音响系统中噪声分析及解决办法

　　噪声是音响系统的重要干扰源。如果音响系统在使用过程中引入了噪声，将对听音效果产生严重影响，甚至使活动无法进行下去。因此，应尽可能排除或降低噪声对音响系统的干扰。为了排除干扰，必须对噪声本身及引起噪声的原因有所了解，这样才能从根本上消除噪声的影响。音响系统中出现的噪声既有来自系统内部的，如稳定的"咝咝声",这是音响系统固有的本底噪声（事实上所有的设备都有本底噪声，只是有大有小罢了）。另外，周边环境和互连的外部设备也容易使音响系统出现噪声。笔者仅探讨工作环境及音响系统和外部设备连接时，系统出现的噪声，即外部噪声的产生及解决办法。

　　1 外部噪声来源

　　在实际工作当中，笔者发现，外部噪声的来源主要有三个方面：外接音源本身的噪声；音响系统周围电场或电磁场的干扰；接地不当造成的设备互连出现的噪声。

　　外接音源本身的缺陷是引起故障的原因之一。如有的笔记本电脑音频输出送调音台时，电脑用电池供电，则声音输出正常，但外接交流电源供电时，音响系统中则有很强的噪声，换用其他的笔记本电脑且外接交流电源供电，声音正常。说明有的笔记本电脑电源部分存在问题。甚至有的笔记本电脑在用自带电池供电时，音频输出接调音台也会出现较强的噪声。

　　在英语教学活动中，经常需要播放磁带中的听力内容，目前高考的英语听力内容就仍在使用盒式磁带作载体。如果用普通的收录机播放磁带，则本底噪声较强，而同样的磁带用卡座（如JVC.先锋、健伍等）播放，则声音很干净。因此，为了获得良好的听音效果，在重要的场合播放时（如高考等），一定要选用性能良好的放音设备，保证良好的听音效果。

　　电场干扰和电磁场干扰也是音响系统重要的干扰源，往往会引起静电分布，并使之产生相应的变化，从而产生噪声。干扰往往作用在前级，经各级电路放大后，形成较强的噪声。

　　第三种是多种设备互联时产生的噪声。在多媒体辅助教学活动中，经常用到这样的设备互联方式：笔记本电脑的音频输出送调音台、VGA接口连投影机，播放音视频课件。这种用法如果只接调音台，系统在扩声时往往是正常的，但在连接了投影机后，音箱中往往会出现很强的嗡嗡声。

　　2 解决办法

　　针对不同的噪声引入途径，需采取相应的解决办法。对外接音源本身的缺陷引起的故障，前文已提到可以采用性能良好的设备，因此下面主要阐述后两种外部噪声的解决办法。

　　1） 要有良好的屏蔽和可靠的接地

　　音响系统的所有设备必须接入同一个公共的接地网络，其作用是建立一个屏蔽系统。比如，使用电的良导体（如铜质、铝质材料）将设备屏蔽起来，并将静电引入大地，即可有效地抑制干扰。音响系统周围的电磁场对系统的干扰是通过交变电磁场作用在音频线路上，线路上感应出的交变信号馈入系统而形成的。屏蔽此类干扰，一般可使用高磁导率的材料，如铁氧体等软铁磁材料。

　　将音响系统互连起来的线材也应具有屏蔽电磁场干扰的能力。由于音响系统中各设备都采用金属外壳封装，其屏蔽作用较好，因此线材的选用对系统的抗干扰能力起着决定作用。线材应选用专门的音频同轴电缆，电缆的屏蔽层覆盖率在90%以上，并且是由铁质材料制成的，这种线材具有良好的抗干扰能力。而射频电缆的屏蔽层一般为铜质，抗电磁干扰的能力较差，在音响系统中不宜采用。

