數(shù)字聲頻處理器及使用

熊 堅(jiān)（揚(yáng)州明德科技有限公司 ，江蘇 揚(yáng)州 225001）

數(shù)字聲頻處理器在擴(kuò)聲系統(tǒng)的使用愈來(lái)愈廣泛，筆者在此介紹處理器及其使用方面的一些問(wèn)題。

1 數(shù)字聲頻處理器的特點(diǎn)

傳統(tǒng)擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲源設(shè)備（傳聲器或播放器）輸出的模擬聲頻信號(hào)經(jīng)調(diào)音臺(tái)和各種周邊設(shè)備（均衡、壓限、分頻和延時(shí)等）進(jìn)入功率放大器，推動(dòng)揚(yáng)聲器擴(kuò)聲。而數(shù)字聲頻處理器是把聲頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后用軟件對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種處理，最后再還原成模擬聲頻信號(hào)。它集中了上述所有模擬周邊設(shè)備甚至包括調(diào)音臺(tái)的功能，因此系統(tǒng)有時(shí)只需要聲源、數(shù)字聲頻處理器、功率放大器和揚(yáng)聲器，而原來(lái)模擬設(shè)備所有的控制和調(diào)整都由數(shù)字聲頻處理器通過(guò)面板或外接計(jì)算機(jī)用軟件調(diào)試。這樣不僅使系統(tǒng)顯得十分簡(jiǎn)潔，而且數(shù)字聲頻處理器還有以下幾大特點(diǎn)。

首先是場(chǎng)景存儲(chǔ)功能。一個(gè)擴(kuò)聲系統(tǒng)常常需要有不同使用功能，例如會(huì)議、演出和影視播放等，甚至同一功能也可能有多種不同要求，這就需要系統(tǒng)對(duì)不同功能有不同的連接和特性。如果使用傳統(tǒng)的模擬設(shè)備勢(shì)必要切換連接和更改設(shè)置，這是比較麻煩的。而數(shù)字聲頻處理器可以設(shè)置多種使用場(chǎng)景并加以儲(chǔ)存，使用時(shí)只要根據(jù)需要直接調(diào)用某個(gè)場(chǎng)景就可以了。

其次是鎖定功能。數(shù)字聲頻處理器調(diào)試結(jié)果可以加密碼鎖定，這樣就避免了調(diào)試好的系統(tǒng)被其他人調(diào)亂。

最后是儲(chǔ)存?zhèn)浞莨δ堋Ｄ芎陀?jì)算機(jī)連接調(diào)試的數(shù)字聲頻處理器，其調(diào)試結(jié)果一般都可以在計(jì)算機(jī)上備份儲(chǔ)存。一旦處理器忘記鎖定被調(diào)亂或設(shè)備本身故障維修、更換后，都可以迅速恢復(fù)原來(lái)的調(diào)試結(jié)果。

2 數(shù)字聲頻處理器的基本結(jié)構(gòu)

數(shù)字聲頻處理器包括輸入和輸出兩大部分。

輸入部分一般有2~8通道或更多，每個(gè)通道的功能包括增益、相位（極性）、均衡（參量均衡和圖示均衡，有些產(chǎn)品沒(méi)有圖示均衡）、壓限、延時(shí)等。

輸出部分一般也有2~8通道或更多，每個(gè)通道的功能包括路由，增益、相位（極性）、均衡（通常只有參量均衡）、壓限、延時(shí)、分頻等。

有些處理器采用功能模塊自由編排的方式，各功能模塊可以根據(jù)需要隨意設(shè)置在輸入或輸出通道。

基本的數(shù)字聲頻處理器輸入、輸出通道都是線路電平，接在調(diào)音臺(tái)后面代替各種模擬周邊設(shè)備；有的處理器輸入通道可以是傳聲器電平并帶有幻象電源，甚至有智能混音，這樣在小型擴(kuò)聲系統(tǒng)中可省去調(diào)音臺(tái)；有些處理器還帶有網(wǎng)絡(luò)接口，可以用計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試和控制；還有些處理器有數(shù)字聲頻接口，可直接接入數(shù)字聲頻系統(tǒng)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聲頻傳輸和控制，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)所集中控制。

3 數(shù)字聲頻處理器的功能

（1）增益（GAIN）：輸入和輸出通道一般都設(shè)有增益控制。

（2）相位（PHASE，或用極性POLARITY）：可以使處理器通道相位在＋、－極性之間轉(zhuǎn)換，一般使用得比較少。

（3）均衡（EQ）：輸入和輸出通道有4～8段參量均衡，許多處理器在輸入通道還有28～31段圖示均衡，輸出通道通常不設(shè)置圖示均衡。

（4）壓縮（COMP）：輸入通道一般有壓縮器，它有啟動(dòng)電平、壓縮比、啟動(dòng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間等幾個(gè)參數(shù)。

