分析數字化技術在擴聲領域的應用

（福建省泉州市永春縣文化館，福建 泉州 362600）

【摘要】：隨著社會的進步，科技的發展，特別是數字網絡技術的普及，使專業音響領域數字化、網絡化成為了一種趨勢。很多電視節目制作領域，數字一體化處理系統正逐步取代傳統的混響器、均衡器等模擬設備。在錄音與擴聲的技術領域也經歷了從模擬時代進入到數字時代的過程，現場擴聲也發生了重要變化。本文通過對設備轉變的分析，進一步闡述了現場應用的方式方法。

【關鍵詞】：數字化；技術；擴聲；應用

擴聲通常是指將講話者的聲音對聽者進行實時放大的過程。擴聲系統則是擴聲過程得以完善的體系及設備。擴聲的應用往往是講話者與聽者同在一個聲學環境中。成功的擴聲要求具有足夠響度和足夠的清晰度，并且能使聲音均勻地覆蓋聽眾，同時又不能覆蓋沒有聽眾的區域[1]。擴聲包括擴聲設備和聲場組成，主要由聲源和它周圍的聲環境、把聲音轉化為電信號的話筒、放大信號并對信號進行加工的設備、傳輸線、把信號轉變為聲信號的揚聲器和聽眾區的聲學環境等組成。

一.擴聲領域設備的數字化轉變

擴聲如果簡單地說就是將聲壓級不夠的聲源在一定空間中準確的還原和傳遞聲音信息。要想把聲音擴出去，首先要做的是將聲音拾取回來。傳統的聲音信號都是由模擬的電信號進行傳輸的，聲源在發聲時產生空氣波動即會帶動拾音器上的振臘振動產生弱電，弱電將形成的電信號通過話筒放大器時，效果器等諸多設備處理就形成了可用的高質量的聲音信號。從擴聲常用的設備來說，音頻處理設備在數字化轉變過程中轉變較大。音頻處理設備包括均衡器、混響器、延時器、壓限器等[2]。首先，在模擬時代的均衡器是由電路對電信號進行改變，評價均衡器的技術指標包括中心頻率、斜率，由于是電路組成物理屬性對制造工藝的要求以及電路設計的水平直接影響了其均衡的品質，在串聯諧振式均衡器中是通過電位器改變電極的輸出量時低頻調節電感太大，相應帶來諸多缺陷和不便。數字式的均衡器則運用數字信號代替電信號，降低了對于硬件的依賴后則更加穩定并沒有類似模擬均衡器的電感不平均的缺陷，可以做到精準。其次，其他效果器也是同樣的原理，從模擬時代進入數字時代后，由于效果不同在電路設計和程序編寫的算法不盡相同，但歸根結底都是運用二進制編碼進行計算。其計算速度以及效果都依賴于效果器內的DSP芯片來進行，進而保證了硬件數字效果器的工作效率。

二.數字化設備的局限性

對于聲音的處理由模擬信號向數字信號進行轉變之后，聲音信號的屬性發生了變化，經過模擬設備時遵循模擬信號的屬性可以達到時間同步，因此在以往的模擬時代不會被時間差困擾。而在數字化信號時代，由于轉換以及編碼的運算會產生延遲，信號通過數字設備時延遲時間也不盡相同。由此可見，在音樂錄音時需要將第一個數字設備在信號匯總進入錄機前將所有信號同步，那么就需要字時鐘來發送同步信號。此時不難發現字時鐘的重要性，如果沒有字時鐘的存在，無論是樂手的監聽、舞臺返聽、后場補償等均無法完成同步，對于舞臺效果或擴音效果來說無疑是致命的。擴聲與在錄音棚內進行的錄音是有很大差別的，從話筒的擺放到型號的選擇，都要根據現場的具體情況進行靈活運用。運用數字設備要想達到較好的擴音效果，則需要選擇較好的設備，才不會出現現場的擴聲聲場混亂、聲音渾濁嘯叫等問題。在數字設備日漸完善的今天擴聲領域已經形成了數字擴聲系統的操作模式，但無論數字設備多么先進，都需要擴音師因地制宜靈活運用擴音技術與擴音設備，才能做到高水準的擴聲效果。

