现代音响与调音技术第5章2效果处理器听觉激励器课件.ppt

1、5.4 5.4 效果处理器效果处理器 5.4.1 概述 在音频信号处理设备中，有一类专门用来对信号进行各种效果处理的设备，例如延时器、混响器等，在专业上通常将这类设备称为效果处理器。效果处理器是模拟声音在室内传播的专用设备，包括延时器和混响器。有时将两者结合成多重效果处理器。声音效果处理器是录制系统中必备的设备，用于节目后期制作。节目后期制作首先将各种声音的素材收集起来，再经有关设备加工而成。在后期制作时就需借用效果器来模拟节目现场声音传播时间，空间，方位及距离感，也就是模拟反射和混响声，创造出临场的感觉。人们在室内听到的声音包括三种成分：未经延时的直达声、短时延时的前期反射声和延时较长的混响

2、声。特别是混响声，它持续时间(即混响时间)的长短直接影响人们的听音效果。混响时间太短，声音发“干”不动听；混响时间太长，声音混浊不清，破坏了音乐的层次感和清晰度。因而，对于特定的音乐节目，混响时间有一个最佳值。从大多数优质音乐厅场所观察，此值在1.82.2s之间。混响器在音响系统中用来对信号实施混响处理，以模拟声场中的混响声效果，给发“干”的声音加“湿”，或者人为地增加混响时间，以弥补声场混响时间的不足。混响器主要有两大类，即机械混响器和电子混响器。机械混响器主要包括弹簧混响器、钢板混响器、箔式混响器和管式混响器等。弹簧混响器 电子混响器以延时器为基础，通过对信号的延时而产生混响效果，它往往兼

3、有延时和混响双重功能，混响时间连续可调，且功能较多，能模拟如大厅(Hall)、俱乐部等多种声场，并能产生一些特殊效果，使用也十分方便。特别是以数字延时器为核心部件的数字混响器，具有动态范围宽、频响特性好、音质优良等优点，主要用于专业音响系统。近些年来，一些音响设备公司开发出一种称之为MULTI EFFECT PROCESSOR即多效果处理器设备，简称效果器。这种设备不仅有上述延时和混响功能，还能制造出许多自然和非自然的声音效果；而且，它利用计算机技术，将编好的各种效果程序储存起来，使用时只需将所需效果调出即可。天马士SR-256多功能效果处理器 主要性能特点：高品质的20比特AD/DA转换器，

4、具有杰出的技术性能和杰出的音频特性。225种预编程效果、两个独立的处理通道、记忆功能可以记忆最后的调节、单一旋钮调节、立体声输入、输出。提供专业录音室品质效果，包括混响、延时和唱、镶边、变调等，可随意的改变效果音和原音之间的叠加比率，得到千变万化的音效，满足高品质的要求。天马士SR-256多功能效果处理器 延时器(Delay)是一种人为地将音响系统中传输的音频信号延迟一定的时间后再送入声场的设备，是一种人工延时装置。它除了能对声音进行延时处理外，还可产生回声等效果。目前，延时器普遍采用电子技术来实现，通称为电子延时器。5.4.2 数字延时器 电子延时器是把音频信号储存在电子元器件中，延迟一段时

5、间后再传送出去，从而实现对声音的延时。BBD电荷耦合型延时器数字延时器5.4.2 数字延时器输入信号经模数(A/D)转换后得到的数字信号，通过多个相互串联的移位寄存器，这些移位寄存器使每个数字信号在采样时间间隔内移到下一级，直到经过所希望的延时时间；然后把信号从寄存器中取出并经数模(D/A)转换和低通滤波器平滑，还原为模拟信号送出。延时时间长短的选择则通过存储容量的变换来实现。低通滤波器用来限制信号中的高频分量，以防止采样过程中的折叠效应.数字延时是数字延时器设备的基本单元，在有些具有特殊效果的数字延时器中，还要将延时信号(延时声)和原输入信号(主声)按比例混合后作为延时器的输出。这样，既可以

