音頻系統(tǒng)搭建和使用中,噪聲往往是不可避免的,這常常令音頻工作人員頭疼。如何避免、查找、消除和削弱音頻系統(tǒng)中的噪聲,這一定也是音頻技術(shù)人員經(jīng)常思考和探索的問題。下面讓我們從噪聲來源、接地系統(tǒng)以及消噪措施這三方面對音頻系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響進行分析。
一般來說,對于模擬系統(tǒng),噪聲可產(chǎn)生于系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié),而數(shù)字設(shè)備,噪聲竄入的薄弱環(huán)節(jié)總是設(shè)備中的A/D、D/A轉(zhuǎn)換部分。但不論是數(shù)字還是模擬音頻系統(tǒng),產(chǎn)生噪聲不外乎以下幾個方面:設(shè)備本身固有噪聲、電磁干擾、電源干擾、接地回路噪聲等。
音響設(shè)備畢竟是一種電子設(shè)備,使用模塊質(zhì)量優(yōu)良和制作工藝的高低都會產(chǎn)生或多或少的本底噪聲。當一套音頻系統(tǒng)里面有多臺設(shè)備時,音箱所發(fā)出來的本底噪聲將是由這一套音頻系統(tǒng)所有設(shè)備本底噪聲疊加起來的。當然,由于目前科技的飛速發(fā)展,各個設(shè)備間的技術(shù)指標都在不斷提高,單臺設(shè)備都具有較低的本地噪聲。需要說明的一點是,系統(tǒng)的本底噪聲是設(shè)備固有白噪聲,這個是調(diào)音師技術(shù)層面上較難解決的,最好的解決辦法便是選擇質(zhì)量好,本底噪聲相對低的設(shè)備。
如手機、對講機等通訊設(shè)備的高頻電磁波輻射干擾、周圍環(huán)境的空調(diào)、汽車點火、電焊等電脈沖輻射、演播廳燈光控制采用可控硅整流設(shè)備所產(chǎn)生的輻射,都會通過音頻傳輸線直接混入傳輸信號中形成噪聲、或穿過屏蔽不良的機器設(shè)備的外殼干擾機內(nèi)電路產(chǎn)生干擾噪聲。值得注意的是,在音頻系統(tǒng)中最容易引入干擾的設(shè)備便是無線話筒接收機,抗干擾能力差的無線話筒接收機的天線在接收無線話筒信號的同時,也把干擾信號同時引進了音響系統(tǒng)。
音響設(shè)備的外部干擾,除電磁輻射方式外,電源部分引入干擾噪聲將是另一個產(chǎn)生噪聲的主要原因。由于各種照明設(shè)備、動力設(shè)備、控制設(shè)備共同接入,形成了一個十分嚴重的干擾源。
如接在同一電網(wǎng)中的燈光調(diào)控設(shè)備、空調(diào)、馬達等設(shè)備會在電源線路上產(chǎn)生尖峰脈沖、浪涌電路,不同頻率的紋波電壓,通過電源線路竄入音響設(shè)備的供電電源,總會有一部分干擾噪聲無法通過音響設(shè)備的電源電路有效的濾除,將必然會在設(shè)備內(nèi)部形成噪聲。尤其是同一電網(wǎng)中的電磁兼容性不達要求的大功率設(shè)備,是干擾音響設(shè)備的主要原因。
在音響系統(tǒng)中,必須要求整個系統(tǒng)有良好的接地,接地電阻要求小于4歐姆。否則,在音響系統(tǒng)中設(shè)備由于各種輻射和電磁感應產(chǎn)生的感應電荷將不能夠流入大地,從而形成噪聲電壓疊加在音頻信號中。
如果在不同設(shè)備的地線之間由于接地電阻的不同而存在地電位差,或者在系統(tǒng)的內(nèi)部接地存在回路時,則會引起接地噪聲。兩個不同的音響系統(tǒng)互連時,也有可能產(chǎn)生噪聲,噪聲是由兩個系統(tǒng)的地線直接相連造成的。
在我們的調(diào)試過程中,時常會出現(xiàn)當我們用同一臺筆記本電腦同時播放音頻和視頻的時候,音頻和視頻都會受到干擾,特別是音頻噪聲很明顯,而當我們單獨播音頻或者視頻時就不會出現(xiàn)類似問題了,這個問題出現(xiàn)的原因就是在于筆記本內(nèi)部的顯卡和聲卡模塊雖是單獨驅(qū)動的,但其接地系統(tǒng)卻是聯(lián)通的,因此兩個模塊之間存在對地電位差,這個電位差便是引起噪聲的元兇。
以上簡述了音響系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的幾種噪聲來源,當然,在實際情況中我們也遇到了不少因為線路的焊線工藝不佳而引起的噪聲,這一點也是我們在工程上最不應該出現(xiàn)的問題,一個合格的工程在焊線工藝這個環(huán)節(jié)上是不需要讓我們?yōu)橹傩牡摹?/p>
