音响系统与调音

1. 音响系统与调音 主讲 刘日宇

2. 第二章 调音台

3. 调音台( Console Mixer ) 整个音响系统中的一个中心设备，无论是在制作节目如电影、电视、音乐等录音中，或是在剧场、歌舞厅等现场扩音调音中，调音台都是一种对音频信号进行技术控制和艺术加工处理的重要音响设备。

4. 调音台的作用 调音台在音响系统中的作用是把各个节目源输出的音频信号汇集在一起，进行控制调整、音质加工，并分配到所需要的通路（或声道）输出。

5. 2.1 调音台的分类 • 以输入通路数进行分类 • 以主输出通路数进行分类 • 以调音台的外型结构来分类 • 以用途的不同进行分类 • 以规格和功能的不同来分类 • 以信号处理方式进行分类

6. （1）以输入通路数进行分类 • 调音台的输入通路( channel )常称为分路，有4路、6路、8路、10路、12路、16路、18路、24路、36路、48路、54路或更多路。 • 一般把4～10路称为小型调音台、12～18路称为中型调音台、24路以上称为大型或超大型调音台。

7. （2）以主输出通路数进行分类 • 1轨输出为单声道，曾用于电影和电视的对白或外景等录音制作，现已很少见；2轨、4轨、6轨分别具有一对、二对、三对立体声输出，可用于一对或多对立体声扩音及双声道立体声录音；8轨以上称多轨输出，可连接多轨录音机进行节目的前期制作，常用于录音室。

8. （3）以调音台的外型结构来分 • 以调音台的外型结构来分类，可分成便携式、半固定式、固定式等。 • 不同的结构主要考虑室内和室外等不同的场所和目的的录音制作和调音。便携式一般小巧灵活，有一个便于携带的配套机箱，用在外景同期录音、采访等流动性场所，但操作控制较粗。半固定式多用于剧场等演出场所的外出录音。

9. （4）以用途的不同进行分类 • 按用途来分调音台可分为直播调音台、录音调音台、扩音调音台、混音台、以及DJ调音台。 • 录音调音台有同期对白台、外景台、音乐录音台、混录台等。有大型的和小型的，有便携式的和固定的之分。

10. （5）以规格和功能不同分类 • 按规格和功能来分调音台可分为标准型和普及型。 • 标准型调音台也叫专业调音台( Professional Mixing Console ),它所能实现的功能有一定的规格标准，常用于专业录音和演出场所的调音。

11. 普及型调音台往往简化了专业调音台的某些功能，但有的又在调音台中增加了功率放大、输出均衡、效果等功能，这样使得整个音响系统配接和操作简便，代价低廉，但性能较差，这类调音台多用于娱乐场所。普及型调音台往往简化了专业调音台的某些功能，但有的又在调音台中增加了功率放大、输出均衡、效果等功能，这样使得整个音响系统配接和操作简便，代价低廉，但性能较差，这类调音台多用于娱乐场所。

12. （6）以信号处理方式分类 • 按信号处理的方式来分，调音台可分成模拟式调音台和数字式调音台。模拟式调音台的内部其音频信号是模拟的；数字式调音台的内部先将信号进行模数转换，而后用数字信号的方式对音频信号进行处理并在输出前再将数字信号转换回模拟信号输出，也可用专用的连接电缆直接将数字信号输出到后续设备。

13. 虽然调音台在外型结构的大小、路数的多少、性能的高低、功能的差异、操作的繁简等方面有所不同，但各种不同的调音台对音频信号处理的基本原理、模式和方法是相同的。当因某种用途选择调音台时，只要所选调音台的输入和输出的路数（一般还要考虑适当的余量）、功能和性能吻合实际的需要就可以了，不必一定要分清调音台的种类。虽然调音台在外型结构的大小、路数的多少、性能的高低、功能的差异、操作的繁简等方面有所不同，但各种不同的调音台对音频信号处理的基本原理、模式和方法是相同的。当因某种用途选择调音台时，只要所选调音台的输入和输出的路数（一般还要考虑适当的余量）、功能和性能吻合实际的需要就可以了，不必一定要分清调音台的种类。

