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| 數(shù)字音頻處理器在現(xiàn)代專(zhuān)業(yè)音響系統(tǒng)中的應(yīng)用 |
| 發(fā)布時(shí)間：2018-3-11 20:59:26 |
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數(shù)字音頻處理器在現(xiàn)代專(zhuān)業(yè)音響系統(tǒng)中的應(yīng)用
音頻處理器在音響工程中已經(jīng)應(yīng)用非常廣泛了。對(duì)于有基礎(chǔ)的人來(lái)說(shuō)，處理器是一個(gè)很好用的工具，但對(duì)于一些經(jīng)驗(yàn)比較欠缺的朋友來(lái)說(shuō)，看著一臺(tái)處理器，又是一大堆英文，不免有點(diǎn)無(wú)從下手。今天，我們就專(zhuān)門(mén)來(lái)聊一下數(shù)字音頻處理器的合理使用。
本文作者以廣播系統(tǒng)為例，結(jié)合其在實(shí)際工作中的一些經(jīng)驗(yàn)，從音頻處理器的工作原理、設(shè)置方法、放置位置、附加功能等進(jìn)行探索，發(fā)表個(gè)人的一些見(jiàn)解，歡迎留言探討。
音頻處理器就是廣播傳輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它對(duì)播音質(zhì)量的影響非常大。廣播音頻信號(hào)在處理過(guò)程中存在很大的非線性，對(duì)音頻處理設(shè)備來(lái)說(shuō)，它不僅包括對(duì)信號(hào)的壓縮、限制、削波、擴(kuò)展等處理方式，而且還對(duì)音頻處理設(shè)備安裝的位置、引線長(zhǎng)短，以及在高電磁場(chǎng)強(qiáng)輻射環(huán)境下抗干擾能力等方面都有嚴(yán)格的要求。針對(duì)這一情況，作者就音頻處理器的工作原理、設(shè)置方法、放置位置、附加功能等進(jìn)行探索，以便采用多種有效措施，使音頻處理器在今后的工作中發(fā)揮更大的作用。
1對(duì)音頻處理的要求：
(1) 廣播發(fā)射用的音頻處理方式比較復(fù)雜，主要是對(duì)人耳可聽(tīng)的頻率范圍加以壓縮或限制，在防止它被過(guò)調(diào)制的同時(shí)，又要保證使音頻獲得最好的信噪比和音頻帶寬，使音頻信號(hào)在保持原始節(jié)目素材特征的基礎(chǔ)上，對(duì)其作較大處理，使其成為一個(gè)面目全新的、具有特征性的音色，供聽(tīng)眾接收欣賞。
(2) 在廣播節(jié)目中，音頻信號(hào)的響度，是通過(guò)減小動(dòng)態(tài)音頻中“峰值”對(duì)“平均值”的比值(峰/平比值)來(lái)提高的。在允許的調(diào)制范圍內(nèi)，調(diào)整峰值和平均值的關(guān)系，避免音頻信號(hào)處理過(guò)程中因削波等帶來(lái)失真之類(lèi)的有害副作用，對(duì)音頻進(jìn)行處理，使之符合在峰值調(diào)制的限制范圍內(nèi)，盡量增加主觀感覺(jué)的響度效果。
2音頻處理的基本原則
音頻處理設(shè)備，主要借助減小動(dòng)態(tài)范圍的方法來(lái)抑制噪聲，其中包括對(duì)節(jié)目信號(hào)的壓縮、峰值限制與削波、多頻段壓縮和頻率可選擇的限制及均衡功效。壓縮的主要目的是縮小節(jié)目動(dòng)態(tài)范圍，增加聲音的密度，盡量使音頻信號(hào)峰點(diǎn)幅度均勻一致。峰值限制是壓縮的一種極端形式，但它壓縮比高，起動(dòng)和復(fù)原時(shí)間較快，主要目的是保護(hù)后面聲道的傳輸不出現(xiàn)過(guò)荷。
峰值削波處理是防止因聲道處理電路過(guò)荷而造成的失真，瞬時(shí)地“切掉”超過(guò)閥值的高電平波峰部分的處理。峰值限制和削波如能完美匹配，將能在音頻節(jié)目信號(hào)的密度和響度之間，處理好諧波失真和互調(diào)失真及信號(hào)帶寬的負(fù)面影響作用問(wèn)題。
