三、前級信號處理器介紹

主機只要有RCA音頻輸出功能，就可以使用信號處理器。分音器、均衡器和其他類型的信號處理器，應當有輸入電壓和輸出電壓兩種規格。安裝信號處理器應盡量縮短與功率放大器之間的距離，這樣能降低噪聲干擾的可能性。信號處理器輸出電壓將類似于主機輸出電壓，大部分器材產品會大于主機輸出電壓。均衡器如圖2-9所示。

EQ均衡器、等化器、分音器和平衡線路驅動器（Balanced Line Drivers）最主要的功能，是以某種方式使電子音樂信號產生變化，如果善加利用能讓整體音樂效果發揮地更加完美。但過度調節，會導致其他器材損壞，如功率放大器、揚聲器等。因此在使用之前，必須了解器材參數，才能將器材發揮到最佳狀態。

圖2-9 美國品牌均衡器

假設我們利用聲音頻譜儀來檢視汽車影音系統，頻譜儀所顯示的曲線非常不均勻、不夠平滑，這就說明該音響系統需要均衡器來補強。它也是大部分高檔汽車影音系統中必備的重要器材。以下將介紹均衡器和分音器的作用與區別。

1.均衡器（Equalizer）

均衡器是一種可以分別調節各種頻率成分電信號放大量的電子設備，通過對各種不同頻率的電信號的調節來補償揚聲器和聲場的缺陷，補償和修飾各種聲源及其他特殊作用，一般均衡器可以調節高頻、中頻、低頻三段頻率。均衡器輸入端如圖2-10所示。均衡器輸出端如圖2-11所示。

圖2-10 均衡器輸入端

圖2-11 均衡器輸出端

均衡器有多種調節模式，其中包括：

1）圖示均衡器（Graphics EQ）。它可以直觀地反映出所調出的均衡補償曲線，各個頻率的提升和衰減情況一目了然。它采用恒定Q值技術，每個頻點設有一個推拉電位器，無論提升或衰減某頻率，濾波器的頻寬始終不變。這種類型最容易調整，因此經常被濫用。

2）參數均衡器（Participation of both weigher）。其功能主要是對均衡調節的各種參數都可細致調節，調節的參數包括頻段（如高頻、中高頻、中低頻和超低頻等）、頻點（掃頻式，可任意選擇）、增益（提升及衰減量）等，一般用于對聲音進行主觀調節，對聲音信號做特殊加工處理。如參量均衡器可以美化（包括丑化）和修飾聲音，使聲音（或音樂）風格更加鮮明突出、豐富多彩，達到所需要的音樂效果。

3）數字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）。它利用頻率的增益功能，營造聲場效果，將原有的音樂形成如VOCAL（聲樂）、ROCK（搖滾樂）、NEW-AGE（前衛）、CLAS-SI（古典樂）、POP（流行樂）、CLUB（俱樂部）、JAZZ（爵士）等音樂感受。

注意：

頻段分得越細，調節的峰值越尖銳，即Q值（品質因數）越高，調節時補償得越細致：頻段分得越粗則調節的峰值就越寬，當聲場傳輸頻率特性曲線比較復雜時較難補償。在使用均衡器時，盡量減少頻率增益，如果刻意將音響的頻譜曲線調節為直線，很容易會造成器材損壞，尤其是揚聲器。

5段式均衡調節如圖2-12所示。

圖2-12 5段式調節均衡器

經典改裝欣賞2-1

2.均衡器的調節基礎

1）低頻部分（20～60Hz）。低頻部分是音樂的最低音符，應該可以非常方便地辨認，真實地還原，極佳地延伸，不混濁，也不會拖泥帶水。相反地，如果車上沒有超低音的話，很難會有這種效果，反倒是會在播放音樂時，在低頻的部分沒有很好的延伸性，混濁、拖泥帶水。而影響這部分頻率的樂器主要有：低音貝司、管風琴、手風琴、低音薩克斯、豎琴、腳踏鼓、鋼琴等。而最好的效果就是110dB的情況下，低頻真實還原，無失真，控制力好，收放自如，無拖尾。過度提升會使音樂變得混濁不清。

