調(diào)音臺(tái)之信號(hào)處理設(shè)備之壓限器詳解

來(lái)源:投影時(shí)代 更新日期:2016-06-08 作者:佚名

    調(diào)音臺(tái)之信號(hào)處理設(shè)備之壓限器詳解

    壓限器是壓縮器和限制器的組合設(shè)備,由于它具有多種特性,在擴(kuò)聲系統(tǒng)、錄音系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)中有諸多應(yīng)用。例如:給鼓聲增加堅(jiān)實(shí)渾厚感;為吉他、弦樂(lè)增添弦外之音;使演唱聲更加圓潤(rùn);提升混合低電平信號(hào);減少手持話筒拾音起伏;降低音樂(lè)大起大落變化;保護(hù)擴(kuò)聲系統(tǒng)不過(guò)載;數(shù)/模轉(zhuǎn)換;進(jìn)行壓縮處理等。同時(shí),這種設(shè)備多數(shù)增設(shè)了擴(kuò)展門(mén),用于音樂(lè)寧?kù)o或間歇間的噪聲切除,使其應(yīng)用范圍更廣,更靈活。另外,還附設(shè)了邊鏈輸入、輸出插孔,進(jìn)行外控,使其應(yīng)用更加多樣化。要充分發(fā)揮壓限器的作用,必須全面了解它的原理特性和相應(yīng)的功能調(diào)節(jié)。

    (一) 壓限器的工作原理

    以美國(guó)Furman Sound公司生產(chǎn)的LC-6為例說(shuō)明,它與日本YAMAHA

    GC2020II型、美國(guó)dbx266XL、美國(guó)DOD866II相類似。LC-6的原理方塊圖如圖4-4所示。它由六個(gè)部分組成:輸入、壓控放大(VCA)、輸出、檢測(cè)/控制、擴(kuò)展門(mén)和電源。

    輸入的聲信號(hào)經(jīng)平衡輸入放大器,進(jìn)入輸入增益放大器(增益調(diào)節(jié)范圍從—20dB~+20dB),做適當(dāng)?shù)脑鲆嬲{(diào)節(jié),直接送出或反相后做平衡輸出。另一路信號(hào)到輸出電平檢測(cè)器(有的機(jī)器采用壓控放大器的輸入端信號(hào),稱輸入電平檢測(cè)器),輸出電平檢測(cè)器對(duì)此信號(hào)的電平大小用壓縮門(mén)限(壓縮閾)去鑒別,壓縮閾可調(diào)(-40dB~+20dB),對(duì)于低于這個(gè)閾的信號(hào),輸出電平檢測(cè)器不控制壓控放大器,壓控放大器做正常的放大輸出,對(duì)于高于這個(gè)閾的信號(hào),輸出電平檢測(cè)器以一定的動(dòng)態(tài)壓縮比、啟動(dòng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間去控制壓控放大器增益變化(靠阻抗變換)。同時(shí),在壓控放大器輸出端與輸出電平檢測(cè)器輸入端之間安排了邊鏈插孔,它與調(diào)音臺(tái)上的插入插孔(INS)類似,在邊鏈插孔輸出口(Side Chain Output)可將壓控放大哭喊的輸出信號(hào)直接引出,并切斷進(jìn)入輸出電平檢測(cè)器的通路。邊鏈輸入插孔(Side Chain Input)可將超過(guò)壓縮閾的外控信號(hào)引入,通過(guò)輸出電平檢測(cè)器去控制壓控和放大器的輸出(有的邊鏈插孔安裝在壓控放大器輸入端品上,其作用完全一樣)。此外,在輸入增益放大器前(有的在其后)引出信號(hào)到擴(kuò)展門(mén)檢測(cè)器,衽門(mén)控閾調(diào)節(jié)。引來(lái)的信號(hào)若低于門(mén)控閾,將做35dB的衰減,若高于門(mén)控閾的信號(hào),擴(kuò)展門(mén)檢測(cè)器輸出信號(hào)去控制壓控放大器工作,其作用與輸出電平檢測(cè)器相反,并且獨(dú)立工作。

