Hangosítás tanfolyam
http://www.soundlightcrew.hu/cikkek/Hangositasi_tanfolyam_1ea.pdf
AC Studio & Live
Hangosítási tanfolyam
1. eladás (Alapok, Mikrofonok)
2003. március 21.
1/11
AC Hangosítási tanfolyam
1/a. Óra
Alapok
1.A hang, a hangrendszer
a, A hang
Amit mi hangként érzékelünk az a mozgási energia egy fajtája, az akusztikai energia. Az akusztikai energia
valamilyen fizikai közegben (pl. leveg) fellép nyomásváltozás, illetleg annak továbbterjedése (hullám).
Egy teljes periódus két részbl áll: a periódus els felében a leveg molekulák összesrsödnek (magasabb
nyomás), majd ezt követi egy ritkulási szakasz (alacsonyabb nyomás). Minél nagyobb mérték a srsödés,
illetve ritkulás, annál nagyobb a hangnyomás és ezáltal az amplitúdó.
Az egységnyi id alatti leveg nyomásváltozások számát a hullám frekvenciájának hívjuk, ennek
mértékegysége a Hz (Hertz). Azt az idt, amely alatt egy teljes hullám lejátszódik, periódusidnek hívjuk, ami a
frekvencia reciproka.
A hanghullám a levegben kb. 340 m/s sebességgel terjed. Ez többek közt függ a páratartalomtól és a légköri
nyomástól is, viszont nem függ a frekvenciától. Az a távolság, amelyet egy adott frekvenciájú hanghullám egy
periódus alatt tesz meg, hullámhossznak nevezzük. (hullámhossz=hang terjedési sebessége/frekvencia).
Az ember által hallható frekvenciatartomány: 20Hz-20kHz. Az emberi beszédtartomány alaphangjai kb. a
300Hz-3kHz-ig terjednek.
A hanghullám elektronikai reprezentációja egy, a hang ütemének megfelelen változó feszültség vagy áram.
A hanghullám idbeli viszonyát egy adott idponthoz képest fázisnak nevezzük. A fázist fokokban mérjük A
szinuszhullám egy teljes periódusának a fázisa 360°. Ha két hanghullám fáziskülönbsége 180°, akkor a két
hullámnak azonosak a null-átmenetei, viszont ellentétes eljelek, ilyenkor mondjuk, hogy a két hullám
ellenfázisban van.
Ha két periódikus jelet (pl. szinuszhullám) összeadunk, akkor szintén egy periódikus jelet fogunk kapni. Ez
alapján, illetve Fourier szerint is minden periódikus jel felbontható különböz frekvenciájú és fázisú szinuszos
jelek összegére ld. Fourier transzformáció.
Ha egy f frekvenciájú periódikus jelet felbontunk szinuszos összetevire, akkor az f frekvenciájú szinuszos
összetevt alapharmonikusnak, míg a 2f, 3f, 4f, stb.(kf, ahol k természetes szám) frekvenciájú összetevket
felharmonikusoknak hívjuk.
b, A hangrendszer alapkoncepciója
A hangrendszerek elektronikai részekbl álló rendszerek, mely általában ersíti, vagy módosítja a hangot. A
három f ok, amiért ezeket létrehozták a következ:
- segíteni az embereket, hogy jobban halljanak (pl. egy ember beszél egy nagyobb tömeg eltt)
- mvészeti okokból (hangfelvételek, vagy akár kordokumentációs célból)
- a hang elvezetése, ill. hallgatása a megszólalásától mind idben, mind térben távoli helyen
A hangrendszer modellje a következ:
hangforrás (hangenergia) ® hangenergia/elektromos energia átalakítás ® az audio jel elektronikai
manipulációja, ersítése ® elektromos energia/hangenergia átalakítás ® kimeneti hang
Egy egyszer hangrendszer konkrét példán:
hang ® mikrofon ® kever [mikrofon elfok, eq, hangarányok] + ersít ® hangfal ® manipulált hang
c, Frekvencia átvitel
Tekintsünk két egyszer mérberendezést:
Szinusz generátor ® „vizsgált berendezés” ® szintmér (kimeneti szint)
Szinusz generátor ® „vizsgált berendezés” ® fáziskomparátor (kimeneti és bemeneti szinuszjelek
fáziskülönbségét méri)
Az els méréssel gyakorlatilag a frekvencia függvényében az átviteli karakterisztikát kapjuk meg, ez a
frekvencia átvitel, míg a másodikkal a fázisátvitelt vagy másnéven fázistolást (ez a Bode-diagramm).
AC Studio & Live
Hangosítási tanfolyam
1. eladás (Alapok, Mikrofonok)
2003. március 21.