為使帶屏蔽層的電纜能夠屏蔽外界的雜散電磁干擾,屏蔽層必須要有正確的連接和良好的接地。實踐中,所有的設(shè)備懸浮,是在沒有專門的地線條件下最常采用的一種措施。
但這是一種極不穩(wěn)定的工作狀態(tài),往往會產(chǎn)生不穩(wěn)定的隨機噪聲,所以整個系統(tǒng)要良好接地。首先應設(shè)有專門的地線,且接地電阻小于4Ω。不能采用電源的零線作為音頻系統(tǒng)設(shè)備的地線。在室外場所,可以考慮埋設(shè)臨時性地線,最簡單的辦法是用一根一米長左右的鋼管或鋁合金管插入地下,并做侵鹽處理,效果很好。
一般的系統(tǒng)都是有多臺設(shè)備通過電纜連接起來的鏈路系統(tǒng)。很容易由其屏蔽系統(tǒng)組成鏈式接地方式。當某臺設(shè)備上產(chǎn)生電磁輻射或靜電感應噪聲時,會由于傳輸線的屏蔽層和鐵質(zhì)設(shè)備外殼組成的接地系統(tǒng)使得整個系統(tǒng)產(chǎn)生感應電壓。進而使系統(tǒng)產(chǎn)生一定的噪聲電平,此類干擾在鏈路較長的音頻系統(tǒng)上尤為明顯。所以系統(tǒng)要盡量避免使用鏈式接地方式, 而應使用星型接地方式。 即每一臺設(shè)備通過專門的地線接到統(tǒng)一接地點上,這就要求連接所有設(shè)備的音頻電纜的屏蔽層要一端接地。接屏蔽層處各設(shè)備的地線通過專門的導線一個接地點連接(如圖1所示)。
圖1 設(shè)備星型接地方法
如果信號傳輸線兩端的屏蔽層都接地,必然形成接地回路。當該回路受到其它設(shè)備的電磁輻射干擾時,在電纜的屏蔽層必然會出現(xiàn)感應電流,以致產(chǎn)生嚴重的干擾噪聲,形成地回路噪聲干擾(如圖2所示)。
為保證系統(tǒng)不出現(xiàn)地環(huán)路結(jié)構(gòu),要求各設(shè)備間只能有一條接地導線互連。在要求不嚴謹?shù)膱龊?,可以讓不平衡的設(shè)備懸浮,通過音頻信號線公用下一級設(shè)備的地線,也就是采用鏈形接地。這種鏈形接地的級數(shù)不能太多,一般不超過兩級,否則將使噪聲嚴重增加。
機殼間的相連問題也應引起重視,比如許多設(shè)備安裝在同一機架上,如果每個設(shè)備單獨連接了地線,2臺設(shè)備因為安裝在同一機架上而使得機殼相連,當然形成了接地回路。
在一些大型的音頻系統(tǒng)中。往往由很多個子系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)大都是遠距離的連接,而且都有獨立的接地系統(tǒng)。2個系統(tǒng)一旦接地相連,必然形成接地噪聲(如圖3所示)。另一方面,由于傳輸距離較長,傳輸線屏蔽層的接地電阻增加,就容易引入大量外界電磁場輻射干擾噪聲。
在實踐中,如果每個系統(tǒng)單獨工作,噪聲可通過合理的連線和接地控制在允許的電平內(nèi)。但當多個子系統(tǒng)互連時,即使用了單端屏蔽接地、長線分段接地處理,也沒有辦法解決長距離傳輸造成的輻射干擾噪聲。這時最好的方法就是加裝音頻隔離變壓器。在多個系統(tǒng)之間加裝音頻隔離變壓器使之互相隔離,多個系統(tǒng)的地線不得相連,用光隔離的辦法徹底隔離不同的系統(tǒng),效果更好(如圖4所示)。
在音頻系統(tǒng)中,一般連接的設(shè)備很多。不同設(shè)備有不同的接口形式,使用的接插件各不相同。有平衡和不平衡的輸入輸出形式,為有效地屏蔽外界的電磁輻射干擾,必須統(tǒng)一使用屏蔽電纜并采用正確的方法連接。
當音頻信號傳輸采用平衡式時,外部干擾電源對電纜內(nèi)的2根信號線產(chǎn)生的共模干擾電平對地環(huán)路幾乎相等。在設(shè)備內(nèi)部放大器的輸人端,2根信號線上的共模電壓將換成差模電壓而相互抵消,形成不了干擾電壓。所以,應盡可能的采用平衡的連接方法。
在與不平衡的輸出設(shè)備連接時,直接用單芯屏蔽電纜,將平衡設(shè)備的端口和不平衡設(shè)備的端口連接,而不采用平衡—不平衡轉(zhuǎn)換器。屏蔽層感應的噪聲混入到音頻信號中,從而增加噪聲,這是引入噪聲的一個主要途徑。所以,無論是平衡還是不平衡的傳輸,都應采用雙芯屏蔽電纜,并且屏蔽層只在平衡輸出或輸入的一端接地(如圖5所示)。
當兩端都是不平衡的設(shè)備時,如果傳輸距離較遠,最好使用平衡—不平衡轉(zhuǎn)換器或音頻隔離變壓器轉(zhuǎn)換為平衡式傳輸(如圖6所示)。
