較高的矯頑力Hc以及接近于1的矩形系數Br/Bm，即其磁帶回線應接近矩形用面積較大。l 損耗與噪聲l 錄放音過程中的幾種主要損耗l （1）錄音去磁損耗 （2）自去磁損耗l （3）磁帶厚度損耗 （4）偏磁消音損耗l （5）間隙損耗 （6）渦流損耗l （7）磁帶損耗 （8）放音磁頭縫隙損耗l （9）方位角損耗l 邊緣效應 輪廓效應l 錄音噪聲l 1、背景噪聲 2、調制噪聲 3、竄滲噪聲4.3 錄、放音電路ALC電路前置放大器輸入轉換電路錄音輸出放大器錄音信號源錄音輸出電路超音頻振蕩器錄放磁

36、頭抹音磁頭 ×實例錄音輸出電路l 前置放大器輸出的被錄信號經輸出放大器進一步放大后，進入錄音輸出電路，其中R1為恒流電阻，R1、C1為高頻補償電路，L1、C2為偏磁陷波電路。 恒流錄音電路 原理分析irf(a)irZrhBf(b)BsBNuf(c)usuN非恒流錄音時磁頭錄音特性恒流錄音if(a)iRBsBf(b)BNuf(c)usuN恒定放音補償標準放音補償特性如圖所示。它有兩個轉折頻率。高、低頻轉折點公式l 低頻轉折點為3180s，高頻轉折頻率點與磁帶類型有關，普通磁帶120s，鐵鉻磁帶為70s。4.4 降噪電路 l 磁帶降噪電路可以分為兩大類l -互補型降噪系統，又稱為壓縮擴展

37、型。它在錄音過程和放音過程中分別對信號進行壓縮和擴展處理。優點是降噪效果好，缺點是該降噪系統，節目的互換性差。l -非互補型降噪電路，它只在放音過程中對信號進行處理，以降低噪聲，提高信噪比，其優點是磁帶的互換性好，缺點是降噪效果不理想。l DOLBY降噪系統、自動降噪系統（ANRS）、CAD降噪系統均屬于互補型的降噪系統l 非互補型的降噪系統有動態噪聲抑制器和靜態噪聲抑制器。降噪的物理基礎 l 1、人耳的掩蔽效應l 2、噪聲和信號的能量分布噪聲和信號能量(dB)低頻段中頻段高頻段f信號噪聲噪聲和信號的能量分布示意圖l DOLBYB型降噪電路主要是降低高頻段噪聲。500Hz開始，重點是1kHz以

38、上的高頻噪聲。 噪聲和信號能量(dB)低頻段中頻段高頻段f信號噪聲噪聲和信號的能量分布示意圖杜比B降噪原理分析dBf(a)dBf(d)dBf(b)dBf(e)dBf(c)dBf(f)選曲電路：手動、自動、電腦解碼顯示推 動 及控制電路計數、記憶電路選曲放大、電平檢出、無曲時間檢出電路預置、清除電路顯示器電路電腦選曲電路方框圖自動選曲錄音座機心控制電路高保真音頻放大器l 5.1結構框圖均衡放大音源選擇電唱機CD/VCD調諧器錄音座線 路輸入放大音質控制激勵級輸出級保護電路至揚聲器前置放大器功率放大器高保真音頻放大器性能指標l 輸出信號電平達50500mV，稱為高電平音源，輸出信號電僅0.55mV

39、，稱為低電平音源。l 輸出功率-l 額定輸出功率（Root-Mean-Square，縮寫成RMS）是在指一定的總諧波失真（THD）條件下，加大輸入的1000Hz正弦波連續信號，在等效負載上可得到的最大有效值功率。l 音樂輸出功率（Music Power Output，縮寫成MPO）是指在一定的總諧波失真（THD）條件下，用專用測試儀器產生規定的模擬音樂信號，輸入到放大器，在輸出端等效負載上測量到的瞬間最大輸出功率。l 峰值音樂輸出功率（Peak Music Power Output，縮寫成PMPO）是指在不計失真的條件下，將放大器的音量和音調旋鈕調至最大時，放大器所能輸出的最大音樂功率。 5.

40、2 前置放大器l 電唱機拾音器：拾音器由拾音頭和音臂組成，是決定電唱機性能的關鍵部件。拾 音頭的作用是把沿著唱片聲槽運動的唱針所作的機械振動變換成相應的電信號。速度型拾音頭的輸出電壓與唱針的振動速度成正比，幅度型拾音頭的輸出電壓與唱針的振動幅度成正比。唱片的錄音頻率特性對應的時間常數分別為反饋式均衡放大器 音源選擇電路l 機械開關l 電子開關音量控制電路l 雙聲道電位器音量控制電路，當電位器日久磨損而產生轉動噪聲時，電位器與前置放大器之產生轉動噪聲時，會在揚聲中出現喀啦聲。電位器與前置放大器之間的連接導線屏蔽不好或接地點選擇不佳，感應交流干擾聲 l 電子音量控制電路可以克服電位器音量控制電路的

