扩声手册

本手册是业内经典参考书籍之一，对扩声系统各个环节所涉及的基础知识做了极为详尽的描述和解释。本手册内容涉及与扩声系统相关的声学基础和电学基础，并对线材、话筒、模拟调音台、周边效果器、功率放大器、扬声器、无线射频话筒、内部通信系统、乐器数字接口（MIDI）和时间码等相关知识进行了介绍和梳理。

本手册适合从事音频工作的专业人士查漏补缺，同时也适合初学者对相关知识进行全面的学习，是具有高度实用性的专业参考工具书和教材。

本书的两位作者分别为声学工程师加里·戴维斯（Gary Davis）和有音乐教育及音乐行业从业背景的拉尔夫·琼斯（Ralph Jones）。拉尔夫在Meyer Sound实验室的工作经历和他所接受的正统音乐教育，在加里从众多音频设备制造商处获取的资料和知识以及加里的物理专业背景之间起到了非常好的平衡作用，他们耗时3年完成这本经典著作，分别于1987年和1989年发行了本书英文版第1版和第2版。

目录

第1章　什么是音响系统？

1　1.1 音频信号

1　1.1.1 声波

1　1.1.2 声音的电学表达

2　1.1.3 相位

3　1.1.4 正弦波叠加

3　1.2 音响系统的基本用途

3　1.3 理想化的音响系统模型

4　1.4 输入换能器

4　1.5 输出换能器

5　1.6 音响系统的实际模型

第2章 频率响应

7　2.1 定义

8　2.1.1 基本参数表达方式

9　2.1.2 倍频程关系及测量

10　2.2 实际音频设备的频率响应

10　2.2.1 电路和信号线

11　2.2.2 话筒

11　2.2.3 扬声器

12　2.3 人声和乐器的频率范围

12　2.3.1 语音

13　2.3.2 声乐与乐器

13　2.3.3 谐波

13　2.4 声学因素的影响

第3章　分贝、声压级及相关内容

15　3.1 何为分贝？

15　3.1.1 分贝的数学定义

17　3.1.2 相对值与值

17　3.2 分贝与电信号电平之间的关系

17　3.2.1 dBm

17　3.2.2 dBu

18　3.2.3 dBV与dBv

19　3.2.4 将dBV转换为dBu（或600 负载下的dBm）

19　3.2.5 将dBV、dBu和dBm与技术参数联系起来

20　3.2.6 dBW

20　3.3 分贝与声学能量之间的关系

20　3.3.1 dB SPL

21　3.3.2 dB PWL

21　3.4 何为RMS？

22　3.5 音量、电平和增益

23　3.6 响度

23　3.6.1 等响曲线和“方”