現(xiàn)在的音頻設(shè)備的連接普遍采用電壓跨接方式連接。即所有音頻設(shè)備的線路輸出都是低阻輸出,而作為負載的線路輸入端則都采用高阻抗輸入,除了功放和音箱的連接外,一般不需要專門考慮阻抗匹配。
為了隔離公共電網(wǎng)形成的干擾噪聲。最好采用隔離凈化電源或隔離變壓器。隔離變壓器或凈化電源的接地端一定要有良好的接地,否則隔離的效果不好。要和一些干擾強的大功率電器隔離,單獨供電。也可以在音頻設(shè)備電源的輸入端加裝濾波器將干擾噪聲濾除。
實際工作中,也可以通過改變單相供電的音頻設(shè)備的火線和零線輸入的位置,找到噪聲最小的一種連接插法。這樣也可以使一些噪聲干擾降低,還要注意音頻傳輸線不得和電源線平行布線,要將音頻線和電源線交叉布線,也可可降低交流噪聲干擾。
以上對音頻系統(tǒng)中產(chǎn)生的噪聲問題進行了分析。并根據(jù)噪聲產(chǎn)生的原因提出了相應的解決方案。實際工作中,如果短時間內(nèi)無法查明噪聲原因,也可以采取利用噪聲門降低噪聲。
利用噪聲門可以在一定程度上消除或抑制話筒拾取的環(huán)境噪聲以及線路傳輸中的本底噪聲。
其原理不必多言。但門限電平的設(shè)定、門限的打開及釋放時間的設(shè)定,都與噪聲電平及信號電平息息相關(guān)。使用噪聲門和設(shè)定參數(shù)時要十分小心,當門限打開時,噪聲與有用信號一起通過。因此,只有在有足夠大的信噪比時,才適宜使用噪聲門消噪。
另外,無線話筒的正確使用,將由于無線設(shè)備引起的斷頻、干擾等消除,也是十分重要的。
避開廣播、通訊頻段,防止同頻干擾;
正確設(shè)定話筒頻率。一般來說,廠家生產(chǎn)出的話筒,都預先設(shè)定了若干編組和頻道,同一場合,一個頻段內(nèi)只可使用一個編組,同一編組內(nèi)的可同時使用的話筒數(shù)量由頻道數(shù)決定;廠家設(shè)置這些頻點都經(jīng)過嚴格測試,都是在頻帶范圍內(nèi),按照帶寬要求,避開了差頻干擾、諧波干擾,滿足電磁兼容而設(shè)定。所以,盡可能按照廠家設(shè)定的頻點設(shè)置話筒;
正確使用天線和天線放大器。不論是手持話筒還是領(lǐng)夾話筒,其發(fā)射天線都是1/4波長單極天線,發(fā)射條件也都相似,這里就不作討論了。現(xiàn)在的無線話筒大都是雙天線接收,對于安裝在接收機上的一對天線,應對稱與地面成45度角放置,以防止兩天線接收條件過于相似,達不到雙接收的效果;并且置于兩米左右的高度,以減弱地面衰耗。對于有方向性天線(如八木天線、對數(shù)天線等),要保證天線主波瓣對著無線話筒的活動范圍。天線放大器是用于補償饋線損耗或遠距離接收,并不是加了放大器接收效果就一定好,放大器的增益也不是越高越好,應為信號太強會引起射頻自激,也會使噪聲信號被放大,是接收機噪聲門限失效。以SHURE 810A天線放大器來說,當饋線長度在5米左右時,應設(shè)置放大器增益為3dB,當饋線長度在25米左右時,應設(shè)置放大器增益為10dB;
設(shè)置接收機噪聲門限。開啟其他話筒,關(guān)掉將要調(diào)節(jié)的接收機所對應的話筒,現(xiàn)將接收機噪聲門限調(diào)到最低,此時應會聽到噪聲或者是接收機場強表有顯示,然后逐步調(diào)高噪聲門限,直到恰好聽不到噪聲或接收機場強表無顯示時,再略將門限調(diào)高一點,此時為最佳;
盡量避免將多支開著的無線話筒放在一起,因為這樣容易引起差頻干擾。這是因為無線話筒接收機的解調(diào)電路都存在一中頻(例如:10.7MHz)、二中頻(455kHz)等,多品牌無線話筒、或多支未按廠家設(shè)定頻點的無線話筒在一起時,無線信號相互作用,產(chǎn)生的差頻有可能剛好與某一接收機的頻段相近或與某一中頻頻段相近,這樣就產(chǎn)生了差頻干擾。不要將開著的無線話筒放在接收機上,因為這樣會使較強的射頻信號直接作用于接收機電路上,從而引起自激或干擾;避免將無線發(fā)射設(shè)備(如無線耳機返送發(fā)射機)與接收機近距離放在一起或裝在同一機柜里。
正確選擇接收機輸出電平。許多無線話筒接收機音頻輸出接口都有MIC/LINE兩檔輸出可選。兩檔輸出電平相差26dB,不同的場合、不同的要求、不同的調(diào)音臺,合理選擇輸出電平也可有效地提高信噪比。
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