14. 2.2 调音台的性能指标 对调音台工作有较大影响的主要技术性能指标有： • 增益 • 动态余量 • 噪声 • 频率响应 • 谐波失真 • 串音

15. （1）增益 • 增益即调音台输出电平与输入电平之差表示，记作K，则 K=20lg Uo/Ui • 式中Uo为输出电压，Ui为输入电压。

16. 调音台的基本输出电平为线路电平0dB • 调音台的输入有两种： 线路输入( Line In ) 话筒输入( Mic In ) • 线路输入电平标准为0dB； • 话筒输入电平为-70～-50dB对应了话筒的实际灵敏度。

17. 从调音台的线路输入角度看，调音台的增益为0dB。虽然在调音台内部也有放大环节，但这主要是为了弥补在调音（音质处理）过程中的信号衰减。从调音台的线路输入角度看，调音台的增益为0dB。虽然在调音台内部也有放大环节，但这主要是为了弥补在调音（音质处理）过程中的信号衰减。 • 对于话筒输入，调音台必须提供足够的增益以使约-70dB的话筒低电平输入提高到-10～0dB的调音台输出，满足功放或其它音响设备的标准配接。

18. 一般调音台的增益有额定增益和最大增益两种。话筒输入的额定增益应当不小于70dB，最大增益可达90dB以上。线路输入的额定增益为0dB，最大增益在20dB以上。一般调音台的增益有额定增益和最大增益两种。话筒输入的额定增益应当不小于70dB，最大增益可达90dB以上。线路输入的额定增益为0dB，最大增益在20dB以上。 • 某些调音台的输出电平为0VU（或写作dBvu），0VU相当于＋4dBm（1.23V），则增益亦有相应的变化。

19. （2）动态余量 • 调音台的动态余量D也叫峰值储备，是指调音台的最大不失真输出电平（对应最大增益）和额定输出电平（对应额定增益）之差，也可以最大不失真输出电压Uom和额定输出电压Uor之比的对数来表示，即 D=20lg Uom/Uor

20. 动态余量越大，节目的峰值储备量就越大，声音的自然度也就越好。一般调音台应具有15dB～20dB以上的动态余量。当调音台在额定状态下工作时，由于有一定的峰值储备量，因此即使某一瞬间的节目达到了较大的动态量也不至于引起限幅失真。动态余量越大，节目的峰值储备量就越大，声音的自然度也就越好。一般调音台应具有15dB～20dB以上的动态余量。当调音台在额定状态下工作时，由于有一定的峰值储备量，因此即使某一瞬间的节目达到了较大的动态量也不至于引起限幅失真。

21. 一般调音台的技术特性指标中都有一幅电平图，图中反映了调音台在各个环节中的基本电平和电平储备，掌握调音台个环节的电平特性，最大限度地利用调音台的电平储备，可使声音达到较大的信噪比和动态量。一般调音台的技术特性指标中都有一幅电平图，图中反映了调音台在各个环节中的基本电平和电平储备，掌握调音台个环节的电平特性，最大限度地利用调音台的电平储备，可使声音达到较大的信噪比和动态量。

22. （3）噪声 • 调音台的噪声指标有两种，分别对应线路输入和话筒输入。 • 线路输入用信噪比表示，一般大于80dB。 • 话筒输入通路的噪声指标以等效输入噪声电平来表示。专业调音台的等效输入噪声电平通常在-124dB ～ -126dB以下。

23. 当调音台的输入为0时，在调音台的输出端有其内部的噪声输出，电平为N’dB。当调音台的输入为0时，在调音台的输出端有其内部的噪声输出，电平为N’dB。 • 以一噪声为0的理想调音台作为对比，二者均有增益K，当理想调音台在有一噪声电平输入，并且该输入使得输出电平亦为N’dB，则前一调音台的内部噪声相当于该理想调音台的输入噪声值，因而将该值作为调音台的噪声指标，称为等效输入噪声电平，记为N N ( dB )=N’( dB )－K ( dB )

24. （4）频率响应 • 频率响应是一个常规指标。 • 从当前的技术水平来看，20H ～20KHz的频率响应应无多大的问题，并且也没有必要更宽以免增加噪声量以及增加放大器的代价，调音台的频率不均匀度一般在1dB左右。

