声系统的动态分析
信息产业部电子第三研究所 崔广中
[摘要]本文介绍了近年来声系统的发展近况，系统设备及设计手段的改进，重点对声系统动态进行了分析。
一、声系统的发展
随着现代科学技术的进步，声频系统设备在近年来得到飞速发展，有人说三年一更新，五年一大变，此话一点也不夸张。模拟设备的日趋完善似乎已经走到尽头，数字设备应运而生，因其性能优越，正得以迅猛发展。模拟设备与数字设备同时并存，各显其能，正是目前声频设备发展的特点。各种类型的声频工作站的出现，使声频设备的性能向前跨了一大步，这种工作站集多种设备功能为一体，使声频系统设备从庞大的"机柜型"逐步小型化。由于调试精确，使声系统质量得到不少改善，音质效果得到明显提高。从设计手段来看，近些年来由于应用CAD技术，世界范围内出现了多种不同类型的设计软件，这些软件不但囊括了系统设备的全部设计，而且在系统工程设计中也得以广泛应用，出现了多种方便使用的设计软件，由于每种软件有庞大的资料库作后盾，不但有系统设备的基本资料，同时兼容了建筑声学中应用的吸声材料库，这对融电声/建声为一体的声系统综合设计带来很大益处。尽管这些软件目前仍存在这样那样的问题，但是，由于它的先进性及强大的生命力，正在逐步得到声频工作者的青睐。 有了先进的设计手段及性能优良的设备，应当为声系统的设计带来方便，使系统功能日趋完善，性能更加优良。近年来，在不少工程的设计中，也都取得了较好的效果；然而也出现许多系统的使用效果并不令人满意的情况，主要表现在两个方面，一是系统设备先进，系统设计优良，由于操作不当，系统性能发挥不正常。二是系统设备性能低劣，效果无从发挥。我们也注意到，近些年来，不少工程由于注重了"经济效益"，在作系统时没有进行技术设计，而是一味搞设备搭配，对一些基本技术指标缺乏了解或重视不够，造成音质效果不佳，带来不可挽回的损失。虽然目前的声频设备在配接参数（阻抗，电平及平衡）上已趋于标准化，为设备选型带来方便，但是，作为系统设计师及操作人员，了解系统的主要性能是非常重要的，可为系统的设计及正确地使用操作带来方便，并因此可以带来好的音质效果。
二、声系统的动态分析
1.节目源的动态
近代声学的发展，引起了相关技术的进步，人们对音质的要求越来越高。一个好的声系统，不但要有质地良好的声系统设备，更要有一个合理有效的系统设计，其中系统动态又是重中之重，现代交响乐的动态已超过90dB，数字录放设备的动态电平远远超过模拟设备50/60dB的范围。就语言的动态而言，普通讲话的声压级，根据国标"汉语标准频谱"GB7347-87规定，人们自然状态发音，是指既非高喊亦非轻声的发音。""据统计，自然状态发音的自由场声压级在口前1m远处平均值，男声为67dB，女声为63dB（以20微巴为基准）。又据国标"耳语标准化频谱"GB7348-87规定，本标准耳语声压口前4cm处取样，其自由场声压级为70dB。可看出，耳语时声级更轻，由于人耳的鉴别力，对熟悉的声音可鉴别出比环境噪声更低的信号。大型交响乐队室内最高声压级可达120dB，室内环境背景噪声在30dB，左右，而当系统工作时，加上灯光空调开启情况下的系统总噪声大致在30-40Db左右，表明其动态范围在30-120之间，上下限有90dB之多。这些数字对系统设计师及调音师是非常重要的。常常出现这样的情况，一个质地良好的声系统，由于调音师操作不当，使现场的音质不尽人意，其主要原因是由限幅引起的信号失真甚至严重失真，使音质变坏。一个调音师常常不害怕大型交响乐队的演出调音，而对演员的人声爆破感到头痛。86年在对总政治部话剧团进行现场录音测量时发现，有几位看起来很文静的女朗诵演员发声时的爆破音声压级竟超过120dB（而在火炮旁记录的打炮声压级也不过是130dB，老式的伊尔18喷气客机，起飞时客仓内声压级为110dB），这种声音被调音师称为"喷口"，对这种声音若不采取措施，音质将会严重受损，因为信号从传入系统开始便会严重削波。有经验的调音师在对演员不熟悉时，宁可在输入级先衰减20dB甚至更多，然后再慢慢开大增益，以保证信号的良好传输。
综观语言/音乐的声级范围，对其动态上限，我们必须建立起120-130dB SPL的概念（下限取决于环境噪声级），这对于系统的设计与使用都是有好处的。
2.声系统设备的动态
一个声系统不管应用的场合多么不同，其框架结构大致可分为传声器，调音台，周边设备，功放及扬声器系统。为了使系统设备对节目源信号的高质量传输，系统各级设备的输入输出电平便成为关键。
（1）传声器动态
根据原电子工业部标准SJ2112-82《厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值》及IEC268-15《声系统设备》规定，传声器最大声压级测量应在140dB SPL下进行（此处考虑了6dB的余量），这主要是考虑到节目源的动态上限有时可达130dB甚至以上。现代传声器，不论是动圈的还是电容的，在产品设计时均充分考虑到了这一点，而质量较好的传声器的固有噪声一般只有几个微伏，这样，在节目源信号输时，对进入系统的首级换能器件能保证信号畅通无阻。
（2）调音台的输入/输出电平
作为声系统的主要设备，调音台的输入/输出电平尤为重要。传声器的最大输出电平应对应调音台输入端的最高电平。目前，调音台的灵敏度一般设计为-60/-70dB，最高电平至少在-35dB。由于目前积成电路性能优良，一般调音台折算到输入级的噪声在-126/-128dB，例如英国声艺SPIRIT-8型调音台，在传声器输入增益最大，150欧姆负载情况下，等效输入噪声（EIN）为-129dBu，传声器/线路输入最高电平为+28dBu。也就是说，对于90dB动态范围的节目源，在性能优良的调音台入口处不会"受阻"。调音台的输出端的基本电平为0dBu，最大输出电平一般在+20--+23dBu左右，最低电平即为噪声电平，大约在-70dBu，有的设备标在-80dBu，也就是说，信号经过性能优良的调音台时基本上无损失，这为信号的传输提供了良好的条件。
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来源：中国影音器材网
声频学会音频分会