2/11
Egy készülék frekvencia átvitelét a következ formában szokták megadni: 20Hz-20kHz +2dB,-3dB. Ez megadja,
hogy az adott frekvenciatartományban a kimeneti és bemeneti hang arányának eltérésének mennyi a minimuma
(-3dB) és maximuma (+2dB).
Ez azonban a fázisátvitelrl nem mond semmit, ami szintén fontos minségi paraméter.
(ezért csalóka, amikor azt adják meg frekvencia-átvitelnek, hogy 20Hz-20kHz, ugyanis nem közlik, hogy ez
mekkora tréssel van, ld. Multimedia-Speakers)
Mivel az ember hallásának frekvenciaérzékenysége logaritmikus, ezért a frekvenciaátvitel frekvenciaskálája
is logaritmikus.
Ha egy frekvencia (f2) egy másik frekvenciának (f1) pontosan kétszerese, akkor azt mondjuk, hogy a két
frekvencia közti távolság egy oktáv. Ez egy zenei alaphangköz is.
Egy kis zeneelmélet: egy oktávot 12 logaritmikusan egyenl közre osztanak, ezek a félhangok. Két egymás
mellett lév félhang aránya 12 2 (ezek a zongorán a fekete és fehér billentyk).
A ma egységesen elfogadott zenei alaphang a normál A hang, aminek frekvenciája 440 Hz. Ebbl kiszámítható
az egyes hangok frekvenciája. Ez a világ különböz tájain, ill. különböz korokban ettl eltér lehet ill. lehetett.
Megjegyzésül még annyit, hogy a frekvencia átvitelének mérése általában 1/3 oktávban történik, ez általában
elegenden finom képet ad egy készülékrl.
2. Alapmennyiségek és mértékegységek
a, Mi a Bel és a deciBel (dB)?
A dB mindig két mennyiség arányát adja meg. Az, hogy a dB-t logaritmikusan használjuk, egyrészt az ember
logaritmikus hallása miatt van, másrészt sokkal könnyebb kezelni (leírni vagy mérni) a nagy arányokat. A dB
(deciBel) a Bel 1/10-ed része (azért van nagy betvel írva a B, mert az egység a nevét Alexander Graham Bellr
l kapta, azt viszont, hogy hova tnt a második „l” bet, fogalmam sincs).
A Bel-t akusztikus, elektromos vagy más teljesítmény arány definiálására találták ki.
Két teljesítmény közti arány Belben: Bel=log(P1/P0)
Mi viszont azért használunk dB-t a Bel helyett, mert sokkal könyebben kezelhet a hangtechnikában.
Tehát: dB=10 log(P1/P0)
Példa: mekkora az arány dB-ben 2W és 1W között:
dB=10*log(2/1) = 10*log 2 = 10*0,301=3,01» 3
Ha két feszültség közti arányra vagyunk kiváncsiak, akkor a következképpen módosul a képlet:
Mivel P=U2/R, ezért: dB
P
P
U R
U R
U
U
U
volt U = ×
= ×
=
×
= ×
10 1 10 10 20
2
1
2
2
2
1
2
2
1
2
log log log log
b, Hangtechnikában használatos deciBelek:
A hangtechnikában a deciBel-t szintmérésre alkalmazzák, mégpedig úgy, hogy rögzítik az egyik mennyiséget
(P2, U2, stb...). Ettl függen megkülünböztetjük az alábbi deciBeleket:
- dBm
Teljesítmény (dBm) = 10 log (P/1 mWrms) , ahol P mWrms-ben van megadva (600W impedanciánál)
- dBu
Feszültség (dBu) = 20 log (U / 0.775 Vrms), ahol U Vrms- ben van megadva.
- dBV
Feszültség (dBV) = 20 log (U / 1 Vrms), ahol U Vrms- ben van megadva.
- dBSPL (hangnyomás)
Nyomás (dBSPL) = 20 log (p /20 10-6), ahol p Pa-ban van megadva.
(a 0dBSPL-t évtizedekkel ezeltt határozták meg, több ember hallásküszöbét vizsgálva, elvileg egy ép
hallású (vidéki) ember hallásküszöbe 0dBSPL, 1kHz-en; egy átlagos budapesti diszkós hallásküszöbe kb. 20-
30dBSPL, a fájdalomküszöb kb. 130 dBSPL)
Az ember hallása frekvenciában nem egyenletes. Ugyanazt a hangosságérzetet más és más frekvencián más és
más hangnyomás jelképezi (ezt Munson és Fletcher nev csávók mérték ki még régebben). Általában egy
hangfal hangnyomását 1kHz-en szokták megadni.