25. （5）谐波失真 • 调音台的非线性谐波失真是指在额定输出电平时，在整个工作频段内的总谐波失真值。专业用调音台的谐波失真一般小于0.1% ,比一般的话筒谐波失真（小于0.5%）要小。

26. （6）串音 • 调音台的串音指标衡量相邻通道间的隔离能力，一般用串音衰减来表示，即某一通道的信号与串入到其相邻通道的该信号之比的对数，记作S，则 S=20lgUAA/UBA 式中UAA为A通道的A信号，UBA为串入到相邻的B通道中的A信号，亦可用两信号的电平之差表示。

27. 串音衰减越大，通道间的隔离越好。串音与信号的频率有关，高频段的串音比中低频段严重。串音衰减越大，通道间的隔离越好。串音与信号的频率有关，高频段的串音比中低频段严重。 • 专业调音台的串音衰减应大于70dB.

28. 下表为广电部颁发的广播调音台运行技术指标等级标准（GY77－89），可供参考。下表为广电部颁发的广播调音台运行技术指标等级标准（GY77－89），可供参考。

29. 2.3 调音台的主要功能和构成 • 调音台的任务是把各个节目源输出的音频信号汇集在一起，进行控制调整、音质加工，并分配到所需要的通路（或声道）输出。 • 为上述任务调音台应具有如下的功能：

30. 对输入到调音台各种节目源信号的不同电平和阻抗的匹配；对输入到调音台各种节目源信号的不同电平和阻抗的匹配； • 对音频信号的各级放大和电平控制，提高低电平的输入和补偿输入信号在调音台中各种处理的损失，以满足最终0dBv或0VU的输出； • 对原始声音频率的不均匀调整和音色处理的频率均衡；

31. 为保证音频信号最大动态传输和录制过程中动态控制的动态处理；为保证音频信号最大动态传输和录制过程中动态控制的动态处理； • 对多路音频信号输入按所需比例的混合并将信号以左右声道声像处理的方式馈送到一对或多对立体声主输出通道的分配和以及将信号馈送监听、效果等辅助通道的分配； • 添加延时混响等对音频信号的效果处理； • 某些调音台上还有对讲、电容话筒的幻象电源、遥控等附属部件和功能。

32. 调音台的构成是较为复杂的，但我们不能孤立地来看待各个功能，而是把所有的功能放在调音台在音频信号处理的整个环节中，即按信号的流程来理解各个功能和构成，这样就容易了。调音台的构成是较为复杂的，但我们不能孤立地来看待各个功能，而是把所有的功能放在调音台在音频信号处理的整个环节中，即按信号的流程来理解各个功能和构成，这样就容易了。 • 按信号的特点来分调音台可分为主信号通道和辅助信号通道两个部分。

33. 主信号通道 调音台从信号输入经处理到输出的最基本和直接的通道，这是调音台的最重要部分； • 辅助信号通道 调音台用于监听、电平指示、效果、及备用输入输出的通道。

34. 2.3.1 主信号通道的构成 • 调音台主信号通道可分为输入和输出两个环节。其信号流程如下图：

35. INSERT 断接插孔 MIC IN 话筒输入 • 主信号通道信号流程： GAIN 增 益 EQ 均衡 CF 分推 PAN 声像 BS 输出选择 BUS 母线 LINEIN 线路输入 MUTR 哑音 PAD 衰减 OUT 输出 MF 总推 INSERT 断接插孔 以母线为界，两端分别为主信号输入通路和 输出通路。

36. 1. 主信号输入通道 • 各种调音台的输入通路数是不同的，但无论输入通路数的多少，各个输入分路的类型基本是相同的且它们都是并联的，在调音台的面板上各自对应调音台面板左侧的一列列控制条，在此只分析一条分路，只要掌握一路的原理，其它分路也就掌握了。