（5）限幅（LIMIT）：輸出通道通常只有限幅器而沒(méi)有壓縮器，限幅器有啟動(dòng)電平、啟動(dòng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間這幾個(gè)參數(shù)。

（6）延時(shí)（DELAY）：一般輸入和輸出通道都有延時(shí)，但輸入延時(shí)使用得比較少，除非這個(gè)輸入通道對(duì)應(yīng)的所有輸出通道都要延時(shí)，而這種情況并不多見(jiàn)。

（7）路由（ROUTING，或用混合MIXER）：可以看成信號(hào)矩陣，就是將任意一路輸入通道信號(hào)接到任意一路（或多路）的輸出通道上，因此每個(gè)輸出通道可以各自接不同的輸入通道，也可以接到同一個(gè)輸入通道。有些處理器的路由部分可以控制信號(hào)比例，也就是輸出通道不僅可選擇接哪個(gè)輸入通道，而且接入這個(gè)通道的信號(hào)電平也可以調(diào)整。

（8）分頻（X-OVER）：分頻濾波器一般有巴特沃斯（Butterworth）、林克威治-瑞利（Linkwitz-Riley）和貝塞爾（Bessel）等幾種形式，它們各有特點(diǎn)，以巴特沃斯最為常用。

濾波器的斜率有每倍頻程衰減6 dB、12 dB、18 dB、24 dB、48 dB等幾種，濾波器斜率越大，分頻越徹底。

4 數(shù)字聲頻處理器的性能指標(biāo)

數(shù)字聲頻處理器性能指標(biāo)很多，包括模擬參數(shù)、數(shù)字參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)等。筆者只選擇一些對(duì)選用處理器比較有參考意義的性能指標(biāo)加以說(shuō)明，這些參數(shù)實(shí)際上是聲頻設(shè)備通用性能指標(biāo)的一部分。

（1）頻率響應(yīng)：這里只是指幅頻特性。通常以中頻為基準(zhǔn)，在額定的頻率范圍內(nèi)輸出幅度的最大值和最小值與中頻之比的對(duì)數(shù)，單位dB。

（2）動(dòng)態(tài)范圍：最大不失真電平和噪聲電平之比的對(duì)數(shù)，單位dB。因此，動(dòng)態(tài)范圍和最大輸出電平dB數(shù)之差也就表明了設(shè)備的噪聲電平大小。

（3）失真：實(shí)際上只是指波形的非線性失真（諧波失真）百分比。

（4）共模抑制比：平衡輸入端對(duì)差模信號(hào)的放大倍數(shù)與對(duì)共模信號(hào)的放大倍數(shù)之比的對(duì)數(shù)，單位dB。也就是抑制共模信號(hào)的能力。如果平衡輸入端接線比較長(zhǎng)而又可能靠近電磁干擾源，那么共模抑制比高就能夠更好地抗干擾。

5 數(shù)字聲頻處理器的選用

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）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）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）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）品牌

國(guó)外數(shù)字聲頻處理器比較知名的品牌有dbx、XTA、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。

dbx的PA處理器（見(jiàn)圖1）在小型工程中一直用得比較多，但它的中文說(shuō)明書(shū)翻譯得很糟糕。為此筆者幾年前曾寫(xiě)了一篇《dbx PA簡(jiǎn)明使用方法》發(fā)表在CA001網(wǎng)站論壇上，很受歡迎，該文在百度文庫(kù)和豆丁網(wǎng)等也有收錄，帖子至今還常常有人回復(fù)，這也說(shuō)明PA應(yīng)用之廣。該產(chǎn)品價(jià)格雖然比較便宜，但卻是2×6的，而且還有圖示均衡。遺憾的是，前面提到過(guò)它沒(méi)有路由，而且只能用面板調(diào)試，不能連接計(jì)算機(jī)，因此也不可能把調(diào)試結(jié)果備份在計(jì)算機(jī)上。dbx其他型號(hào)的處理器還很多。

XILICA處理器（見(jiàn)圖2）近幾年應(yīng)用日漸增多，其產(chǎn)品有XA、XP和XD共3個(gè)系列，性價(jià)比較高，筆者曾有介紹的專文《Xilica數(shù)字聲頻處理器及其使用》發(fā)表在《音響技術(shù)》2013年第5期上。

