音频基础:麦克风、功放、扬声器
一、麦克风(声信号转电信号)技术指标
1. 灵敏度
麦克风的灵敏度表示在94dB声压级条件下,使用1kHz频率进行测量时,麦克风的开路输出电压幅度的大小。灵敏度是表征麦克风声音转换能力的指标,其数值越高代表输出信号越大,声音也越响亮。模拟麦克风的灵敏度通常表示为相对于1V有效值信号的分贝数,而数字麦克风的灵敏度通常表示为相对于麦克风全量程输出的分贝数。常见的模拟麦克风灵敏度如-38dBV、-42dBV,数字麦克风的灵敏度如-26dBFS等。
2. 频率响应
麦克风的频率响应特征表示麦克风的灵敏度如何随频率变化而变化。这通常以频率响应曲线的形式表示,用来描述麦克风在接收不同频率声音时输出信号的幅度变化。
3. 信噪比
信噪比表示麦克风的灵敏度与固有噪声之比,通常以dB(A)为单位表示。信噪比越高,麦克风拾取声音的清晰度越高。在智能家居产品等应用中,如果需要远距离拾音,建议选择信噪比高的麦克风。通常,硅麦克风的信噪比在58dB到70dB之间。
4. 总谐波失真 (THD)
总谐波失真表示输出信号的有效值与总输出信号的有效值之比。它是麦克风拾音准确性的指标,通常在94dB到100dB SPL声压范围内测量,用于表示正常声压条件下声音信号的质量。THD数值越低,声音质量越好。
5. 最大声压级
最大声压级是指麦克风能够拾取的最大声音的能力。通常,它定义为失真达到10%时的声压级。最大声压级是麦克风的一个关键性能指标。
6. 相位
相位是多个信号之间的时间关系。不同信号的相位差会导致频率干扰,通常以度数或弧度来表示。合理控制相位关系对于音频系统的性能至关重要。
7. 指向性
麦克风的指向性表示其灵敏度如何随声波入射方向变化。一般有多种指向性类型,包括全指向、双指向和单指向性(如心形、超心形、枪型等)。
二、功放(电信号放大)技术指标
1. 输出功率
输出功率通常以瓦特(W)为单位,不同厂家可能使用不同的名词,如额定输出功率、最大输出功率、音乐输出功率、峰值音乐输出功率等。音乐功率指的是功放在不超过规定的失真度下,对音乐信号的瞬间最大输出功率。峰值功率是在无失真条件下,将音量调至最大时功放所能输出的最大音乐功率。额定输出功率是当谐波失真度为10%时的平均输出功率。
2. 频率响应
频率响应表示功放的频率范围和频率范围内的均匀度。通常以分贝(dB)表示。家用HIFI系统的频响通常为20Hz到20kHz,正负1dB。
3. 失真度
失真度表示功放将输入信号放大后,再输出时产生的畸变程度,通常以百分比(%)表示,数值越低越好。失真可以分为谐波失真、互调失真、交叉失真、消波失真、瞬态失真、瞬态互调失真等。
4. 信噪比
信噪比表示功放输出信号电平与噪声电平之比,以dB表示,数值越高越好。
5. 输出阻抗
输出阻抗是指功放的交流内阻,通常在1kHz频率下测量。功放的输出阻抗对扬声器的等效内阻产生影响。
6. 阻尼系数
阻尼系数是指功放的额定输出阻抗(通常等于扬声器的额定阻抗)与功放的输出内阻之比。阻尼系数(KD)的值可以影响扬声器系统的性能。例如,晶体管功放通常要求KD值大于或等于40,电子管功放要求KD值大于或等于6。
三、扬声器(电信号转机械震动)技术指标
1. 灵敏度
扬声器系统的
灵敏度表示在输入端加上额定功率1W的电信号时,距离1米处产生的声压。灵敏度通常以dB表示。
2. 频率响应
频率响应表示在相同电压下,不同频率产生的声压特征。
3. 额定功率
额定功率是指扬声器在额定的非失真范围内的最大输入功率。
4. 额定阻抗
额定阻抗是指当音频在400Hz时从扬声器输入测量的阻抗。
5. 方向性
方向性用于在空间方向上描述扬声器的声压分布特性,影响声音的传播方式。
6. 失真
失真分为频率失真和非线性失真。频率失真是由于某些频率的倍数性,会导致原始高音与低音的比例改变。非线性失真是由于扬声器振动系统的不均匀振动,导致信号波动不均匀,产生新的频率成分,从而引起声音的失真。
7. 极性
极性是在接受交流音频电流时,扬声器振动方向的极性。正确的极性可以防止声波相互抵消,影响声音还原。在多扬声器系统中,确保所有扬声器的极性相同是非常重要的。
以上是麦克风、功放和扬声器的主要技术指标,它们在音频系统中扮演着重要的角色,影响着声音的采集、放大和播放效果。无线麦克风技术的发展也为音频应用提供了更多灵活和高质量的解决方案。
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