在音頻處理過(guò)程中將音頻頻譜劃分為幾個(gè)頻段，并對(duì)每個(gè)頻段分別進(jìn)行壓縮和限制。即“多頻段壓縮和可選擇的限制”，如果設(shè)置正確、合理，將會(huì)有效消除頻譜增益的互調(diào)。對(duì)于音頻處理中的均衡，其作用是一方面利用均衡器來(lái)改變音頻信號(hào)整體頻帶中相關(guān)頻率的平衡，另一方面是通過(guò)改變其中“敏感頻率”的響度來(lái)營(yíng)造某種音響特征，以增加節(jié)目的喧染力，另外它還可以用作傳輸系統(tǒng)中的頻響校正。
3合理使用音頻處理器的方法
廣播節(jié)目音頻處理成功與否，是由它的實(shí)際效果即聽(tīng)覺(jué)效應(yīng)來(lái)判斷的，如廣播的播音效果能被聽(tīng)眾接受，這種處理方式我們就認(rèn)為是成功的，否則就是失敗的。對(duì)此，我就音頻處理器從其原理出發(fā)，結(jié)合實(shí)際使用情況，充分挖掘其潛在優(yōu)勢(shì)，更有效合理地發(fā)揮其效能，應(yīng)從以下三個(gè)方面著手：
(1) 保持信號(hào)不失真的傳輸
在中波廣播發(fā)射機(jī)前端，被音頻處理器高度處理過(guò)的音頻信號(hào)中，會(huì)含有不少類(lèi)似方波的平頂波形。方波的波形對(duì)它所經(jīng)過(guò)的傳輸通路的幅度和相位響應(yīng)要求是比較高的。原理上講在節(jié)目主能量的頻率范圍中，若平坦的幅度和群時(shí)延發(fā)生偏差，就會(huì)使處理過(guò)的音頻信號(hào)平坦頂部產(chǎn)生傾斜，從而增加了峰值調(diào)制電壓，但平均電平并沒(méi)有增加。從峰/平比值看，該通路的平均電平減小了，因而響度就會(huì)被相應(yīng)減弱。對(duì)此，我們要保持處理后信號(hào)波形的原形。首先采用的方法是，在傳輸信號(hào)電纜的使用上，盡量選擇質(zhì)量上乘，性能優(yōu)良的傳輸電纜，要求其分布參數(shù)小、頻帶寬、采用線徑粗、衰耗小，屏蔽好的銅芯傳輸線。這點(diǎn)非常重要，也很有效果。另外，在傳輸連接中，盡量不添加任何附加設(shè)備及分支部件，如中間放大器、分配器等，以減小信號(hào)波形畸變，保證良好的傳輸質(zhì)量。
(2) 音頻處理系統(tǒng)設(shè)置
1、對(duì)音頻處理器來(lái)說(shuō)，它由兩個(gè)電路組成，一是慢動(dòng)的AGC，二是動(dòng)作與恢復(fù)時(shí)間適中的壓縮器，對(duì)每個(gè)頻段根據(jù)需要設(shè)置調(diào)節(jié)最佳的時(shí)間常數(shù)。我們?cè)趯?shí)際使用中得出結(jié)論，適當(dāng)?shù)貙⒌吐曨l段時(shí)間常數(shù)設(shè)置的比高聲頻段慢一些(約200μs左右)，此法在增加節(jié)目信號(hào)密度上起的作用較大
2、音頻處理器在基本系統(tǒng)中還增加了一些輔助的組件，啟用了音頻處理器裝在慢動(dòng)AGC與多頻段壓縮器之間的頻率均衡處理組件，來(lái)補(bǔ)償中波廣播信號(hào)典型存在的音頻頻響不佳的狀況。適當(dāng)?shù)靥嵘?00Hz-1.2KHz聲音能量在整個(gè)音頻頻譜中的分布，讓這段聲音在聽(tīng)覺(jué)上變得“較大”(人耳聽(tīng)覺(jué)最靈敏范圍在2KHz-8KHz)。可使聽(tīng)眾感到聲音變得真實(shí)動(dòng)聽(tīng)。
3、我們還使用了音頻處理器上稱為的“抵削失真”裝置，用它來(lái)提供絕對(duì)的負(fù)峰值控制，防止了音頻信號(hào)溢波，以消除聽(tīng)眾最可能聽(tīng)得見(jiàn)的一些頻段中的失真。
(3) 系統(tǒng)中音頻處理器擺放的位置
在系統(tǒng)中對(duì)音頻處理器所放置的位置，也是有講究的，為了有效的保護(hù)被音頻處理器處理過(guò)的峰值限制的波形，使其在傳送到發(fā)射機(jī)的過(guò)程中不發(fā)生改變，應(yīng)將音頻處理器靠近發(fā)射機(jī)放置，并且是距離越短越好。以免在傳輸過(guò)程中因分布參數(shù)變化，引起寄生調(diào)制峰值，使已處理過(guò)峰值限制的波形發(fā)生改變，造成音頻信號(hào)的波形失真。
4、合理使用音頻處理器的好處1
使用音頻處理器，除具有降低峰值電平，提高平均調(diào)制度，增加邊帶波功率以增加響度的優(yōu)點(diǎn)外，還有以下四方面的好處：