Symetrix處理器（見(jiàn)圖3）是很不錯(cuò)的產(chǎn)品，它的Jupiter系列有4×4、8×8和12×4共3種，輸入不僅可選線路或傳聲器電平，而且?guī)Щ孟箅娫矗€有自動(dòng)混音和自動(dòng)增益控制，尤其適合應(yīng)用在中小型會(huì)議場(chǎng)所和法庭等現(xiàn)場(chǎng)免調(diào)控的擴(kuò)聲系統(tǒng)中，性價(jià)比很高，具體也留待今后專門(mén)介紹。

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)。

筆者從諸多國(guó)產(chǎn)數(shù)字聲頻處理器中選用過(guò)力瑞聲產(chǎn)品，有2進(jìn)4出到8進(jìn)8出等6個(gè)品種，輸入通道有31段圖示均衡或15段參量均衡，輸出通道有15段參量均衡；聯(lián)機(jī)界面設(shè)計(jì)比較人性化，而且有中英文可選；同時(shí)有自動(dòng)存儲(chǔ)功能，可避免忘記存儲(chǔ)斷電使調(diào)試結(jié)果丟失。相對(duì)而言，功能比較完善，技術(shù)指標(biāo)也較高，性價(jià)比不錯(cuò)。

6 數(shù)字聲頻處理器的使用

數(shù)字聲頻處理器在擴(kuò)聲系統(tǒng)主要有兩種使用方法。

當(dāng)擴(kuò)聲系統(tǒng)有調(diào)音臺(tái)時(shí)，通常是接在調(diào)音臺(tái)和功率放大器之間代替?zhèn)鹘y(tǒng)的周邊設(shè)備，只要按傳統(tǒng)周邊設(shè)備的要求設(shè)置和調(diào)試即可。

另一種是擴(kuò)聲系統(tǒng)不使用調(diào)音臺(tái)，就利用數(shù)字聲頻處理器的混音功能代替調(diào)音臺(tái)。由于數(shù)字聲頻處理器的輸入通道一般最多16路，而且各輸入通道增益和均衡的調(diào)節(jié)都不像調(diào)音臺(tái)那樣直觀、方便，因此通常只適用于會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)，而且便于會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)打開(kāi)電源就能以最適宜的音量發(fā)言，不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控；而媒體播放音量直接由筆記本計(jì)算機(jī)播放器控制。

要做到這種“易控”方式，最方便簡(jiǎn)潔的是使用帶自動(dòng)混音功能的數(shù)字聲頻處理器，例如前面提到的Symetrix的Jupiter系列。但由于數(shù)字聲頻處理器輸入通道越多價(jià)格也越高，而通常多只發(fā)言傳聲器型號(hào)相同，并不需要個(gè)別均衡，因此更合理的方法是另外使用智能混音器作為傳聲器自動(dòng)混音，從而大大減少數(shù)字聲頻處理器輸入通道數(shù)量，以降低系統(tǒng)造價(jià)。

對(duì)于不使用調(diào)音臺(tái)的數(shù)字聲頻處理器使用方式，有個(gè)問(wèn)題要特別注意。如果擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)需要將聲頻信號(hào)錄音、送至分會(huì)場(chǎng)；或者是視頻會(huì)議會(huì)場(chǎng)需要把本會(huì)場(chǎng)的聲頻信號(hào)接入視頻會(huì)議終端以便送至遠(yuǎn)端會(huì)場(chǎng)，這些聲頻信號(hào)都要取自數(shù)字聲頻處理器單獨(dú)的輸出通道，而它是在處理器內(nèi)部路由到輸入通道的。因此，擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)頻率均衡就不能在數(shù)字聲頻處理器的輸入通道進(jìn)行，只能在數(shù)字聲頻處理器的本地?fù)P聲器輸出通道上均衡，否則上面需要的那些聲頻信號(hào)就包含了對(duì)所在擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)聲學(xué)環(huán)境和揚(yáng)聲器特性的系統(tǒng)頻率均衡結(jié)果，頻率特性就不正常了。特別是系統(tǒng)均衡量較大時(shí)更為明顯。

最后提一下“媒體矩陣”，它除了數(shù)字聲頻處理器的上述功能外，還提供了更多類(lèi)型的智能處理。不過(guò)隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在數(shù)字聲頻處理器也愈來(lái)愈完善，往往已涵蓋了媒體矩陣絕大多數(shù)功能，有時(shí)兩者已經(jīng)很難截然區(qū)分。因此，除了特別大型的系統(tǒng)外，一般用數(shù)字聲頻處理器就能很好地滿足要求。