现代音响与调音技术-图示均衡器、压扩器、电子分频器

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均衡器(Equalizer,简称EQ),它是将音频信号分为 多个不同频段,然后通过不同频段中心频率对各频 段信号电平按需要进行提升或衰减,以期达到听觉 上的频率平衡的频率处理设备,即它是一个多频段 的频响处理设备。均衡器是扩声系统中应用最广泛 的信号处理设备。
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作用如下:
校正各种音频设备产生的频率失真,以获得平坦 响应。对声源的音色结构加工处理,用于刻画乐 器和演员的音色个性,提高音响艺术的表现效果。 改善室内声场,改善由于房间共振特性或吸声特 性不均匀造成的频率失真,确保频率特性平直。
人声可能出现齿音。这段频率通 大部分吹奏类乐
常通过压限器来美化。

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声音各个波段的作用:下表提供人听觉上下限内声音各 个波段对听觉感受的影响,按着频率由高到底排列。
这个频率的穿透力很强。人耳耳腔的谐振频率
是1-4KHz所以人耳对这个频率也是非常敏感
的。如果频率成分过少,听觉能力会变差,语
音显得模糊不清了。如果这个频率成分过强了,
为:1倍频式,1/2倍频式,1/3倍频式,1/4倍频式等
多种。
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一般常用的专业多频段图示均衡器有单通道15段 和31段及双通道15段和31段四种。双通道均衡器 两个通道的频率特性独立调整,互不影响。一般 15段均衡器的中心频率按2/3倍频程选取, 31段 频率均衡器,以选择1/3倍频程为好,各频率点的最 大提升和最大衰减因均衡器不同而异,一般多为 ±15dB和±12dB。
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2)产生特殊的音响效果 利用压缩器起控时间和恢复时间的配合性可以 来创造一些类似反射声的音响效果。 3)使音量变化平稳 当话筒与音源之间的距离发生改变时,压限器 可使音量平稳变化。
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压限器的工作原理
压缩器实际上是一个自动音量控制器,它是由 带有自动增益控制(AGC)的放大电路组成的。 当输入信号超过称为阈值(Threshold)的预定电 平(也称压缩阈或门限)时,压缩器的增益就下 降,使得信号被衰减。
第5章 音频信号处理设备
什么是音频信号处理设备?
它是一个总称。音频信号处理设备(Audio Signal Processor)是指在音响系统中对音频信 号进行修饰和加工处理的部件、装置或设备。
在专业音响设备中,可以作为一个设备的部件 出现在调音台,扩音机内部,也可以做成一台 完整的独立设备,作为扩声等音响系统的组成 部分。
虽然人耳对信号响度的感觉与其均方根值成比例, 短时间内的高峰值并不显著增加信号的响度。但 为了避免信号峰触发压缩,需调节信号增加时间, 以便使波形超过阈值电平的时间足够构成平均电 平的增加。
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均衡器调试注意事项
(6)均衡器各频点的电位器都应在中心线上下合理 分布,当电位器都偏向中心线上方时,容易引起均 衡器过载;当电位器都偏向中心线下方时,会引起 均衡器以前设备的电信号过载产生失真,而且这样 的状态在使用多声道均衡器时还会使各通道的增益 产生差别并产生不同的相移,使声像发生变化。
(7)16KHz以上的频率不宜提升过高,防止在特殊 情况下将高频扬声器烧毁;20Hz、25Hz的低频也 不应提升过多,那样容易对低音扬声器造成冲击。
对于突发的信号、过强的信号以及误操作产生 的过载信号和声反馈,压限器能自动地将其信号 幅度按一定的比例进行压缩或限幅,从而使功率 放大器和音箱系统得到保护。
例如:话筒受到强烈碰撞,使声源信号发生极 大的峰值,或者插件接触不良或受到碰击产生 瞬间强大电平冲击, 有可能使功放和扬声器系 统的高音单元受到损坏 ,使用压限器可以使它们 得到保护。
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2. 均衡器在扩声系统中的应用