    (二) 壓限器的工作特性曲線

    壓限器的工作狀態(tài)完全取決于電平檢測(cè)器的調(diào)節(jié)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),將壓限器的輸入增益和輸出增益都放在0dB電平上。輸入信號(hào)和輸出信號(hào)用相對(duì)量dB數(shù)表示,設(shè)壓縮閾在—40dB處,壓縮比2:1,橫坐標(biāo)表示送到輸出電平檢測(cè)器的輸入信號(hào)(dB),縱坐標(biāo)表示整機(jī)輸出信號(hào)(dB),以壓縮閾為基準(zhǔn),輸入信號(hào)變化20dB,輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)變化10dB,壓縮比等于輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)變化與輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)變化之比,即2:1,如圖4-5所示。同樣,若輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)變化40dB,按2:1壓縮,輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)變化為20dB。從圖4-5(b)中可以看出壓縮比不是絕對(duì)量的比,即不是輸入信號(hào)dB值與輸出信號(hào)dB值之比。該圖中也表示出啟動(dòng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間的含義。壓縮比∞:1,壓縮閾變成了限制閾。圖4-5(b)表示壓縮閾從—40dB移至+20dB處的情況,值得注意的是,圖中橫坐標(biāo)表示送到輸出電平檢測(cè)器的輸入信號(hào),輸出增益調(diào)節(jié)改變了壓縮曲線的縱向基點(diǎn)位置。

    (三) 有關(guān)功能鍵

    (1) 輸入增益(Input

    Gain):調(diào)節(jié)相對(duì)于壓縮閾的信號(hào)電平大小,0dB表示對(duì)輸入平衡放大器的信號(hào)不提升,也不衰減。正dB表示提升,意味著更多的輸出信號(hào)被壓縮。

    (2) 門(mén)閾(Gate

    Threshold):調(diào)節(jié)門(mén)控限,低于此限的信號(hào),包括噪聲,使其增益衰減35dB。順時(shí)針?lè)较蛘{(diào),表示門(mén)控限提高,更多的信號(hào)處于門(mén)控限下被衰減。反時(shí)針調(diào)滿,門(mén)閾關(guān)閉。此門(mén)閾不受輸入增益控制的影響。

    (3) 啟動(dòng)時(shí)間(Attack

    Time):表示將從輸出電平檢測(cè)器檢測(cè)到壓縮閾以上的信號(hào)壓縮至規(guī)定的壓縮比值所需要的時(shí)間,順時(shí)針?lè)较蛘{(diào),減慢這個(gè)過(guò)程,反時(shí)針?lè)较蛘{(diào),加速這個(gè)過(guò)程。它是檢測(cè)部分和壓控部分對(duì)信號(hào)電平增長(zhǎng)的快慢反應(yīng)。

    (4) 恢復(fù)時(shí)間(Release

    Time):表示壓縮部分(輸出電平檢測(cè)器和壓近代放大器部分)對(duì)信號(hào)電平下降的反應(yīng)快慢。從壓縮狀態(tài)返回到壓縮閾值以下正常狀態(tài)所需的時(shí)間。

    (5)壓縮比(Ratio):調(diào)節(jié)壓縮作用的強(qiáng)弱。3:1表示壓縮閾以上的信號(hào)每增加3dB,在輸出端只增加1db;1:1表示壓限器不起壓縮作用;超過(guò)5:1,有明顯的壓縮作用;超過(guò)10:1,有明顯的限制作用;∞:1表示壓限器起限制器作用,壓控放大器輸出不再增長(zhǎng)。壓縮閾成為限制閾。

    (6) 壓縮閾(Compress

    Threshole):調(diào)節(jié)受壓縮的信號(hào)電平基準(zhǔn)。反時(shí)針?lè)较蛘{(diào),受壓縮的信號(hào)多,順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)滿,在+20dB上,大部分信號(hào)都不受壓縮。

    (7) 輸出增益(Output Gain):用于恢復(fù)信號(hào)壓縮處理過(guò)程中的總體增益,它僅影響整機(jī)輸出。

    (8) 正常/連接立體聲開(kāi)關(guān)(Normal/Linked

    Switch):雙聲道用于立體聲時(shí)按下它,增益衰減由聲道1主控,保留聲音的原來(lái)平衡狀況和聲像,聲道1的啟動(dòng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間、壓縮比、壓縮閾控制著兩個(gè)聲道。但聲道2的輸入增益和輸出增益控制仍起作用為平衡起見(jiàn),一般調(diào)節(jié)與聲道1相同。但此鍵彈出時(shí),兩個(gè)聲道獨(dú)立工作。

