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動態(tài)范圍、信噪比是一回事嗎?
發(fā)布日期:2021-3-4   點(diǎn)擊次數(shù):
      “動態(tài)范圍”與“信噪比”經(jīng)常互換使用,但是深入了解,會發(fā)現(xiàn)其實(shí)它們所指的不是同一回事。


動態(tài)范圍

音響系統(tǒng)的動態(tài)范圍,描述的是系統(tǒng)(或系統(tǒng)中的設(shè)備)能夠重現(xiàn)的信號峰值與本底噪聲最高波譜成分的振幅之間的電平差。

每種電子設(shè)備都有一個動態(tài)范圍,它的值主要取決于電源限制和單元的殘余噪聲電平。如果設(shè)備的本底噪聲具有較強(qiáng)的窄頻帶分量,將限制系統(tǒng)的動態(tài)范圍。


信噪比  

信噪比指的是平均信號電平與平均本底噪聲電平之間的差。一般來講,某一設(shè)備,由常見節(jié)目源信號平均輸出電平,信號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(diào)音臺,將余下的可用電壓擺幅用于應(yīng)對節(jié)目源峰值。“平均”電平非常重要,因?yàn)槲覀兟犝撸皽y試工具)正是根據(jù)它來判斷節(jié)目信號的響度。


動態(tài)范圍、信噪比是一回事嗎?


如果使用電壓計測量設(shè)備殘余噪聲的R. M. S.值,信噪比就是該值與標(biāo)稱“零”輸出電平之差,這兩個值通常用dBV或dBu表示。這假定,設(shè)備被驅(qū)動至“電平表零讀數(shù)”處,通常在這個范圍內(nèi),我們可以得到最優(yōu)化的增益結(jié)構(gòu),更好地操作調(diào)音臺。


不同

系統(tǒng)(或某個部件)的動態(tài)范圍不取決于出現(xiàn)的信號,它僅僅是可能的最大未失真電平與本底噪聲最高分量(通常為A計權(quán))之間的差。而信噪比需要一個信號,所以它必須在系統(tǒng)或部件使用的時候測量得出。

一個動態(tài)范圍大的系統(tǒng),可能由于操作方式的問題,擁有糟糕的信噪比。動態(tài)范圍用于描述一個系統(tǒng)或設(shè)備可能達(dá)到的性能表現(xiàn),而信噪比一般用以衡量事實(shí)操作時所能達(dá)到的水平。


實(shí)際應(yīng)用

通過聲級計,可在特定聽音位置,測量現(xiàn)場演出的A計權(quán)聲壓級L。方法是將聲壓計舉在空中,選擇合適的計權(quán)方式,并讀取計數(shù)。

通常選擇A計權(quán),因?yàn)樗鼘θ硕蠲舾械念l譜部分(1-4 kHz))最敏感。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(dāng)然,節(jié)目源中會有超過這個平均值的信號峰值,聲級計無法快速反應(yīng)進(jìn)行讀取。這一“計量滯后”大約相差10 dB,可能更高(或略低),這取決于節(jié)目源。

現(xiàn)在,如果舞臺上所有音源都靜音(話筒打開),剩下的將是系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計得當(dāng),本底噪聲就是話筒拾取的環(huán)境噪聲(而非電子部件的殘余噪聲)。

在一個本底噪聲為40 dBA的禮堂中,一只典型的講臺話筒,在普通講話者(71 dBA @ 2 英尺)距離話筒1英尺處講話時,噪聲比將只有37 dB左右。如果有十只打開的話筒,而且它們的靈敏度和電平設(shè)置和講臺話筒一致,那么本底噪聲會增加10 dB,因?yàn)?0 log(打開話筒數(shù)量) = 10 dB。

很不幸,由于音響系統(tǒng)無法自動識別,只能同時放大所需的信號和房間噪聲,系統(tǒng)的信噪比無法滿足話筒打開時的最差條件。遠(yuǎn)距離拾音的影響突顯,無法減少不需要的話筒在系統(tǒng)中的本底噪聲,這種現(xiàn)象也變得更加突出。


動態(tài)范圍、信噪比是一回事嗎?


現(xiàn)在,如果一個能量大的歌手在同一個系統(tǒng)中,產(chǎn)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),信噪比將達(dá)到更合理的80 dB,因?yàn)?20 dBA-40 dBA = 80 dB。因此,我們經(jīng)常強(qiáng)調(diào),好的話筒擺放技巧對實(shí)現(xiàn)好的系統(tǒng)性能至關(guān)重要,因?yàn)樗罱K決定系統(tǒng)的信噪比。

在一個禮堂音響系統(tǒng)中,當(dāng)系統(tǒng)擁有最大的所需打開話筒數(shù)量(NOM)時,我們使用的最低信噪比標(biāo)準(zhǔn)是25 dB。

在同一個系統(tǒng)中,我們假設(shè)在同一個聽音位置,系統(tǒng)能夠線性產(chǎn)出的最響亮瞬時聲音是110 dBA。

即便系統(tǒng)以90 dBA的平均電平操作,還是可以應(yīng)付這種程度的峰值。最高的節(jié)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(tǒng)動態(tài)范圍的一個重要組成條件。

如果最大的本底噪聲分量是空調(diào)造成的窄頻帶“嗚嗚聲”,在實(shí)時分析器中測得是35 dBA,那么系統(tǒng)的動態(tài)范圍并不可觀(110 dBA - 35 dBA = 75 dB)?赏ㄟ^調(diào)整空調(diào),消除噪聲來提高動態(tài)范圍。

從以上例子中可以看出,就觀眾而言,一個音響系統(tǒng)的動態(tài)范圍和信噪比通常由環(huán)境決定。因?yàn)橄到y(tǒng)中大部分電子元件的動態(tài)范圍約為100 dB或以上,當(dāng)聲音最終到達(dá)觀眾時,音響系統(tǒng)絕不能成為薄弱的一環(huán)。一個專業(yè)音頻系統(tǒng),在所有設(shè)備運(yùn)行時,電子部件的動態(tài)范圍應(yīng)至少為96 dB。

只有在錄音室或家庭影院中,設(shè)備的本底噪聲才成為影響特定聽音位的動態(tài)范圍和信噪比的因素。因此,有可能設(shè)計出一個具有非常大動態(tài)范圍的音響系統(tǒng),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(shè)計了一個系統(tǒng),其中各個設(shè)備都有超過100 dB的動態(tài)范圍,卻發(fā)現(xiàn)在實(shí)際操作中,由于系統(tǒng)校準(zhǔn)中增益結(jié)構(gòu)不佳,信噪比被大大降低。最常見的原因是功放被開到最大,調(diào)音臺在-20 dBV處操作進(jìn)行補(bǔ)償。

設(shè)計系統(tǒng)時,我們應(yīng)選擇具有大動態(tài)范圍的單個設(shè)備,然后在使用中應(yīng)以最大信噪比去調(diào)整及操作系統(tǒng),以獲得最佳效果。

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