41、缺點 電路分析比較l 電路中V1和V2構成差分放大器，V3提供偏量電流，電位器Rp用來調節V3的偏置電流。音頻信號ui由C1耦合至V1基極，經差分放大后從V1集電極輸出，其電壓增益受基極偏置電壓逐漸增大，使和、的偏置電流隨之逐漸增大，從而使差分放大器電壓增益隨著提高，達到控制音量之目的。l 導線的感應的交流干擾和電位器所產生的轉動噪聲，可用接在集成電路引腳端的濾波器濾除，從而實現無噪聲音量控制。還可實現紅外遙控，應用日益廣泛。響度控制電路l 音響系統在小音量放送音樂時，聽者會感覺到低音和高音的不足，這是由等響曲線反映的人耳聽覺特性的造成的。設置響度控制電路。在小音量放送時利用頻率補償網絡適當提

42、升低音和高音分量，以彌補人耳聽覺缺陷，達到較好的聽音效果。l 1.抽頭電位器響度控制電路l 2.獨立的響度控制電路音調控制電路l 音調控制人為地調節輸入信號的低頻、中頻和高頻成分的比例，改變前置放大器的頻率響應特性，以補償音響系統各環節的頻率失真。l 音調控制是指調節反饋網絡或衰減網絡的頻率特性，使它對信號中的不同頻率成分產生不同程度的反饋或衰減，達到改變電路頻率響應特征之目的。l 1.反饋式l 2.衰減式 比較l 反饋式音調控制電路只改變電路頻率響應特性曲線的轉折頻率，而不改變其斜率，衰減式音調控制電路只改變電路頻率響應特性曲線的斜率，而不改變其轉折頻率。反饋式音調控制電路平衡控制電路l 平

43、衡控制電路用來校正左右聲道的音量差別，使左右揚聲器聲級平衡。l 1.單連電位器平衡控制電路l 2.雙聯電位器平衡控制電路l 3.無插入損耗的平衡控制電路5.3 圖示均衡器 l 圖示均衡器(Graphic Equalizer，縮寫為GEQ)，又稱多頻音調補償器。它將整個音頻頻帶劃分為5個、7個或更多的頻段，進行提升或衰減，從而實現對音質的精細調整。按照聆聽者的愛好修飾音色；可以減輕受音響設備或聽音環境影響而出現的各種干擾噪聲，補償房間聲學缺陷及左右音箱的頻率特性差異等。原理分析模擬電感模擬電感特性參數l 主要有頻率均衡點、提升量和衰減量、決定均衡曲線形狀的Q值等。l 1. 頻率均衡點的選擇應該符

44、合兩條基本原則，一是能夠均勻覆蓋有效頻率范圍，二是各頻段中心頻率之間必須滿足一定的倍頻關系。l 設最低頻段的中心頻率為f1，則第n頻段的中心頻率fn應滿足下列倍頻關系：l fn=Xn-1·f1 (n=1,2,3；X1)l 2. 提升量和衰減量l 最大提升量為+（812）dB，最大衰減量為（812）dB。l 3. Q值取得高時，曲線較陡，對鄰近頻段的影響較小，但頻段之間有較深谷點，會使部分頻率無法被覆蓋。若Q值較小，曲線比較平緩，相鄰頻段間的影響最大。Q值在1.11.2之間。 均衡曲線5.4 功率放大器l 分類：l 1. 按輸出級與揚聲器的連接方式分類l 變壓器耦合電路 這種電路頻率低

45、、失真大、頻響曲線難以平坦。l OTL（Output Transformerless）電路 其大容量耦合電容對頻響也有一定影響，l OCL（Output Capacitorless）電路 頻響特性比OTL好。l BTL（ Balanced Transformer Less）電路 直接耦合，橋式推挽功放電路。 按功率管的工作狀態分類l 甲類 甲類又稱為A類。在輸入正弦電壓信號的整個周期內，功率管一直處于導通工作狀態。其特點是失真小，但效率低、耗電多。l 乙類 乙類又稱為B類。每只功率管導通半個周期，截止半個周期，兩只功率輪流工作。其特點是輸出功率大、效率高，但失真較大，故不太適合用于高保真功率放

46、大。l 甲乙類 甲乙類又稱AB類。每只功率管導通時間大于半個周期，但又不足一個周期，截止時間小于半個周期，兩只功率管推挽工作。這種電路可以避免交越失真，因而在保真功率放大器中應用最多。l 其它新方式 采取的措施是使功率管不工作在截止狀態，可以避免開關失真；設法使功率管的工作點隨輸入信號大小滑動，進行動態偏置，以提高效率。按所用的有源器件分類l 按所用的有源器件分類 晶體管功率放大器、場效管功率放大器、集成電路功率放大器及電子管功率放大器等。5.5 功放保護電路l 功率放大器工作在高電壓、大電流、重負荷的條件下。當強信號輸入或輸出負載短路時，輸出管會因流過很大的電流而被燒壞。另外，在強信號輸入或