①可以解決由于錄制、交換、不同節(jié)目?jī)?nèi)容及使用不同的錄放設(shè)備而引起的節(jié)目電平差異較大的問(wèn)題，而這在人工手動(dòng)調(diào)整節(jié)目電平時(shí)難以很好解決。
②為建立語(yǔ)言節(jié)目和音樂(lè)節(jié)目之間的音量平衡創(chuàng)造了條件。
③可以對(duì)節(jié)目低潮時(shí)的弱信號(hào)進(jìn)行一定量的放大，使之不被雜音成分淹沒(méi)。通常節(jié)目中的高音成分的電平值較低，經(jīng)處理后可得到適量提升，高音頻成分不僅決定著節(jié)目的清晰度，而且與響度之間有著心里和生理上的復(fù)雜關(guān)系，由于清晰度的提高，使聽(tīng)眾感到響度也增加了。
④立體聲廣播，其覆蓋半徑約為同功率等級(jí)發(fā)射狀態(tài)的單聲道廣播的一半，采用音頻處理器后，因邊帶波功率的增大，使接收載波場(chǎng)略低于要求的地方也有可能收到質(zhì)量較高的信號(hào)，擴(kuò)大了覆蓋范圍。
據(jù)有關(guān)資料顯示：加工后的音樂(lè)較加工前的音樂(lè)的平均功率增大8.2dB，把它同壓縮15dB 的普通限放相比，得到的數(shù)值是5.9dB，這個(gè)數(shù)值實(shí)際上等于增大了發(fā)射功率的4 倍。用音頻處理器來(lái)增加覆蓋范圍，相對(duì)于其他方式，可節(jié)省大量的電力、設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用，是一種十分經(jīng)濟(jì)可行的方法。當(dāng)然，音頻處理器對(duì)節(jié)目?jī)?nèi)容的壓縮要適量，過(guò)大的壓縮會(huì)對(duì)節(jié)目?jī)?nèi)容產(chǎn)生損傷，影響音樂(lè)的藝術(shù)效果，會(huì)使立體聲廣播失去其應(yīng)有的特色。
因此，在發(fā)射機(jī)的節(jié)目輸入端，應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)的音頻處理器，以壓縮節(jié)目的動(dòng)態(tài)范圍，增加響度，擴(kuò)大節(jié)目覆蓋范圍，保證優(yōu)質(zhì)的立體聲播出。
（素材來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，由艾維網(wǎng)整編發(fā)布。）
——延伸閱讀——
數(shù)字聲頻處理器該如何選擇？
目前數(shù)字聲頻處理器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和品牌都很多，怎樣選用最適合的產(chǎn)品是十分重要的。
1看通道數(shù)
對(duì)于小型擴(kuò)聲系統(tǒng)，如果僅使用全頻揚(yáng)聲器，只需要輸入、輸出各兩個(gè)通道，即2×2的處理器。實(shí)際上，單聲道擴(kuò)聲1×1的處理器就可以了，但沒(méi)有這樣的產(chǎn)品，即使2×2的處理器也很少。因此，通常可使用2×4的處理器，這樣如果有低音揚(yáng)聲器，正好可分頻輸出低音通道。
如果系統(tǒng)設(shè)置了返聽(tīng)揚(yáng)聲器，通常返聽(tīng)信號(hào)取自調(diào)音臺(tái)各通道的AUX輔助輸出，返聽(tīng)信號(hào)需要一個(gè)獨(dú)立通道，這時(shí)可選用有3個(gè)輸入通道的產(chǎn)品，一般是3×6的處理器，其中返聽(tīng)通道信號(hào)可分配給兩路輸出接功率放大器兩個(gè)聲道，驅(qū)動(dòng)兩路返聽(tīng)揚(yáng)聲器。對(duì)于多功能場(chǎng)所就常常需要用到較多輸入、輸出通道的處理器。例如，一個(gè)有報(bào)告式和討論式兩種會(huì)議形式的會(huì)議廳對(duì)揚(yáng)聲器布置的要求不同，因此調(diào)音臺(tái)主輸出和編組輸出都要將輸出信號(hào)進(jìn)處理器處理后分別到兩組揚(yáng)聲器；同時(shí)，還要將不同的使用場(chǎng)景存儲(chǔ)以便調(diào)用。如果多功能場(chǎng)所還有多聲道影視功能，或者系統(tǒng)不使用調(diào)音臺(tái)，就需要有更多輸入、輸出通道的處理器。
2看功能
