音響系統(tǒng)中噪聲分析及解決辦法
出處:coldra 發(fā)布于:2012-10-15 10:38:43
噪聲是音響系統(tǒng)的重要干擾源。如果音響系統(tǒng)在使用過程中引入了噪聲,將對聽音效果產(chǎn)生嚴重影響,甚至使活動無法進行下去。因此,應(yīng)盡可能排除或降低噪聲對音響系統(tǒng)的干擾。為了排除干擾,必須對噪聲本身及引起噪聲的原因有所了解,這樣才能從根本上消除噪聲的影響。音響系統(tǒng)中出現(xiàn)的噪聲既有來自系統(tǒng)內(nèi)部的,如穩(wěn)定的"咝咝聲",這是音響系統(tǒng)固有的本底噪聲(事實上所有的設(shè)備都有本底噪聲,只是有大有小罷了)。另外,周邊環(huán)境和互連的外部設(shè)備也容易使音響系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲。筆者僅探討工作環(huán)境及音響系統(tǒng)和外部設(shè)備連接時,系統(tǒng)出現(xiàn)的噪聲,即外部噪聲的產(chǎn)生及解決辦法。
1 外部噪聲來源
在實際工作當中,筆者發(fā)現(xiàn),外部噪聲的來源主要有三個方面:外接音源本身的噪聲;音響系統(tǒng)周圍電場或電磁場的干擾;接地不當造成的設(shè)備互連出現(xiàn)的噪聲。
外接音源本身的缺陷是引起故障的原因之一。如有的筆記本電腦音頻輸出送調(diào)音臺時,電腦用電池供電,則聲音輸出正常,但外接交流電源供電時,音響系統(tǒng)中則有很強的噪聲,換用其他的筆記本電腦且外接交流電源供電,聲音正常。說明有的筆記本電腦電源部分存在問題。甚至有的筆記本電腦在用自帶電池供電時,音頻輸出接調(diào)音臺也會出現(xiàn)較強的噪聲。
在英語教學(xué)活動中,經(jīng)常需要播放磁帶中的聽力內(nèi)容,目前高考的英語聽力內(nèi)容就仍在使用盒式磁帶作載體。如果用普通的收錄機播放磁帶,則本底噪聲較強,而同樣的磁帶用卡座(如JVC.先鋒、健伍等)播放,則聲音很干凈。因此,為了獲得良好的聽音效果,在重要的場合播放時(如高考等),一定要選用性能良好的放音設(shè)備,保證良好的聽音效果。
電場干擾和電磁場干擾也是音響系統(tǒng)重要的干擾源,往往會引起靜電分布,并使之產(chǎn)生相應(yīng)的變化,從而產(chǎn)生噪聲。干擾往往作用在前級,經(jīng)各級電路放大后,形成較強的噪聲。
第三種是多種設(shè)備互聯(lián)時產(chǎn)生的噪聲。在多媒體輔助教學(xué)活動中,經(jīng)常用到這樣的設(shè)備互聯(lián)方式:筆記本電腦的音頻輸出送調(diào)音臺、VGA接口連投影機,播放音視頻課件。這種用法如果只接調(diào)音臺,系統(tǒng)在擴聲時往往是正常的,但在連接了投影機后,音箱中往往會出現(xiàn)很強的嗡嗡聲。
2 解決辦法
針對不同的噪聲引入途徑,需采取相應(yīng)的解決辦法。對外接音源本身的缺陷引起的故障,前文已提到可以采用性能良好的設(shè)備,因此下面主要闡述后兩種外部噪聲的解決辦法。
1) 要有良好的屏蔽和可靠的接地
音響系統(tǒng)的所有設(shè)備必須接入同一個公共的接地網(wǎng)絡(luò),其作用是建立一個屏蔽系統(tǒng)。比如,使用電的良導(dǎo)體(如銅質(zhì)、鋁質(zhì)材料)將設(shè)備屏蔽起來,并將靜電引入大地,即可有效地抑制干擾。音響系統(tǒng)周圍的電磁場對系統(tǒng)的干擾是通過交變電磁場作用在音頻線路上,線路上感應(yīng)出的交變信號饋入系統(tǒng)而形成的。屏蔽此類干擾,一般可使用高磁導(dǎo)率的材料,如鐵氧體等軟鐵磁材料。
將音響系統(tǒng)互連起來的線材也應(yīng)具有屏蔽電磁場干擾的能力。由于音響系統(tǒng)中各設(shè)備都采用金屬外殼封裝,其屏蔽作用較好,因此線材的選用對系統(tǒng)的抗干擾能力起著決定作用。線材應(yīng)選用專門的音頻同軸電纜,電纜的屏蔽層覆蓋率在90%以上,并且是由鐵質(zhì)材料制成的,這種線材具有良好的抗干擾能力。而射頻電纜的屏蔽層一般為銅質(zhì),抗電磁干擾的能力較差,在音響系統(tǒng)中不宜采用。
接地對系統(tǒng)的抗干擾和提高系統(tǒng)信噪比起著不可忽視的作用。為了防止通過地線將某些干擾引入系統(tǒng),音響系統(tǒng)要設(shè)置專用的地線,不可與其他設(shè)備共用地線,尤其是舞臺燈光系統(tǒng)等。接地時要做到讓接地線和大地相連,即真接地。否則對于強電磁場不能起到好的屏蔽作用。另外還要做到"一點接地",即確保整個系統(tǒng)是等電位的,接地的各點不能有電勢差,也不能形成回路。
2) 利用調(diào)音臺的頻率均衡旋鈕抑制噪聲
當然,一套已交付使用的音響系統(tǒng),如果系統(tǒng)的屏蔽問題和接地處理存在缺陷,對于使用系統(tǒng)的教師甚至負責(zé)系統(tǒng)維護的電教工作人員往往也無能為力,因為不可能在短時間內(nèi)解決屏蔽和接地問題。為了將噪聲的影響降到,可以借助調(diào)音臺上的頻率均衡旋鈕抑制噪聲。
用頻率均衡的方法抑制噪聲時,必須了解噪聲的頻率構(gòu)成,以便有針對性地進行衰減。下面以筆記本電腦的音頻輸出接調(diào)音臺、VGA輸出接投影機時,采集的噪聲樣本為例進行分析。使用錄音筆作為采集工具,在靠近音箱的同一地點采集了調(diào)音臺音量推子逐漸推大時的三段音頻素材,采用的頻譜分析軟件為SpectraLAB,頻譜圖如圖1所示。