6、听到主声，也可听到延时声，从而得到几种不同的特殊效果。如拍打回声(Slap Echo)、环境回声(Ambitht Echo)、多重回声(Multi Echo)、静态回声(Static Echo)、长回声(Long Echo)、变调效果(Pilch Bend)和动态双声(Dynamic Doubling)等。这种延时器在扩声系统中主要用来产生某些特殊效果。2 延时器的应用 将房间延时器（延时声不与主声混合，不产生特殊效果，只对扩声系统中传输的信号作延时处理，以补偿由于系统传输线缆长短不同而造成的传输信号的时间差。）接入扩声通道，对各扩声通道信号分别进行适当延时，使各音箱发出的声音几乎同时到达听众

7、席，从而获得好的扩声效果。图529 扩声通道的延时处理 2 延时器的应用图529 乐队演出的延时处理 前后排位的乐器从音箱中送出的声音在时间上是相同的，给人的感觉是后排的木管、铜管和前排的提琴都在眼前，采用延时器后，对后排的木管、铜管的拾音话筒适当加以延时，将这些乐器的声音推向深远处，使乐队有了前后层次，使整个乐队具有前后立体方位感。延时器应用之三 产生合唱效果 运用多个延时器，将各个信号相加，就可以产生合唱效果。延时器应用之四 对音频信号进行加工润色，改善其厚度和力度 将信号中的一部分经过延时后与原信号进行相加，增加了声音的色彩，使其更加浑厚有力。注意，延时时间的长短与信号频率的高低和节奏快

8、慢有关。频率越低，节奏越慢。对于语言信号，男声取40ms，女声取20-30ms为宜。低音乐器可适当加长。延时器在现代音响系统中还可以将左右声道信号延时后分别与其主声信号叠加，可以使左右声道的声像分布加宽，从而扩展了声场，增强立体感；这种方法还能改善声音的丰满度和浑厚感，降低人耳对非线性的敏感度，使声音更加优美动听。美国DODROS4000数字延时器(前面板)，它是一种常用的带效果的延时器。.SPEED：调整延时信号的衰减速度。WIDTH：调整空间感的强度(深度、宽度)。DELAYTIME：调整延时信号的延时时间。RANGE：调整第一次反射时间。FEEDBACK：调整延时信号的返回比例。MIX:

9、调整延时信号与原信号的混合比例。OUTPUTLEVEL：调整延时器总输出信号电平。INPUTLEVEL：调整延时器输入信号电平。图532 延时电路结构 高切：模仿声反射时，高频成分的丢失状态。预延时：产生与主声间隔大于4050ms的声音。数字延时：产生多次回声(产生层次感)。反馈支路：将延时信号返回再与预延时信号相加，再延时后送出，产生层次范围，反馈量越大，效果愈强。混合器：将延时信号与原信号按比例混合，可输出带有回声等效果的信号。延时器一般为单通道设备，用于扩声系统时，要根据需要确定延时器的数量。如果某扩声通道左、右声道信号需要相同的延时时间，可以用一台延时器串入系统)；如果对话筒信号进行延

10、时效果处理，可将延时器并在调音台上(通过AUX和RET端口)，延时器的数量与不同延时的话筒的数量对应.5.4.3 数字混响器 工作原理:通过A/D转换器，先将音频信号转换成数字信号,然后送入移位积存器。通过压控振荡器所发出的脉冲信号的驱动,使移位寄存器工作,数字移位,从而构成一条数字信号延迟线.沿此延迟线依自然混响声的密度分布特性,置入一定数量的抽头,将延迟后的数字信号提取出来,经D/A转换器还原成音频信号,即可得到与自然混响十分接近的混响声.1.可以改变厅堂的混响时间，对较“干”的信号进行再加工，以增加空间感，提高音响系统的丰满度。2.可以人为地制造一些特殊效果，如山谷、山洞的回声效果。前期

11、反射声初始混响声 混响信号经过较短延时的信号取出后作前期反射声；它通常与主声间隔小于50ms;从经过多次不同延时的信号取出一部分混合成初始混响声，它实际是声音的中期反射声，使声音有纵深感；将初始混响信号再经混响处理后就形成混响信号。图533 数字混响器原理 5.4.4 多效果处理器的应用 近年来出现的多效果处理器设备，以数字混响器为基础，不仅有上述数字混响器所具有的功能(有些高档产品还有数字延时器的功能)，而且具有产生多种特殊效果的功能，在现代扩声系统中得到普遍使用。日本型的效果器这类效果器主要用来对娱乐场所或流行歌曲演唱进行效果处理欧美型的效果器这类效果器在专业艺术团体演出时使用较多YAMA