    (9) 增益衰減表(Gain Reduction

    Meter):表示增益衰減大小。以5dB為一級(jí),第一個(gè)燈亮表示只作1dB增益衰減。

    (10) 接地開(kāi)關(guān)(Ground

    Switch):它是機(jī)器后蓋上的一個(gè)開(kāi)關(guān)。機(jī)器各線路板公共端接往電源地線與機(jī)架金屬欄桿形成地環(huán)路,可能引起哼哼聲,此開(kāi)關(guān)往上接,隔開(kāi)機(jī)架與所有信號(hào)地線,切斷地環(huán)路。但電源地線與機(jī)架仍然接通,以保證安全和屏蔽射頻干擾。

    (11) 邊鏈輸入和輸出(Side Chain input and

    output):有特殊應(yīng)用(詳見(jiàn)后面章節(jié))。

    四) 有關(guān)調(diào)節(jié)

    (1) 關(guān)于擴(kuò)展閾的調(diào)節(jié):一般情況下,擴(kuò)聲設(shè)備檔次較高,接入擴(kuò)聲系統(tǒng),所有設(shè)備找開(kāi),功能鍵放在正常工作狀態(tài),整個(gè)擴(kuò)聲系統(tǒng)處于靜態(tài)工作狀態(tài),不加聲源信號(hào),系統(tǒng)噪聲聲不大,耳朵可以容忍,不產(chǎn)生煩噪感。這時(shí),擴(kuò)展門(mén)可關(guān)閉不用。若擴(kuò)聲系統(tǒng)噪聲較大,可將門(mén)閾提起(有的機(jī)器用紅燈指示),直到僅能聽(tīng)見(jiàn)少許噪聲為止,保證最低音樂(lè)信號(hào)都能通過(guò),放聲自然。有音樂(lè)時(shí),門(mén)控打開(kāi),音樂(lè)信號(hào)通過(guò)(有的機(jī)器用黃燈指示),無(wú)音樂(lè)信號(hào)時(shí),門(mén)關(guān)閉,將門(mén)閾以下的噪聲衰減35dB.

    (2)啟動(dòng)時(shí)間的調(diào)節(jié):調(diào)到1ms以下時(shí),會(huì)產(chǎn)生“喘息”效應(yīng)。調(diào)短些,潛在瞬態(tài)危險(xiǎn)不產(chǎn)生,有利于后接的高靈敏機(jī)器設(shè)備的保護(hù),但不利于音樂(lè)信號(hào)瞬態(tài)特性的保留(例如:打擊樂(lè))。對(duì)于打擊樂(lè),應(yīng)調(diào)到大于10ms,給予夸張,使樂(lè)凌晨豐滿。啟動(dòng)時(shí)間調(diào)長(zhǎng)些,壓縮作用呈“軟膝蓋”特性;謴(fù)時(shí)間調(diào)長(zhǎng)些,壓縮作用平滑自然,但有礙大信號(hào)后緊跟的小信號(hào)的表現(xiàn)。

    (3) 壓縮比的調(diào)節(jié):1:1表示壓縮器不起壓縮作用,高于5:1的壓縮,壓縮猛烈,壓扁了聲音,平均音量有所增加,聽(tīng)音容易產(chǎn)生疲勞感。高于10:1的壓縮,起明顯的限制作用!蓿1起完全的限制作用,此時(shí),壓縮閾變成限制閾,閾前信號(hào)處于放大狀態(tài)。就普通音樂(lè)資料而言,啟動(dòng)時(shí)間調(diào)在1ms~5ms間,恢復(fù)時(shí)間調(diào)在500ms以上,壓縮比調(diào)在5:1以下為宜。

    (五) 擴(kuò)聲系統(tǒng)中主通道上壓限器的連接

    壓限器在主通道上的連接關(guān)鍵是壓限器放在起房間均衡補(bǔ)償作用的均衡器之前還是之后的問(wèn)題,如圖4-6所示。有人特別強(qiáng)調(diào)把壓限器放在房間均衡器之后,其主要理由是保護(hù)后接的功放和音箱,并且可把房間均衡器引入的噪聲切除。其實(shí),這是對(duì)壓限器的功能不甚了解,忽略了其功能鍵調(diào)節(jié)的相互關(guān)系的緣故。

