现代音响与调音技术-第5章2-效果处理器、听觉激励器

15.4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。2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1.8～2.2s之间。3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4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。5近些年来，一些音响设备公司开发出一种称之为MULTIEFFECTPROCESSOR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，具有杰出的技术性能和杰出的音频特性。6■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7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8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9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.10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(SlapEcho)、环境回声(AmbithtEcho)、多重回声(MultiEcho)、静态回声(StaticEcho)、长回声(LongEcho)、变调效果(PilchBend)和动态双声(DynamicDoubling)等。这种延时器在扩声系统中主要用来产生某些特殊效果。112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席，从而获得好的扩声效果。图5―29扩声通道的延时处理122延时器的应用图5―29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。13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。14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。15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: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。16图5―32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40～50ms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。17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.185.4.3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。19前期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5―33数字混响器原理205.4.4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21YAMAHAEMP-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。222)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。233)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(1～150)，这1～150个效果项目是已存储在效果器内的可执行效果程序。244)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，按下恢复键，使该项目对应的效果程序进入实际运行状态。255)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。266)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。277)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()控制键用来进行效果器对MIDI效果项目变化的控制。288)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。299)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。3010)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。31(11)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。32(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。33图5―35EMP—100效果器后面板(1)DC12VIN——直流电源输入端。EMP—100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。EMP—100效果器采用单通道输入方式(3)OUTPUTLEVEL——输出电平控制。EMP—100效果器的输出信号电平只有两种固定的选择，即-20dB和-10dB。34图5―35EMP—100效果器后面板(4)OUTPUTL/R——输出端口。EMP—100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)MIDIIN——MIDI信号输入端口。35(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。36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375.5