數(shù)字聲頻處理器基本都具備前面功能參數(shù)里提到的各項(xiàng)功能。部分處理器沒(méi)有圖示均衡。1/3倍頻程圖示均衡的頻點(diǎn)和頻譜儀一一對(duì)應(yīng)，對(duì)于調(diào)整系統(tǒng)均衡比較方便。但因?yàn)樗念l率和帶寬是固定的，而且?guī)捿^寬，容易影響附近的頻帶，使得某些頻點(diǎn)不容易均衡好；而參量均衡頻率和帶寬都是可變的，往往更容易均衡好，只是調(diào)試要有一定的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，參量均衡的段數(shù)也不能太少，輸入、輸出通道應(yīng)各不少于6段，最好能有8段或更多。有些處理器只有4段，最好不要選用，以免系統(tǒng)不能很好地均衡。
少數(shù)處理器（例如dbx PA）沒(méi)有路由功能，輸入、輸出的連接路徑是固定的，不能改變，可能無(wú)法滿足一些多功能場(chǎng)合的應(yīng)用。如果打算不使用調(diào)音臺(tái)，就要選用帶傳聲器輸入和幻象電源的處理器，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控可在計(jì)算機(jī)界面或外接面板上進(jìn)行。最好選擇傳聲器輸入帶智能混音的處理器，這樣就有可能做到現(xiàn)場(chǎng)免調(diào)控了。
如果希望能夠遠(yuǎn)程調(diào)試或控制，就要選擇帶網(wǎng)絡(luò)接口的處理器，這樣當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)某些問(wèn)題時(shí)，不去現(xiàn)場(chǎng)也有可能將問(wèn)題解決。如果使用了數(shù)字調(diào)音臺(tái)等數(shù)字設(shè)備，可選擇有AES/EBU等數(shù)字聲頻接口的處理器，以便直接用數(shù)字傳輸。還有，如果想用外接面板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控，要選有外接面板功能的處理器。
3看性能
①頻率響應(yīng)：
20 Hz-20 kHz在±0.5 dB以內(nèi)就可以了，一般處理器應(yīng)該都沒(méi)問(wèn)題。
②動(dòng)態(tài)范圍：
前面說(shuō)過(guò)，它表明了噪聲大小，因此這項(xiàng)指標(biāo)顯得比較重要。揚(yáng)聲器只要有幾毫瓦功率的噪聲在安靜的環(huán)境下就能明顯聽(tīng)到，所以動(dòng)態(tài)范圍至少達(dá)到100 dB，最好在110 dB以上。
③失真：
原則上當(dāng)然越低越好，但實(shí)際上在0.01%以下就可以了。
④共模抑制比：
如果輸入接線不長(zhǎng)并遠(yuǎn)離電源線等，有40 dB就夠了。但如果接線長(zhǎng)而又離電源線比較近，最好能在80 dB以上。
4看品牌
國(guó)外數(shù)字聲頻處理器比較知名的品牌有d b x、X T A、Symetrix、ASHLY、BIAMP、XILICA等，還有一些綜合擴(kuò)聲產(chǎn)品制造商如EV、Peavey等也有通用型數(shù)字聲頻處理器。其中ASHLY和Peavey的產(chǎn)品沒(méi)有圖示均衡。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)數(shù)字聲頻處理器品牌很多，實(shí)際上許多品牌產(chǎn)品都是由少數(shù)有開(kāi)發(fā)能力的企業(yè)代工貼牌的。由于國(guó)內(nèi)的數(shù)字聲頻處理器上市時(shí)間不很長(zhǎng)，性能指標(biāo)和國(guó)外品牌產(chǎn)品還有一定差距，而且大多數(shù)產(chǎn)品沒(méi)有圖示均衡，而參量均衡段數(shù)也較少，價(jià)格相對(duì)較低，但有個(gè)別品牌甚至比國(guó)外品牌同等功能和性能的產(chǎn)品還高。因此，國(guó)內(nèi)品牌的數(shù)字聲頻處理器還不像國(guó)產(chǎn)功率放大器、揚(yáng)聲器等產(chǎn)品有一定市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
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