24　3.6.2 从等响曲线当中我们能够得到什么结论

25　3.6.3 响度补偿

第4章　动态范围和峰值余量

26　4.1 动态范围

26　4.1.1 定义

26　4.1.2 常规摇滚音乐会的动态范围

26　4.1.3 音响系统在电学上的动态范围

27　4.1.4 系统的声学动态范围

27　4.2 峰值余量

27　4.2.1 定义

28　4.2.2 为何峰值余量十分重要

29　4.3 在一套实际音响系统中控制动态范围

29　4.3.1 为什么不搭建拥有过量动态范围的系统？

29　4.3.2 当音响系统动态余量不足时会发生什么？

30　4.3.3 如何将大动态的节目通过动态范围有限的音响系统来进行呈现

33　4.3.4 多少峰值余量是合适的？

第5章　室外声音

34　5.1 平方反比定律

35　平方反比定律计算

35　5.2 环境因素的影响

35　5.2.1 风

36　5.2.2 气温梯度

36　5.2.3 湿度

37　5.3 回授控制

37　5.3.1 增益（回授前有效增益）

39　5.3.2 使用指向性话筒和扬声器

第6章　室内声音

42　6.1 界面

42　吸声系数

43　6.2 驻波

43　房间中的驻波

45　6.3 混响

46　6.4 临界距离

48　对扩声的启示

第7章　方框图

49　7.1 总论

50　7.2 符号规则

53　7.3 书写规范

54　7.4 简单方框图分析

57　7.5 总结

第8章　如何阅读并理解技术参数

58　8.1 总论

58　8.1.1 为什么技术参数并不总是和字面内容相符

58　8.1.2 具有迷惑性的技术参数案例

58　8.1.3 需要关注什么

59　8.2 频率响应

59　8.2.1 区分频率响应、频率范围和功率带宽

60　8.2.2 技术参数的图形表达与文字表达

60　8.2.3 何谓好的频率响应参数？

61　8.3 噪声

61　8.3.1 什么是噪声？

61　8.3.2 白噪声

62　8.3.3 粉红噪声

63　8.3.4 噪声整形

63　8.3.5 等效输入噪声(EIN)：话筒放大器噪声的测量

64　8.3.6 输出噪声指标

65　8.3.7 其他噪声

66　8.4 谐波失真

66　8.4.1 什么是谐波失真？

67　8.4.2 测量谐波失真

68　8.4.3 影响谐波失真参数的因素

70　8.5 互调失真

70　8.5.1 测量互调失真

70　8.5.2 互调失真的来源

70　8.5.3 何种程度的失真是可以被接受的？

70　8.5.4 瞬态互调失真

71　8.6 输入和输出阻抗

72　8.6.1 关于输入和输出阻抗的疑惑

73　8.6.2 阻抗不匹配所产生的影响

74　8.6.3 阻抗与频率

75　8.7 标准工作电平

75　8.7.1 电平的基本分类

75　8.7.2 表达音响系统的宽功率范围

76　8.7.3 阻抗与电平参数有何种联系

78　8.7.4 当高保真设备与专业设备混合使用时会发生什么？

78　8.8 信号串扰

79　8.8.1 是什么导致了信号串扰？

79　8.8.2 线材内部信号串扰

79　8.8.3 信号串扰参数

81　8.9 滤波器斜率和拐点频率

82　8.10 方波测试

82　8.10.1 示波器

84　8.10.2 我们无法从方波中期待什么？

84　8.11 杂项

第9章　人耳听觉与技术参数为何并不总是相符？

85　9.1 不同的观点

85　9.1.1 经过校准的测试话筒与人耳

85　9.1.2 普通的人耳与“金耳朵”