37. 话筒输入 总图 线路输入 辅助通路 插入 增益 高通 声像 输出选择 峰值指示 衰前监听 分推 均衡 局部1 局部2

38. （1）输入部分 • 输入部分包括话筒输入（Mic In）、线路输入（Line In）、衰减（Pad）、增益（Gain）等环节。

39. 话筒输入和线路输入在输入电平、阻抗和插孔类型等方面均是不同的。话筒输入和线路输入在输入电平、阻抗和插孔类型等方面均是不同的。 • 话筒输入的电平为低电平，一般视调音台的不同其额定输入在-70dB～-50dB左右；话筒输入的输入阻抗为低阻，一般在1KΩ或1KΩ以上，采用输入阻抗等于或大于5倍的信号源输出阻抗的电压匹配（跨接）方式，话筒输入的插孔类型为平衡式卡农（XLR）插孔，具有抗干扰强的特点。

40. 线路输入的电平为高电平，视调音台的不同其额定输入在-20dB～0dB左右；线路输入的阻抗为高阻，其值为3KΩ～10KΩ或更高；线路输入的插孔为6.35mm耳机插孔（Phone Jack），也叫大夹克式插孔，多为不平衡（两芯）也有为平衡式（三芯）。

41. 增益是面板上一个增益调整电位器的旋钮，其对应一个可变增益的前置放大器，该放大器也叫增音器，主要功能是放大话筒输入的低电平信号，一般能在-70dB～-20dB范围内调整输入灵敏度。增益是面板上一个增益调整电位器的旋钮，其对应一个可变增益的前置放大器，该放大器也叫增音器，主要功能是放大话筒输入的低电平信号，一般能在-70dB～-20dB范围内调整输入灵敏度。

42. 衰减开关对应面板上一个按键，一般衰减20dB左右，其作用为衰减高电平的输入信号，使输入的信号电平符合前置放大器的增益范围，以免产生过荷削波失真。衰减开关对应面板上一个按键，一般衰减20dB左右，其作用为衰减高电平的输入信号，使输入的信号电平符合前置放大器的增益范围，以免产生过荷削波失真。

43. MIC IN LINE IN PAD GAIN （a） • 话筒输入、线路输入、衰减、增益（前置放大器）之间的关系在不同的调音台中有不同的设计方法，参见图: 线路部分加可选衰减，以使电平平衡

44. MIC IN PAD LINE IN GAIN （b） MIC IN LINE IN GAIN （c） 话筒输入与线路输入共用可选衰减 以电阻对线路输入固定衰减

45. MIC IN GAIN LINE IN （d） MIC IN GAIN LINE IN GAIN （e） 线路输入不衰减，不加增益 两前置放大器有利于不同电平调整

46. 应当指出，虽然一条分路有话筒输入和线路输入两个端口，但实际输入信号仅为一个，当两端口都插入信号时线路优先；此外，虽然线路输入为高电平输入，但实际的线路信号并不一定是高电平信号，所以应视实际的信号情况来决定是否加入衰减。应当指出，虽然一条分路有话筒输入和线路输入两个端口，但实际输入信号仅为一个，当两端口都插入信号时线路优先；此外，虽然线路输入为高电平输入，但实际的线路信号并不一定是高电平信号，所以应视实际的信号情况来决定是否加入衰减。

47. （2）均衡器 • 均衡器（Equalizer，可缩写成EQ） 紧接前置放大器后面，均衡器的作用是通过在某些频率点上的提升或衰减来弥补原始声音频率上的缺陷或进行音色上的处理。

48. 较多的调音台为三段均衡，即高频（High或Treble）、中频（Middle）、低频（Low或Bass），也有为高、低频两段或低频、低中频（L Mid）、高中频（H Mid）、高频四段均衡，某些专业调音有更多的频率点。

49. 均衡网络特性曲线在高低频两端为搁架（Shelving），也叫大陆架型，中间的均衡网络特性曲线为钟型最大提升和衰减电平量一般在15dB左右；均衡网络特性曲线在高低频两端为搁架（Shelving），也叫大陆架型，中间的均衡网络特性曲线为钟型最大提升和衰减电平量一般在15dB左右； 搁架型 钟型

50. 调音台均衡器有固定频率点和可变频率点两种：调音台均衡器有固定频率点和可变频率点两种： • 固定频率点的搁架型曲线转折频率和钟型曲线的中心频率固定，一般低频在100Hz左右，中频在1KHz左右，高频在5KHz左右。