录音中音频设备器件的信号特征

文/[美]布鲁斯·巴特利特，詹妮·巴特利特 译/朱慰中

（1.广东亚视演艺职业学院 电视制作系，广东 东莞 523710）

在传声器把声音转换成电荷量时，这种电荷量就叫做信号。这个信号与到达传声器的声波有相同的频率和相同的幅度变化。

当这种信号通过某一种音频设备器件时，设备器件可能会改变信号。它可能会改变某些频率的电平，或者加入了某些不希望有的声音，结果无法与原信号相比。让我们来关注以下这些影响。

1 频率响应

假如有某一种音频设备器件——传声器、调音台、效果器、录音机或音箱，通过这种设备器件输送一个音乐信号，音乐通常包含某些高频和低频成分。设备器件可能对不同的频率有不同的响应，它可能会增强低音音符而削弱高音音符。可以把设备器件的输出电平对应于频率来作图，显示对不同频率的响应。这种图形叫做频率响应，如图1所示。图中的电平以dB计量，频率以Hz计量。一般来说，1 dB是人们所能听出的最小响度变化。

假定在所有频率上的电平都相同，那么，图形是一条水平直线，称之为“平直频率响应”，如图2所示。在所有的频率上产生相同的电平，换句话说，通过所有频率的设备器件不会改变它们的相对电平，经过设备器件之后可得到等量的低音和高音。所以，平直的频率响应是不会影响所送达声音的音质平衡的。

许多音频设备器件不会在整个音频频段20 Hz ～ 20 kHz范围内都有平直的响应。它们都只能在限定的频率范围内产生相等的电平（在一个允许范围内，例如±3 dB）。在图2中，由实线所示的频率响应是50 Hz ～ 12 kHz（±3 dB）。这意味着通过50 Hz ～ 12 kHz内的所有频率时的音频设备器件有接近相等的电平——在3 dB之内。它所产生的低音和高音同样良好。图中可见，在50 Hz和12 kHz时频率响应下降3 dB，而在5 kHz时则提升3 dB。

通常，越是有展扩的或宽广的频率范围，那么，所录得的声音会更自然和真实。宽广而平直的响应能给出精确的重放。200 Hz ～ 8 kHz（±3 dB）的频率响应较窄（较差的保真度）；80 Hz ～ 12 kHz的频率响应较宽（较好的保真度）；而20 Hz ～ 20 kHz的频率响应则最宽（有最好的保真度）。可播放www.elsevierdirect.com/companions/9780240811444的第7段作参考。

同时，频率响应愈是平直，则保真度或是精确度会愈好。±3 dB的响应偏差尚好，±2 dB的响应偏差较好，而±1 dB的响应偏差则非常好。

当在吉他放大器、调音台的均衡部分或立体声功放上转动低音或高音旋钮时，实际上是在改变频率响应。如果提升低音，则是在提升低频处的电平。如果提升高音，则要使高频成分得到增强。人耳会把这种效应感觉为在音质方面的变化——更温暖、更明亮、更单薄、更灰暗等等。

图1所示的是一种不平直的频率响应。这条频响线的右端，在高端频率处滚降或下垂。这说明高频谐波成分较弱，其结果是一种灰暗的声音。在频响线的左端，在低端频率处滚降。这说明基波成分被减弱，结果导致呈现出一种单薄的声音。

某种音频设备器件的频率响应可以根据用途来做成非平直形状。例如，可用一台均衡器来切除低频，以便降低来自对传声器喘气时的噗噗声。同样，用非平直响应的传声器也可得到最好的声音，例如，提升了的高频可以附加现场感和亲切感。

2 噪声

噪声是音频信号的另一个特征。每个音频组件都会产生一些噪声——像树林中那种喘急的风声。在录音作品中，人们不希望出现那些噪声，除非它是音乐中的一部分。

可以把设备器件中的信号电平保持在相对较高的方法来使噪声不易察觉。如果电平很低，为了能较好地听到信号，就必须调高监听音量。在调高信号音量的同时也调高了噪声的音量，所以，听到的噪声也随同信号的增大而增加。但是，如果信号电平本身已经很高，就不需要过于调高监听音量，而把噪声维持在背景声之中。

3 失真

如果把信号电平调得过高，信号就会失真，可以听到一种砂砾般的、颗粒状的或是咔嗒般的声音。这类失真有时叫做“削波失真”，是因为信号的波峰被削去以后成为平顶形的波形。要听到失真了的声音，只要在很高的录音电平下（用音量表可看见表头指示进入到了红色区域）录音，然后再重放已录声音。

播放www.elsevierdirect.com/companions/9780240811444的第9段。数字录音机在非常低的信号电平时也会产生量化失真。

4 最佳信号电平

要设法使信号电平高到足以遮盖噪声，但也要低至足以避免失真。每一个音频组件都要在一定的最佳信号电平上才能工作得最好。这个最佳信号电平通常在内置于设备的电平表上被指示出来。

图3给出了在某一音频设备器件内信号电平的范围。底线表示设备器件的本底噪声——在无信号时设备器件自身产生的噪声。顶线代表失真电平——在这一电平时，信号失真，声音破碎。而在这两线之间的范围内的信号则有清晰的声音。理想的情况应该是使信号均匀地维持在正常工作电平上下变化。通常把信号电平调节到尽可能高而又不出现削波或失真时为最佳。

使用数字录音机时（例如计算机录音软件），电平表上的“0 dBFS”（0分贝满刻度）为最大不失真电平。在这种情况下，平均电平为-20 dBFS、峰值电平为-6 dBFS为正常工作电平。在通常作母带CD时的数字音频文件里，则将-14 dBFS的平均电平作为一个追求的目标。

5 信号噪声比

信号电平与本底噪声电平之间用dB来表示的电平差叫做信号噪声比或S/N，见图3。信号噪声比愈高，声音愈清晰。60 dB的信号噪声比可以说比较好，70 dB时算优良，80 dB或以上才称得上为极好。可播放www.elsevierdirect.com/companions/9780240811444的第8段作参考。

为说明信号噪声比，想象一个人的呼喊声超过了火车声。呼喊声是信号，火车声为噪声。呼喊声愈大，或者火车声愈小，那么，信号噪声比愈大。而信号噪声比愈大，那么呼喊声愈清晰。

6 动态余量

正常信号电平与失真电平之间用dB来表示的电平差叫做动态余量，见图3。动态余量愈大，则通过设备器件的不失真的信号电平愈高。如果音频设备器件有充裕的动态余量，那么，设备器件能通过高峰值电平的信号，而不致将信号削波。

要设定好调音台的电平控制量，使信号要有一定的动态余量，也就是使信号在本底噪声之上、失真电平之下都工作得很好。

在上述调整过程中，调音台内的信号电平应该恰到好处。信号中应该没有可闻的噪声或失真，而且调音台应该有足够的动态余量，以便即使在高峰值大音量时也不会失真。