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專業(yè)信號處理設(shè)備
發(fā)布日期:2019-01-02 瀏覽量:2147次專業(yè)音響系統(tǒng)與家用音響系統(tǒng)的明顯區(qū)別是擁有較多的專業(yè)信號處理設(shè)備,因為主要與調(diào)音臺連接,故又稱他們?yōu)橹苓呍O(shè)備,專業(yè)信號處理設(shè)備的作用是配合調(diào)音臺對音頻信號進行各種加工變換等,達到美化音色,提高音質(zhì),增強各種音響效果和保護后級設(shè)備的作用,信號處理設(shè)備有頻率處理,時間處理和動態(tài)處理,都是現(xiàn)代錄音或擴聲中必不可少的設(shè)備,頻率處理設(shè)備包括頻率均衡器,激勵器,反饋控制器,濾波器和頻譜儀等,時間處理設(shè)備用于對聲源的音色和空間方位(直接聲與反饋聲,混響聲的比例),以及聲場的狀況(體積、反饋條件等)進行逼真再現(xiàn)或模擬的聲音效果,包括延時器和混響器的動態(tài)處理設(shè)備,是對音頻信號的動態(tài)范圍進行處理的專用設(shè)備,包括壓縮器,限幅器,擴展器,噪聲門和降噪器等。
均衡器
均衡器是一種用來對頻響曲線進行調(diào)節(jié)的音頻設(shè)備,換句話說,均衡器能對不同頻率的聲音信號進行不同的提升或衰減,因此它能補償由于各種原因造成的信號欠缺的頻率成分,也能抑制信號中過多的頻率成分,例如均衡器可以抑制頻率為60-250Hz的低頻交流聲,也可以抑制頻率為6-12kHz的高頻噪聲,利用均衡器還可以進行音調(diào)調(diào)節(jié)和音色加工,均衡器的原意是將傳輸系統(tǒng)中不平衡的頻率特性用相反的特性曲線進行頻率均衡。在此基礎(chǔ)上增加了音色加工和美化的功能,均衡器的作用主要表現(xiàn)在:
(1)校正各種音頻設(shè)備產(chǎn)生的頻率失真,以獲得平坦響應(yīng)。
(2)改善室內(nèi)聲場,改善由于房間共振特性或吸聲特性不均勻而造成的傳輸增益(頻率)失真,確保其頻率特性平直。
(3)抑制聲反饋,提高系統(tǒng)傳聲增益,改善擴聲音質(zhì)。
(4)提高語言清晰度和自然度。
(5)在音響藝術(shù)創(chuàng)作中,用于刻畫樂器和演員的音色個性,提高音響技術(shù)的表現(xiàn)效果,均衡器的種類很多,但基本的工作原理都是相同的,他們都是將音頻信號的全頻帶(20Hz-20kHz)或全頻帶的主要部分,按一定的規(guī)律分成幾個甚至幾十個頻點(也稱為頻段),再利用LC串聯(lián)諧振的選項特性,分別進行提升或衰減,從而獲得所希望的頻率校正曲線。
根據(jù)均衡器所使用的電路不同,可分為有源均衡器和無源均衡器,根據(jù)中心頻率不同可分為低頻均衡器、中平均衡器、高頻均衡器和組合式均衡器,根據(jù)其他參數(shù)是否可調(diào),可分為圖示均衡器和參量均衡器。
圖示均衡器是組合均衡器中的一種,它是以中心頻率為橫坐標(biāo),控制電平為縱坐標(biāo),滑動電位器擺出的形狀就形成了頻響曲線,大致反映了所用均衡器的頻響特性,操作起來既簡單又直觀,所以稱為圖示均衡器(Graphic Equalizer),因為它主要用于彌補廳堂健身特性的不足,故有時又稱為房間均衡器(Room Equalizer)。
圖示均衡器根據(jù)頻率劃分的方式不同,可以進一步分為倍頻式、1/2倍頻式、1/3倍頻式、1/4倍頻式等多種,所謂倍頻式是指相鄰頻段的頻率相差一倍頻,1/2倍頻式是指相鄰頻段的中心頻率相差1/2倍頻,1/3倍頻式和1/4倍頻式是指相鄰頻段的中心頻率分別相差1/3倍頻和1/4被頻,對于倍頻式的均衡器而言,其中心頻率一般設(shè)在63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、48kHz、16kHz 9個頻點上,所以有時也稱為9段均衡器。
1/3倍頻式均衡器,其中心頻率一般為20Hz、25Hz、32Hz、40Hz、50Hz、63Hz、80Hz、100Hz、125Hz、160Hz、200Hz、250Hz、315Hz、400Hz、500Hz、630Hz、800Hz、1kHz、1.23kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4kHz、5kHz、6.3kHz、8kHz、10kHz、12.5kHz、16kHz、20kHz。可見它把整個音頻范圍分為31個頻點,因此通常稱為31段均衡器。
