单位文秘网 2022-02-14 08:07:22 点击: 次
摘要:随着数字技术及多媒体技术的迅猛发展,传统音频系统与数字技术的结合已成为必然,如何利用原有的设备进行数字化改造,成为这一领域研究的重点之一。我校多功能报告厅的音频系统设计于1997年,在当时,这套模拟音频系统是功能完善、设计严谨的一套系统。但随着原有设备的老化及损耗,新型设备的不断推出,原有的音频系统逐渐不能满足当前音频技术向数字化过渡及与网络信息技术相结合的需要,我们从音频设备数字化及系统主要设备功能扩展入手,对音频设备的数字化改造进行了探讨。
关键词:多功能报告厅 音频系统 数字化 音箱系统 调音台 反馈抑制器
我校多功能报告厅主要承担天津电大系统及校内各个部门组织的各种会议、学术报告、大型室内活动、组织学习园地、音像资料放映及大礼堂大型会议的分会场等任务。在这些任务的具体使用过程中,音频系统处于非常重要的地位。
一、设计要求
多功能报告厅音频系统属于语言和音乐兼用的声学系统,偏重于语言功能,其基本要求为具备良好的语言清晰度和可懂度。对扩声系统的设计要符合广电部《厅堂扩声系统声学特性指标》(GYJ25-86)语言和音乐兼用扩声系统标准,做到声像一致、音质和音色良好。在建声条件合符要求的情况下可以完全达到如下标准:
最大声压级(空场稳态,准峰值):125~4000Hz,平均>98db
传输频率特性:125~4000Hz,≤4db
传声增益:125~4000Hz,>8db
声场不均匀度:100Hz≤8db,1000Hz~6300Hz≤6db
系统总噪声级:≤NR20
二、声场及扬声器布位分析
多功能报告厅的扩声声场具有的特点主要是:1、声像一般较固定,相对于其他用途的扩声声场来说,一般不具备移动性。2、除多通道媒体资源播放和多通道远程视频信号、多通道音乐扩声外,大部分以语言扩声为主,因此可以使用较多通道语音清晰度更高的单通道扩声方式。
针对报告厅的上述特点,扬声器系统的投射可以分成两部分。1、以语言为主的单点中央单通道扩声模式,左右两边辅以拉声像音箱组成高质量的扩声系统,其优点是具备很好的声像定位和较多通道系统更高的语言清晰度。2、以播放媒体和音乐信号为主的多声道扩声系统模式,并辅以左右拉声像音箱组成的多声道扩声系统,主要为杜比5.1多声道和双声道立体声。
三、音频系统的改造研究
1、原有主扩声音箱系统的合理配置
我校多功能报告厅虽建于1998年,但在声场设计建设方面相当完善,扩声系统的主要部件如主扩声音箱、两侧环绕音箱、中置低音音箱均保护完好,且与多功能报告厅建筑特性紧密结合,有效的消除了染色现象的出现,为声场内具有良好的均匀度创造了有力的条件。经过反复研究,认为原有音箱应在新系统中结合使用,以做到合理配置资源,减少浪费。下面是原有音箱的分布情况:
主音箱两支,分别位于主席台台口两侧3/4高度,面对观众席,起主要扩音作用。
环绕音箱六支,左右各三只,位于观众席两侧前、中、后位置。用来补偿后声场声压的不足,并用来实现杜比5.1立体声效果。
为丰富100HZ以下超低频音的有效重放,在整个扩声系统中,增加了低频音箱两支,因其超低音无方向性,故位置位于台后两侧偏下即可。
2、调音台的功能扩展
调音台是音频系统中最为重要的组成部件之一,一套专业音响系统往往以调音台为核心,选择一个与系统匹配的调音台将能实现各种强大的功能,因此其被誉为音像系统的灵魂。
常用的调音台能同时接受8-24路不同的信号,并分别对这些信号在音色和幅度上进行调整加工处理。通常来讲,调音台有四大功能:
(1)信号放大;
(2)对各种信号进行频率调整(即调音);
(3)信号合并;
(4)信号分配。
除此外,调音台还有监听、显示、遥控、编组、对讲等功能。
通常所谓的调音台,其结构一般都是通道输入组件、母线输出组件、编组返回组件等。调音台的信号流程分三部分:信号输入部分、母线部分、信号输出部分。声源信号从传声器输入或从线路输入,经增益调节进入均衡处理,作音质补偿,利用衰减器进行混合比例调节;再通过声像调节,进入左、右声道母线和编组母线。推子前后引出声信号,分别进入辅助母线;从母线出来的混合声信号,经过混合放大、大小幅度调节、隔离放大;送出相应的各种输出。从辅助送出的声信号或外部设备的信号,经过效果器或其他处理后,从辅助返回端进入调音台,作大小调节和声像调节,与左右声道上的信号叠加,再一起送出。
随着电子技术发展进步,调音台的种类日益繁多、功能日趋完善。按照信号处理方式划分,则可分为模拟和数字两种。目前我校多功能厅使用的调音台即为模拟调音台。
数字调音台是新型的带有电脑夜晶显示屏的数字调音设备。
数字调音台包含了效果器、混响器、均衡器以及压缩、扩张、限制器等周边设备的数字处理器,有多种操作菜单可供调用。
例如,混响器中有大厅(HALL)、房间(CHAMBER)和金箔(PLATE)之分,其混响时间为0.1-30s,可以自由选择。效果器提供了34种不同类型的效果。数字调音台采用线性20bitA/D.D/A转换器件,动态范围为105DB,采样频率为44.1kHz和48kHz,可满足任何录音的拾音要求。
