音响系统中有关噪声的介绍

小夜曲 · 发表于 2016-6-30 08:10:46

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　噪声（通俗地叫噪音）是最通常遇到的音响系统问题之一。无论是在音乐录制还是扩音演出等活动中，噪声无处不在，如何尽量减小和避免噪声的干扰，认识噪声的来源和解决方案又有哪些呢？

1 定义——噪声　广义地来说，自然界中凡是人们不希望出现的“声音”都可以叫作噪声。这个概念不局限于声学领域，在所有涉及信息（信号）的科学中都有噪声概念。
　对于电子线路中所标称的噪声，概括地认为是目的信号以外的所有其他信号的总称。但一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念，如电视传输中造成视屏幕有白班、条纹的那些电子信号也被称为噪声。在电子学中使用“干扰”这个术语，有时会与噪声的概念相混淆。
　　分贝是声压级单位，记为dB，用于表示声音的大小，噪声同样是声音的一种，因此也用dB标示噪声的“绝对大小”，但在音响系统中，常用信号和噪声的差值来标示噪声对信号的影响程度，就是“信噪比”。

2 信噪比——噪声的量化单位　信噪比即SNR(Signal to Noise Ratio)，狭义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比，通常用dB数表示。信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的质量越高。设备的信噪比越高表明产生的杂音越少。信噪比一般不应该低于70 dB，高保真音响系统的信噪比可达到110 dB以上。

3 噪声的来源

　噪声的产生有各种原因，尤其是无规则运动，设备及电路中本身的热噪声（电路中热噪声是噪声的一个重要来源），是不可避免的固有自然规律；复杂的电磁环境，存在着各种干扰信号；来自供电线路的电源不是理想的净化电源；数字信号量化过程中产生的量化噪声。虽然随着量化bit率的提高，有所改善，也是不可避免的噪声来源；传输过程中的线路干扰、放大是真、摩擦产生的机械噪声等都是产生的原因。另外还有模拟信号中因为复制造成的噪声迭加，音数字信号格式或采样率不同之间转换产生的噪声（特别在高采样率到低采样率的转换中，常使用抖动处理来解决）。所有这些因素往往同时存在，噪声就会不可避免的产生。

4 噪声的危害——噪声对音质的影响　噪声对于音质的影响，尤其是对于主观音质评价的影响非常大，有时甚至起到决定性的作用。音响行业从模拟音频向数字音频进化的一个主要目的就是提高信噪比，减少噪声，各类设备的信噪比指标就可说明这一点，如盒式磁带录音机为-20-40 dB，开盘式磁带录音机为-50-60 dB，LP唱机为-30-50 dB，CD唱机为-90--110 dB，盒式磁带录音机（杜比降噪）为-67 dB．DVD-A、SACD在-120 dB以上。从这组数据对比上看，音响行业对于信噪比指标十分看重。

　　噪声对于音质的表现影响主要为，一是过大的噪声会严重干扰听音者对音乐本身的关注，这是对于那些幅度很大的噪声信号而言的；二是噪声会影响音乐细节的再现，人耳的听觉具有“遮蔽效应”，在遮蔽效应中，除了强音对于弱音具有“屏蔽作用”外，还包括另一个现象，当两个声音的响度相差不大的时候，往往人们会把这两种声音混淆在一起，或者会感到出现时间比较长的那个声音的存在，出现时间短的声音就会被弱化。正常情况下，噪声电平通常都不高，而音乐中的某些细节和噪声电平相当，这些细节就会被淹没在噪声中，而这些细节（也称为弱信号）在声音重播环节中往往起到非常微妙的作用，所谓的临场感、空气感、泛音等主观音质中的元素就靠它们来实现，没有了它们，HI-FI的效果就会大打折扣。

5 噪声的减少——音响系统中常用的方法　线路连接方式，模拟情况下，为减少外界噪声干扰，应尽量采用平衡方式传输，在平衡传输线里有三芯，一芯（红）传输正半波信号，一芯（黑）传输负半波信号，最后一芯是地线（屏蔽）。一般串进电缆或设备的噪声会出现在正、负两端，对地电压和相位完全一样，被称为共模噪声。平衡传输由于传输的是波形两端的信号差（也就是电压的差异），能够很好地抑制共模噪声。因此平衡传输具有非平衡方式不可比拟的抗干扰性能。