12、HAEMP-100效果器1)电源开关(POWER)这是一个按键，按一下效果器开启，再按一下则关闭。当处于开启状态时，除非重新设置，否则效果器执行上次关机前选择的效果程序。2)输入电平控制(INPUTLEVEL)该旋钮用来调整输入信号电平，调整时应使信号显示器(SIGNAL)常亮，而峰值显示器(PEAK)不应闪亮或只是偶尔闪一下。3)记忆状态键(MEMORY)此键用来控制效果器的记忆状态，并通过增()减()控制键选择效果项目(1150)，这1150个效果项目是已存储在效果器内的可执行效果程序。4)恢复键(RECALL)此键控制效果程序的执行。在记忆状态下，用()或()键选好所要的效果项目，按下恢

13、复键，使该项目对应的效果程序进入实际运行状态。5)参数状态键(PARAM)此键控制效果器进入选择参数状态，此时再利用()或()键，可以对效果项目的参数值进行重新编程。6)MIDI状态键(MIDI)此键用来启动MIDI状态，并可通过()或()键选项。在MIDI状态下，效果器可以接受外部MIDI信号(如合成器送入的信号)对效果器信号处理系统的控制。此功能主要用于节目制作。7)增()和减()控制键 在记忆、参数和MIDI三种状态下，此键的功能各不相同：记忆状态下，()或()控制键用来选择效果项目；参数状态下，()或()控制键用来调整参数值，并对所选效果项目进行编程；MIDI状态下，()或()控制键用

14、来进行效果器对MIDI效果项目变化的控制。8)储存键(STORE)此键用于对效果项目编程后储存的控制。在参数状态下对效果项目编程后，按储存键可将其存在效果器内的RAM中，以便将来选取和恢复执行。9)数字式显示器 在不同状态下，数字显示器的显示内容也不同。记忆状态下，显示所选效果项目的序号；参数状态下，显示所选效果的参数值状态；MIDI状态下，显示MIDI效果的参数值变化情况。10)效果/参数显示器(EFFECT/PARAM)该显示器由8个发光二极管组成。在不同状态下，显示的内容不同。记忆状态下，显示所选效果项目的种类，对应显示器上方标示；参数状态下，显示所选参数的种类，对应显示器下方标示。(1

15、1)参数种类显示器 在参数状态下进行参数调整时，该显示器指示哪种参数正在被选取。(12)MIDI项目和记忆显示器 MIDI状态下，此显示器指示MIDI效果项目是否工作，其参数序号在数字显示器中显示。(13)旁路控制键(BYPASS)按一下旁路键，旁路显示器闪亮，此时效果器进入旁路状态，输入信号被直接送至输出端，不经任何效果处理；再按一下旁路键，即取消旁路状态。(14)旁路显示器(BYPASS)效果器处于旁路状态时，该显示器亮。图535 EMP100效果器后面板(1)DC12VIN直流电源输入端。EMP100效果器配有专门的外接直流电源，工作电压12V。(2)INPUT输入端口。EMP100效果

16、器采用单通道输入方式(3)OUTPUTLEVEL输出电平控制。EMP100效果器的输出信号电平只有两种固定的选择，即-20dB和-10dB。图535 EMP100效果器后面板(4)OUTPUTL/R输出端口。EMP100效果器采用双声道输出方式，即左(L)、右(R)声道立体声输出。(5)MIDIINMIDI信号输入端口。(6)FOOTSW脚踏开关(FOOTSWITH)连接端口。此端口用于接入脚踏板，可实施两种控制：BYPASS旁路。利用脚踏开关控制效果器的旁路状态，与前面板的旁路键功能相同。TAPTEMPD敲打阶拍。利用脚踏板控制阶拍。非线性失真、谐波失真等这些历来被视为音响设备必须力求避免的

