三、前级信号处理器介绍

主机只要有RCA音频输出功能，就可以使用信号处理器。分音器、均衡器和其他类型的信号处理器，应当有输入电压和输出电压两种规格。安装信号处理器应尽量缩短与功率放大器之间的距离，这样能降低噪声干扰的可能性。信号处理器输出电压将类似于主机输出电压，大部分器材产品会大于主机输出电压。均衡器如图2-9所示。

EQ均衡器、等化器、分音器和平衡线路驱动器（Balanced Line Drivers）最主要的功能，是以某种方式使电子音乐信号产生变化，如果善加利用能让整体音乐效果发挥地更加完美。但过度调节，会导致其他器材损坏，如功率放大器、扬声器等。因此在使用之前，必须了解器材参数，才能将器材发挥到最佳状态。

图2-9 美国品牌均衡器

假设我们利用声音频谱仪来检视汽车影音系统，频谱仪所显示的曲线非常不均匀、不够平滑，这就说明该音响系统需要均衡器来补强。它也是大部分高档汽车影音系统中必备的重要器材。以下将介绍均衡器和分音器的作用与区别。

1.均衡器（Equalizer）

均衡器是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其他特殊作用，一般均衡器可以调节高频、中频、低频三段频率。均衡器输入端如图2-10所示。均衡器输出端如图2-11所示。

图2-10 均衡器输入端

图2-11 均衡器输出端

均衡器有多种调节模式，其中包括：

1）图示均衡器（Graphics EQ）。它可以直观地反映出所调出的均衡补偿曲线，各个频率的提升和衰减情况一目了然。它采用恒定Q值技术，每个频点设有一个推拉电位器，无论提升或衰减某频率，滤波器的频宽始终不变。这种类型最容易调整，因此经常被滥用。

2）参数均衡器（Participation of both weigher）。其功能主要是对均衡调节的各种参数都可细致调节，调节的参数包括频段（如高频、中高频、中低频和超低频等）、频点（扫频式，可任意选择）、增益（提升及衰减量）等，一般用于对声音进行主观调节，对声音信号做特殊加工处理。如参量均衡器可以美化（包括丑化）和修饰声音，使声音（或音乐）风格更加鲜明突出、丰富多彩，达到所需要的音乐效果。

3）数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）。它利用频率的增益功能，营造声场效果，将原有的音乐形成如VOCAL（声乐）、ROCK（摇滚乐）、NEW-AGE（前卫）、CLAS-SI（古典乐）、POP（流行乐）、CLUB（俱乐部）、JAZZ（爵士）等音乐感受。

注意：

频段分得越细，调节的峰值越尖锐，即Q值（品质因数）越高，调节时补偿得越细致：频段分得越粗则调节的峰值就越宽，当声场传输频率特性曲线比较复杂时较难补偿。在使用均衡器时，尽量减少频率增益，如果刻意将音响的频谱曲线调节为直线，很容易会造成器材损坏，尤其是扬声器。

5段式均衡调节如图2-12所示。

图2-12 5段式调节均衡器

经典改装欣赏2-1

2.均衡器的调节基础

1）低频部分（20～60Hz）。低频部分是音乐的最低音符，应该可以非常方便地辨认，真实地还原，极佳地延伸，不混浊，也不会拖泥带水。相反地，如果车上没有超低音的话，很难会有这种效果，反倒是会在播放音乐时，在低频的部分没有很好的延伸性，混浊、拖泥带水。而影响这部分频率的乐器主要有：低音贝司、管风琴、手风琴、低音萨克斯、竖琴、脚踏鼓、钢琴等。而最好的效果就是110dB的情况下，低频真实还原，无失真，控制力好，收放自如，无拖尾。过度提升会使音乐变得混浊不清。

2）中低频部分（60～150Hz）。这部分的频率应没有共振，是声音的基础部分，其能量占整个音频能量的70%，是表现音乐风格的重要成分。适当时，低音张弛得宜，声音丰满柔和；不足时声音单薄，但应清晰地定义并没有失真。如鼓、吉他等乐器的力度感和延迟等在这个频段非常重要。因此，如果车上的前声场的扬声器没有更换过的话，或者不是6.5in以上的扬声器来播放中低频部分，力度感不是很好，并且表现得并不是结实有力，低频听感过硬或松软。影响这部分频率的乐器主要有：法国圆号、低音贝司、男中音和男高音、中提琴、大号、长号、单簧管、巴松管、萨克斯、定音鼓、吉他、竖琴、手风琴、钢琴等。而最好的情况，是在中低频真实还原、控制力好、收放自如、干净利落。