2）中低頻部分（60～150Hz）。這部分的頻率應沒有共振，是聲音的基礎部分，其能量占整個音頻能量的70%，是表現音樂風格的重要成分。適當時，低音張弛得宜，聲音豐滿柔和；不足時聲音單薄，但應清晰地定義并沒有失真。如鼓、吉他等樂器的力度感和延遲等在這個頻段非常重要。因此，如果車上的前聲場的揚聲器沒有更換過的話，或者不是6.5in以上的揚聲器來播放中低頻部分，力度感不是很好，并且表現得并不是結實有力，低頻聽感過硬或松軟。影響這部分頻率的樂器主要有：法國圓號、低音貝司、男中音和男高音、中提琴、大號、長號、單簧管、巴松管、薩克斯、定音鼓、吉他、豎琴、手風琴、鋼琴等。而最好的情況，是在中低頻真實還原、控制力好、收放自如、干凈利落。

3）中低音（150～500Hz）。是聲音的結構部分，人聲位于這個位置。不足時，演唱聲會被音樂淹沒，聲音軟而無力，適當提升時會感到渾厚有力，提高聲音的力度和響度。提升過度時會使低音變得生硬，300Hz處過度提升3～6dB，如再加上混響，則會嚴重影響聲音的清晰度。

4）中頻（500Hz～3kHz）。這部分的頻率應飽滿，聲音真實自然，沒有發毛、刺耳、沉悶或失真等現象。如果聽起來感到中頻沉悶、聲音不自然、或者聲音發毛、背景不清晰等，那此套影音系統可能出現了很大的問題，建議去找專業汽車影音改裝店檢查。影響這部分頻率的樂器主要有：弦樂樂器、木管樂器、銅管樂器、鼓、大部分的人聲、吉他、鋼琴等。適當時聲音透徹明亮，不足時聲音朦朧。過度提升時會產生類似電話的聲音。

5）高頻（3～8kHz）。這部分的頻率不能太刺耳、太沉悶，而且不能有明顯的咝咝聲和諧振失真，聲音不能發破，應該真實自然，不得有感覺發毛、失真。如果在這部分表現得不是很好的話，會影響到開車的心情！因為如果刺耳就表示高頻過量；如果沉悶，很有可能車上并沒有高音（或者高音損壞）。假如有上述的情況發生的話，聽的音樂時間稍微久點，會讓聆聽者覺得煩悶、不舒服，開起車來也會不順心，坐在其他的座位也會覺得別扭。這部分頻率主要是如下樂器的高次諧波或泛音部分：木管樂器、打擊樂器、薩克斯、一些弦樂樂器、鐃鈸、一部分人聲、鋼琴等。

經典改裝欣賞2-2

6）超高頻（8～20kHz）。調節合適時，三角鐵和立叉的金屬感通透率高，沙鐘的節奏清晰可辨。過度提升這個頻段會使聲音不自然，并且容易將高音單元燒毀。各頻段頻率如圖2-13所示。

圖2-13 頻率分布圖

7）音樂線性。音樂線性是指在音頻范圍內的各頻段的比例和均衡性，在正常音量和高音量下的表現一致性。好的汽車影音系統在各種音量的情況下，低、中、高頻段都應該有極佳的平順性，表現十分優秀。最主要的就是上述中的整體頻率平衡，任何頻段都不能太過于突顯或者薄弱。隨著控制音量的降低與提升，各頻段仍保持很好的效果，這樣才能夠讓您感覺舒坦、寬心。

