
鲁珀特’s Word: Noise & Bandwidth
噪声与带宽
我刚刚从纽约AES大会回来。在美国,AMEK 9098i控制台的发布和新的Pure Path舷外机系列对我来说是一个很好的展示。展台上挤满了人,即使是最短的休息时间我也无法离开,更不用说别人在做什么了。在演示过程中,我花了很多时间与老式Neve控制台的热情所有者交谈,并对那些我实际上没有设计过的控制台感到迷惑! (我在1978年为最初的Neve Company设计的最后一个产品是在乔治·马丁(George Martin)的Air London Studios著名的三个调音台上进行的。
我不记得我去过多少场这样的演出,但我确实记得大西洋两岸的专业演出安静而庄重的日子。有保留的专业人员;穿着深色西装的老板,董事和推销员要克制;工程师和较少的凡人穿着灰色法兰绒和运动夹克(Harris Tweeds为更高级的家伙);背部和侧面短发;纪律,秩序和设计。所有人都是追求知识的追求者,那些渴望传授知识的人并没有使我们失望。
人群?是的!但是您可以与其他工程师坐下来讨论真正的工程规格。噪音?我记得不多。没有演示–不允许使用扬声器。似乎有更多的时间,当然选择也更少了:三台磁带机,三台调音台,三个麦克风。哦,是的,有一个疯狂的家伙试图出售现成的麦克风引线-显然他不能成功,我们总是自己创造。
今天,这些节目的主要印象是噪音!很难听到或让自己听到。它反映了什么?这些节目曾经是给我们的。他们现在是谁?
与某些其他节目相比,AES节目相对受到限制。曾经去过环太平洋地区吗?噪音水平接近疼痛阈值。只有距离听者耳朵三英寸的嘴唇才能进行对话! (与平方反比有关,记得吗?)
我发现思考时间非常宝贵。最好的主意浮在水面下,不要大惊小怪。他们必须孕育和成长,得到按摩并成长…好吧,我确定,你明白我的意思。但是,噪音是每天的事情。我要说的是,噪音是我们这一代人的诅咒。每个产品演示的特征都是噪音:汽车追赶,碰撞,爆炸,喷气飞机据说在您的休息室中。在交通信号灯旁,汽车旁边传来雷鸣般的单音低音,使车轮从路面上弹起。
从多个信号引起我们的注意的声音中,噪声暗示了混乱。我们想要的东西深深地嵌入不和谐之中。它只是必须进行整理,这通常是艰苦的工作。
早在1992年,我花了许多深夜在萨福克的家和我的客户AMEK的办公室之间往返200英里。我来调频乐队调音 跨越一个神秘的传播:鸟类,安静的林地声音, 乡村的气氛,布谷鸟布奇的遥远的回响,遥远的汽车或飞机的声音。这是一个熟悉且令人记忆深刻的场景,它借鉴了夏季林地步道的记忆,并给人以和平与安宁的感觉。没什么大不了的。没有声音。没有音乐。公正的自然将我包裹在合理的两声道汽车音响中。我听了几个小时。紧张和忧虑消失了,旅程缩短了。发射前要进行经典的FM测试传输!我发现许多其他人也有相同的经历。几周后,测试结束了,每个人都感到遗憾。我确定那些磁带可以出售。他们在哪里?
这不仅仅是哲学上的东西。我在反思我们真正想要的是什么:聆听体验中的满足感。为了获得满意,过程的一部分就是丢弃噪音!在这种噪音之下,可能只是我们在潜意识中发现的东西。
“算了,鲁珀特,”我听你说; “如果我听不到,那就不在那里。低于噪音水平!”。那么什么是噪音?字典上说:
噪声:在物理学中,是由波长的随机混合组成的声,电或电子信号(请参见声音)。在信息论中,该术语表示不包含任何信息的信号。在声学方面,“白”噪声包含所有可听频率,就像白光包含所有可见频率一样。噪声也是一个主观术语,指的是任何不需要的声音。噪声污染(请参阅飞机)是一个严重的环境问题,尤其是当声音强度超过一定强度可能会造成物理损坏时。
看来噪音一定很糟糕。噪声实际上是我们实际上希望听到的优美而令人满意的声音的必要组成部分。它与整体绩效有着不可撤销的联系。总有一些“东西”严格来说并不是表演的一部分。并不全是坏事。没有那种“东西”,就没有现实主义。噪音是我们周围世界的一部分。如果您愿意的话,它听起来像是“真实”。隔音且声音无声的录音室中的音乐具有临床性,易碎性,并且对艺术家和听众都是不满意的。您有多少次听到室内乐评论家说他能听到艺术家的呼吸?他是在批评还是验证表演?
然后是听众的声音,这有助于艺术家和听众欣赏表演。 “某人”在听,“某人”从不完全沉默。从雷鸣般的掌声到喘息的沉默。多少钱合适?
