音频信号处理与控制.
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第8章 音频信号处理与控制
教育技术学
2018/10/5
常见的音频信号处理与控制主要有： ◆ 频率均衡（如斜坡均衡器、图示均衡 器、参数均衡器等）
◆ 增益控制（如压缩器、限幅器、扩展 器、动态处理）
◆ 音频调整与混合
教育技术学
2018/10/5
8.1 频率均衡器
均衡电路对频率响应调整的基本类型有三种:
压限器是压缩器与限幅器的总称。
压限器的主要作用是：
①压缩或限制节目的动态范围，防止过载削波 失真，保护功率放大器和扬声器系统等设备； ②产生特殊的音响效果； ③有时还起到“降噪器”作用。
教育技术学
2018/10/5
（1）压限器的工作原理
压限器的压缩及限幅特性如图8-8所示。
图8-8 压限器特性
输入信号电平增加的分贝数与输出信号电平增加的 分贝数之比称作压缩比。常用的压缩比为2:1至10:l 可调，压缩比大于10:1的称为限幅器，限幅的表示 法为∞:1，即无论输入电平如何增加．输出都不变
◆
◆
斜坡均衡器
图示均衡器
◆
参数均衡器等
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8.1.1频率均衡器的基本原理
图8-1基本提升滤波器频率响应
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8.1.1频率均衡器的基本原理
滤波器的锐度是这样定义的，即用中心频率 除以带宽，得到的数值就是滤波器的Q值。 对于中心频率为100Hz，带宽为50Hz的滤波 器，其Q值是2； 而对于中心频率为10kHz，带宽为50Hz 的 滤波器，其Q值是200。 典型的提升滤波器的Q值介于1到0之间。
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8.2 音频处理设备 8.2.1增益控制
系统增益是这类设备一个很重要的特征参数， 因此它们的稳态工作情况可以通过如图8-7所示 的输入输出的电平关系曲线图来描述，通常称 为转移曲线。
图8-7 基本放大器的转移曲线
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8.2 音频处理设备
1.压限器
图示均衡器之所以这样命名，是因为该均 衡器包含以倍频程或分数倍频程为中心频 率的一组滤波器，而这些滤波器在前面板 上的增益控制滑动触头排成的位置正好组 成与均衡器频率响应相对应的图形，如图 8-6所示。
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8.1.2频率均衡器的类型
图8-6 图示均衡器及频率调整特性
教育技术学
1.斜坡均衡器 2.图示均衡器 3.参数均衡器 4.混合均衡器
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8.1.2频率均衡器的类型
1.斜坡均衡器
在专业应用中，常常需要提升或切除某 个所选频率以上或以下的所有频率。实 现这个功能的滤波器称为斜坡滤波器。 低频斜坡滤波器的频率响应、高频斜坡 滤波器的频率响应如图8-5所示。
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8.1.2频率均衡器的类型
截止频率是指在该频率下增益停止增加或减 少，即该点处的增益在最大值以下或最小值 以上3dB，分别对应提升或切除。
过渡比率是指截止频率与翻转频率的比值， 它类似于峰值滤波器的Q值。
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8.1.2频率均衡器的类型
2.图示均衡器
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8.1.2频率均衡器的类型
3.参数均衡器
参数均衡器是使用最为灵活的均衡器，它 能提供对基本滤波器单元的所有参数的独 立控制。
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8.1.3频率均衡器的技术指标
1.中心频率 2.控制范围 3.Q值调整范围 4.中心频率调整范围 5.转折频率 6.斜率
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8.1.4频率均衡器的应用
（1）超低音：是指频率低于50Hz的声音。 （2）低音：它的频率范围在50～150Hz范围内。 （3）中低音：频率中150～500Hz范围内的声音。 （4）中音：频率在500～2000Hz之间的声音。 （5）中高音：频率在2～4kHz范围内的声音。 （6）高音：频率在4～8kHz范围内的声音。 （7）超高音：频率在8kHz以上的声音。
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8.1.2频率均衡器的类型
图8-5 斜坡均衡器频率响应