17、大敌，随着人们对音乐声学，心理声学的深入研究发现，在音响作品中适当加入特定的谐波失真(主要是低电平的高中频成分)，不但不会破坏乐曲的音质，反而听起来更感清晰、明亮且有穿透力，这就是近年来脱颖而出的“听觉激励器”之类的处理设备的基本构思。5.5 听觉激励器听觉激励器 5.5 听觉激励器听觉激励器 激励器是对音频信号添加特定的谐波（泛音）成分以改善听感的音频处理设备。激励器的发明，对于传统的音频信号处理技术来说是一个变革。激励器与其他音频设备工作原理的不同之处在于：其他音频处理设备都是对原始信号中所包含的各种成分进行处理加工；而激励器是根据人们对“心理声学”的研究，结合原声音信号再生出新的谐波成分

18、，以达到增加声音透明度和临场感及细腻感的目的，从而获得更动听的效果。听觉激励器的设计思想：在原来的音频信号的中频区域加入适当的谐波成分，以改善声音的泛音结构。听觉激励器的作用：1.提高声音的清晰度和表现力，使声音更加悦耳动听，降低听音疲劳；2.增加声音图像的立体感，以及声音的分离度，改善声音的定位和层次感；3.提高重放声音的音质，明显改善声音的高频特性，又不会降低信噪比；4.对乐器的声音进行处理，可以强化乐器音色特征，使该乐器更突出。听觉激励器由两部分组成：一部分使信号不经处理直接送入输出放大电路得到直接信号；另一部分设有专门的“激励”电路，产生丰富可调的谐波(泛音)，在输出放大电路中与直接信

19、号混合。电路结构如图所示。5.5.1 听觉激励器的电路结构5.5.1 听觉激励器的电路结构 在谐波发生器中产生一个1kHz到5kHz的“随机噪声”，利用延时原理将这段频率的噪声泛音叠加在声源中，使其加入谐波分量。在中频泛音段开始激发，增强了中频泛音和高频泛音的强度，从而使声源的音色结构得到改善。由于谐波的电平比直接信号电平低得多，且主要在高频部分，因此不会增加信号的功率，但听起来却更清晰、明亮有穿透力。这就是“激励”的含义。5.5.2 听觉激励器实例 具有两个相互独立的通道，可以分别控制；也可用作立体声的左右声道（要注意两声道调整的一致性）。前面板是键钮控制，后面板是接线端口。DRIVE驱动控

20、制。此旋钮用来调节送入“激励”电路的输入电平(即激励电平)，用一只三色发光二极管指示电平大小是否恰当。TUNE调谐控制。此旋钮用来控制激励器的基频。一般选择原音中的中频及高中频范围内。美国Aphex-C型激励器 5.5.2 听觉激励器实例MIX混音控制。此旋钮用来调节“激励”电路产生的谐波(泛音)信号混入量，从而改变混入节目中的增强效果。即调整激励信号混入的比例。混音控制可由零调至最大。它可增加优质音响系统的自然效果，或在劣质的呼叫/公共扩声系统中增强声音的清晰度。IN/OUT激励器的旁通开关。按下，激励器处于工作状态，抬起，激励器处于旁路状态。旁边的发光二极管可表示激励器的状态：当交流电源开

21、启时，若无增强效果(绿色)；正在采用增强效果(红色)。此键同时控制两个通道。5.5.3 激励器在扩声系统中的应用 公共扩声系统中在剧院、会场、广场、Disco舞厅和歌厅等场合，使用激励器可使声音具有穿透力，增加覆盖面积，并且不需要增加重放功率，大大提高了重放声音的质量。此外激励器的使用能帮助声音渗透到所有空间，使声音在很嘈杂的环境中仍清晰可闻。录制和重放音色丰满、力度强劲的流行歌曲人声和伴奏声的比例往往是处于“临界状态”，有时乐队伴奏的强烈音响和气氛会压住歌声，如果降低乐队的伴奏声又会影响气氛，此时可在歌声信号中加入激励成分。可在不影响气氛的情况下，使歌词更清晰。5.5.3 激励器在扩声系统中