47、開機、關機時，揚聲器也會經不起大電流的沖擊而損壞。l 常用的電子保護電路有切斷負載、分流式、切斷信號式和切斷電源式等。 功率放大器過載檢測及放大電路（a）切斷負載式保護電路輸入信號控制電路功率放大器過載檢測及放大電路（c）切斷信號式保護電路功率放大器過載檢測及分流控制路、（b）分流式保護電路保護電路音頻處理器（混響處理器、卡拉OK處理器和環繞聲處理器） l 6.1 混響處理器l 混響處理器，簡稱混響器，利用人工延時器產生混響效果的裝置。l 作用有：增加空間延時效果；造成許多特殊的效果，多重唱。 BBD電子延時器l 延遲時間的長短與時鐘頻率fcr(Hz)的高低和BBD器件的位數N多少有關 數字式

48、延時器電子延時器的應用l 電子延時器在擴聲系統中消除回音干擾，提高擴音系統的清晰度。l 對信號加以潤色，在清晰度不受明顯影響的前提下，明顯地改善聲音的厚度和力度感。電子混響器使聲音在時間和空間上獲得延續與擴展使聲音豐滿渾厚，傳遞環境空間大小信息，產生立體感6.2 卡拉OK處理器l 卡拉OK（Karaoke）起源于日本，意思是“無人的管弦樂隊”，實際上是指通過音響設備播放伴奏音樂進行自娛自唱的活動方式。l 卡拉OK系統包括音源載體和音響設備兩部分，即所謂的軟體和硬體。l 分類：家庭業余型、專業型l 卡拉OK設備的基本功能是混合和延時混響。混合功能是將話筒拾取的演唱者歌聲與播放音源載體中的伴奏聲進

49、行混合，它們的音量和音調都分可分別調節控制。延時混響功能對歌唱聲進行潤色，使之豐滿圓潤 新功能l 歌聲消除功能l 自動伴奏功能 直接將演唱者的歌聲轉換成伴奏音樂，從而實現自動伴奏。依靠所謂的聲音轉換器來實現的。l 輪唱功能 l 變調功能 改變播放速度的方法來實現，數字式變調電路，將聲源信號波形的共振峰分離出來，分別改變共振峰頻率和代表聲源特性的音調頻率，根據音調與頻率的對應關系再進行合成，信號便是經過變調處理的聲音信號。l 聽覺激勵功能 在原來信號的中頻區域加入適當的諧波成分，改變聲音的諧波結構，恢復自然鮮明的現場感和細膩感。 歌聲消除電路l 普通的音像制品錄制時的聲像定位規律是將歌唱演員的歌

50、聲同時平衡地記錄在左、右兩個聲道上；低音樂器一般定位在中間位置，左、右聲道比例一致；大多數伴奏樂器則定位在不同位置上。顯然，在左、右聲道中每種樂器的成分能量均有不同。因此，只要將左、右聲道信號同時送入減法器相減，平衡地錄在兩個聲道的歌聲信號就可以互相抵消，而在左、右聲道有差異的中、高音伴奏樂聲則可保留下來。但是此時伴奏樂聲的低音成分會連同歌聲一起被清除，為此可先將低音伴奏樂經低通濾波后得以保留。歌聲消除電路分析6.3 環繞聲處理器l 環繞立體聲（Surround sound）指與雙聲道立體聲相對而言的一種立體聲，其重放聲音，除了保留原信號聲源方向感外，還增添了環繞感和擴大感的音響效果，l 分類

51、：僅有聲音的A（Audio）環繞立體聲系統，音頻（Audio）、視頻（Video）信號結合在一起的AV環繞立體聲系統。 按記錄傳輸重放方式分類l I 型，可將原信號原樣不動地傳輸與重放，即節目源信號聲道數、傳輸聲道數和重放聲道數相同，這種方式在高清晰度電視HDTV（High Distingct Television）的伴音3-1方式。四聲道立體聲和AC3l II 型，可將信號如實地傳輸，但重放時產生環繞聲所用的附加信號，l III 型，將節目源信號經過編碼后以較少的聲道數傳輸，重放時先經過解碼，再以多聲道重放。 環繞立體聲系統l 1. 矩陣方式l 所謂矩陣方式，是指從原雙聲道，即前方主通道的左（L）、右（R）信號中各取出一部分，通過矩陣電路的差運算形成（L-R）差信號，分別送入后方兩個揚聲器，處理為環繞聲放音。2. 杜比環繞聲處理系統l 杜比家用環繞聲系統如圖（a）所示。它也是從左右主通道中產生（L-R）差信號的，通過延時電路將差信號延時2050ms，然后再經過7kHz低通濾波器和杜比B型降噪處理，送往環繞聲道放大器，作為后方環繞聲道信號放音。杜比專業邏輯環繞聲系統 l 其編碼和解碼方式如下：原始的四聲道信號分別為L（前左）、R（前右）、C（前中）和S（后方環繞），并將它們編碼成為兩通道信號LT和RT進行轉輸。其中，LT=L+0.7C+j0.7S，RT=R+0.