8）音響的動態。音響的動態是指在音量大和音量弱時音樂的各元素的回放表現能力。動態范圍是指準確重播音樂的大音量和小音量的極限。音量不同，但音樂仍要平滑，低音反應速度快，真實準確。很多人會誤以為只要車上有超低音或者有低音系統就可以有很好的表現，這種觀點并不完全正確。最簡單的舉例就是譬如您的車上裝了“火箭筒”，它會產生“轟轟轟”的共鳴聲音，從低到高音量變化時反應速度差，不穩定，長時間下來很有可能會導致您耳鳴、頭痛等癥狀。正確的情形應該是，無論在大小音量時都不得有失真現象發生。從低到高音量變化時瞬態響應極其順暢自然，這樣才是動態應有的表現。

經典改裝欣賞2-3

9）空間感。空間感俗稱堂音，是由聽音環境所引起的，而不是音源的直接效果。音樂應該直接在聲場的前面，但也要有空間所形成的一種包圍感。這種感覺應包括聆聽環境的大小、處理以及噪聲和原始錄音所表現的空間。理想的狀態是有豐富的細節而且沒有失真和混淆。一般來說，在好的錄音環境所錄制的CD，都應該有這種狀態。如果播放了MECA的比賽試音碟中的第三首歌，并沒有上述的感覺，表示您的汽車影音系統欠缺了很多應有的器材。

10）均衡器調節的注意事項。①20～40Hz這個頻段聲音的大部分感覺是松軟的低音，而不是強勁有力。②40～150Hz是聲音的基礎，但是絕占不到70%，而人聲的鼻音大概在250Hz左右這個頻段。③150～500Hz這個頻段，是要在處理的時候非常小心的頻段，絕不能靠提升這個頻段來獲得人聲的力度。④300Hz處過度提升3～6dB，如再加上混響，則會嚴重影響聲音的清晰度。應該說只要在低頻部分加混響，都會影響聲音的清晰度。

經典改裝欣賞2-4

3.各頻率段說明

各頻率段說明見表2-1。

表2-1 頻率段說明

注意：

如覺得某一頻段特別刺耳或特別弱，則表明器材頻率響應不直，可對器材中的每一環節進行分析，找出有問題的器材；如器材無問題，可能是該頻段所引起的駐波導致共振，可調節揚聲器相位看能否有所改善。

4.分音器（Crossover）（Network）

分音器分為主動式分音器與被動式分音器兩種，其中主動式分音器又稱為電子分音器。為了使聲音效果最好，將不同的頻率范圍分別送到不同頻率的揚聲器單體，透過高低通的電子電路，將全音域頻率分割為低頻、中頻及高頻的音域，此種高低通的電子電路，統稱為分音器。雙輸入模式被動式分音器如圖2-14所示。

1）電子分音器。電子分音器位于主機與功放之間，由低通、帶通、高通濾波器組成，用來將全頻的信號切割分頻使用，所以每個頻段需要一個單獨的功率放大電路。電子分音器由兩分頻到多種分頻，所分出來的每一音頻信號都必須經過一個功放，如果分頻分得越多，功放也就相對應增加。

圖2-14 雙輸入模式被動式分音器

由于揚聲器有一定的物理特性，小揚聲器只能產生較高的頻段，大揚聲器產生較低的頻段，因此就需要利用分音器來進行頻率切割，并分配給功放，再經由功放傳送給揚聲器，來發出合適的聲音。前級至揚聲器的主動式連接方法如圖2-15所示。

主動式電子分音器優點：①提高聲場動態范圍；②改善瞬時表現能力；③超低音揚聲器能表現更佳，并加強與功放兼容性；④揚聲器單體間靈敏度不同的問題容易受到控制；⑤功放在固定的頻帶上工作，可降低失真；⑥阻抗變化較低，可得到較佳的分類表現。

