1.5 音响电路基本概念和基础知识解说
家用电子电器中的音响和视频设备是两大类主要设备，掌握了这两类设备就掌握了家用电子电器的“大半江山”。
1.5.1 声音三要素解说
一个电信号可以用幅值、频率和相位三个参量来表达。通常，我们用响度、音调和音色三个参量来表示声音的特性，这三个参量俗称声音三要素。
【响度解说】
响度可通俗地说成音量。与声音强度有关的主观感觉可用响度来表示。
响度表示听音时人耳对声音强弱的主观感受，它主要与声波振幅有关。
当调整音响设备的音量电位器使音量增大时，便能感受到声音在增大。音量开大后，功率放大器馈入扬声器的电功率增大，扬声器纸盆振动的振幅增大，声波振幅增大，主观感受声音增大了。
响度的大小除与声波振幅有关外，还与声波频率有关，人耳听觉在中频段比较灵敏，而在低频段和高频段比较迟钝，要在两端获得与中频段相同的响度，就要提高低频段、高频段声波的振幅，而且频率愈低或愈高，要求的声压级愈高。
人耳对高频段、低频段声音的感知灵敏度还与声音的强度大小有关。声音愈小，人耳对高、低频段的感知灵敏度愈低。
正因为人耳的上述听觉特性，再加上人们居住条件等因素的限制，在室内听音时不可能将音响的音量开得较大，这样由于对高音和低音的感知欠灵敏，导致听音时感觉低音不够丰满、柔和，高音不够明亮、纤细，音响效果不佳。为了弥补人耳的上述不足，在音响设备中设有响度补偿电路，用于在较小音量下分别提升放大器的高频和低音信号输出。
【音调解说】
音调又称音高，它反映了声波频率的高低。平时所说的女高音、男低音就是指音调的高低。
各种乐器、声源的发声频率都有一个范围。例如，低音提琴的频率较低，高频段发声能力差。而小提琴的频率较高，可以用于表现高音域节目。
根据生理声学和心理声学的研究成果表明，低音给人以丰满、柔和的感受，中音给人以雄壮、有力的感受，高音给人以明亮、纤细的感受。例如，运动员进行曲以中音成分为主，如果以低音或高音为主则不会达到雄壮的效果。
不同频率的声响对人的心理感受是不同的。
为了满足不同人群的听音喜好，在音响设备中设置了音调控制器，左图所示是频率为330Hz的音调控制特性曲线，可以提升和衰减音频信号中的330Hz信号。
【音色解说】
音色是指声音的色彩和特性，它主要取决于声音基频的频谱，就是谐波组成的成分、比例和声音的持续时间、声音的建立和衰变等因素，也就是取决于频谱中的泛音成分。此外，它也与基频和强度的影响有关。
音色代表了音源的特色和个性，各种声源都有它特定的音色，而且各不相同。人的耳朵在辨别两个声源时，就是根据音色去区分它们的。
对乐器来说，音色是很重要的。同样一种乐器，比如相同的几把小提琴，它们的音色有很大差别。对于音响设备而言，用同一盘磁带放音，但由于机器的性能不同，重放声音的音响效果就不一样，其中重要的一点是两台音响设备重放节目时声音的音色不同。
由于音色与声音基波的高次谐波大小、比例等因素有关，这就要求机器在放大、处理信号时能不失真地按这些谐波的大小和比例重放。对于频率不高的基波来说，一般放大器都能不失真地放大、重放，可基波的高次谐波频率却是很高的，而且频率成分丰富，要想不失真地放大和重放这些谐波，对放大器和音箱等的要求就很高了。
1.5.2 立体声概念解说
什么样的声音是立体声呢？在日常生活中我们听到的声音就是立体的，这就是立体声，它的含义比较丰富，包括了声源的距离、方向、角度、移动的还是静止的，我们听到的这种声音场称为自然声场。
【立体声与高保真解说】
立体声与高保真不是同一回事，将它们混为一谈是错误的。立体声是指听到的声音具有声像的移动感、空间感、临场感等方向感。高保真是指通过音响设备重放出来的声音各种畸变之小，以致人耳无法觉察。立体声的音响设备不一定是高保真的，只有建立在高保真前提下的立体声音响设备才能达到高保真特性。
【双声道立体声解说】
平时所讲的立体声，一般是指从双声道录放音系统出来的声音，但是双声道立体声距离真正的从自然声场中听到的立体声还差得很多。图示曲线表明了双声道的立体声效果。
选择双声道制式是出于降低成本的考虑。另外，如果再增加声道的数目也不能有效地提高立体声效果。除双声道立体声外，还有三声道、四声道等。目前，音响设备一般都是双声道的。双声道音响中，要求从节目源到扬声器都是左、右声道分开，彼此独立。