混响是一种噪声形式,通常不属于艺术家直接产生或控制的声音的一部分。在大厅或工作室,这是必需的–不需要太多;恰到好处地设置了场景。多少钱合适?这是人类做出的有价值的判断,当然,这里的噪音与原始声音特别相关。
在上一专栏中,我确定了绝对属于“噪声不好”类别的噪声源。录音室,麦克风和放大器。让我提醒你。
不可避免地会产生电气噪声。每个电导体都表现出原子的运动,这些运动会产生小的随机频率的电压。该电压取决于电阻值,温度和带宽。这是经典的噪声公式:
噪声= SQRT(4 x 1.39e-23 x温度x欧姆x带宽)
…为此,我们要感谢奥地利物理学家路德维希·博尔兹曼(Ludwig Boltzmann(1844-1906)),他为统计统计学领域的物理学奠定了基础。玻尔兹曼(Boltzmann)出生于维也纳,在维也纳和牛津大学接受教育。他曾在德国和奥地利的多所大学担任物理学教授40多年。在1870年代,玻尔兹曼发表了一系列论文,表明可以通过对原子运动的统计分析来解释热力学的第二定律。
玻尔兹曼的著作遭到当时的科学家的强烈抨击。但是,他的大部分工作在1906年自杀后不久就得到了实验数据的证实。
使用玻尔兹曼公式,在25摄氏度(约300摄氏度开尔文)的温度下,在20kHz带宽上测得的10,000欧姆电阻产生的电压为1,820.37nV,更常见的是-112.6dBu。
如果带宽增加四倍至80kHz,则噪声电压将增加一倍。在这里,我们可以看到噪声和带宽之间的联系。
在那里有一个频率响应通道到狗狗土地意味着更多的带宽,因此也就意味着更多的噪声。它为更多微小的高次谐波和最佳设备以外的所有设备产生的“碎片”打开了一个窗口。
那很重要么?是的,因为它还为那些微小的音乐和声打开了一个窗口,而这些和声是音乐的真正组成部分。
你能听见吗?不,你不能!
“算了,鲁珀特。”我听到你再说一遍; “如果我听不到,那就不在那里!”
那我想卖给你什么呢?帽子里只有蜜蜂吗?您已读过我对除听觉之外需要更大带宽的观点 音频技术,第1卷。 1,Iss。 1个。当然,如果它超出了声音范围,我们必须浪费时间!根据年龄,健康状况,受过良好教育的聆听体验和男子气概,人的听力通常会在12kHz至18kHz之间中断。
尝试使用以下两个简单的实验,这些实验是我在不使用特殊设备的情况下与世界各地的观众进行的,只是可用的设备以及耐心的同事:
实验#1
正弦波是单个频率,完全纯净且没有谐波。方波的奇次谐波非常丰富:3次,5次等等。如果您生成一个方波,例如7kHz,则您甚至都不会听到它的第一个谐波(三次谐波),它出现在21kHz。 (当然,除非您是狗!)
您需要一个可变频率音频振荡器,其输出可以在正弦波形和方波之间切换,而电平不会发生较大变化(2dB至3dB即可)。
将其馈入放大器和扬声器以产生相当大的声压级,大约80dB SPL。从大约3kHz开始。当您的同事从正弦波切换到方波时,您会轻松听到三次谐波(9kHz),它是叠加在3kHz基本频率上的高音调“啸叫”。根据您的听力,您可能还会听到五次谐波(15kHz)。
让您的同事慢慢提高频率,在正弦波和方波之间来回切换。基本频率相当于您的听力上限的三分之一,“啸叫声”消失了。高于此频率,您应该只能听到基本声音,所有谐波已被您的听力上限滤除。
但是您仍然可以检测到正弦波和方波之间的差异。当基频高达18kHz时,一些听众已经能够可靠地报告差异。我们不会“听到”这些频率,但是,以我们尚不了解的某种方式,我们能够感知到它们的存在。
实验#2
对于第二个实验,您需要像以前一样使用粉红噪声发生器(PNG)和变频音频振荡器。
将PNG馈入调音台的一个通道,然后将振荡器以大约3kHz的频率馈入另一个通道。调节两个信号电平,以使推子达到最大时,您从通道输出的一个或多个仪表上读取的电平大致相同。 (PNG信号显然会波动。)
混合两个信号,然后将最终的总线输出送至功率放大器和扬声器,与之前一样设置一个相当大的电平,例如约80dB SPL。
您会听到最不愉快的声音,并迅速希望减少3kHz振荡器信号。使用振荡器通道衰减器执行此操作,直到您几乎听不到振荡器信号为止。降低推子上的电平时,可以前后来回摆动振荡器的频率。 (这是因为在聆听单个频率时,您的听力会产生脱敏的“陷波”。)
随着您继续降低音量,您将到达粉红色噪声完全掩盖振荡器的位置,并且您再也听不到3kHz信号。当您查看推子刻度时,您会发现您已将振荡器电平降低了30至40dB。如果使用方波而不是正弦波,则必须进一步降低电平。
这证明了什么?这仅是耳朵在“无用”声音较大的情况下能够区分“无用”声音的能力的证据。它还表明,在听不见之前,有害的谐波失真必须大大低于噪声水平。对于经常听到的工程师的陈述来说,如此之多:“失真低于噪声水平!”
下一期,我将研究这些简单实验的结果,并考虑它们对音响工程师和设备设计师的意义。但是,我想用约翰·赖斯(John Reith)的BBC使命宣言结束本专栏,该宣言刻在广播大厦入口大厅(译自拉丁文):
“这座艺术和缪斯庙宇是1931年主宰首任首任总督约翰·里斯(John Reith)奉献给全能的上帝的,他们祈祷播下好的种子可以带来丰收,万事都犯了罪因此,可能会放逐对和平的敌视或对和平的敌视,使人们将耳朵倾听任何可爱而诚实的事情,无论什么事情值得报告,都可能会走美德和智慧的道路。”
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