幾種常見擴聲系統信號動態處理設備的對比與應用

高 銀

(69330部隊 政治工作處,哈密839200)

信號動態處理設備是擴聲系統周邊設備的重要組成部分,它既可限制極大的峰值信號來保護系統,也可使幅度較小的信號得到提升,既可以消除無音頻信號期間的噪聲,也可產生特殊的播音效果,因此得到了廣泛運用。如何熟練掌握其基本原理特性、合理配置主要參數、靈活運用方法技巧,切實從源頭把好聲音關口,發揮出其應有的效能,值得探討。

1 信號動態處理設備的主要模式

1.1 壓縮器與限幅器

壓縮器是指當輸入信號的電平增大時,系統將會對過大的輸入信號電平進行自動比例壓縮控制,壓縮控制的主要目的是為了使輸出信號不過載、不失真,設定范圍通常為1∶1～10∶1。限幅器是指當輸入信號電平超過門檻電平時,無論輸入電平增加與否,其最大輸出信號電平值始終保持恒定不變。限幅器主要目的是為了保護揚聲器系統不受損壞,確保設備的安全穩定,因此門檻電平設置得較高,壓縮比較大,設定范圍通常為10∶1～∞∶1。在擴聲系統中壓縮與限幅是一個不可分割、相輔相成的有機整體,簡稱 “壓限器”,其兩種功能模式的區別僅在于門檻電平和壓縮比設定值的不同,合理設置比值,靈活選擇功能模式,從而實現壓縮與限幅的目的要求。

1.2 擴展器與噪聲門

擴展器的功能作用與壓限器相反,當輸入信號電平超過門檻電平時,擴展器的輸出電平值保持恒定不變;當輸入信號電平低于門檻電平時,這時就需要調整合適的擴展比,解決系統本底噪聲掩蓋部分音樂尾音的問題,適當擴大底部小信號的動態范圍,使小信號獲得更大的擴展效果,聲音更加自然。當擴展器信號擴展比調為1∶∞時,擴展器便成為了噪聲門,噪聲門相當于一個反向的壓縮,是壓縮器的延伸功能,此功能主要通過關閉噪聲門的方式,隔離或減少會議和演出系統無信號間隙期間的噪聲干擾,增加了系統的動態范圍,提高了系統的傳聲增益,聲反饋現象發生概率大幅降低。

2 信號動態處理設備的主要參數

2.1 門檻電平

壓限器的門檻電平是指開始啟動時設定的電平值,也就是從哪個數值開始壓縮,它是根據功放音箱的動態、整體的聲功率、并結合設定的壓縮比來進行調節和匹配的。如果門檻電平值設定過高,并超過了系統的承受范圍,壓限器將不會起限幅作用,大信號輸入電平將會暢通無阻,導致信號過載產生消波失真直至設備損毀;如果設定過低,信號電平值超過門檻電平設定的值,那么正常的電平信號將會受到系統大幅度壓縮控制,導致信號的動態范圍有所減小,系統的平均聲壓級有所降低;擴展器的門檻電平是指當系統無用的噪聲信號受到增益衰減時,有用的小信號電平按擴展比開始放大時所設定的電平值。當輸入信號落到門檻電平以下,信號和噪聲全部關閉,此時電平為噪聲門的門檻電平。調節合適的門檻電平,把準聲源的入口關,在擴聲系統中顯得尤為重要。

2.2 壓縮比

壓縮比是壓限器啟動后用來設定壓縮程度的一個比值,也是輸入信號超過門檻電平時允許輸出信號增加的數值。它是決定壓縮器與限幅器兩者之間差異的一個衡量標準,可根據不同的場合和用途來設定不同的比值,從而達到不同的使用效果。例如:當輸入信號為+15dBu時,門檻電平設定為+10dBu,壓縮比設定5∶1,則15dBu的輸入信號減少到11dBu輸出,輸出電平只增加1d B。相反擴展器稱為擴展比,通過設定合理的擴展比和門檻電平,可實現減小底部無用噪聲信號,擴展放大有用信號的功能。

2.3 啟動時間

當輸入信號電平超過門檻電平時,壓限器開始壓縮控制需要的時間就是啟動時間。過長的啟動時間容易導致系統瞬間過載,但過短的啟動時間會導致信號過分壓縮而影響節目動態感,在確保系統設備安全的前掉下,可根據不同類型音源,調整合適的啟動時間,達到預期目的。擴展器的啟動時間是指當輸入信號電平超過門檻電平時,系統增益恢復到正常狀態所需要的時間。而噪聲門啟動時間是噪聲門從閉合到打開所需要的時間,其目的是為了控制音樂尾音,改善過渡的音色。