三.數字技術在擴聲系統中的應用

隨著數字技術的日益成熟，數字技術在擴聲系統中得到了廣泛應用，顯然使擴聲系統得到了提升和改進。總結擴聲系統中數字系統的應用表現在以下幾個方面：

1.線性陣列音箱的普及與推廣

線性陣列音箱在市場上逐漸替代了傳統點聲源的常規音箱，線性陣列的設計理念也逐步引入到單只音箱的設計中，各大品牌相繼推出了具有垂直陣列結構的單體音箱，以適應不同大小場合的應用。所謂線性陣列，就是利用揚聲器單元之間的聲干擾原理，在有效設計聲場中，聲波由球面變為柱面波向外傳播[3]。由于每只線陣列音箱都有一個較窄的垂直指向性，使陣列中的每一只音箱的聲音能夠準確、集中地到達指定區域，與此同時，聲場計算軟件可以做聲場模擬，從而達到對整個聲場進行有效的設計和控制。另外，市面上的陣列音箱會同時帶有模擬音頻輸入接口和網絡數字傳輸接口，使用者可以用網線將音箱與電腦連接起來，利用專用控制軟件達到操作控制的目的。

2.數字功放應運而生

隨著數字音箱的發展和應用，數字功放也隨之而來。數字功放會比模擬功放的具有優越性，表現在其集普通模擬信號輸入、網絡數字信號輸入、數字DSP處理和數字功率放大器等功能于一體[4]。使用者可以連接網絡數字音頻信號和監控信號，實現對功放設備的遠程監控，對于功放的功能還可以實現遠程調節以及網絡音頻信號的接收。數字功放相比較模擬功放來說，具有體積小、重量輕、效率高、操作方便等優勢，與此同時，數字功放功率輸出有效率可達95%且只有5%的熱損耗，單從熱損耗一方面來說，只是模擬功放的十分之一。由此可見，數字技術應用在功放領域是一項新的突破，有利于聲音的擴展和擴音領域的發展。

3.擴聲系統的數字化、網絡化

媒體矩陣使擴聲系統具有了強大的音頻數字處理功能，同時支持了網絡傳輸，這使擴聲系統的數字化、網絡化發展得到了快速推廣。音頻系統的數字化，使得擴聲系統的管理功能更加強大，在系統調試和操作、信號處理或單色加工、彌補室內音質缺陷、創建立體聲擴聲效果以及產生特殊要求的聲音效果等方面都具有強大優勢。在信號記憶、存儲和重復調用、資源共享以及高質量信號遠程傳輸等方面都做出了突出貢獻。

4.計算機輔助設計技術

采用計算機輔助設計技術，能夠快速地計算出聲場中各項聲學參量，解決了在以往設計中一直困擾著設計者的許多難題。通過對揚聲器系統布局方式的調整和對房間聲學邊界條件等因素的調整，能夠很方便地對設計方案進行修改和驗證，從而獲得更好的設計結果。但要真實地反映現場的音質全貌并不容易做到[5]。舞臺上對于自然聲源的模擬，與傳聲器特性有關的參數的計算，以及聲場中的一些聲干涉現象等還很難模擬設計。因此計算機輔助設計是獲取擴聲系統良好音質的必要條件，但其模擬設計的結果只可以作為一個客觀的參考，不能簡單地作為實際聲場的完整再現。在計算機輔助設計過程中，設計者應對于聲學知識進行一定程度的了解，對于設計方案的適應場所能夠準確定位，并有能力及時解決現場發生的各種聲學問題。

綜上所述，數字技術將數字處理器與計算機平臺進行了優化組合，使得音響設計師在進行音響工程系統設計的同時，充分享受到了計算機網絡帶來的便利。數字化技術極大的方便了音響師對于音響系統的設計與控制，增強了系統的靈活性和方便性。面對擴音技術的新一代變革，音響師突破了一定范圍內的地域限制，實現了遠程控制。同時也為今后的擴音系統的發展提供了廣闊的技術空間。

參考文獻：

[1]王鴻.數字化網絡化技術在綜藝節目現場擴聲制作中的應用[J].現代電視技術，2012（9）：64-65.

[2]王恒乾.數字軟件調音臺SAC在擴聲領域的應用[J].音響技術，2013（3）：51-52.

[3]鄭典勇，徐文學，何健，等.擴聲系統發展淺述[J].聲頻工程，2009（9）：7-9.

[4]王季卿.廳堂音質設計和進展問題[J].近代聲學進展，1996（Z1）：544-553.

[5]孫廣榮.廳堂擴聲CAD與工程招標[J].電聲技術，2005（2）：6-8.