通過對9段均衡器和31段均衡器頻點劃分情況的介紹,可以看出他們各自有其特點,比如9段均衡器的頻段較寬,其調(diào)整曲線比較粗糙,但操作簡便,易于掌握,而31段均衡器的頻段較窄,調(diào)整曲線精細,但操作復(fù)雜,往往要用專用設(shè)備監(jiān)測才能調(diào)整好,否則不僅達不到預(yù)期效果,反而會使頻率失真更為嚴重,他們的特點不同,適用的范圍也不同,9段均衡器適用于音調(diào)調(diào)整和音響技術(shù)創(chuàng)作中,如果用它來抑制聲反饋,會造成把一部分重要的音色減去,令音色有所改變,31段均衡器主要用來校正電聲設(shè)備和房間傳輸增益的頻率失真及抑制聲反饋,在工程施工時,借助專用測試設(shè)備一次性調(diào)好交付使用后,不再在現(xiàn)場隨節(jié)目的需要而調(diào)整。
圖示均衡器的技術(shù)指標(biāo)
1.中心頻率
中心頻率是指均衡控制電路中各諧振回路的諧振頻點,即提升衰減頻段的峰點或谷點所對應(yīng)的頻率,中心頻率的設(shè)置有一定的規(guī)律,如倍頻式、1/2倍頻式和1/3倍頻式等,圖示均衡器的各個中心頻率是固定不變的,而參量均衡器則是可調(diào)的。
2.各段頻帶寬度
各段頻帶寬度是指以中心頻率點為中心,-3dB點所對應(yīng)的頻帶寬度,它與Q值有關(guān),Q值越大,頻帶越窄,Q值越小,頻帶越寬,頻帶寬度的單位為Hz,有時也用OCT(倍頻程)表示,圖示均衡器各段頻帶寬度是固定不變的,而參量均衡器則是可調(diào)的。
3.控制范圍
均衡器的控制范圍是指均衡器調(diào)節(jié)鈕在中心頻率點對所對應(yīng)音頻信號能夠提升或衰減的最大能力,用db來表示,常見的有±6db,±12db,±15db的范圍。
4.頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)是指所有推桿電位器中在中央位置(0dB)時,均衡器頻響曲線的不均勻性。
5.總諧波失真
總諧波失真是指信號通過均衡器以后,新增加所有諧波成分的均方根值占基波信號的百分比。
6.信噪比
信噪比是指音頻信號電平與通過均衡器后產(chǎn)生的各種噪聲電平的比值,用分貝數(shù)來表示。
7.最大輸入/輸出電平
最大輸入/輸出電平是指正常工作時輸入/輸出可達到的最大電平,常用的單位有dBm,有時也用dBV。
8.輸入/輸出阻抗
輸入/輸出阻抗是指輸入/輸出端的等效阻抗。
圖示均衡器的工作原理
圖示均衡器是由運算放大器和相應(yīng)的阻容元件組成的多頻段精密有源濾波器。其輸出由各段電位器控制,調(diào)節(jié)這些電位器,有關(guān)頻段帶通濾波器的窄帶信號將以適當(dāng)比例分配到后級放大器上,并利用放大器輸出端與信號相加或相減,得到該頻段的提升或衰減,均衡器的元件經(jīng)過周密的計算,使得將控制電位器至于正中央時,其增益為1(0db)而將控制電位器置于上、下兩個極端位置時,所對應(yīng)的頻段可獲得12-15db的提升或衰減,調(diào)節(jié)均衡器的各個頻段控制電位器,可以獲得所希望達到的任何頻率響應(yīng)校正曲線。
圖示均衡器由許多連接分段,帶寬固定可調(diào)的有源濾波器——窄帶均衡器組成。窄帶均衡器的帶寬和中心頻率,可由圖示均衡器的分段數(shù)來確定,例如31段均衡器的帶寬為1/3倍頻程,在圖示均衡器中,每個窄帶均衡器的電路程式,結(jié)構(gòu)原理都完全一樣,只是電路中電阻、電容取值不同,圖示均衡器內(nèi)部是由帶通濾波器組成的,而帶通濾波器中的電感和電容是用晶體管或運算放大器模擬的。
q值的大小決定了頻帶的寬窄,Q值越大,頻帶越窄,Q值越小,頻帶越寬。
當(dāng)輸入信號頻率f=fo時,電路產(chǎn)生諧振,整個串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的總阻抗為:Zo=R1。
IC1為放大級,IC2~ICN組成各頻段的模擬電感式的LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。起選頻作用,以IC2組成的第一段為例,輸入的全音頻信號在此頻率上發(fā)生諧振,電路簡化為圖7-3,從圖中可以看出,通過移動電位器的動臂Rp,就可以改變放大器的增益,當(dāng)動臂接在Rp的最上端時,增益最大,即對fo頻率信號的提升量最大,當(dāng)動臂接在Rp的最下端時,增益最小,即對fo頻率信號的衰減量最大,通過對電位器動臂的調(diào)整,可以實現(xiàn)對fo頻率信號的提升或衰減,其它頻段的原理及計算方法相同,因此可以實現(xiàn)對整個頻段的頻率特性進行調(diào)整。
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