音响设备技术(第2版)
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1.2 高保真音响系统的基本组成

高保真音响系统通常由高保真音源、音频放大器和扬声器系统这三大部分组成。其中,由音源部分送来的各种节目信号,经音频放大器进行加工处理并放大,取得足够的功率去推动扬声器工作,放出与原声源相同且响亮得多的声音。同时,由于声音还要经过所在场所的空间才能送给听众欣赏,所以其音响效果既与音响系统的配置有关,也与听音场所的室内声学特性有着密切联系。

Hi-Fi双声道高保真音响系统的结构如图1.1所示。各组成部分的主要作用在下面分别予以介绍。

图1.1 Hi-Fi双声道高保真音响系统

1.2.1 高保真音源系统

高保真音源有调谐器、录音座、电唱机、CD机、VCD机、DVD机和传声器等。它们为音响系统提供高保真的音频信号。

1. 传声器

传声器又称麦克风,俗称话筒。传声器是一种换能器,它将声能转换为电能。在剧场、歌舞厅、卡拉OK厅、音乐厅及家庭娱乐中,都要利用传声器拾取音频信号。传声器的种类很多,有动圈式、电容式、驻极体式、有线式和无线式等。传声器的频率特性、信噪比和灵敏度等性能直接影响着重现声音的音质。

2. 调谐器

调谐器是一台不包括功率放大器和扬声器的高性能收音机,其功能是接收中波段和短波段的调幅广播及调频波段的调频立体声广播,并还原成音频信号。新型调谐器采用数字调谐和数字频率显示技术,具有存储、预选及定时等功能。调谐器是一种不需自备音响载体而又节目丰富的经济音源。特别是接收调频立体声广播时,可以提供高保真的音频信号。

3. 录音座

录音座是一台不包括功率放大器和扬声器的高性能磁带录音机,它根据电磁转换原理,利用磁带记录或重现音频信号。由于采用了轻触式机芯、逻辑控制电路、杜比降噪系统、自动选曲电路和微处理器控制系统等新技术,使录音座的性能指标达到较高水平。若将高频特性好的磁头与金属磁带配用,可以提供满足要求的高保真音频信号。但随着计算机磁盘与MP3播放器技术的发展,这种采用磁带进行记录、存储与播放的功能正被计算机磁盘与MP3所取代。

4. CD机

CD机又称为激光唱机或镭射(Laser)唱机。它利用激光束,以非接触方式将CD唱片上记录的声音信息的数字编码信号检拾出来,经解码器把数字信号还原并变换为模拟音频信号。CD机已达到很高的技术水平。由于采用数字录音和放音技术,其频率特性、动态范围、信噪比、失真度、抖晃率、分离度等性能指标几乎达到理想的程度,是各种高保真音源中最理想的音源。CD机具有自动选曲、程控播放等功能,其自动控制的程度是其他音源所望尘莫及的。

5. DVD机

DVD机是既有声音又有图像的高级影音信号源。DVD盘片大小与CD盘片相同,但信息记录密度要高得多,它也是采用激光技术与数字录放技术。但它的声音和图像数据在经过压缩处理之后,不仅可以输出接近于CD机质量的音频信号,同时还输出高清晰度的视频信号,而且声音采用杜比数码5.1声道系统,达到更加逼真的3D环绕立体声效果。由DVD机、带环绕声解码器的AV功率放大器、高清晰度大屏幕彩电和5.1声道扬声器系统,可以构建高档的家庭影院,得到高质量的视听享受。

各种优质音响载体通过音源设备所提供的高保真音频信号,是取得高保真音响效果的源泉。

1.2.2 音频放大器

音频放大器是音响系统的主体,包括前置放大器和功率放大器两部分,必要时可以插入图示均衡器。音频放大器对音频信号进行处理和放大,用足够的功率去推动扬声器系统发声。

1. 前置放大器

前置放大器具有双重功能,即选择音源并进行音频电压放大和音质控制。它将各种不同音源送来的不同电平的音频信号放大为大致相同的额定电平;通过加工处理,实现音质控制,以恢复原始声音,输出高保真音频信号。因此在前置放大器中除必要的放大外,还设置有音量控制、响度控制、音调控制、平衡控制、低频和高频噪声抑制等音质控制电路。所以,前置放大器被誉为音响系统的音质控制中心。

2. 图示均衡器

图示均衡器是一种为修饰美化音色而设置的音频信号处理设备。它将整个音频的频带划分为5个、7个或10个频段,最多达31个频段,分别进行提升或衰减。各频段互不影响,对音质可进行精细调整,以减小各种噪声,补偿房间声学缺陷,弥补左右音箱的频率特性差异,适应聆听者的不同爱好。图示均衡器还可以配置频谱显示器,通过发光管或荧光管动态显示各频率成分的幅度变化,光彩夺目,给人以声与色动态变化的美感。

3. 功率放大器

功率放大器的作用是放大来自前置放大器的音频信号,产生足够的不失真功率,以推动扬声器发声。功率放大器处于大信号工作状态,动态范围很大,容易引起非线性失真,因此,它必须有良好的动态特性。功率放大器的性能优劣直接关系到音响系统的放音质量,其衡量指标主要有频率特性、谐波失真和输出功率等。

1.2.3 扬声器系统

扬声器系统由扬声器单元、分频器、箱体与吸声材料所组成,其作用是将功率放大器输出的音频信号,分频段不失真地还原成原始声音。扬声器系统对重放声音的音质有着举足轻重的影响。

1. 扬声器

扬声器是一种电声换能器。音响系统中使用最多的是电动式扬声器,它利用磁场对载流导体的作用实现电声能量转换。依据振动辐射系统的不同,电动式扬声器可分为锥形扬声器、球顶形扬声器和号筒式扬声器等,各有不同的特性。

2. 分频器

无论哪一种扬声器,要同时较好地重放整个音频频带(20Hz~20kHz)的声音几乎是不可能的。因此,在高保真音响系统中,通常采用分频的方法,利用不同口径与类型的扬声器的特长,分别承担低频段、中频段或高频段声音的重放任务。低频段宜用大口径锥形扬声器,中、高频段可用球顶形或号筒式扬声器。分频器的作用是为各频段扬声器选出相应频段的音频信号,并正确分配给各扬声器的信号功率。

3. 箱体与吸声材料

扬声器振膜前后所辐射的声波是互为反相的,其中低频声波因绕射而造成的相位干涉会削弱其辐射功率。为了提高扬声器的低频效率,应把扬声器装在填有吸声材料的箱体里,用来屏蔽与吸收扬声器振膜后方辐射的声波。常见的音箱有封闭式和倒相式等。

综上所述,高保真音响系统能够不失真地传输和重现原始声音。然而,要取得理想的音响效果,还要有声学特性良好的听音场所。否则,即使有一套昂贵的高保真音响设备,也未必能取得预期的音响效果。