由于数字信号在总谐波失真和等效输入噪声这两项指标上可以轻易地做到很高的水平,并且其所有功能单元的调整动作都可以方便地实现全自动化,因而数字调音台常被用于要求很高的系统上。数字调音台的主要特点如下:
(1)操作过程的可存储性。数字凋音台的所有操作指令都可存储在一个磁盘上,从而可以在以后再现原来的操作方案。
(2)信号的数字化处理。调音台内流动的是数字信号,可以方便地直接用于数字效果处理装置,而不必经过数/模、模/数。
(3)数字调音台的信噪比和动态范围高。变通的噪声干扰源对数字信号是不起作用的,因而数字调音台的信噪比和动态可以轻易地做到比模拟调音台大10DB,各通道的隔离度可达110DB。
(4)20bit的44.1kHz取样频率,可以保证20HZ-20Hz范围内的频响不均匀度小于+-1DB。
(5)每个通道都可方便地设置高质量的数字压缩限制器和降噪扩展器可用开对音源进和必要的技术处理。
(6)数字通道的位移寄存器,可以给出足够的信号延迟时间,以便对各声部的节奏同步做出调整。
(7)立体声的两个通道的联动调整十分方便.因为通道状态调整过程中,所有的数据可以方便地从一个通道复制到另一个通道上。
(8)数字式调音台设有故障自动诊断功能。可轻易排除简单故障。
我们调研的一款数字调音台TASCAMDM-24显示屏设在调音台中央醒目位置,含有320X240个液晶像素,呈淡蓝色背景底色和黑色字迹符号,其色差、亮度均可调。
DM-24提供了16个声道的模拟输入,这些模拟输入均提供了带幻相供电的话筒口、平衡式的线路口。因此,只要不是为超大规模的乐队进行现场服务,无论是进行功能要求不高的会议传音,还是传统电声乐器的扩音、录音,还是录入MIDI音轨,无论你是进行多话筒的一次性现场录音,还是进行多次的同步分轨录音,以DM-24的16个话筒/线路输入口(通过扩展可达到32个)来看,应该都是足够的。
3、提高反馈抑制器功能
反馈抑制器在会议扩声系统中也是十分重要的。在会议的扩声系统中,如果将话筒音量进行较大的提升,音箱发出的声音就会传到话筒,进而引起啸叫,这种现象就是声反馈。声反馈的存在,不仅破坏了音质,限制了话筒声音的扩展音量,使话筒拾取的声音不能良好再现;而且深度的声反馈还会使系统信号过强,从而烧毁功放或音箱(一般情况下是烧毁音箱的高音头),造成损失。所以,扩声系统一旦出现声反馈现象,一定要想方设法制止,否则,就会贻害无穷。
能否消除声反馈是衡量一个音响系统技术水平的重要标志,在反馈抑制器出现以前,音响系统往往采用均衡器拉馈点(衰减反馈频率)的方法来抑制声反馈。扩声系统之所以产生声反馈现象,主要是因为某些频率的声音过强,将这些过强频率进行衰减,就可以解决这个问题,但用均衡器下拉可产生以下难以克服的不足:一是对音响师的听音水平要求极高,出现反馈后音响师必须及时、准确地判断出反馈频率和程度,并立即准确无误地将均衡器的此频点衰减,这对于经验不丰富的音响师来说是难以做到的。二是对重放音质有一定的影响。现有31段均衡器的频带宽度为1/3倍频程,有些声反馈需要衰减的频带宽度有时会远远地小于1/3倍频程,此时,很多有用的频率成份就会被除掉,使这些频率声音造成无法挽回的损失。三是在调整过程中有可能烧毁设备。用人耳判断啸叫频率是需要一定时间的,假如这个时间过长,设备应付由于长时间处于强信号状态而损坏。使用反馈抑制器就可以完全解决以上问题,即可以有效地消除反馈,又不会对重放音质造成影响,故其优越性是显而易见的。
反馈抑制器是一种自动拉馈点的设备,当出现声反馈时,它会立即发现和计算出其频率、衰减量,并按照计算结果执行抑制声反馈的命令。过去的反馈抑制器由于开发较早,技术上不成熟。在功能和设计上存在着一定的问题,使用效果并不十分令人满意。
我们调研的一款数字24比特/96千赫兹反馈抑制/参数均衡器百灵达FBQ2496是市场上最快的(>0.2秒)和唯一的96千赫兹反馈抑制器。它应用一种超快速反馈检测方式,自动地和智慧地找出并通过极狭陷波滤波器抑制每声道多达20个反馈频率,同时对信号的其余部分不产生任何作用。
使用“设定和遗忘”的默认设置和紧急按钮,能够简单快速地进入反馈抑制工作。使用自动模式时,有连续的监视功能,各种滤波器的设置会自动调整。在手动模式时,频率,带宽和增益调节有多达40种全参数型的滤波器可被设置。开放性的MIDI结构使软件升级和与其它数码设备的连接变得简单容易。不同的操作模式使您能在不同的现场演出场合灵活地做出反应,来控制音箱。除此之外,FBQ2496在录音室里也是一款很具有创造性的音响工具。
4、整个音频系统的工作流程的分析
下面简要分析音频系统的工作流程。信号首先经音源设备:48伏幻象供电会议话筒、无线话筒发射及接收系统、有线话筒、红外同声传译系统拾音输出,或经录像机、DVD影碟机、录音卡座、计算机声卡输出等线路输出,信号输入至数字调音台经反馈抑制器抑制声反馈并均衡后加数字效果器处理,接自然音数字音域处理器处理后连接功放,输出至音箱进行放音。或接自然音数字音域处理器处理后接记录存储设备存储或接网上播出系统播出。□
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