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发表于 2023-10-8
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扬声器发出嗡嗡声和咝咝声的原因及消除方法
如果你熟悉任何类型的现场表演、音乐会或使用扩音扬声器的演出，那么你很可能也会同意，扬声器发出的嗡嗡声、嘶嘶声或嗡嗡声会迅速毁掉一场演出。本文回顾了扬声器发出嗡嗡声和嘶嘶声的常见原因，并讨论了消除扩声系统噪音的有效策略。
什么是扬声器嗡嗡声和嘶嘶声？
顾名思义，扬声器嗡嗡声和嘶嘶声是指我们从扬声器中听到的任何可闻的嗡嗡声和嘶嘶声。在阻止任何类型的噪音之前，我们首先需要定义它们是什么。
嗡嗡声：一种稳定的低频噪音（50 或 60 赫兹），没有任何明显的谐波，听起来就像闭着嘴唇哼唱，与低音吉他的低 B 调非常相似。
嘶嘶声与白噪声类似，它是一种稳态噪声，听起来像屋顶上的雨声或水壶里冒出的蒸汽声。还有更多。
嗡嗡声：另一种听起来像降 B 调的稳态噪音，其中包括很多音调较高的谐波泛音。它通常发生在将吉他插入打开的吉他音箱时触及吉他线的尖端。
杂音一种脉动、嗡嗡的噪音，听起来像煎培根的声音。有时它是稳定的，有时则会有一个调制期，这取决于根本原因。
虽然有些噪音是任何音频信号的固有组成部分（模拟磁带嘶嘶声、放大器增益等），但可听到的扬声器嗡嗡声和嘶嘶声通常是由接线不良、接地回路或其他电磁干扰（交流线路嗡嗡声、射频干扰、USB 和计算机噪音）引起的。现在让我们更详细地回顾一下每个噪音引起的问题，以及如何排除故障和消除问题。
音频信号中的固有噪音
在某些音频制作中，嘶嘶声和嗡嗡声是录制的音频信号本身的一部分，由录音室空调噪音、录音过程中的环境噪音、使用高噪音真空管的设备、风声等产生。由于扬声器旨在重现整个音频信号，因此录音中存在的任何噪音也会被重放。
解决方案要消除这些固有噪音，没有简单的办法，只能使用能从实际音频信号中分辨出噪音的专用设备（硬件或软件）进行音频后处理。在进行此类后处理时必须非常小心，以避免删除音轨本身的重要部分。
模拟设备产生的噪音
模拟音频设备（模拟磁带和黑胶唱片，以及从中读取音频的播放系统）通常会产生一些嗡嗡声和嘶嘶声，这些声音会由扬声器重现。虽然模拟录音因其温暖和特性而备受青睐，但其固有的噪音可能会成为一个问题，尤其是在高音量聆听时。
解决方案清洁唱盘、黑胶唱片槽或磁带录音机头可减少不必要的噪音。另一种策略是使用数字设备，尽管数模转换器（如果我们要用数字音频驱动扬声器，就必须使用数模转换器）也会给信号带来一些噪音。
功率放大器增益产生的噪音
独立功放和内置功放都可能给音频信号带来噪声。这对入门级放大器设计尤其有效。要测试这一点，可在不向有源扬声器发送任何音频信号的情况下，调高功率放大器增益或有源扬声器的音量。你可能会注意到一些嘶嘶声。这是功放在工作，它对输入信号（现在不存在）和信号中的固有噪声都施加了增益。此外，音频放大器的电子元件也会在信号中加入自己的噪声。对于大多数制造精良的放大器来说，这并不是问题，但对于低端型号，这些额外的噪音可能会让人分心。
解决方案：为减少放大器增益引起的扬声器被动噪音，可尝试正确设置增益级，并将扬声器与适当的功率放大器相匹配（在我们的两部分视频中了解有关此主题的更多信息：扩音系统增益分级）。对于有源扬声器而言，当没有音频信号发送到扬声器时，产品的设计和所用元件的质量会显示出噪音的大小。
接线不良
接线不良和/或连接不良会导致扬声器产生噪音（甚至损坏）。模拟音频信号是通过导电线传输的交流电信号。插孔/XLR 插头连接时，电信号将从一个组件传递到另一个组件。如果接线出现问题，嘶嘶声、嗡嗡声、爆裂声、噼啪声和其他噪音就会传送到扬声器，影响其性能。接线问题可能是由于接线不当、不匹配或松动的插孔/插头、丢失或损坏的电缆或松动的焊接连接造成的。
解决方案：要排除音频系统中的布线问题，可在聆听扬声器噪音时尝试左右摆动电缆。请在低音量下操作，以避免扬声器受损。问题可能出在信号链中的连接电缆或插头/插孔丢失，这些都很容易更换或维修。问题也可能出在扬声器内部，这可能需要拆卸设备并重新焊接连接或更换导线。要了解有关音频布线的更多信息：平衡电缆、非平衡电缆和扬声器电缆的区别是什么？
接地环路
不幸的是，接地回路噪声（50 或 60 赫兹嗡嗡声）是音频系统中的常见问题，尤其是在老式建筑中。当各种音频设备插入不同的交流电源插座时，就会产生接地回路。当所有这些设备通过信号线和电缆电气连接在一起时，就会产生接地回路的风险。在任何音频系统中，所有交流电源插头都应与地线（即与地面的零伏电位）相连。
举例来说，两个电源插座（A 和 B）的接地电位不同，而两个音频设备（一台电脑插入插座 A，一个有源扬声器插入插座 B）的接地电位也不同。由于音频电缆的屏蔽层通常与电脑和扬声器的接地底盘相连，因此它实际上在插座 A 和 B 之间形成了一个回路。接地回路就像一个天线，可以接收电源（50 或 60 赫兹）的杂散磁场。这些磁场通过电磁感应在回路中产生电流，在扬声器中会听到典型的 50 或 60 赫兹嗡嗡声（下面是 60 赫兹嗡嗡声音频采样）。
