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1、效果处理器 一、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。 人们都知道在音乐厅等专业场所欣赏音乐节目总是比在家庭、教室、会议室等普通房间里的效果好，这当然有多方面的原因，但声音的延时和混响等效果是重要的原因之一。1 我们知道，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
2、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。2 由于音乐厅等演出场所充分考虑了声音的延时和混响等效果，因此人们在欣赏演出时可以充分感受到乐队演出的展开感、宽度感、听音的空间感和一定程度的乐音的包围感，也可以笼统地称之为临场感、现场感或自然感，所以十分优美动听。 多年来，专业研究人员不断开发和改进各种音响设备，希望利用这些设备能够在多种场合重现在音乐厅演出的效果。至今已取得了相当大的进展，出现了包括前几节中介绍的多种音频信号处理设备，延时器、混响器等效果处理器类也是其中代表之一。 31. 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
3、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。 4类型： 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。目前常用的有电荷耦合型器件(BBD)延时器和数字延时器两种。BBD延时器结构简单，价格低廉，主要用于卡拉OK机等业余设备，与后者相比，动态范围较小，音质效果欠佳；在各种专业音响设备或系统中普遍采用数字延时器，它是一种理想的延时处理设备。52.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
4、弥补声场混响时间的不足。 6类型机械混响器 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，由于它们功能比较单一，音质也不很理想，且存在因固有振动频率而引起的“染色失真”现象，因此目前很少使用。电子混响器。7 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。8效果器 近些年来，国外一些音响设备公司开发出一种称之为MULTIEFF
5、ECTPROCESSOR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。特别是高档次设备，还可根据需要调整原有的效果参数，即进行效果编程，并将其储存，以获得自己想要的效果，使用更加方便，很受音响师们的青睐，现代音响系统普遍采用这种设备进行效果处理。9二、 数字延时器 数字延时不仅是数字混响器的核心部件，在专业音响中还有专门对信号进行延时处理的数字延时器设备。 1.数字延时器的基本原理 数字延时，是先将模拟信号转换成数字信号，再利用移位寄存器或随机寄存器将数
6、字信号储存在存储器中，直到获得所希望的延时时间以后再取出信号，然后将数字信号再还原成模拟信号送出，此时的模拟信号就是原信号的延时信号。其原理框图如图41所示。10图41 数字延时原理框图11 图中，输入端的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；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，主同步控制器产生时钟信号使上述所有功能同步
7、。12 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(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。 13 在专业音响(效果)设备中，还有一类数字延时器，其延时声不与主声混合，不产
8、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。这类延时器通常称为数字式房间延时器，例如DOD*811型数字延时器即为此类设备。它们调整非常简单，一般只有输入/输出电平控制和延时时间控制。 14 2.延时器的应用 在现代扩声系统中延时器得到广泛应用，它不仅能提高节目质量，还能产生某些特殊效果。 通常，在一些大型场所，例如大型音乐厅，影剧院和高档次大型歌舞厅等，扩声系统中的扩声通道不止一个，除主扩声外还有一组或几组辅助扩声，使用的音箱较多，这些音箱在厅堂内摆放的位置是前后左右错落有序的，如图21所示。这样，从各音箱发出的传到听众席的声音在时
9、间上就会出现先后差异，从而造成回声干扰， 15 使人听不清楚；而且由于人耳对声音有先入为主的特点，因此人们就会感到声音来自距离自己近的音箱，从而造成听觉与视觉上的不一致。将房间延时接入扩声通道(见图42)，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。在调整延时时间时，可让舞台两侧的主扩声信号较听众席两侧的辅助扩声信号早些到达听众席位，时间相差很小使听众不会感到明显差异，这样可使人感到声音主要来自舞台方向，从而达到听觉与视觉的统一。16图42 扩声通道的延时处理17图43乐队演出的延时处理 18 在大型乐队演出时，各种乐器是按要求在舞台前后左右排
10、位的，图43所示为交响乐队演出时的排位。利用话筒拾音时，虽然调音台的声像定位功能可以使左右排位的乐器产生左右立体方位感；但是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，没有前后层次，失去了前后立体方位感。如果采用延时器，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，不但使整个乐队具有左右立体方位感，而且有前后立体方位感，也就是有了所谓全方位立体感，从而得到理想的聆听效果。19 带有某些效果的数字延时器还可以为演唱者或朗诵者加入回声效果。利用这种延时器对歌曲或朗诵的尾句、尾音适当延时，可以制造出像
11、山谷中的回声，给演出增加了特殊效果。20 延时器在现代音响系统中还有许多用途，例如，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。再例如，将单声道信号延时处理后分离，可产生模拟立体声等等。 21 用于扩声系统中的数字延时器的品牌和种类较多，音响师通常是根据扩声系统的需要选择的。下面给出两种数字延时器的实例，供读者参考。 图44所示的是DOD811型数字式房间延时器前面板，它只对信号进行延时处理。这种延时器调整非常简单，只设有输入、输出电平调整和延时时间DELA