均衡器在扩声系统中有很多用途,例如弥 补环境声场缺陷,消除声反馈,衰减噪声频 带以改善系统信噪比,提高音质等等,最主 要用来改善环境声场,也就是改善听音环境 的频率特性,使其频响曲线趋于平坦。
若在调整均衡器时对各频率点只作衰减处理,不要提升, 此时的均衡器可以称为“声场均衡器”或“房间均衡器”
延时器和混响器
通过机械或电子的方法来模拟闭室内声 音信号的延时和混响特性,使乐音更加 丰富和亲切,并可制造一些特殊的音响 效果。
听觉激励器
在原来的音乐信号的中频区域加入适当 的谐波成分,以模拟现场演出时的环境 反射,使信号更具有自然鲜明的现场感 和细腻感,并使声音更具穿透力。 4
5.1 图示均衡器
由于在专业音响系统中,音频信号处理设备 通常是围绕调音台连接的,因此也将独立的信 号处理设备称为调音台的周边设备,简称周边 设备。
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使用信号处理设备的目的
一种是对信号进行修饰求得音色美化,达到更为优 美动听或取得某些特殊效果;
其次是为了改进传输信道本身的质量,以求得改善 信噪比和减小失真或弥补某些环境的声缺陷等。
150- 300
这段频率影响声音的力度,尤其是男 声声音的力度。这段频率是男声声音 的低频基音频率,同时也是乐音中和 弦的根音频率。
男声
80- 160
这个频段的声音主要表现音乐的厚实感, 音响在这部分重放效果好的话,会感到 音乐厚实有底气.如果表现不好,音乐 会有沉闷感,甚至是有气无力。
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声音各个波段的作用:下表提供人听觉上下限内声音各 个波段对听觉感受的影响,按着频率由高到底排列。
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均衡器使用的电路不同 可分为有源均衡器和无源均衡器;
根据中心频率不同,可分为低频均衡器,中频均衡器, 高频均衡器和多频段均衡器;
根据均衡的声音信号的声道数,又可分为单声道频率 均衡器和双声道频率均衡器;
根据其他参数(如中心频率)是否可调,可分为图示均 衡器和参量均衡器。
图示均衡器按照频率划分的方式不同,可以进一步分
按照信号处理设备的基本结构可分为
机械式信号处理设备 电子式信号处理设备
钢板混响器、金箔混响器 和弹簧混响器
目前除少数有特殊用途和特 殊效果要求的处理设备外, 各种信号处理设备基本上都 已实现了“电子化”。 2
按照信号处理设备的用途可分为
滤波器和均衡器
通过对不同频率或频段的信号分 别进行提升、衰减或切除,以达 到加工美化音色和改进传输信道 质量的目的,并可以对扩声环境 的频率特性加以修正。
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5.2 压缩/限幅器
为什么要使用压缩/限幅器? 在立体声音响系统中,节目源信号的动态范围很宽,
音频系统设备的动态范围与之相比要小得多,如交响 乐可达100dB,而扩声系统采用的是模拟设备,它的 动态范围只在80dB,这就要求调音师依据声源的实际 电平进行衰减而不致使产生过激失真,可以利用压限 器对音频信号压缩或限幅,使其动态范围与音频设备 相吻合,以免许多信息在背景噪声中浪费掉,以保证 信号传输不失真。
5 阈值电平 4. 6. 应提升的信号电平
6 平
应衰减的信号电
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通常我们用压缩特性来描述压限器,使用压缩比率 这个性能指标。
使压缩器的输出信号增加1dB,所需增加输入信号
的dB数称为压缩比率(简称压缩比)或压缩曲线的斜
率。例如对于4∶1的压缩比率,输入信号增加8dB,
其输出值将增加2dB。
1:1 无压缩
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声音各个波段的作用:下表提供人听觉上下限内声音各 个波段对听觉感受的影响,按着频率由高到底排列。
频率段(单位: Hz)
16k-20k
12k-16k
听感影响
这段频率可以影响高频的亮度,以及 整体的空间感,这段频率过少会让人 觉得有点闷,太多则会产生飘忽感, 容易产生听觉疲劳。
12k-16k 这段频率能够影响整体的 色彩感,这段频率过于黯淡会导致乐 器失去个性,过多则会产生毛刺感, 后期处理的时候,往往会通过激励器 来美化这段频率 。
代表乐器
电子合声、古筝钢 琴等乐器的泛音
镲、铃、铃鼓、沙 锤、铜刷、三角铁 等打击乐器的高频 泛音