　　数字信号的传输、复制中是要对数字音频文件格式进行编码和纠错校验，干扰信号不会对信号内容造成劣化。因此尽量使用数字音频传输方式。

　　供电方面的噪声干扰，一般是因为交流电的零线和火线以及供电相位差异造成，如果一个音频系统，从音源到处理到放大输出，应用中可能会产生莫名其妙的交流干扰声，通过统一调整的插头、良好的共地接入，往往能得到解决。在固定的场所，如录音室、直播室、中控室内，应该严格按照左地右火的接线方式，并采用星点式集中接地，把供电线路和信号线路分别进行屏蔽处理。

6 噪声的消除——录音制作中的常用方法　正确选用录音器材，根据录音内容确定话筒的类型、动态范围、与音源距离、录音方式、防喷罩的合理使用、低切开关等，有效减少不良噪声的进入。

小夜曲 · 发表于 2016-6-30 08:11:01

　　合理使用噪声门，根据环境噪声，开启和设定噪声门限，从根源上减少噪声对有用信息的干扰。后期制作中使用软件处理，以coolpor2.1为例，就自带专门的降噪功能（也可以使用降噪插件），打开效果一噪声消除一降噪器，选择一段没有信号，只有背景声音的录音，点击降噪器里的噪声采样，这时，背景噪声就会被采样下来，把这个采样保存成噪声文件。之后，对整段波形降噪，选定波形，调出降噪器，加载采样文件，选择降噪级别并使用预览预听一下，选择合适级别进行处理，级别太小，噪声残留比较大，级别太大，原声会遭到破坏。

　　量化噪声指的是在将连续可变的信号（模拟信号）数字化（将有限的数量给该连续可变信号）的过程中所产生的信号错误。例如录制数字音频时，为了更逼真的再现模拟声源，往往都采用高精度、高采样率，但如果成品要发布音频CD的话，就必须遵循CD白皮书1.0的协议标准，44100Hz、16bit、立体声，所以就必须要做采样率、采样精度的转换，如果高采样精度（位数）的数字音频转为低采样精度时，总要损失掉一些采样“点”。损失了一些点后，相邻的、间距拉大了的两点之间以某种类型和手段用更逼真的“曲线”连上。这种使“直接连线”变为“曲线”或“波浪线”连接的手段，就是数字信号中的一种“抖动处理”，也是降低量化噪声的方法之一。

　　7有用的噪声——粉红噪声和白噪声粉红噪声，也叫粉红色噪声信号(PinkNoise)，是自然界最常见的噪声，简单说来，粉红噪声的频率分量功率主要分布在中低频段。从波形角度看，音频曲线20Hz-20kHz，它在每一个频率输出皆是等电平(EqualEnergyLeveT)粉红噪声是分形的，在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。从功率（能量）的角度来看，粉红噪声的能量从低频向高频不断衰减，曲线为l／f，通常为每8。下降3dB。粉红噪声是最常用于进行声学测试的声音。粉红噪声这样的特性接近演出音乐电平值。通常可以用来作系统的校准，对系统使用前了解到音频相应域是否平坦，各个频段增益过多还是不足。

　　白噪声，是一种功率频谱密度为常数的随机信号或随机过程，即指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，由于白光是由各种频率（颜色）的单色光混合而成，因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”，此信号也因此被称作白噪声。相对而言，其他不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声，如粉红噪声、棕色噪声等。理想的白噪声具有无限带宽，因而其能量无限大，这在现实世界是不可能存在的，实际应用中，常将有限带宽的平整信号视为白噪声，使在数学分析上更加方便。例如，热噪声和散霰噪声在很宽的频率范围内具有均匀的功率谱密度，通常可认为是白噪声。白噪声一般用于测试音响设备的频率响应等特性。在业余音响发烧友使用中，“煲机”都会用到粉红噪声和白噪声。

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