12、YTIME调整。 22图44 DOD811数字式房间延时器 23 图45所示的是DODROS4000数字延时器(前面板)，它是一种常用的带效果的延时器，由于这种延时器的功能较多，调整时相对繁琐一些。图中：图45 DODROS4000数字延时器 24SPEED：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。电路结构如图632
13、所示。图中：25图46 延时电路结构26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。27 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；对话
14、筒信号进行处理时，还可将延时器接入调音台输入通道的INSERT端口或直接串入话筒中，其所需数量与延时处理的话筒一一对应。实际上，除非有特殊要求，在演出中有一两台延时器就可以了(用于扩声通道的房间延时器除外)。28 3.数字混响器的工作原理 在闭室内形成的直达声，前期反射声和混响声中，除直达声外，前期反射声和混响声都经过了延时，而混响声的延时时间最长，并且是逐渐衰落的。为了模拟闭室内的音响效果，就需要产生上述不同的延时声，特别是混响声。因此首先要对主声信号进行不同的延时，然后将各信号进行混合，从而模拟出闭室内的声响效果。图47即为以数字延时器为基础的数字混响器原理图。29图47 数字混响器原理
15、30 从图中可以看到，延时器起着非常重要的作用。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(有时人们进一步把前期反射声和混响声之间的部分叫做初始混响声)，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。这里的混响处理主要还是起延时作用。它将初始混响再进行适当延时，同时模拟混响声的衰落(即混响的持续时间)以及多次反射的高频丢失现象， 31 由于低频信号有绕射现象，所以混响声中低频成分要多一些。混响声也可看成是声音的后期反射声，它使声音有浑厚感。最后将直达声，前期反射声，初始混响及混响
16、信号混合，作为数字混响器的输出，这样就产生了模拟闭室声响的效果。也就是说，经数字混响器处理后，产生的混响声具有闭室混响声的特点：32 (1)混响声与主声分开，时间间隔在50ms以内，且逐渐衰落，余音弱而且模糊； (2)混响声与主声结合后产生延续感； (3)混响声能产生明显的空间纵深感和声场环境感； (4)混响声在主声之后，使声音变得丰满、圆润、浑厚、活泼。 33 4. 多效果处理器的应用 数字混响器通常为双通道设备，种类也很多，其主要作用是模拟各种闭室的混响声效果，这里就不再举例说明了。 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
17、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。目前，多效果处理器(以下简称效果器)主要分为两大类。 34 一类是日本型的效果器，它们对音色处理的幅度大，有夸张的特性，听起来感觉强烈，尤其受到歌星和业余歌手的欢迎，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；另一类是欧美型的效果器，它们的特点是音色经过真实、细腻的混响处理，可以模拟欧洲音乐厅、DISCO舞厅、爵士音乐、摇滚音乐、体育馆、影剧院等的声响效果，但其加工修饰的幅度不够夸张，人们听起来会感觉到效果不很明显，这类效果器在专业艺术团体演出时使用较多。下面分别给出实例，使读者对两类效果器有初步了解。35
18、DSP-256效果器具有多种效果，其内容如下：(1)厅堂(2)动感效果(3)跳跃效果(4)爵士乐效果(5)大教堂效果(6)去左路效果(7)和弦/延时效果(8)法兰回声混响效果(9)厅堂低音合唱效果(10)溅水声回响效果(11)返回声效果(12)体育馆声响效果(13)歌剧院声响效果(14)剧场声响效果(15)一般教堂声响效果(16)圆形剧场声响效果(17)大理石装饰的大厦声响效果(18)晚霞效果36(20)早期反射效果(21)满场房间效果(22)空场房间效果(23)游泳池效果(24)台阶式广场效果(25)西班牙舞乐效果(26)低沉的左右双声效果(27)渐强的返回和4阶效果(28)渐弱回声(29)
19、旋转效果(30)1和1/2第二音程效果37(31)返回和4阶250毫秒效果(32)返回和4阶300毫秒效果(33)返回和4阶375毫秒效果(34)加强回声效果(35)欢快的16分音符效果(36)延时半秒效果(37)活泼的华尔兹效果(38)美好的延迟效果(39)薄法兰声响效果(40)乒乓合唱效果(41)150秒用30/100(42)225秒用20/10038(43)立体声像2效果(44)弱延迟效果(45)最低部弦音效果(46)缸内合唱效果(47)丰富的法兰效果(48)中弦合唱效果(49)缓慢柔和效果(50)细长舞台效果(51)“Leslic”效果(52)快速扫描39(53)动物法兰效果(54)筒
20、形法兰效果(55)动物法兰2效果(56)合唱室效果(57)合唱延时效果(58)拍手合唱效果(59)法兰延时效果(60)游泳效果(61)快速半音阶延时效果(62)转动管风琴效果(63)法兰独奏效果40(64)法兰抖动效果(65)歌剧效果(66)乐器合成效果(67)简捷的合成效果(68)钢琴合奏效果(69)谐音效果(70)快速合成的低音效果(71)击键声由远而近，由近渐远的效果(72)缓慢的弦乐效果(73)音调被提高半音的效果(74)吉它独奏1效果41(75)丰厚的低音效果(76)吉它延时效果(77)吉它合成效果1(78)吉它合成效果2(79)水中荡桨效果(80)立体声像1(81)金属吉它均衡效果
21、(82)鬼门效果(83)环境陷井效果(84)深陷阱效果(85)大陷阱效果42(86)地狱之门效果(87)大共鸣房间效果(88)暗淡的共鸣房间效果(89)秘室效果(90)大秘室效果(91)延时混响效果(92)霹雳声混响效果(93)延时混响(94)左回声效果(95)右回声效果(96)100毫秒回响效果43(97)400毫秒回响效果(98)200毫秒快速选通效果(99)绝对选通效果(100)350毫秒选通(101)右通道合唱混响(102)延迟的室内追逐效果(103)合唱效果(104)低频提升效果(105)中频提升效果(106)高频提升效果44(107)参考设置1(108)参考设置2(109)参考设置3(110)弯曲状厅堂效果(111)口声混响(口哨回响)(112)渐弱回响效果(113)慢动作效果(114)空场法兰效果(115)强立体声效果(116)水晶厅堂效果(117)大合唱效果45(118)城市上空效果(119)渐弱口声效果(120)轻微法兰效果(121)普通混响效果(122)惊弓之声效果(123)耳语声效果(124)细长房间效果(125)地下室效果(126)酒吧间效果(127)厅堂合唱效果(128)线路直通46