22、的应用一个没有经过专门训练的普通歌唱者，泛音不够丰富，利用激励器配合混响器，可以在音色方面增强丰满的泛音，使其具有良好的音色效果。录音在翻录磁带时使用激励器，能使所翻录的磁带质量提高，使各种乐器的音色更加突出和清晰，歌词更易听清楚，更具真实感，声音更具穿透力。听觉激励器的主要目的是用于改善声音的音色结构，增加声音里的泛音部分，使音色效果更佳。5.6 其它处理设备其它处理设备 声反馈抑制器在扩声系统中，常常需要将话筒的音量进行较大的提升，与此同时，音箱发出的声音会传入话筒，使某些频率成分的信号产生正反馈，在音箱中发出刺耳的啸叫声。这种现象就是通常所说的声反馈。传声器扩声通路扬声器扬声器到传声器的

23、传输 引起反馈的信号往往是一个单一频率的信号，而且它还是一个引入正反馈的不断增大的信号。声反馈的存在不仅破坏了音质，限制了话筒的音量，使话筒拾取的声音不能良好地再现；而且深度的声反馈还会使系统信号过强而烧毁功放或音箱，特别是烧毁音箱的高音扬声器。声反馈抑制器就是专门用来抑制声反馈现象的设备。它是利用移相器来消除反馈频率，从而达到抑制声反馈的目的。声反馈抑制器一般都具有多个抑制声反馈的通道，可消除多个反馈频率，从而使传声增益得到提高，使整个声场的声压级提高，声场响度增大。在扩声系统中，声反馈抑制器一般串接于调音台与压限器之间，也可并接在调音台上。声反馈抑制器是一种自动寻找啸叫频率点并将其衰减的设

24、备。其工作原理是当系统出现声反馈时，它会立即发现和计算出其啸叫频率、衰减量，并按照计算结果对声反馈进行抑制。移频器也是用来抑制声反馈现象的设备，与声反馈抑制器不同的是：它是对扬声器送出的声音信号的频率进行提升(移频)处理，使声频增加5Hz(或3Hz、7Hz)，使其与原话筒声音的频率发生偏移，无法构成正反馈，也就不会产生声反馈现象。与声反馈抑制器相同，移频器在扩声系统中也是串联在调音台与压限器之间或并接在调音台上。由于移频器的低频调制畸变较大，因此它只适用于以语音为主要内容的扩声系统；而声反馈抑制器畸变小，可用在音乐扩声系统中。移频器立体声合成器立体声合成器是一种可以在单声道非立体声源中产生逼真

25、的“假立体声”效果的信号处理设备。它将非立体声源信号分成多个频率段，将其中一部分频段放在立体声的一个声道上，另一部分频段放在立体声的另一个声道上，从而产生“假立体声”效果。立体声合成器大多用在录音制作系统中。监听处理器是专门为扩声系统的舞台返送监听而设计的处理设备。在这种设备内部，通常设有多频段均衡器和陷波滤波器，以及限幅器和高通滤波器。均衡器和陷波器能够过滤有害信号，降低反馈机会，提高系统增益；而限幅器和高通滤波器则用来保护功率放大器和扬声器。监听处理器 它与压限器的“噪声门限”的功能基本相同。噪声门实际上是一个门限可调的电子门限电路，只有输入信号电平超过门限时，才能形成信号通路，否则电路不

26、通，信号被距之“门”外。利用噪声门对弱信号“关闭”的功能，可有效地防止话筒之间的串音。但需注意，噪声门只能降低或消除门限以下(可视为无信号状态)的噪声(信号)，而不能提高门限以上有信号传输时的信噪比。噪声门 音频信号处理设备是现代音响系统中的重要组成部分，本章主要讨论了图示均衡器、压缩/限幅器、数字延时器多效果处理器电子分频器和听觉激励器等扩声系统中常用的信号处理设备的原理及作用，并介绍了它们的使用情况。在这些设备中，图示均衡器和多效果处理器是扩声系统中使用最多的信号处理设备，几乎所有的演出或娱乐场所的扩声系统都会使用。和其他音响设备一样，音频信号处理设备的生产厂家很多，并有不同的类型，但基本原理和使用万变不离其宗。作为常规，一般来说，均衡器，效果器和压限器应该选用。其他音频信号处理设备酌情考虑。本章小结