    如果壓縮比調(diào)在∞:1,壓限器起限制作用;壓縮閾調(diào)在+20dB上,基本上讓聲音信號(hào)都通過(guò);輸出增益調(diào)在+20dB,壓限器的輸出,接往激勵(lì)器,電子分頻的信號(hào)高達(dá)+40dB,這樣,即使壓限器起限制作用,也無(wú)濟(jì)于事,難于保護(hù)功放或音箱。何況電子分頻器又有高、中、低三個(gè)頻段提升量調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)不當(dāng),可使功放過(guò)載,損壞功放,燒毀音箱,因此,必須做綜合調(diào)整,否則將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

    有人認(rèn)為帶噪聲門(mén)的壓限器放在房間均衡器之前,會(huì)大大增加擴(kuò)聲系統(tǒng)的噪聲,其實(shí)這是一種表面現(xiàn)象。我們不妨作一個(gè)基本估計(jì),壓限器本身的靜態(tài)噪聲為—95dB,房間均衡器的靜態(tài)噪聲為—95dB,若把壓限器放在房間均衡器之前,把房間均衡器刻度頻率點(diǎn)的提升量放在極端狀態(tài)+12dB,忽略房間均衡器后接的激勵(lì)器和功放的噪聲,并把它們對(duì)噪聲的放大量+38dB考慮進(jìn)去,那么,從功放輸出端出現(xiàn)的噪聲為—95dB+12dB+38dB=—45dB。如果把壓限器放在房間均衡之后,用其噪聲門(mén)切除前面房間均衡器引入的噪聲,把壓限器本身的表態(tài)噪聲考慮進(jìn)去,那么,從功放輸出端出現(xiàn)的噪聲為—95dB+38dB=—57dB?梢(jiàn),這兩種情況對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的噪聲并沒(méi)有多少影響。

    從另一角度來(lái)看,房間均衡器置于壓限器之前時(shí)壓限器用作壓縮器,盡管壓限器上的立體聲連接鍵被按下,但對(duì)立體聲的壓縮作用依然很明顯,立體聲放聲效果差,信號(hào)動(dòng)態(tài)被壓縮,從而使音樂(lè)層次感變差。如果壓限器的壓縮比又調(diào)得較大,這時(shí),利用房間均衡器進(jìn)行房間均衡補(bǔ)償有時(shí)顯得很困難,比如:對(duì)某些刻度頻點(diǎn)提升12dB,4:1的壓縮比,經(jīng)壓限器后被壓縮成3dB提升量,這對(duì)某些歌舞廳來(lái)說(shuō)是不利的,若壓縮閾放在—20dB上,利用房間均衡器抑制某些嘯叫頻率作用不明顯,如衰減12dB,在壓限器上卻只衰減了約3dB。由此可見(jiàn),在卡拉OK廳、歌廳、音樂(lè)廳、多功能廳里的擴(kuò)聲系統(tǒng)中,最好將房間均衡器接在壓限器之后,壓限器可對(duì)比較猛烈的音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行壓縮處理,用房間均衡器進(jìn)行均衡補(bǔ)償,使立體聲放聲效果、音樂(lè)層次以及臨場(chǎng)感得到恢復(fù)(不是擴(kuò)展器的擴(kuò)展作用)。但這樣連接后,房間均衡器對(duì)某些頻點(diǎn)提升12dB,是否對(duì)功放不利,容易造成過(guò)載呢?一般功放工作時(shí),都留有3~4儲(chǔ)備量,功放的最大不失真功率等于功放的額定功率的2倍,絕大多數(shù)功放都能隨音樂(lè)峰值功率,音樂(lè)峰值功率等于功放額定功率的4倍,所以,房間均衡器提升某些頻點(diǎn)12dB(4倍)的音樂(lè)信號(hào)不會(huì)使軾放過(guò)載燒毀。目前,許多卡拉OK廳,不再配置壓限器,只要操作者熟練,功放留有儲(chǔ)備量,一般不會(huì)產(chǎn)生功放過(guò)載、音箱燒毀現(xiàn)象。在專業(yè)DISCO舞廳,放聲功率要求很大,聲壓級(jí)達(dá)到110dB,音樂(lè)信號(hào)起伏猛烈,必須將房間均衡器放在壓限器之前,利用壓限器當(dāng)做限制器,統(tǒng)調(diào)各設(shè)備的增益,達(dá)到保護(hù)功放的目的。