三角铁
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声音各个波段的作用:下表提供人听觉上下限内声音各 个波段对听觉感受的影响,按着频率由高到底排列。
8k-12k 4k-8k
8~12kHz是音乐的高音区,对音
响的高频表现感觉最为敏感。适
当突出(5dB以下)对音响的层次
压缩/限幅器和扩展器 这是一种其增益随着信号大小而 变化的放大器。其作用是对音频 信号进行动态范围的压缩或扩展, 从而达到美化声音,防止失真或 降低噪声等多种不同目的。
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电子分频器
一种有源分频器,其作用与音箱中的分 频器相似,它将宽频带音频信号分成高、 中、低等不同的频段,通过不同的音箱 达到分频段扩声的目的。
则会产生咳声的感觉。2~4kHz对声音的亮度
影响很大,这段声音一般不宜衰减。有适当的
提升可以提高声音的明亮度和清晰度,但是在
2k- 4kHz时不能有过多的突出,否则女声的齿音会 部分女声、以及大部分
4k 过重。
吹奏类乐器
1-2kHz可以适当多一点,但是不宜超过3dB, 可以提高声音的明亮度,但是,过多会使声音 1-2k 发硬。
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什么是压缩/限幅器? 压缩限幅器简称压限器(Compressor/Limiter),具
有压缩和限幅两种功能。主要用于压缩或限制节目 信号的动态范围,避免过激失真的音频信号的处理 设备。许多压限器中还设有噪声门,可以有效地去 除音频信号中的噪声信号,提高系统的信噪比。
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压限器的作用 1)抑制信号幅度,保护扩声系统
1 kHz是音响器材测试的标准参考频率,通常 在音响器材中给出的参数是在1 kHz下测试。 1k 这是人耳最为敏感的频率。
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声音各个波段的作用:下表提供人听觉上下限内声音各 个波段对听觉感受的影响,按着频率由高到底排列。
在300-500Hz频段的声音主要是表 现人声的(唱歌、朗诵),这个频段 300- 上可以表现人声的厚度和力度,好则 500 人声明亮、清晰,否则单薄、混浊。 人声
A
输பைடு நூலகம்
2:1 压缩


B 曲线A的压缩比为1:1,它表明信
号 电
阈值电压
号没有经过压缩;曲线B的压缩比 是2:1,它表明输出信号的电平值

仅为输入信号的一半。当然,压缩
输入信号电平
变化是需要时间的。而且声音信号 是不断变化的,因此在某一瞬间可
图 压缩特性
能超出阈值电平,接着又低于阈值
电平。
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所以,在信号超出阈值电平后压缩器降低增益和 在输入信号降至低于阈值电平之后压缩器恢复增益 的速度必须确定,也就是它们应按要求跟上信号的 变化,可见此速度分别取决于信号增加的时间和恢 复的时间。
大鼓、定音鼓,还 有钢琴、大提琴、 大号等少数存在极 低频率的乐器
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实践证明,在150~500Hz频段影响语音的清晰度, 2~4kHz频段影响人声的明亮度,这是音质的敏感 频段;频率响应的中低频段和中频段的波峰、波 谷都严重影响音色的丰满度;相对而言,125Hz以 下和8kHz以上对音色的影响不是很大,因为人耳 难以分辨清楚,但这个频段对音质很重要,尤其 对高层次的音乐要求更是如此:125Hz以下不足音 质欠丰满,8kHz以上缺乏则音质表现力欠佳,缺 乏色彩与细腻的魅力。
和色彩有较大帮助,也会让人感
到高音丰富。但是,太多的话会
增加背景噪声,同时也会让人感
到声音发尖、发毛。如果这段缺 长笛、双簧管、
乏的话小,号声音将缺乏感染力和活 双簧小号管、短笛等高
力。
音管乐器
这段频率最影响语音的清晰度、
明亮度、如果这频率成分缺少,
音色则变得平平淡淡;如果这段
频率成分过多,音色则变得尖锐, 部分女声、以及
60- 100
20- 60
这段频率影响声音的混厚感,是低音 的基音区。如果这段频率很丰满,音 色会显得厚实、混厚感强。如果这段 频率不足,音色会变得无力;而如果 这段频率过强,音色会出现低频共振 声,有轰鸣声的感觉。
这段频率影响音色的空间感,这是因 为乐音的基音大多在这段频率以上。 这段频率是房间或厅堂的谐振频率。 这段频率很难表现,在一些HiFi音响 中,不惜切掉这段频率来保证音色的 一致性和可听性。
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调整方法: 采用音频信号发生器等设备,对厅堂的频率响应曲
线进行测定。然后在均衡器上进行均衡处理,使厅堂的 实际频响曲线接近平直,从而改善厅堂的声场,提高声 音的传播质量。这种方法通常用在音乐厅、剧院等专业 演出场所,它需要有一定的设备条件。
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均衡器调试注意事项
(1)选择各频率点要有针对性和目的性; (2)高低音频率的调节要有限度; (3)两个相邻频率点之间的提升和衰减不要出现大幅度的峰 谷交错,一般不超过3dB为宜;避免某两个相邻频点提升 衰减差异过大,尽量圆滑过渡。否则声音产生频率失真。 (4)各扩声通道不要按同一频响特性均衡,无法表现不同声 源的特点; (5)不把电位器调节在最上方或最下方,以免产生过大 的相位移动,减小系统实际的动态。
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