3）中低音（150～500Hz）。是声音的结构部分，人声位于这个位置。不足时，演唱声会被音乐淹没，声音软而无力，适当提升时会感到浑厚有力，提高声音的力度和响度。提升过度时会使低音变得生硬，300Hz处过度提升3～6dB，如再加上混响，则会严重影响声音的清晰度。

4）中频（500Hz～3kHz）。这部分的频率应饱满，声音真实自然，没有发毛、刺耳、沉闷或失真等现象。如果听起来感到中频沉闷、声音不自然、或者声音发毛、背景不清晰等，那此套影音系统可能出现了很大的问题，建议去找专业汽车影音改装店检查。影响这部分频率的乐器主要有：弦乐乐器、木管乐器、铜管乐器、鼓、大部分的人声、吉他、钢琴等。适当时声音透彻明亮，不足时声音朦胧。过度提升时会产生类似电话的声音。

5）高频（3～8kHz）。这部分的频率不能太刺耳、太沉闷，而且不能有明显的咝咝声和谐振失真，声音不能发破，应该真实自然，不得有感觉发毛、失真。如果在这部分表现得不是很好的话，会影响到开车的心情！因为如果刺耳就表示高频过量；如果沉闷，很有可能车上并没有高音（或者高音损坏）。假如有上述的情况发生的话，听的音乐时间稍微久点，会让聆听者觉得烦闷、不舒服，开起车来也会不顺心，坐在其他的座位也会觉得别扭。这部分频率主要是如下乐器的高次谐波或泛音部分：木管乐器、打击乐器、萨克斯、一些弦乐乐器、铙钹、一部分人声、钢琴等。

经典改装欣赏2-2

6）超高频（8～20kHz）。调节合适时，三角铁和立叉的金属感通透率高，沙钟的节奏清晰可辨。过度提升这个频段会使声音不自然，并且容易将高音单元烧毁。各频段频率如图2-13所示。

图2-13 频率分布图

7）音乐线性。音乐线性是指在音频范围内的各频段的比例和均衡性，在正常音量和高音量下的表现一致性。好的汽车影音系统在各种音量的情况下，低、中、高频段都应该有极佳的平顺性，表现十分优秀。最主要的就是上述中的整体频率平衡，任何频段都不能太过于突显或者薄弱。随着控制音量的降低与提升，各频段仍保持很好的效果，这样才能够让您感觉舒坦、宽心。

8）音响的动态。音响的动态是指在音量大和音量弱时音乐的各元素的回放表现能力。动态范围是指准确重播音乐的大音量和小音量的极限。音量不同，但音乐仍要平滑，低音反应速度快，真实准确。很多人会误以为只要车上有超低音或者有低音系统就可以有很好的表现，这种观点并不完全正确。最简单的举例就是譬如您的车上装了“火箭筒”，它会产生“轰轰轰”的共鸣声音，从低到高音量变化时反应速度差，不稳定，长时间下来很有可能会导致您耳鸣、头痛等症状。正确的情形应该是，无论在大小音量时都不得有失真现象发生。从低到高音量变化时瞬态响应极其顺畅自然，这样才是动态应有的表现。

经典改装欣赏2-3

9）空间感。空间感俗称堂音，是由听音环境所引起的，而不是音源的直接效果。音乐应该直接在声场的前面，但也要有空间所形成的一种包围感。这种感觉应包括聆听环境的大小、处理以及噪声和原始录音所表现的空间。理想的状态是有丰富的细节而且没有失真和混淆。一般来说，在好的录音环境所录制的CD，都应该有这种状态。如果播放了MECA的比赛试音碟中的第三首歌，并没有上述的感觉，表示您的汽车影音系统欠缺了很多应有的器材。

10）均衡器调节的注意事项。①20～40Hz这个频段声音的大部分感觉是松软的低音，而不是强劲有力。②40～150Hz是声音的基础，但是绝占不到70%，而人声的鼻音大概在250Hz左右这个频段。③150～500Hz这个频段，是要在处理的时候非常小心的频段，绝不能靠提升这个频段来获得人声的力度。④300Hz处过度提升3～6dB，如再加上混响，则会严重影响声音的清晰度。应该说只要在低频部分加混响，都会影响声音的清晰度。

经典改装欣赏2-4

3.各频率段说明

各频率段说明见表2-1。

表2-1 频率段说明

注意：

如觉得某一频段特别刺耳或特别弱，则表明器材频率响应不直，可对器材中的每一环节进行分析，找出有问题的器材；如器材无问题，可能是该频段所引起的驻波导致共振，可调节扬声器相位看能否有所改善。