　　接地对系统的抗干扰和提高系统信噪比起着不可忽视的作用。为了防止通过地线将某些干扰引入系统，音响系统要设置专用的地线，不可与其他设备共用地线，尤其是舞台灯光系统等。接地时要做到让接地线和大地相连，即真接地。否则对于强电磁场不能起到好的屏蔽作用。另外还要做到"一点接地",即确保整个系统是等电位的，接地的各点不能有电势差，也不能形成回路。

　　2） 利用调音台的频率均衡旋钮抑制噪声

　　当然，一套已交付使用的音响系统，如果系统的屏蔽问题和接地处理存在缺陷，对于使用系统的教师甚至负责系统维护的电教工作人员往往也无能为力，因为不可能在短时间内解决屏蔽和接地问题。为了将噪声的影响降到，可以借助调音台上的频率均衡旋钮抑制噪声。

　　用频率均衡的方法抑制噪声时，必须了解噪声的频率构成，以便有针对性地进行衰减。下面以笔记本电脑的音频输出接调音台、VGA输出接投影机时，采集的噪声样本为例进行分析。使用录音笔作为采集工具，在靠近音箱的同一地点采集了调音台音量推子逐渐推大时的三段音频素材，采用的频谱分析软件为SpectraLAB,频谱图如图1所示。

图1  三段音频素材的频谱

　　由图可以看出，噪声频谱主要由50 Hz交流频率及其谐波和音响系统的本底噪声组成。在调音台音量推子逐渐推大的过程中，噪声的峰值频率也在变化，由50.78 Hz到175.78 Hz再到179.69 Hz,噪声的能量分布也逐渐向高频端转移。

　　根据噪声的频谱图，可进行如下的操作：按下低切按钮，消除包括50 Hz交流声在内的低频噪声的干扰。利用中频均衡器，将以2 kHz为中心频率的中频噪声作适当衰减，可衰减3-6 dB,注意调节时不能对现场扩声效果造成较大影响。

　　3） 采用恰当的接线方式抑制噪声

　　在处理噪声故障时笔者发现，在笔记本电脑和调音台及投影机相连的系统中，音频信号主要用电脑音频线（图2）和调音台连接，电脑音频线的一端为3.5 mm立体声插头，另一端为两根莲花接口的音频线，两根莲花接口的音频线再通过莲花转大二芯6.3 mm转换插头（图3）将信号送调音台进行扩声。这种信号传送方式就是常说的非平衡信号传送法。该信号传输方式易受周围电磁环境的干扰，将噪声引入系统。

图2  电脑用音频线

图3  大二芯插头

　　为了消除噪声的干扰，可以用平衡式信号传送方式，即通过卡侬接头将信号送往调音台。具体做法为用话筒线（两根芯线）的一端和卡侬接头焊接，焊接时可以将两根芯线并在一起和卡侬接头的2脚相连，将屏蔽层和3脚相连。另一端将电脑音频线中的一根信号线和话筒线的两根芯线连接，电脑音频线的地线和话筒线的屏蔽层相连。也可以再制作一根话筒线和电脑音频线的另一路连接（接法同前），以实现立体声效果（两路卡侬输入端在调音台进行相应的声像调节）。

　　笔者经过实践发现，这种接线方式可以有效地抑制噪声，效果非常明显。因为调音台的卡依输入接口和调音台内部的差动放大电路（图4）相连。我们知道，差动放大电路由两个完全对称的晶体管电路组成，该电路的输入端输入的是两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。对于产生的干扰信号，在两根线上产生的电信号相同，这种信号在差动放大电路中的有效输入为零，因此起到了抗干扰的目的。

图4  差动放大电路

　　除了用以上介绍的方法消除噪声的干扰外，也可以购买诸如音频隔离器（图5）和非平衡至平衡转换器（图6）等设备消除噪声，在此不在赘述。

图5  音频隔离器

图6  非平衡和平衡转换器

　　消除噪声的干扰是音响系统正常工作的前提。本文是笔者在实际工作中的点滴心得，权作抛砖引玉，不当处敬请读者批评指正。