【声道概念解说】
双声道立体声系统中使用左、右两个声道记录、重放信号，左侧的称为左声道，右侧的称为右声道，左、右声道的电路是完全对称的，即两个声道的频率响应特性、增益等电声指标相同，但是左、右声道中处理、放大的信号是有所不同的，主要是它们的大小和相位特性不同，所以将处理、放大不同相位特性信号的电路通路称为声道。
现代音响设备除双声道信号处理方式外，还具有多声道处理方式。
【环绕声道概念解说】
在许多音响设备中设有环绕声道，这往往是后置环绕声道，这种音响设备中除左、右声道外，在听音区的背后还设有两只小音箱，即环绕音箱，从这两只音箱中出来的声音为环绕声，将有关后方的声音信息重现出来。
1.5.3 听觉特性基础知识解说
人的感觉器官有许多特性，这些特性过去只与心理学、生理学的研究有关，而现在已影响到音响设备的设计。
【听觉辨别力和允许畸变量解说】
人耳在听音时存在着对各种性质声音辨别能力的问题，声音的畸变量小到人耳无法分辨清楚时，可以认为高保真音响系统已达到了主观保真的程度。由于高保真音响系统不可避免地存在不能完全保真的因素，因此只要使这些失真量控制在人耳无法分辨清楚的水平之内时，便可以获得高质量、高保真的音响效果。
在音响设备中，有许多电路都是根据人耳的有关特性进行设计，例如著名的杜比降噪系统。
【可闻声范围解说】
一般来说，可闻声的频率范围为20～20000Hz，且与人的年龄有关，年龄超过25岁，对15kHz以上声音听音灵敏度明显下降，且逐年下降。对可闻声的声压级来讲，一般0dB以上是可闻的。当声压级大到120dB，由于声音太响人耳会感到不舒服。
【声波室内外传播特性解说】
在室内，声源发出的声波可以沿地面传播，也可以进入大气层后由于折射使声波返回地面传播。在室外，声源以球面波的形式发散，到达听音者的只有直达声。
当声源在室内传播时，除了直达声之外还有经墙壁、天花板等物体的反射声，这些反射声的总和称为混响声。室内声场可以看成是直达声和混响声的叠加。直达声和混响声是不相干的，所以它们在空间的叠加表现为声能密度相加。
在室内，靠近声源处的总声压级以直达声为主，混响声可以不计。在远离声源处则是以混响声为主，直达声可以忽略不计，此时总声压级与声源的距离无关。
【频率域、时间域和空间域主观感觉概念解说】
表1-36是频率域、时间域和空间域主观感觉概念解说。
表1-36 频率域、时间域和空间域主观感觉概念解说
【音响技术重要定律和效应解说】
表1-37是音响技术重要定律和效应解说。
表1-37 音响技术重要定律和效应解说
1.5.4 视觉特性基础知识解说
电视机、激光视盘机等，它们播放彩色图像，供人们观看，是为人眼睛“服务”的设备，所以在电路中有许多针对人的视觉特性进行补偿的电路，不了解人的视觉特性就无法深层次理解这些补偿电路的工作原理。
【光与彩色解说】
光是电磁波。如表1-38所示是光与彩色基本概念解说。
表1-38 光与彩色基本概念解说
【视觉特性解说】
表1-39是视觉特性解说。
表1-39 视觉特性解说
1.5.5 扫描概念解说
【名词和概念解说】
表1-40是扫描技术中名词和概念解说。
表1-40 扫描技术中名词和概念解说
【水平扫描解说】
图1-13是水平扫描过程示意图。
图1-13 水平扫描过程示意图
图1-13（a）中，上下对称放置了两个行偏转线圈，给线圈通入特定的锯齿波电流，通电的线圈要产生磁场，用右手定则可判断出磁场的方向，即四指指向电流的方向，大拇指指向磁场的方向，图中电流方向和磁场方向一致，磁场方向垂直且向上，当电流方向相反后，磁场方向仍垂直但方向向下。
电子束通过垂直的磁场，受磁场作用而产生水平方向的偏转，电子束在磁场中受力偏转的方向可用左手定则来判断，即掌心朝着磁场方向，四指指向电子束运动方向，大拇指则指向电子束的受力偏转方向，图示磁场方向朝上时电子束的偏转方向为向左，当扫描电流方向相反、磁场方向从上而下后，电子束的偏转方向为向右。
（1）当行扫描电流为零时，无偏转磁场，电子束不受磁场的作用，电子束只打在中心0处；
（2）当扫描电流如图示方向且为最大时，电子束偏向左侧的端点1处；
（3）当扫描电流反向且为最大时，电子束偏向右侧的端点2处。