4.分音器（Crossover）（Network）

分音器分为主动式分音器与被动式分音器两种，其中主动式分音器又称为电子分音器。为了使声音效果最好，将不同的频率范围分别送到不同频率的扬声器单体，透过高低通的电子电路，将全音域频率分割为低频、中频及高频的音域，此种高低通的电子电路，统称为分音器。双输入模式被动式分音器如图2-14所示。

1）电子分音器。电子分音器位于主机与功放之间，由低通、带通、高通滤波器组成，用来将全频的信号切割分频使用，所以每个频段需要一个单独的功率放大电路。电子分音器由两分频到多种分频，所分出来的每一音频信号都必须经过一个功放，如果分频分得越多，功放也就相对应增加。

图2-14 双输入模式被动式分音器

由于扬声器有一定的物理特性，小扬声器只能产生较高的频段，大扬声器产生较低的频段，因此就需要利用分音器来进行频率切割，并分配给功放，再经由功放传送给扬声器，来发出合适的声音。前级至扬声器的主动式连接方法如图2-15所示。

主动式电子分音器优点：①提高声场动态范围；②改善瞬时表现能力；③超低音扬声器能表现更佳，并加强与功放兼容性；④扬声器单体间灵敏度不同的问题容易受到控制；⑤功放在固定的频带上工作，可降低失真；⑥阻抗变化较低，可得到较佳的分类表现。

2）被动式分音器。被动式分音器介于功放与扬声器之间，是在功放之后进行分频的，它是由电阻、电容、电感等被动组件组成的滤波器网络。被动式分音器功能就是负责将功放全频信号输出后，分割成不同频段的声音，分别送到不同尺寸扬声器单体上，表现其应有的特质。被动式连接方法如图2-16所示。

图2-15 前级至扬声器的主动式连接方法

图2-16 功放与被动式分音器连接图

由于单一扬声器无法达到全频段响应（全频段即是20Hz～20kHz，为人耳听觉范围），因而利用扬声器单体尺寸不同的物理频宽响应，来达到要求的全频段响应的目的，也因此产生了多种尺寸单体运用在同一声道上的方式。

被动分音器的组件组成为L/C/R，即电感L、电容C、电阻R，依照各组件对频率分割的特性灵活运用在分频网络上。被动式分音器常用的斜率可分为4种：一阶斜率6dB、二阶斜率12dB、三阶斜率18dB、四阶斜率24dB。

电感和电容器一样，也是一种储能组件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。电感用符号L表示，它的基本单位是亨利（H），常用毫亨（mH）为单位。电感的特性恰恰与电容器的特性相反，它具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性。

5.分音器与相位关系

被动式分音器基本上是一个滤波网络，包括有电感（线圈）和电容器。滤波器在交流信号中，峰值电压与峰值电流也许是相反的，即电流超前或是落后电压。被动式分音器的电感、电阻、电容如图2-17所示。

当电流通过电感时，电流超前电压，滤波器负责充电，这个瞬间的功率变化量则由电压与电流之间的相位关系决定。电容在电场中储存能量，电感在磁场中储存能量，在交流电线路中阻抗可改变电流与电压的相位关系。

电容量降低则频率增加，也就是说较高的频率比较容易通过电容器。而较低的频率比较容易通过电感。结合这些容抗和感抗在一个滤波网络中，相位关系可以精确操作，正确的做法是将频率衰减而不需要电流及电压之间的相位关系。

图2-17 被动式分音器的电感、电阻、电容

最简单的分音器叫做第一阶，它是以6dB作为分频斜率，即分频点是3kHz，低通滤波器则往上一个倍频（音节OCTAVE）6kHz，这类型分音器是衰减最少的，零件最简单。

1）第一阶分音器。第一阶分音器在输出端有90°的相位误差，而高通方面它与输入信号有+45°的误差，而在低通方面有-45°的误差，在分频点的频率附近或有这样的误差。如果高通与低通合在一个网络则结果与输入信号相同，这类型分音器有重建信号的最佳能力。分频幅度比较平顺，但这不表示是最好的，因为有其他的因素必须考虑在内。

2）第二阶分音器。第二阶分音器的零件刚好是第一阶的两倍，两倍的零件造成更多的90°旋转，因为它是一个更陡峭的衰减。这就说明在分频点上有180°的误差，它是以12dB作为分频斜率。