AC Studio & Live
Hangosítási tanfolyam
1. eladás (Alapok, Mikrofonok)
2003. március 21.
3/11
c, RMS, Peak, Peak to Peak
Az RMS a Root Mean Square angol kifejezés rövidítése, ami négyzetes középértéket, közismertebben effektív
értéket jelent, ez szinuszos jelnél 2 2 =0,707-szorosa a csúcsértéknek.
A Peak(csúcs) a csúcsértékét jelenti a jelnek.
A Peak to Peak (alsó indexben pp) a pozitív és negatív csúcs közti különbség.
d, tipikus jelszintek
A hangtechnikában a különböz készülékek be- és kimenetein az alábbi tipikus jelszintek (RMS) mérhetk
(nagyságrendeket tekintve):
- MIC (mikrofon) : 10-3-10-2V, 600W impedancián
- Line (vonal) : 10-1V-100V, 10kW impedancián
- Hangszóró : 101V-102V, 4-8W impedancián (VIGYÁZAT! NAGYFESZÜLTSÉG! )
3. Zaj és egyéb jellemzk
a, A zaj
Jelnek hívjuk az általunk hasznosnak ítélt hangokat ill. ennek elektromos megfeleljét.
Ha egy hangrendszer bemenetére jelet teszünk, és nézzük a kimenetét, akkor minden, ami azon kijön az eredeti
jelen felül, zajnak minsül.
Kétféle zajt különböztetünk meg:
- ami független az eredeti jeltl ® ez a hagyományos értelemben vett zaj
- ami függ az eredeti jeltl ® ez a torzítás
Jel/zaj viszonynak hívjuk a számunkra hasznos és haszontalan jel hányadosát. Hangtechnikában ez általában a
maximálisan, torzításmentesen kivezérelhet jel és a bemeneti jel nélküli zaj hányadosa. dB-ben adjuk meg.
Tipikus értékek:
- jó kazettás magnó: 50 dB
- ugyanez Dolby C-val : 70 dB
- CD (ill. 16 bites digtális eszköz): 96 dB
- professzionális digitális készülékek: 110 dB
- de pl. emberi beszéd a villamoson: jó ha 20dB
b, Torzítás
Mint említettük a torzítás függ a jeltl, ez a nem alakh átvitel miatt van. (Trazpézba átmen szinusz, stb.) A
torzításokat százalékban szokás megadni.
Három fontos torzításról beszélhetünk:
- harmónikus: egy adott frekvenciájú és szint szinusz mellett megjelen egyéb szinuszok összegének viszonya
az eredeti szinuszhoz (ált. 1kHz 0dB)
- intermodulációs: két eltér frekvenciájú és szint szinusz mellett megjelen egyéb szinuszok összegének
viszonya az eredeti két szinuszhoz
- tranziens-intermodulációs: egy bemeneti tranziens jelenségre adott válasz
c, Zajok megjelenésének okai
- áthallás (pl. keverpultban szomszédos sávoknál, vagy soksávos analóg magnón, elektromágneses tér
segítségével)
- RF (rádiófrekvenciás) zavarok
- tápegység nem megfelel szrésébl, árnyékolásából adódó zajok, macik
- termikus zaj,
- elektromágneses behatások
- hanghordozó (pl. szalag) saját zaja
- lemezjátszó mechanika zaj
- digitális hibák (pl. konverziós, jitter)
- stb..... a sor ¥
AC Studio & Live
Hangosítási tanfolyam
1. eladás (Alapok, Mikrofonok)
2003. március 21.
4/11
d, Jelvezetés
Az egyszer, ún. aszimmetrikus jelvezetés két vezetéken történik, ez a Föld és a Jel-vezeték.
Ezek általában koncentrikusan helyezkednek el, kívül a Föld-vezeték bévül a Jel. Így a Föld-vezeték árnyékolási
feladatokat is ellát. Ez azonban kis jelszintnél (Mic, Line) és nagy távolságnál nem elégséges, ugyanis rettent
zajokat bír összeszedni.
Ennek egy általánosan használt, és viszonylag egyszer kivédése a szimmetrikus jelvezetés.
Fizikailag három vezetéken történik: Föld (küls árnyékolás), Jel+, Jel- (ez utóbbiak általában összesodorva)
A zsargonban a Jel+ neve: Meleg, a Jel- neve. Hideg.
Lényege, hogy a jel a Jel+ vezetéken megy, míg a Jel inverze a Jel- vezetéken.
A kábel végén a Jel+ és Jel- különbségébl állítják vissza a Jelet, ugyanis ez - egyszeren kiszámolható - a Jel
kétszerese.
A Föld-vezeték általában csak árnyékolási célokat lát el, kivéve egy-két speciális esetet.
3/8/2011