2）被動式分音器。被動式分音器介于功放與揚聲器之間，是在功放之后進行分頻的，它是由電阻、電容、電感等被動組件組成的濾波器網絡。被動式分音器功能就是負責將功放全頻信號輸出后，分割成不同頻段的聲音，分別送到不同尺寸揚聲器單體上，表現其應有的特質。被動式連接方法如圖2-16所示。

圖2-15 前級至揚聲器的主動式連接方法

圖2-16 功放與被動式分音器連接圖

由于單一揚聲器無法達到全頻段響應（全頻段即是20Hz～20kHz，為人耳聽覺范圍），因而利用揚聲器單體尺寸不同的物理頻寬響應，來達到要求的全頻段響應的目的，也因此產生了多種尺寸單體運用在同一聲道上的方式。

被動分音器的組件組成為L/C/R，即電感L、電容C、電阻R，依照各組件對頻率分割的特性靈活運用在分頻網絡上。被動式分音器常用的斜率可分為4種：一階斜率6dB、二階斜率12dB、三階斜率18dB、四階斜率24dB。

電感和電容器一樣，也是一種儲能組件，它能把電能轉變為磁場能，并在磁場中儲存能量。電感用符號L表示，它的基本單位是亨利（H），常用毫亨（mH）為單位。電感的特性恰恰與電容器的特性相反，它具有阻止交流電通過而讓直流電通過的特性。

5.分音器與相位關系

被動式分音器基本上是一個濾波網絡，包括有電感（線圈）和電容器。濾波器在交流信號中，峰值電壓與峰值電流也許是相反的，即電流超前或是落后電壓。被動式分音器的電感、電阻、電容如圖2-17所示。

當電流通過電感時，電流超前電壓，濾波器負責充電，這個瞬間的功率變化量則由電壓與電流之間的相位關系決定。電容在電場中儲存能量，電感在磁場中儲存能量，在交流電線路中阻抗可改變電流與電壓的相位關系。

電容量降低則頻率增加，也就是說較高的頻率比較容易通過電容器。而較低的頻率比較容易通過電感。結合這些容抗和感抗在一個濾波網絡中，相位關系可以精確操作，正確的做法是將頻率衰減而不需要電流及電壓之間的相位關系。

圖2-17 被動式分音器的電感、電阻、電容

最簡單的分音器叫做第一階，它是以6dB作為分頻斜率，即分頻點是3kHz，低通濾波器則往上一個倍頻（音節OCTAVE）6kHz，這類型分音器是衰減最少的，零件最簡單。

1）第一階分音器。第一階分音器在輸出端有90°的相位誤差，而高通方面它與輸入信號有+45°的誤差，而在低通方面有-45°的誤差，在分頻點的頻率附近或有這樣的誤差。如果高通與低通合在一個網絡則結果與輸入信號相同，這類型分音器有重建信號的最佳能力。分頻幅度比較平順，但這不表示是最好的，因為有其他的因素必須考慮在內。

2）第二階分音器。第二階分音器的零件剛好是第一階的兩倍，兩倍的零件造成更多的90°旋轉，因為它是一個更陡峭的衰減。這就說明在分頻點上有180°的誤差，它是以12dB作為分頻斜率。

當在車門內飾板上裝了一組兩音路分離式揚聲器，假設高音單體和低音單體靠得非常近，而且它們同時經過一個12dB的分音器，在分頻點上和分頻點區域，分音器的輸出剛好反相，在這個區域它們的輸出會互相抵消，而使輸出降低。被動式分音器如圖2-18所示。

圖2-18 被動式分音器

如果將高音單體的極相接反，則高音與低音在分頻點的區域是同相的，在輸出時會產生極性相反。有些技師為了補償分音器的誤差，而將高音揚聲器反相，實際上反相的信號很難有精確的聲音。12dB的分音器在車上非常適用，因為目前的揚聲器都可以適用。