当在车门内饰板上装了一组两音路分离式扬声器，假设高音单体和低音单体靠得非常近，而且它们同时经过一个12dB的分音器，在分频点上和分频点区域，分音器的输出刚好反相，在这个区域它们的输出会互相抵消，而使输出降低。被动式分音器如图2-18所示。

图2-18 被动式分音器

如果将高音单体的极相接反，则高音与低音在分频点的区域是同相的，在输出时会产生极性相反。有些技师为了补偿分音器的误差，而将高音扬声器反相，实际上反相的信号很难有精确的声音。12dB的分音器在车上非常适用，因为目前的扬声器都可以适用。

3）第三阶和第四阶分音器。第三阶分音器零件更多，当然它的相位误差也更大，它是以18dB做衰减，高通与低通有270°的相位误差。而第四阶分音器则是以24dB斜率做衰减，高通与低通有360°的相位误差。这类分音器可确保低频部分远离高灵敏度的高音扬声器，使声场更深，尤其24dB低音，可以感觉到更深的低音。

6.被动分音器的相位移动及阻值调整

被动式分音器会使信号产生相位转移，6dB的滤波器产生90°相位偏移，12dB产生180°。正因为如此，为了得到最好的声音效果，通常需要反转高音扬声器的相位。在三分频系统中，高音扬声器的相位通常是反的。在同一个系统中，所有高音扬声器的相位必须一致。同样，斜率是12dB的低音扬声器，其相位也被反转。

实际上，分音器通常需要加电阻用以平衡阻抗。调整阻抗是用以平衡在整个频率带宽中扬声器负荷的一种方法。一个额定4Ω的电阻在其谐振频率点上的阻值可以达到正常情况下的25倍（即100Ω）。为了让分音器能够与之相匹配，可以接上一个调整组件与扬声器并联。这个组件通常由电容、电阻构成。通常一个33μF的电容串联一个3.9Ω的电阻，能用在102mm、140mm和165mm的扬声器上。

被动6dB低通分音公式：

L=（160×Z）/f_c

式中 Z———扬声器阻抗（Ω）；

f_c———分频点频率（Hz）；

L———线圈电感值（mH）。

例如，要做一个分频点为100Hz的6dB低通滤波器，扬声器的阻抗为4Ω，则需要线圈的电感值：L=（160×4）/100mH=6.4mH。

串联：总电感值=各电感相加，即L=L₁+L₂+L₃+…

并联：1/L=1/L₁+1/L₂+1/L₃+…

被动6dB高通分音公式：

C=160000/（Z×f_c）

式中 Z———扬声器阻抗（Ω）；

f_c———分频点频率（Hz）；

C———电容值（μF）。

假设要做一个分频点为4kHz的6dB高通滤波器，扬声器的阻抗为4Ω，则需要电容的电容值：C=160000/（4×4000）μF=100μF。

并联：总电容值等于各电容相加，即C=C₁+C₂+C₃+…

串联：1/C=1/C₁+1/C₂+1/C₃+…

被动12dB低通分音公式：

L=（225×Z）/f_c

C=112500/（Z×f_c）

式中 Z———扬声器阻抗（Ω）；

f_c———分频点频率（Hz）；

L———线圈电感值（mH）；

C———电容值（μF）。

假设要做一个分频点为100Hz的12dB低通滤波器，扬声器的阻抗为4Ω，则需要线圈的电感值：L=（225×4）/100mH=9mH；

电容值：C=112500/（4×100）μF=280μF。

被动12dB高通分音公式：

L=（225×Z）/f_c

C=112500/（Z×f_c）

式中 Z———扬声器阻抗（Ω）；

f_c———分频点频率（Hz）；

L———线圈电感值（mH）；

C———电容值（μF）。

假设要做一个分频点为5kHz的12dB高通滤波器，扬声器的阻抗为4Ω，则需要线圈的电感值：L=（225×4）/5000mH=0.18mH。

电容值：C=112500/（4×5000）μF=5.6μF。

由此可见，同样的组件可用于高通和低通，只是位置不同。建议使用内阻小的线圈，真空线圈是首选。带铁心的线圈必须能负载高电流，否则当铁心磁性饱和会造成严重干扰和失真。电容必须用双极性的，且能耐50～100V的电压。

注意：

连接一个12dB的滤波器到低音扬声器时，应适当地在扬声器的两极焊接上一个电容；如果接了电容而没接上低音扬声器，功放可能会受损。不接扬声器就接上一个12dB的滤波器会使功放超负荷，从而导致回路被破坏。