86　9.2 仪器测量与听音测试

86　9.2.1 测试信号与节目素材

87　9.2.2 测试话筒的位置和数量

88　9.2.3 动态范围

89　9.3 静态测试与动态测试

89　9.4 掩蔽效应和设备间的相互影响

第10章 话筒

91　10.1 换能方式

91　10.1.1 动圈式话筒

91　10.1.2 电容式话筒

92　10.1.3 驻极体电容话筒

92　10.1.4 铝带话筒

92　10.1.5 碳粒式话筒

93　10.1.6 压电式话筒

93　10.2 功能性设计

93　10.2.1 手持话筒

94　10.2.2 话筒架固定

95　10.2.3 领夹式话筒

95　10.2.4 接触式拾音器

95　10.2.5 压力响应话筒

96　10.2.6 枪式话筒

96　10.2.7 抛物面天线式话筒

96　10.2.8 多元件话筒阵列

97　10.2.9 降噪式话筒

97　10.3 声学及电学特性

97　10.3.1 指向性

100　10.3.2 频率响应

100　10.3.3 近讲效应

101　10.3.4 瞬态响应

101　10.3.5 输出电平或灵敏度

102　10.3.6 过载

102　10.3.7 阻抗

102　10.3.8 平衡和非平衡连接

104　10.4 应用信息

104　10.4.1 防风罩和防喷网

104　10.4.2 防震架

104　10.4.3 幻象供电

105　10.4.4 开启话筒数量（NOM，Number of Open Microphone）所带来的影响

105　10.4.5 增益和话筒摆位

105　10.4.6 立体声录音

106　10.5 无线内部通信系统

107　10.5.1 什么是无线内部通信系统？

107　10.5.2 哪些人需要使用无线内部通信设备？

107　10.5.3 无线内部通信系统的背景

107　10.5.4 无线内通的种类

109　10.5.5 使用频率

109　10.5.6 动态范围改善与降噪

110　10.5.7 评价和选择系统

110　10.5.8 总结

110　10.5.9 无线内部通信系统专业术语表

111　10.6 无线话筒系统

111　10.6.1 何为无线话筒？

111　10.6.2 谁使用无线话筒？

112　10.6.3 无线话筒的背景

112　10.6.4 无线频率的使用

113　10.6.5 技术问题

114　10.6.6 解决方案

116　10.6.7 多话筒系统

116　10.6.8 无线话筒系统的兼容性

117　10.6.9 天线馈线

117　10.6.10 评价无线话筒系统

118　10.6.11 总结

118　10.6.12 无线话筒术语表

第11章 前置放大器、小型调音台与复杂调音台

119　11.1 总论

120　11.2 前置放大器

120　11.2.1 前置放大器是什么，起什么作用？

121　11.2.2 阻抗转换

121　11.2.3 留声机前置放大器

122　11.3 小型调音台

123　11.4 大型调音台

123　11.4.1 何为大型调音台？

123　11.4.2 不同的母线有何区别？推子前与推子后的不同考虑

123　11.4.3 声像、信号合并与主输出推子

126　11.5 理解调音台参数

126　11.5.1 输入通道数量、主输出和输出母线数量

127　11.5.2 信号噪声比

128　11.5.3 电压增益

128　11.5.4 峰值余量

129　11.5.5 电平指示器

130　11.6 变压器隔离输入/输出与电子平衡输入/输出

131　11.6.1 变压器与差分放大器的对比：价格考虑

132　11.6.2 分立电路与集成电路差分放大器的对比

132　11.6.3 关于变压器

133　11.6.4 变压器与交流电安全

133　11.6.5 关于变压器的更多信息

134　11.7 增益级和增益结构

134　11.7.1 为什么必须控制增益：让我们回顾一下馈送到调音台中的声音能量

135　11.7.2 话筒输入端的增益控制

135　11.7.3 输入端衰减按钮

136　11.7.4 消除其他与信号能量级（以及增益）相关的失真

136　11.8 与次级调音台的连接

138　11.9 舞台返送调音台

138　11.9.1 何为舞台返送系统？

139　11.9.2 如何架设一套返送系统？

140　11.9.3 为什么我们更倾向使用返送调音台而非从主扩调音台制作返送信号

140　11.9.4 高品质返送调音的重要性

140　11.9.5 使用独立返送调音台的其他好处

141　11.9.6 以极性（相位）反转为工具来对抗回授

142　11.9.7 消除可控硅整流调光器噪声

142　11.10 音分

142　11.10.1 音分变压器

144　11.10.2 为高噪声环境进一步实施的隔离措施

144　11.10.3 在不使用变压器的情况下对话筒信号进行分配

145　11.11 减少舞台返送系统回授

146　11.11.1 指向性话筒

