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音响的动态范围和信噪比有哪些区别?
发布时间:2017-11-14 00:00:00 点击次数:886次

在音响设备使用过程中,我们经常会用一个名词叫信噪比来衡量音响的质量好坏,充足的信噪比是专业扩声系统的特征之一。

“动态范围”与“信噪比”经常互换使用,但是深入了解,会发现其实它们所指的不是同一回事。下面就由无锡视易数字信息系统有限公司的工作人员与我们分享无锡音响动态范围和信噪比的区别体现在哪些方面?

音响系统的动态范围,描述的是系统(或系统中的设备)能够重现的信号峰值与本底噪声高波谱成分的振幅之间的电平差。

每种电子设备都有一个动态范围,它的值主要取决于电源限制和单元的残余噪声电平。如果设备的本底噪声具有较强的窄频带分量,将限制系统的动态范围。

信噪比指的是平均信号电平与平均本底噪声电平之间的差。一般来讲,某一设备,由常见节目源信号平均输出电平,信号峰值通常比平均输出电平大10至20dB。

因此,我们常在电平表“0”附近操作调音台,将余下的可用电压摆幅用于应对节目源峰值。“平均”电平非常重要,因为我们听者(及测试工具)正是根据它来判断节目信号的响度。  

如果使用电压计测量设备残余噪声的R. M. S.值,信噪比就是该值与标称“零”输出电平之差,这两个值通常用dBV或dBu表示。这假定,设备被驱动至“电平表零读数”处,通常在这个范围内,我们可以得到优化的增益结构,更好地操作调音台。

系统(或某个部件)的动态范围不取决于出现的信号,它仅仅是可能的大未失真电平与本底噪声高分量(通常为A计权)之间的差。而信噪比需要一个信号,所以它必须在系统或部件使用的时候测量得出。

一个动态范围大的系统,可能由于操作方式的问题,拥有糟糕的信噪比。动态范围用于描述一个系统或设备可能达到的性能表现,而信噪比一般用以衡量事实操作时所能达到的水平。

实际应用

通过声级计,可在特定听音位置,测量现场演出的A计权声压级L。方法是将声压计举在空中,选择合适的计权方式,并读取计数。

通常选择A计权,因为它对人耳敏感的频谱部分(1-4 kHz))敏感。由于大部分声级计都是平均值声级计,因此我们可以得到演出的平均声级。

当然,节目源中会有超过这个平均值的信号峰值,声级计无法快速反应进行读取。这一“计量滞后”大约相差10 dB,可能更高(或略低),这取决于节目源。

现在,如果舞台上所有音源都静音(话筒打开),剩下的将是系统的本底噪声,它可以通过同样的声级计,以同样的方式测量得出。如果音响系统设计得当,本底噪声就是话筒拾取的环境噪声(而非电子部件的残余噪声)。

在一个本底噪声为40 dBA的礼堂中,一只典型的讲台话筒,在普通讲话者(71 dBA @ 2 英尺)距离话筒1英尺处讲话时,噪声比将只有37 dB左右。如果有十只打开的话筒,而且它们的灵敏度和电平设置和讲台话筒一致,那么本底噪声会增加10 dB,因为10 log(打开话筒数量) = 10 dB。

很不幸,由于音响系统无法自动识别,只能同时放大所需的信号和房间噪声,系统的信噪比无法满足话筒打开时的差条件。远距离拾音的影响突显,无法减少不需要的话筒在系统中的本底噪声,这种现象也变得更加突出。  

现在,如果一个能量大的歌手在同一个系统中,产生120 dBA的输出到手持话筒中(对近距离拾音的歌手而言并不罕见),信噪比将达到更合理的80 dB,因为120 dBA-40 dBA = 80 dB。因此,我们经常强调,好的话筒摆放技巧对实现好的系统性能至关重要,因为它终决定系统的信噪比。

在一个礼堂音响系统中,当系统拥有大的所需打开话筒数量(NOM)时,我们使用的低信噪比标准是25 dB。

在同一个系统中,我们假设在同一个听音位置,系统能够线性产出的响亮瞬时声音是110 dBA。

即便系统以90 dBA的平均电平操作,还是可以应付这种程度的峰值。高的节目峰值取决于正在使用的音箱以及与音箱连接的可用功放。这是我们掌握该系统动态范围的一个重要组成条件。

如果大的本底噪声分量是空调造成的窄频带“呜呜声”,在实时分析器中测得是35 dBA,那么系统的动态范围并不可观(110 dBA - 35 dBA = 75 dB)。可通过调整空调,消除噪声来提高动态范围。

从以上例子中可以看出,就观众而言,一个音响系统的动态范围和信噪比通常由环境决定。因为系统中大部分电子元件的动态范围约为100 dB或以上,当声音终到达观众时,音响系统相对不能成为薄弱的一环。一个专业音频系统,在所有设备运行时,电子部件的动态范围应至少为96 dB。

只有在录音室或家庭影院中,设备的本底噪声才成为影响特定听音位的动态范围和信噪比的因素。因此,有可能设计出一个具有非常大动态范围的音响系统,但是由于房间等原因,总体的信噪比很不尽如人意。

有人可能设计了一个系统,其中各个设备都有超过100 dB的动态范围,却发现在实际操作中,由于系统校准中增益结构不佳,信噪比被大大降低。常见的原因是功放被开到大,调音台在-20 dBV处操作进行补偿。

设计系统时,我们应选择具有大动态范围的单个设备,然后在使用中应以大信噪比去调整及操作系统,以获得佳效果。

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