解决方案：接地回路很容易被识别为扬声器中的嗡嗡声。要消除接地回路嗡嗡声，必须切断交流回路。最简单的解决方案是使用电源插座（具有浪涌保护功能）或电源调节器，将所有音频设备连接到单个交流电源插座上。请注意，即使拆除接地连接似乎是消除接地嗡嗡声的好办法，但并不建议这样做。如果这样做可以消除接地嗡嗡声，那么随之而来的潜在电击危险就得不偿失了。如果把所有音频设备都插在一个插座上不现实，市场上也有 "嗡嗡声消除器"，既可以是独立的设备，也可以内置在许多直插盒内。这些设备可以安全地切断接地回路。
交流线路噪音
任何带电机的电气设备都会产生电磁干扰，在扬声器中表现为嗡嗡声和噪音（下面是电气噪音音频采样）。搅拌机、咖啡研磨机和吹风机等家用电器就是常见的例子。除了这些设备产生的噪音外，值得注意的是它们发出的电磁干扰也会在音频信号中产生噪音。调光器和荧光灯也会在可听范围内发出电磁干扰。
解决方案交流线路嗡嗡声听起来与接地回路类似。通常情况下，解决接地环路问题也会消除交流线路嗡嗡声，但并非总是如此。消除交流线路嗡嗡声的最简单方法是移除产生这种噪音/干扰的设备。在线 UPS（不间断电源）、隔离变压器或电源调节器也能有效消除交流设备干扰产生的嗡嗡声。
射频干扰
射频干扰（RFI）是发生在无线电频段的一种特殊电磁干扰。如今，大多数无线设备（包括蓝牙）都使用射频载波信号来无线传输数据，而环境中存在的所有这些射频信号都会对音频系统造成噪音（下面是 RFI 音频采样）。
解决方案：当放在音响系统附近的射频设备正在无线传输数据时，就会出现嗡嗡声或咝咝声。简单的方法是将任何无线设备放置在远离音频系统和扬声器的地方。如果射频干扰问题严重，也可以安装射频滤波器。
电脑噪音
电脑内部声卡和主板（包括智能手机和平板电脑）可能会产生噪音。它们很容易受到电磁干扰 (EMI) 的影响，而这些干扰在其结构内部无法消除。电脑输出端使用的数模转换器也会产生噪音（下面是电脑噪音音频采样）。
解决方案：如果使用电脑输出音频，嗡嗡声、咝咝声或其他噪音很可能是输出信号的一部分。升级声卡或安装 PCI 或 PCIe 卡可能有助于减少甚至消除此类噪音。使用高质量的外置音频接口也可以解决问题。
USB 电缆噪音
USB （和 HDMI）连接并非完全不受噪音影响，它们可能会给扬声器带来自身的嗡嗡声和嘶嘶声。这主要是由于杂散电流泄漏到 USB 电缆的屏蔽层中。
解决方案：解决这一问题的第一种常用方法是使用铁氧体噪音抑制套管（也称为铁氧体扼流圈）。有些 USB 电缆在销售时内置了铁氧体扼流圈。铁氧体扼流圈也可作为夹式装置购买，但你必须确保所购买的扼流圈适合你要扼流的电缆。
第二种方法是在 USB 音频接口（或连接 HDMI 的音频设备）的底盘与电脑底盘之间铺设一条电阻小于 USB（HDMI）电缆屏蔽层的电线（扬声器电线即可）。电流总是沿着阻力最小的路径流动，因此杂散电流会沿着接地线而不是电缆的屏蔽层流动。这也被称为接地分流器，或简称分流器。
第三种方法是添加 USB 噪声滤波器，它基本上是一个 USB 再发射器，可分流屏蔽连接。
变压器噪音
变压器会在音频系统的电源和各种组件的电源中产生机械感应嗡嗡声。有源扬声器的放大器可能会因此而产生噪音（变压器噪音音频采样见下文）。
解决方案如果变压器噪音是一个问题，你可能会注意到噪音的大小会随着时间的推移而变化，因为它取决于交流线路电压的质量。听一听是否存在非接地回路或射频干扰的噪音。如果变压器噪音是一个长期存在的问题，在电源和音频系统之间安装一个交流电源调节器可帮助消除电源上任何讨厌的直流电，从而消除发送到扬声器的变压器噪音。
变压器烧毁
损坏的换能器也可能发出嘶嘶声和嗡嗡声。根据损坏的严重程度，换能器可能会完全停止工作。换能器最常见的损坏方式是音圈烧毁或熔化和/或换能器的悬挂架和音盆老化。
解决方案：对损坏的换能器进行故障诊断时，需要倾听声音中是否有噪音和失真、频率响应是否受限以及其他非线性现象。在所有情况下，更换整个换能器是最有效的补救措施。
结论
利用上述基本方法，你现在应该能够消除音频系统中所有不必要的噪音，以及一些你可能认为是固有的噪音。一般来说，噪声门（硬件或插件）也可以帮助你解决不必要的噪声问题。噪声门可以阻止任何低于设定阈值的声音/噪声通过设备。当声音大于设定阈值时，噪声门就会打开，允许声音通过。
最后，由于你很可能会在演出前或设置过程中发现自己需要处理嗡嗡声和咝咝声问题，因此我在这里给你最后一个建议。考虑购买本文中提到的一些关键设备，并始终将它们放在工具箱中，以便随时解决这些典型的噪音问题。祝你聆听无噪音音乐愉快！
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