146　11.11.2 极性（相位）反转

146　11.11.3 使返送系统发生回授（Ring Out）

148　11.11.4 返送扬声器的朝向

148　11.12 设备的摆放

148　11.12.1 针对返送调音台摆位的更多考虑

148　11.12.2 主扩调音台的摆位

第12章 功率放大器

151　12.1 总论

151　12.2 欧姆定律及相关方程式

151　12.2.1 电压、电阻和电流

152　12.2.2 电功率

152　12.2.3 欧姆定律表

153　12.2.4 电功率和放大器增益

154　12.3 放大器的额定功率

154　12.3.1 FTC预处理

154　12.3.2 功率带宽

155　12.3.3 转换速率（Slew Rate）和输出功率

156　12.3.4 桥接模式

157　12.3.5 削波

158　12.4 放大器功率与声压级之间的关系

159　12.5 功率放大器与扬声器的匹配

159　12.5.1 解读扬声器额定功率

160　12.5.2 阻抗计算

162　12.5.3 定压式分配系统

第13章 扬声器

163　13.1 简介

163　13.2 常见的声学换能方式

163　13.2.1 电磁感应换能方式

164　13.2.2 压电式换能方式

165　13.3 低频驱动器

166　锥形驱动器的指向性特征

167　13.4 低频箱体

168　13.4.1 导向式箱体

169　13.4.2 低频号筒

170　13.5 高频驱动器

171　13.6 高频号筒

173　13.7 分频器

174　13.7.1 常规模型

175　13.7.2 被动式高电平分频器

175　13.7.3 有源、低电平分频器

178　13.8 全频扬声器

179　界面条件带来的影响

180　13.9 扬声器参数

180　13.9.1 频率响应

181　13.9.2 功率承受能力

182　13.9.3 灵敏度

183　13.9.4 阻抗

183　13.9.5 指向性特征

185　13.10 失真来源

185　13.10.1 机械损伤

185　13.10.2 互调失真

186　13.10.3 机械缺陷

187　13.11 常见的损坏模式

187　13.11.1 制造缺陷

187　13.11.2 操作失误

188　13.11.3 由于信号链中其他元件导致的损坏

第14章 信号处理设备

190　14.1 均衡器

190　14.1.1 总论

190　14.1.2 普通的音色控制

192　14.1.3 常见的多段均衡

194　14.1.4 连续可变频率（Sweep Type）均衡器

194　14.1.5 参量均衡

196　14.1.6 图示均衡

199　14.1.7 参量图示（Paragraphic）均衡器

200　14.1.8 使用图示（或参量图示）均衡调试系统

201　14.1.9 高通和低通滤波器

203　14.2 混响和延时

205　14.2.1 混响室

206　14.2.2 管道式混响

207　14.2.3 弹簧混响

208　14.2.4 板混响

209　14.2.5 数字混响

210　14.2.6 磁带延时（Tape Delay）

211　14.2.7 数字延时

212　14.2.8 模拟延时

214　14.3 压缩器与限制器

214　14.3.1 总论

215　14.3.2 压缩／限制器如何工作

215　14.3.3 设置调整

216　14.4 噪声门与扩展器

216　14.4.1 总论

218　14.4.2 噪声门及其应用

219　14.4.3 扩展器及其应用

220　14.5 镶边和移相

220　14.5.1 镶边

220　14.5.2 移相器

221　14.5.3 我们应该注意什么？

221　14.6 激励器

第15章 线材

222　15.1 好线材的重要性

223　15.2 线材的种类、结构及作用

223　15.2.1 静电和电磁屏蔽

223　15.2.2 信号线的自电容

224　15.2.3 单导体和双导体屏蔽线

226　15.2.4 应力消除装置（Strain Relief）

227　15.2.5 无屏蔽线材和扬声器信号线

228　15.2.6 多芯音频线（信号缆）

230　15.3 插头

230　15.3.1 总论

230　15.3.2 电话插头（Phone Plugs）

235　15.3.3 留声机（针式）插头

236　15.3.4 XLR插头

第16章 音响系统测试设备

239　16.1 电压电阻表

240　16.2 正弦波振荡器

242　16.3 示波器

243　16.4 相位检测仪

244　16.5 声压级计

245　16.6 实时分析仪

246　16.7 响度表

246　16.8 总结

第17章 电子电路

247　17.1 基本音响系统类型

247　17.1.1 声音重放系统

247　17.1.2 扩声系统

248　17.2 制定一个合理的系统架构

