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[分析|讨论] 动态处理器的种类和功能

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发表于 2020-6-24 11:56:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 杜方方 于 2020-6-24 12:02 编辑


音频通道的动态范围,指的是最大音量和最小音量之间的比例。
而对于信号处理器来说,电源电压决定最大输出信号,而本底噪声决定了最小输出信号。

专业级别的信号处理器可以输出的最大声压级可达+26 dBu,在 本底噪声最为理想的情况下,最小声压级可达-94 dBu左右。

此时,它的动态范围就是120dB——这个数字想必各位都非常熟悉了,120dB也是正常人类听觉的动态范围。而动态处理器的发明,直接原因就是因为这个动态范围太过正好,反而无法工作。

动态处理器可以根据频率以及振幅来改变音频信号;由此可见,“动态”这个术语也有会因内容的变化而不断变化的含义在其中。

最常见的四种动态处理器,也就是我们常用的压缩器、限制器、噪声门以及扩展器。

此后又出现了各种特殊用途的处理器:AGC、ducker、de-esser、矫正器、反馈抑制器、激励器以及增强器等等。

无论名字是什么,这些设备的功能都是一个系统下面的——即自动化地调整声音的大小——就像你的手在推子上不断调整一样。

所有的动态处理器都具有图1所示的通用结构:一个主信号通道上的增益控制元件,一个包含检测器和增益计算器的旁链通道。检测器可以在主通道增益控制之前或之后对信号进行采样分析,但是为了方便理解和观看,我们将它放在前方。

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图1.动态处理器通用结构

信号通道是音频通过这个单元的主路径。通常来讲,这个信号流经输入电路,到达增益控制单元,然后通过输出电路(或者等效的数字输出线路)流出。因此,信号链在流经“音量控制”的时候,相当于经过了一片类似“会被一只手控制的”音量区域。

而旁链通道就是控制这片区域的手。旁链通道的电路系统会检测输入信号(或者一个独立的键入信号),然后发出控制电压来调整信号通道的增益大小。此外,旁链通道的循环还可以添加滤波器、EQ或者其他的处理器。

有些动态处理器会将旁链通道控制电压设计成方便与其他相邻单元连接的形式。或者直接将内部通道连在一起。当只有一个单元或者通道超过设定阈值时,动态处理器就会使得另一个从属或者相连的单元也同时开始运行。

这个功能可以保持双声道立体声成像以及整体频谱的平衡。

所有的动态处理器都会根据旁链通道的设定来对声音音量大小进行控制。

有的动态处理器使用的是内部信号,如图1所示,而有的则是使用外部信号或者单独的键入信号,如图2。

像压缩器、限制器、AGC、 de-esser、ducker或者噪声门等这些不同种类的动态处理之间的区别是:旁链通道中检测器的类型、增益计算器的属性以及增益控制元件的种类。


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图2.带侧链输入的动态处理器

数字信号处理(DSP)的引入极大地改变了动态处理器的实现方式。在传统的模拟设计中,没有实际的方法来“展望”或统计分析信号的内容,而是需要一个函数来响应已经发生的事件。

而这种用于启动和释放的滤波和动态控制的支持电路,设计太过复杂,而且价格也十分昂贵,并且精度也是有限的。

而模拟设计的核心是增益控制元件的部分,通常情况下是电压控制放大器,或者电压控制衰减器(缩写为VCA),这些元件具有以下规格参数:
增益线性度:2% over 80 dB
最大增益范围:80 dB
温度依赖性:0.33% / °C(这个参数表示的是温度增益的传递精度的影响)
失真:0.05% THD+N
信噪比:94 dB re 0 dBV
价格 :每个元件约为2美元
原料来源:非常稀少

这个数据已经相当不错了,但是数字设备还可以做得更好。数字设备最重要的优势是能够在处理信号之前对信号进行分析,此外,还可以对近期的历史进行统计和分析。这些功能使得电路拓扑可以提供更为广泛的优越性能。

在DSP中,实现单个功能的增量成本非常的小,因此在一个设备需要叠加多个功能时,数字设备的成本优势就非常明显了。也就是说,数字信号的设备可以做到成本以及准确性的两全其美。



来源:慧聪音响灯光网   编辑:杜方方


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