3）第三階和第四階分音器。第三階分音器零件更多，當然它的相位誤差也更大，它是以18dB做衰減，高通與低通有270°的相位誤差。而第四階分音器則是以24dB斜率做衰減，高通與低通有360°的相位誤差。這類分音器可確保低頻部分遠離高靈敏度的高音揚聲器，使聲場更深，尤其24dB低音，可以感覺到更深的低音。

6.被動分音器的相位移動及阻值調整

被動式分音器會使信號產生相位轉移，6dB的濾波器產生90°相位偏移，12dB產生180°。正因為如此，為了得到最好的聲音效果，通常需要反轉高音揚聲器的相位。在三分頻系統中，高音揚聲器的相位通常是反的。在同一個系統中，所有高音揚聲器的相位必須一致。同樣，斜率是12dB的低音揚聲器，其相位也被反轉。

實際上，分音器通常需要加電阻用以平衡阻抗。調整阻抗是用以平衡在整個頻率帶寬中揚聲器負荷的一種方法。一個額定4Ω的電阻在其諧振頻率點上的阻值可以達到正常情況下的25倍（即100Ω）。為了讓分音器能夠與之相匹配，可以接上一個調整組件與揚聲器并聯。這個組件通常由電容、電阻構成。通常一個33μF的電容串聯一個3.9Ω的電阻，能用在102mm、140mm和165mm的揚聲器上。

被動6dB低通分音公式：

L=（160×Z）/f_c

式中 Z———揚聲器阻抗（Ω）；

f_c———分頻點頻率（Hz）；

L———線圈電感值（mH）。

例如，要做一個分頻點為100Hz的6dB低通濾波器，揚聲器的阻抗為4Ω，則需要線圈的電感值：L=（160×4）/100mH=6.4mH。

串聯：總電感值=各電感相加，即L=L₁+L₂+L₃+…

并聯：1/L=1/L₁+1/L₂+1/L₃+…

被動6dB高通分音公式：

C=160000/（Z×f_c）

式中 Z———揚聲器阻抗（Ω）；

f_c———分頻點頻率（Hz）；

C———電容值（μF）。

假設要做一個分頻點為4kHz的6dB高通濾波器，揚聲器的阻抗為4Ω，則需要電容的電容值：C=160000/（4×4000）μF=100μF。

并聯：總電容值等于各電容相加，即C=C₁+C₂+C₃+…

串聯：1/C=1/C₁+1/C₂+1/C₃+…

被動12dB低通分音公式：

L=（225×Z）/f_c

C=112500/（Z×f_c）

式中 Z———揚聲器阻抗（Ω）；

f_c———分頻點頻率（Hz）；

L———線圈電感值（mH）；

C———電容值（μF）。

假設要做一個分頻點為100Hz的12dB低通濾波器，揚聲器的阻抗為4Ω，則需要線圈的電感值：L=（225×4）/100mH=9mH；

電容值：C=112500/（4×100）μF=280μF。

被動12dB高通分音公式：

L=（225×Z）/f_c

C=112500/（Z×f_c）

式中 Z———揚聲器阻抗（Ω）；

f_c———分頻點頻率（Hz）；

L———線圈電感值（mH）；

C———電容值（μF）。

假設要做一個分頻點為5kHz的12dB高通濾波器，揚聲器的阻抗為4Ω，則需要線圈的電感值：L=（225×4）/5000mH=0.18mH。

電容值：C=112500/（4×5000）μF=5.6μF。

由此可見，同樣的組件可用于高通和低通，只是位置不同。建議使用內阻小的線圈，真空線圈是首選。帶鐵心的線圈必須能負載高電流，否則當鐵心磁性飽和會造成嚴重干擾和失真。電容必須用雙極性的，且能耐50～100V的電壓。

注意：

連接一個12dB的濾波器到低音揚聲器時，應適當地在揚聲器的兩極焊接上一個電容；如果接了電容而沒接上低音揚聲器，功放可能會受損。不接揚聲器就接上一個12dB的濾波器會使功放超負荷，從而導致回路被破壞。