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8.1.2频率均衡器的类型
斜坡均衡器的提升或切除幅度由对滤波器正 常增益偏离的最大值来定义。 斜坡滤波器的频率特性由翻转频率、截止频 率和过渡比率来描述。
翻转频率是指在该点处增益在正常增益的基 础上变化了3dB，对于提升型的均衡器来说， 它的翻转频率是指在该点处增益在正常增益的 基础上提升了3dB。
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8.1.1频率均衡器的基本原理
在衰减模式下，使用提升特性曲线的镜像更适合， 这样的响应曲线如图8-4所示，此时Q值并非恒定。 与响应位置的提升模式相比，它的Q值要低得多， 这种特性的滤波器称为倒峰滤波器。
图8-4 倒峰滤波器频率响应
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8.1.2频率均衡器的类型
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8.1.1频率均衡器的基本原理
图8-2恒定Q值的提升滤波器频率响应
图8-2描述了滤波器的Q值恒定时，响应曲 线随增益的变化情况。曲线描述了每个滤 波器增益随频率的变化情况。
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8.1.1频率均衡器的基本原理
图8-3波形恒定的提升滤波器频率响应
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8.1.4频率均衡器的应用
1．满足不同节目源特征的需要。 2．适应人耳的听觉特性。 3．补偿听音环境的声学缺陷。
4．调节音色。
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8.1.4频率均衡器的应用
以下列出几种常用节目源的频率范围供参考: （l）电话系统的频率范围：300Hz～3.5kHz； （2）调幅（AM）广播的频率范围：150Hz～5kHz： （3）调频（FM）广播的频率范围：40Hz～15kHz： （4）粗纹唱片的频率范围：50Hz～7kHz； （5）密纹唱片的频率范围：30Hz～15kHz； （6）普及型卡式录音机的频率范围：150Hz～5kHz； （7）高级卡式录音机的频率范围：30Hz～18kHz； （8）普通录像机(VHS)的音频频率范围：80Hz～10kHz； （9）Hi-Fi录像机的音频频率范围：50Hz～18kHz； （10）PCM录像机的音频频率范围：20Hz～20kHz； （11）CD机的频率范围：2Hz～20kHz。
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常见的音频信号处理与控制主要有： ◆ 频率均衡（如斜坡均衡器、图示均衡 器、参数均衡器等）
◆ 增益控制（如压缩器、限幅器、扩展 器、动态处理）
◆ 音频调整与混合
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8.1 频率均衡器
均衡电路对频率响应调整的基本类型有三种:
压限器是压缩器与限幅器的总称。
压限器的主要作用是：
①压缩或限制节目的动态范围，防止过载削波 失真，保护功率放大器和扬声器系统等设备； ②产生特殊的音响效果； ③有时还起到“降噪器”作用。
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（1）压限器的工作原理
压限器的压缩及限幅特性如图8-8所示。
图8-8 压限器特性
输入信号电平增加的分贝数与输出信号电平增加的 分贝数之比称作压缩比。常用的压缩比为2:1至10:l 可调，压缩比大于10:1的称为限幅器，限幅的表示 法为∞:1，即无论输入电平如何增加．输出都不变
◆
◆
斜坡均衡器
图示均衡器
◆
参数均衡器等
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图8-1基本提升滤波器频率响应
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8.1.1频率均衡器的基本原理
滤波器的锐度是这样定义的，即用中心频率 除以带宽，得到的数值就是滤波器的Q值。 对于中心频率为100Hz，带宽为50Hz的滤波 器，其Q值是2； 而对于中心频率为10kHz，带宽为50Hz 的 滤波器，其Q值是200。 典型的提升滤波器的Q值介于1到0之间。
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8.2 音频处理设备 8.2.1增益控制
系统增益是这类设备一个很重要的特征参数， 因此它们的稳态工作情况可以通过如图8-7所示 的输入输出的电平关系曲线图来描述，通常称 为转移曲线。
图8-7 基本放大器的转移曲线
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8.2 音频处理设备
1.压限器