2.4 釋放時間

當輸入信號電平跌回到門檻電平以下時,壓限器恢復到原始信號需要的時間就是釋放時間,它的作用主要是為了保護節目的連貫性以及在聽音感覺上不至于產生較大的挫頓感和明顯的不適應狀態。如果釋放時間設定過長會發生短暫的 “呼吸”聲,如果釋放時間設定過短時,限幅控制會使聲音發生不連續,失真增大。擴展器的釋放時間是指信號回落到門檻電平以下,系統增益開始減小所需要的時間。而噪聲門的釋放時間是指信號回落到門檻電平以下到噪聲門關閉之間的時間,是用來調節噪聲門關閉之前的尾音。

表1 信號處理設備主要參數調節

只有充分了解各類信號動態處理設備主要參數的含義、相關區別,正確掌握其調節方法和功能特性,擴聲系統才會達到預期效果。

3 信號動態處理設備的靈活運用

3.1 穩定信號動態范圍,確保聲場平穩均勻,系統不過載

在會議擴聲時經常會遇到兩種現象:一是由于主持人或演員手持傳聲器的距離忽遠忽近產生較大的信號波動,造成系統響度不夠一致,聲場不夠均勻。為防止這類現象的發生,可通過調整合適的門檻電平和壓縮比,適當增加輸出增益,采取壓縮大信號,提升小信號的方式,使擴聲系統中的音量變化相對減少,聲場變得更加平穩均勻。二是在演出過程中傳聲器意外跌落或意外大信號電平誤入,瞬間輸入的電平信號就會過載,造成消波失真并產生大量諧波,容易導致揚聲器的損壞。這時就應當使用壓限器的限幅功能去抑制過載削波,確保功放與音箱的安全。

3.2 自動管理傳聲器,抑制系統背景噪聲,提高聲音純度

圖1

在會議擴聲時,調音的過程實際就是怎樣切除背景噪聲、怎樣提高傳聲增益、怎樣提高聲音純度的系列過程。常見的背景噪聲有翻動書頁時的噪聲、撥動琴弦的噪聲和一系列系統的本底噪聲,這些無用的噪聲音源通常會時刻伴隨整個擴聲系統,處理不當會影響整個聲場聽音效果。如圖1所示:當打開一個傳聲器,系統通常不會發生反饋嘯叫,但同時打開多個傳聲器時,傳聲器就會拾取過多無用的環境噪聲,容易產生聲反饋嘯叫現象。此時應當調整合適的噪聲門檻電平,使不在工作狀態的傳聲器自動關閉輸出,自動切斷反饋嘯叫的鏈路,當檢測到有輸入信號時系統將自動打開,這樣既有效切除了背景噪聲,也提升了系統的傳聲增益和語言清晰度。此外,也可利用均衡器的推子去單獨衰減 “咝咝聲”頻點,或者利用圖表均衡器與壓限器的邊鏈對接方式去控制壓限器工作,使其衰減 “咝咝聲”頻率的增益,可去除擴聲系統的 “咝咝聲”或齒音,提高了聲音純度。

3.3 自動控制畫外音,創作特殊音樂作品

如圖2所示:利用壓限器的邊鏈輸入配接,調整合適的壓縮比,可以創作出自動控制畫外音的特殊效果。比如:在舉辦大型戶外活動時,為了使播音員插播語音的方式更加方便靈活,可以采取系統自動降低現場播放的背景音樂或場地話筒拾取的各類聲源的鏈接方式,整個鏈接不僅使操作方法更加快捷智能,而且播音員的語音在吵雜的環境聲中變得也更加清晰可懂。同理可以利用擴展器的邊鏈電路,通過調整合適的擴展時間,創作出特殊效果音樂作品。比如:加強打擊樂器的力度感和節奏感、適當延長音樂作品的尾音、制作帶有顫音的音樂作品等,效果較為明顯。

圖2

擴聲系統信號處理設備功能多樣、原理復雜,只有根據不同場合、運用不同的功能模式,才能達到不同的聲場效果,只有熟練掌握其工作原理和使用方法,才能使聲音更為悅耳動聽。