圖1 三段音頻素材的頻譜
由圖可以看出,噪聲頻譜主要由50 Hz交流頻率及其諧波和音響系統(tǒng)的本底噪聲組成。在調(diào)音臺音量推子逐漸推大的過程中,噪聲的峰值頻率也在變化,由50.78 Hz到175.78 Hz再到179.69 Hz,噪聲的能量分布也逐漸向高頻端轉(zhuǎn)移。
根據(jù)噪聲的頻譜圖,可進行如下的操作:按下低切按鈕,消除包括50 Hz交流聲在內(nèi)的低頻噪聲的干擾。利用中頻均衡器,將以2 kHz為中心頻率的中頻噪聲作適當衰減,可衰減3-6 dB,注意調(diào)節(jié)時不能對現(xiàn)場擴聲效果造成較大影響。
3) 采用恰當?shù)慕泳€方式抑制噪聲
在處理噪聲故障時筆者發(fā)現(xiàn),在筆記本電腦和調(diào)音臺及投影機相連的系統(tǒng)中,音頻信號主要用電腦音頻線(圖2)和調(diào)音臺連接,電腦音頻線的一端為3.5 mm立體聲插頭,另一端為兩根蓮花接口的音頻線,兩根蓮花接口的音頻線再通過蓮花轉(zhuǎn)大二芯6.3 mm轉(zhuǎn)換插頭(圖3)將信號送調(diào)音臺進行擴聲。這種信號傳送方式就是常說的非平衡信號傳送法。該信號傳輸方式易受周圍電磁環(huán)境的干擾,將噪聲引入系統(tǒng)。

圖2 電腦用音頻線

圖3 大二芯插頭
為了消除噪聲的干擾,可以用平衡式信號傳送方式,即通過卡儂接頭將信號送往調(diào)音臺。具體做法為用話筒線(兩根芯線)的一端和卡儂接頭焊接,焊接時可以將兩根芯線并在一起和卡儂接頭的2腳相連,將屏蔽層和3腳相連。另一端將電腦音頻線中的一根信號線和話筒線的兩根芯線連接,電腦音頻線的地線和話筒線的屏蔽層相連。也可以再制作一根話筒線和電腦音頻線的另一路連接(接法同前),以實現(xiàn)立體聲效果(兩路卡儂輸入端在調(diào)音臺進行相應(yīng)的聲像調(diào)節(jié))。
筆者經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn),這種接線方式可以有效地抑制噪聲,效果非常明顯。因為調(diào)音臺的卡依輸入接口和調(diào)音臺內(nèi)部的差動放大電路(圖4)相連。我們知道,差動放大電路由兩個完全對稱的晶體管電路組成,該電路的輸入端輸入的是兩個信號的差值,為電路有效輸入信號,電路的輸出是對這兩個輸入信號之差的放大。對于產(chǎn)生的干擾信號,在兩根線上產(chǎn)生的電信號相同,這種信號在差動放大電路中的有效輸入為零,因此起到了抗干擾的目的。

圖4 差動放大電路
除了用以上介紹的方法消除噪聲的干擾外,也可以購買諸如音頻隔離器(圖5)和非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器(圖6)等設(shè)備消除噪聲,在此不在贅述。

圖5 音頻隔離器

圖6 非平衡和平衡轉(zhuǎn)換器
消除噪聲的干擾是音響系統(tǒng)正常工作的前提。本文是筆者在實際工作中的點滴心得,權(quán)作拋磚引玉,不當處敬請讀者批評指正。
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