图示均衡器之所以这样命名，是因为该均 衡器包含以倍频程或分数倍频程为中心频 率的一组滤波器，而这些滤波器在前面板 上的增益控制滑动触头排成的位置正好组 成与均衡器频率响应相对应的图形，如图 8-6所示。
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图8-6 图示均衡器及频率调整特性
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1.斜坡均衡器 2.图示均衡器 3.参数均衡器 4.混合均衡器
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8.1.2频率均衡器的类型
1.斜坡均衡器
在专业应用中，常常需要提升或切除某 个所选频率以上或以下的所有频率。实 现这个功能的滤波器称为斜坡滤波器。 低频斜坡滤波器的频率响应、高频斜坡 滤波器的频率响应如图8-5所示。
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截止频率是指在该频率下增益停止增加或减 少，即该点处的增益在最大值以下或最小值 以上3dB，分别对应提升或切除。
过渡比率是指截止频率与翻转频率的比值， 它类似于峰值滤波器的Q值。
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2.图示均衡器
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3.参数均衡器
参数均衡器是使用最为灵活的均衡器，它 能提供对基本滤波器单元的所有参数的独 立控制。
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1.中心频率 2.控制范围 3.Q值调整范围 4.中心频率调整范围 5.转折频率 6.斜率
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8.1.4频率均衡器的应用
（1）超低音：是指频率低于50Hz的声音。 （2）低音：它的频率范围在50～150Hz范围内。 （3）中低音：频率中150～500Hz范围内的声音。 （4）中音：频率在500～2000Hz之间的声音。 （5）中高音：频率在2～4kHz范围内的声音。 （6）高音：频率在4～8kHz范围内的声音。 （7）超高音：频率在8kHz以上的声音。
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图8-5 斜坡均衡器频率响应
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斜坡均衡器的提升或切除幅度由对滤波器正 常增益偏离的最大值来定义。 斜坡滤波器的频率特性由翻转频率、截止频 率和过渡比率来描述。
翻转频率是指在该点处增益在正常增益的基 础上变化了3dB，对于提升型的均衡器来说， 它的翻转频率是指在该点处增益在正常增益的 基础上提升了3dB。
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8.1.1频率均衡器的基本原理
在衰减模式下，使用提升特性曲线的镜像更适合， 这样的响应曲线如图8-4所示，此时Q值并非恒定。 与响应位置的提升模式相比，它的Q值要低得多， 这种特性的滤波器称为倒峰滤波器。
图8-4 倒峰滤波器频率响应
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图8-2恒定Q值的提升滤波器频率响应
图8-2描述了滤波器的Q值恒定时，响应曲 线随增益的变化情况。曲线描述了每个滤 波器增益随频率的变化情况。
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图8-3波形恒定的提升滤波器频率响应
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8.1.4频率均衡器的应用
1．满足不同节目源特征的需要。 2．适应人耳的听觉特性。 3．补偿听音环境的声学缺陷。
4．调节音色。
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8.1.4频率均衡器的应用
以下列出几种常用节目源的频率范围供参考: （l）电话系统的频率范围：300Hz～3.5kHz； （2）调幅（AM）广播的频率范围：150Hz～5kHz： （3）调频（FM）广播的频率范围：40Hz～15kHz： （4）粗纹唱片的频率范围：50Hz～7kHz； （5）密纹唱片的频率范围：30Hz～15kHz； （6）普及型卡式录音机的频率范围：150Hz～5kHz； （7）高级卡式录音机的频率范围：30Hz～18kHz； （8）普通录像机(VHS)的音频频率范围：80Hz～10kHz； （9）Hi-Fi录像机的音频频率范围：50Hz～18kHz； （10）PCM录像机的音频频率范围：20Hz～20kHz； （11）CD机的频率范围：2Hz～20kHz。