    (六) 壓限器的一些特殊應(yīng)用

    (1) 壓限器可用于畫(huà)外音壓縮或用于體育實(shí)況轉(zhuǎn)播(見(jiàn)圖4-7)。話筒輸入信號(hào)經(jīng)話筒放大器放大后,分成兩路,一路進(jìn)入混合器,另一路進(jìn)壓限器的邊鏈輸入端,通過(guò)輸出電平檢測(cè)器去控制壓控放大器起壓縮作用。當(dāng)對(duì)白聲音或解說(shuō)員聲音出現(xiàn)時(shí),聲信號(hào)經(jīng)過(guò)放大,一方面送出,另一方面去控制壓限器起壓縮作用,將壓限器輸入端進(jìn)來(lái)的背景音樂(lè)聲或場(chǎng)地比賽聲壓縮下降。當(dāng)對(duì)白聲音或解說(shuō)員的聲音不出現(xiàn)時(shí),壓限器不受控,進(jìn)行普通放大,使背景音樂(lè)或比賽場(chǎng)地聲音自動(dòng)上升。利用實(shí)況轉(zhuǎn)播調(diào)音臺(tái),可輕而易舉地實(shí)現(xiàn)圖4-7的連接。話筒插入調(diào)音臺(tái),利用該路上的直接輸出接到壓限器邊鏈輸入端,背景音樂(lè)進(jìn)壓限器,壓限器輸出接到調(diào)音臺(tái)的另一線路輸入端上,然后在調(diào)音臺(tái)上混合,再經(jīng)調(diào)音臺(tái)送出去。將壓縮比調(diào)低,啟動(dòng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間調(diào)長(zhǎng),用以控制背景音樂(lè)或比賽場(chǎng)地聲音。

    (2) 去除擴(kuò)聲系統(tǒng)的嘶嘶聲或講話、演唱中的齒音,其連接方式見(jiàn)圖4-8所示,利用圖表均衡器的輸入輸出與壓限器的邊鏈插孔的輸出、輸入對(duì)接。即壓限器的邊鏈輸出進(jìn)圖表均衡器的輸入端,圖表均衡器的輸出進(jìn)壓限器的邊鏈插孔的輸入端。嘶嘶聲的頻點(diǎn)將在2.5kHz~10kHz間逐個(gè)提升,若仍有嘶嘶聲,則說(shuō)明不是該頻點(diǎn),應(yīng)放回0dB處。若提升某頻點(diǎn),嘶嘶聲消失,則該頻點(diǎn)便是嘶嘶聲頻率,它控制了擴(kuò)聲系統(tǒng)的嘶嘶聲。一般啟動(dòng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間要調(diào)得短些,壓縮比調(diào)到低于8:1。

    (3) 在演唱表演場(chǎng)合,為防止因演員過(guò)高的演唱聲而產(chǎn)生的失真或演唱人手持話筒距離嘴太近而導(dǎo)致音量過(guò)大產(chǎn)生的失真,可將壓縮閾調(diào)高,對(duì)過(guò)高的聲音進(jìn)行壓縮和增益衰減,保持歌聲動(dòng)態(tài)完整。

    (4) 利用擴(kuò)展門(mén)與壓限器的相反作用。例如:在會(huì)議室里,多個(gè)話筒打開(kāi),調(diào)節(jié)門(mén)控閾,只對(duì)講話人聲拾音,將旁邊的雜音或翻動(dòng)講稿的聲音或過(guò)多的混響尾聲衰減、切除。

    許多專業(yè)音響設(shè)備,由于其功能的多樣性,導(dǎo)致其使用的靈活性。不存在單一刻板的使用模式,壓限器便是其中的一種。只有充分了解它的工作特性,才能運(yùn)用自如,按照不同的場(chǎng)合,運(yùn)用不同的連接方式,達(dá)到不同的使用目的。

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