结果是：当扫描电流大小和方向变化时，电子束在水平方向左右偏转，实现水平扫描。
图1-13（b）中，水平扫描时电子束轰击这行上的各荧光点上，使之发光，由于行扫描的频率比较高和视觉的惰性作用，同一个光点（像素）不断地受到轰击，只要两次轰击的时间间隔小于视觉的惰性时间，这一光点就好像始终在发光。一行的各光点都是一样在发光，所以行扫描的结果是产生一条水平的亮线。
【垂直扫描解说】
垂直扫描与水平扫描类似，如图1-14所示是垂直扫描过程示意图。
图1-14 垂直扫描过程示意图
图1-14（a）中，有两个平行水平放置的偏转线圈，这是场偏转线圈，给它通入锯齿波电流（场扫描电流）后，会产生水平方向的偏转磁场。由于偏转磁场是水平的，所以对电子束的受力和偏转作用方向是垂直的。
（1）当场扫描电流为零时，电子束不受什么影响，电子束打在中心0处；
（2）当磁场方向为图示方向且为最大时，电子束向上偏转到最上端的1处；
（3）当磁场方向相反且达到最大时，电子束向下偏转到端点2处。
当场扫描电流的大小和方向在变化时，电子束便沿垂直方向上下扫描，得到一条垂直的亮线，这便是场扫描（见图1-14（b））。
【水平和垂直扫描解说】
前面分别介绍了水平和垂直扫描的过程，在电视机中水平和垂直扫描是同时进行的，如图1-15所示是水平和垂直扫描示意图。
图1-15 水平和垂直扫描示意图
电子束在射向荧光屏的过程中，同时受到了水平和垂直两个方向的偏转磁场作用，电子束在水平方向偏转的同时还有垂直方向的偏转。
对一帧画面的扫描过程如下：
电子束首先从1点处开始扫描，从左向右扫至2点处，完成了一行的扫描。从1、2之间的扫描线可以看出，电子束不仅有了水平方向的位移，而且也向下有了位移，这说明1、2扫描线不仅完成了整整一行的扫描，同时也完成了一部分垂直扫描。
电子束在扫到2点后，迅速返回到3点处，然后沿3、4线扫描，这是第二行的扫描，同时也有了一部分的垂直扫描。
显然，第一、二行的扫描轨迹是一组平行的斜线，向下斜的部分就是垂直扫描的量。同理，电子束继续向下一行一行地扫描，当完成最后一行的扫描后，垂直方向的扫描也正好结束。这样，完成了一帧画面的扫描。
在对一帧画面的扫描中，水平方向的扫描数有许多，而垂直方向的扫描只有一次，这说明行扫描的频率远高于帧扫描的频率。
【静止画面传送解说】
当电视机荧光屏上各像素按一定规律明暗变化时，荧光屏便重显一帧画面。电视机荧光屏上有几十万个像素，不可能用几十万个电子束来分别轰击各像素所在的荧光点，只有采用扫描的方法。
摄像管是一个光电管，它有一个电子束在按一定规律进行扫描，在扫到某个像素时，该像素的明暗程度决定了摄像管输出信号的大小。
每个像素的明暗变化由摄像管转换成了电信号的大小变化。通过发射机将这一电信号发出，电视机接收到以后，再按相同的扫描规律对电视机中的显像管进行扫描，使显像管荧光屏上的各像素以相应的明暗程度发光，这样便能重显原画面。这里要清楚明白的是，摄像机前原画面上各像素的位置要与电视机显像管上各像素位置一一对应的，这是靠摄像管与显像管中的电子束扫描严格同步来实现的。
【隔行扫描解说】
在电视技术中，对一帧画面是分成两场来传送的，这要求采用隔行扫描技术。如图1-16所示是隔行扫描过程示意图。
图1-16 隔行扫描过程示意图
在隔行扫描中，先从左上角的1处开始扫描，扫完第一行后电子束返回到第三行的起点处3，开始扫第三行而不是扫第二行。扫完第三行后接着扫第五行、第七行等奇数行，一直扫到奇数行的最后一行结束处A点。
图中只画出了九行而电视机中的行数远比这多得多。另外，奇数行的最后一行结束处A点在荧光屏的正中央下方。在扫完了全部的奇数行后，奇数场的扫描也结束了，如图1-16（a）所示。
奇数场扫描结束以后，电子束从A点处迅速返回到荧光屏的中央上方B点处，开始了偶数场的扫描，如图1-16（b）所示。偶数场的扫描是扫2、4、6、8等行（图中也只画出了八行），电子束扫完偶数场的最后一行时，电子束在荧光屏的右下角处C点。然后，电子束迅速返回到荧光屏的左上角1处，接着开始了第二次的奇数场扫描。
在隔行扫描技术中，一帧图像是分成了奇数场和偶数场来扫描、传送的，扫完这两场才能得到一帧完整的画面。
图1-16（c）是奇、偶场合成后的光栅示意图，这是一帧光栅。