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音響的動态範圍和信噪比有哪些區别?
發布時間:2017-11-14 00:00:00 點擊次數:799次

在音響設備使用過程中,我們經常會用一個名詞叫信噪比來衡量音響的質量好壞,充足的信噪比是專業擴聲系統的特征之一。

“動态範圍”與“信噪比”經常互換使用,但是深入了解,會發現其實它們所指的不是同一回事。下面就由無錫視易數字信息系統有限公司的工作人員與我們分享無錫音響動态範圍和信噪比的區别體現在哪些方面?

音響系統的動态範圍,描述的是系統(或系統中的設備)能夠重現的信号峰值與本底噪聲高波譜成分的振幅之間的電平差。

每種電子設備都有一個動态範圍,它的值主要取決于電源限制和單元的殘餘噪聲電平。如果設備的本底噪聲具有較強的窄頻帶分量,将限制系統的動态範圍。

信噪比指的是平均信号電平與平均本底噪聲電平之間的差。一般來講,某一設備,由常見節目源信号平均輸出電平,信号峰值通常比平均輸出電平大10至20dB。

因此,我們常在電平表“0”附近操作調音台,将餘下的可用電壓擺幅用于應對節目源峰值。“平均”電平非常重要,因為我們聽者(及測試工具)正是根據它來判斷節目信号的響度。  

如果使用電壓計測量設備殘餘噪聲的R. M. S.值,信噪比就是該值與标稱“零”輸出電平之差,這兩個值通常用dBV或dBu表示。這假定,設備被驅動至“電平表零讀數”處,通常在這個範圍内,我們可以得到優化的增益結構,更好地操作調音台。

系統(或某個部件)的動态範圍不取決于出現的信号,它僅僅是可能的大未失真電平與本底噪聲高分量(通常為A計權)之間的差。而信噪比需要一個信号,所以它必須在系統或部件使用的時候測量得出。

一個動态範圍大的系統,可能由于操作方式的問題,擁有糟糕的信噪比。動态範圍用于描述一個系統或設備可能達到的性能表現,而信噪比一般用以衡量事實操作時所能達到的水平。

實際應用

通過聲級計,可在特定聽音位置,測量現場演出的A計權聲壓級L。方法是将聲壓計舉在空中,選擇合适的計權方式,并讀取計數。

通常選擇A計權,因為它對人耳敏感的頻譜部分(1-4 kHz))敏感。由于大部分聲級計都是平均值聲級計,因此我們可以得到演出的平均聲級。

當然,節目源中會有超過這個平均值的信号峰值,聲級計無法快速反應進行讀取。這一“計量滞後”大約相差10 dB,可能更高(或略低),這取決于節目源。

現在,如果舞台上所有音源都靜音(話筒打開),剩下的将是系統的本底噪聲,它可以通過同樣的聲級計,以同樣的方式測量得出。如果音響系統設計得當,本底噪聲就是話筒拾取的環境噪聲(而非電子部件的殘餘噪聲)。

在一個本底噪聲為40 dBA的禮堂中,一隻典型的講台話筒,在普通講話者(71 dBA @ 2 英尺)距離話筒1英尺處講話時,噪聲比将隻有37 dB左右。如果有十隻打開的話筒,而且它們的靈敏度和電平設置和講台話筒一緻,那麼本底噪聲會增加10 dB,因為10 log(打開話筒數量) = 10 dB。

很不幸,由于音響系統無法自動識别,隻能同時放大所需的信号和房間噪聲,系統的信噪比無法滿足話筒打開時的差條件。遠距離拾音的影響突顯,無法減少不需要的話筒在系統中的本底噪聲,這種現象也變得更加突出。  

現在,如果一個能量大的歌手在同一個系統中,産生120 dBA的輸出到手持話筒中(對近距離拾音的歌手而言并不罕見),信噪比将達到更合理的80 dB,因為120 dBA-40 dBA = 80 dB。因此,我們經常強調,好的話筒擺放技巧對實現好的系統性能至關重要,因為它終決定系統的信噪比。

在一個禮堂音響系統中,當系統擁有大的所需打開話筒數量(NOM)時,我們使用的低信噪比标準是25 dB。

在同一個系統中,我們假設在同一個聽音位置,系統能夠線性産出的響亮瞬時聲音是110 dBA。

即便系統以90 dBA的平均電平操作,還是可以應付這種程度的峰值。高的節目峰值取決于正在使用的音箱以及與音箱連接的可用功放。這是我們掌握該系統動态範圍的一個重要組成條件。

如果大的本底噪聲分量是空調造成的窄頻帶“嗚嗚聲”,在實時分析器中測得是35 dBA,那麼系統的動态範圍并不可觀(110 dBA - 35 dBA = 75 dB)。可通過調整空調,消除噪聲來提高動态範圍。

從以上例子中可以看出,就觀衆而言,一個音響系統的動态範圍和信噪比通常由環境決定。因為系統中大部分電子元件的動态範圍約為100 dB或以上,當聲音終到達觀衆時,音響系統相對不能成為薄弱的一環。一個專業音頻系統,在所有設備運行時,電子部件的動态範圍應至少為96 dB。

隻有在錄音室或家庭影院中,設備的本底噪聲才成為影響特定聽音位的動态範圍和信噪比的因素。因此,有可能設計出一個具有非常大動态範圍的音響系統,但是由于房間等原因,總體的信噪比很不盡如人意。

有人可能設計了一個系統,其中各個設備都有超過100 dB的動态範圍,卻發現在實際操作中,由于系統校準中增益結構不佳,信噪比被大大降低。常見的原因是功放被開到大,調音台在-20 dBV處操作進行補償。

設計系統時,我們應選擇具有大動态範圍的單個設備,然後在使用中應以大信噪比去調整及操作系統,以獲得佳效果。

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