248　17.2.1 通过不同功能进行分组

249　17.2.2 系统案例

256　17.3 基本连接

256　17.3.1 信号电平和阻抗

257　17.3.2 非平衡连接与平衡连接

258　17.4 接地

258　17.4.1 为什么正确的接地如此重要？

259　17.4.2 接地回路（Ground Loops）

260　17.4.3 基本的接地技巧

263　17.5 使用音频信号变压器

263　17.5.1 信号变压器的特性和功能

264　17.5.2 一些实际应用

267　17.6 主电源

267　17.6.1 确认正确的电源电压

267　17.6.2 务必确保良好接地

268　17.6.3 在使用两线插座时如何获得一个电源保护地

269　17.6.4 错误的交流插座接线：保护地断开（Lifted Grounds）

269　17.6.5 错误的交流插座接线：断开零线

269　17.6.6 交流电安全须知

270　17.6.7 设备开启顺序

270　17.6.8 电源的完整性

270　17.7 安装设备机柜

271　17.8 故障排查

271　17.8.1 信号缺失

271　17.8.2 出现不良信号

第18章 扬声器系统

273　18.1 分析应用场合

273　18.1.1 节目素材

273　18.1.2 环境因素

274　18.2 指向性控制

274　18.2.1 扩大覆盖范围

275　18.2.2 缩小覆盖范围

275　18.2.3 对声压级的估算

276　18.3 对于扬声器摆位的考虑

276　18.3.1 指向性和覆盖

277　18.3.2 回授控制问题回顾

277　18.3.3 室外音响系统

278　18.3.4 在室内环境控制回授

278　18.3.5 室内扬声器摆位

279　18.4 扬声器的连接

279　18.4.1 信号线尺寸

279　18.4.2 插头

281　18.4.3 扬声器连接的极性

281　18.4.4 基本原则

281　18.5 设置电子分频器

281　18.5.1 分频点和滤波器斜率的选择

283　18.5.2 构建扬声器系统

284　18.5.3 系统的测试与优化

285　18.5.4 高频驱动器保护网络

286　18.6 补声系统的使用

290　补声系统的音量平衡

290　18.7 测试及均衡处理

290　18.7.1 单只扬声器

291　18.7.2 多扬声器系统

291　18.7.3 房间均衡

第19章 MIDI

293　19.1 接口详述

294　19.1.1 硬件构成

294　19.1.2 数据结构

295　19.1.3 通道信息（Channel Messages）

295　19.1.4 系统信息（System Messages）

296　19.2 对乐器的控制

297　19.2.1 MIDI模式

298　19.2.2 控制器

300　19.2.3 音色编辑器（Patch Editor）/音色库功能（Librarian Function）

300　19.2.4 MIDI功能表（MIDI Implementation Charts）

301　19.3 MIDI音序

301　19.3.1 基本理论

302　19.3.2 通道&轨道

303　19.3.3 硬件与计算机音序器

304　19.3.4 常见的音序器特点

305　19.4 MIDI数据处理器

305　19.4.1 串接盒

306　19.4.2 MIDI合并器

306　19.4.3 MIDI跳线器

306　19.4.4 映射装置（Mapping Devices）

306　19.4.5 系统专有数据存储

307　19.5 通过 MIDI进行自动化

307　19.5.1 乐器音色变化

307　19.5.2 信号处理器

308　19.5.3 调音台功能

308　19.5.4 媒体同步

309　19.6 问题排查

309　19.6.1 无响应

309　19.6.2 音符卡顿

309　19.6.3 MIDI回授

310　19.6.4 MIDI延时

第20章 同步

311　20.1 概述

311　20.1.1 基本理论

312　20.1.2 脉冲方式

312　20.1.3 时间方式

313　20.2 SMPTE/EBU时间码

313　20.2.1 信号结构

315　20.2.2 帧率和线参考（Line References）

315　20.2.3 纵向时间码、垂直间隔时间码和可视时间码

316　20.2.4 机器控制

318　20.2.5 时间码和录音带

319　20.2.6 SMPTE与MIDI的转换

319　20.3 剪辑列表

320　20.3.1 视频剪辑流程

320　20.3.2 剪辑列表实例

附录A　对 数

323　A.1 乘方：理解对数的关键

323　A.2 以10为底数的简单对数（以及反对数）

323　A.3 以10为底数、结果不那么显而易见的对数

324　A.4 对数的数学特性

325　A.5 再看对数与分贝的关系

出版说明