第6章 音频信号处理设备 6.1 图示均衡器 6.2 压缩/限幅器 6.3 电子分频器 6.4 效果处理器 6.5 听觉激励器 第6章 音频信号处理设备 6.1 图示均衡器 6.2 压缩/限幅器 6.3 电子分频器 6.4 效果处理器 6.5 听觉激励器 6.6 其它处理设备
6.1 图示均衡器 音频信号处理设备(Audio Signal Processor)是指在音响系统中对音频信号进行修饰和加工处理的部件、装置或设备。在专业音响设备中，音频信号处理设备可以作为调音台、扩音机等设备内部的一个部件，例如前述调音台及扩音机内置的均衡电路或混响电路；
也可以做成一台完整的独立设备，作为扩声等音响系统的组成部分，例如各种专业的图示均衡器、延时混响器等等。在剧院、歌舞厅等场所的扩声系统中，大量使用着各式各样的信号处理设备，其中不少还进入民用音响领域，它们对声音信号的音质起着至关重要的作用。
由于在专业音响系统中，音频信号处理设备通常是围绕调音台连接的，因此也将独立的信号处理设备称为调音台的周边设备，简称周边设备(习惯上，在专业音响中，将除调音台、功放、音箱外的其它设备都可以看成周边设备)。在音响系统中加入信号处理设备通常有两种目的：一种是对信号进行修饰求得音色美化，达到更为优美动听或取得某些特殊效果；其次是为了改进传输信道本身的质量，以求得改善信噪比和减小失真或弥补某些环境的声缺陷等。
信号处理设备是现代音响系统中必不可少的重要组成部分，它充分体现出音响工作具有“艺术”与“技术”相结合的综合性专业特点，给广大的调音师、录音师等音响大师们提供了进行艺术创作的强有力的技术手段，使他们能够在扩声、音乐制作等领域，把主观能动性与客观的技术设备充分结合起来，导演出更多更优美的音响作品，同时也给广大音响艺术和音乐爱好者们提供了更加优美动听的欣赏条件。
当然，信号处理设备只有使用正确、恰当，才能获得良好的效果。如果使用不当或过分滥用，也可能适得其反，反而会破坏原有节目的特色，甚至破坏得无法补救。例如，用均衡器适当提升人声的高音区，能使歌声更加明亮、清晰，但如果提升过度则会使齿音过强而刺耳；与此相似，对乐曲动态范围的适当压缩，可以提高节目的平均电平，从而增加响度，但如果压缩过度则会使乐曲的动态范围过窄，听起来平淡无味。
上述情况有些在事后还可以作某些补救，例如在录音节目制作中压缩器和均衡器的使用都具有某种程度的可逆性；但许多处理过程往往是不可逆的，例如过度的混响量是无法从录音中去掉的。在扩声系统中，例如剧院或歌舞厅的现场演出，调音师操作的效果直接就被全体听众感受到，所以这时的任何错误都是无可挽回的，这对调音师的操作提出了更高的要求。
当前信号处理技术已成为现代音响技术中最活跃的领域之一。国外各大音响公司都集中相当的力量进行这方面的研究和开发，从模拟设备到数字设备，新产品不断涌现。现代声学、电声学、心理声学、音乐声学和电子技术、计算机技术等科学的发展，更促进了信号处理技术的飞跃，甚至使人们在音响技术中的许多传统观念受到很大冲击。例如，对“失真”的概念就出现了很大的变化。传统的观点认为音响设备应该是“高保真”的，就是要求有平坦的频率特性，使重放的节目忠实的再现节目的原貌。
但实践表明，各种优质均衡器的广泛使用，可以有意识地对音乐的某些频段进行提升或衰减，人为的创造一定程度的频率失真，可以获得意想不到的备受欢迎的效果。例如提升钢琴的2.5kHz至5kHz频段，可获得更加逼真的临场感，而提升小号的120Hz至240Hz频段，能使号音的丰满度大大提高。
更令人意想不到的是，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所谓“听觉激励器”之类的处理设备的基本构思。
至于利用延时器、混响器等组成的各种效果处理器，不但可以模仿各种声学环境(剧院、音乐厅、大厅、山谷回响等)的音响效果，而且能够“创造”出各种奇妙的“太空声”、“颤音”以及“幽灵般飕飕声(Swishing)”等自然界所没有的声音。并且还可以把一名演奏员或歌唱者的声音变成许多人的合奏或合唱的效果。音频信号处理设备可以有多种分类方法。按照其处理信号的方式划分，可以分为模拟信号处理设备和数字信号处理设备两大类。前者出现较早，目前仍占多数。如常用的均衡器、压缩/限幅器等。后者由于其性能优良，近年来发展很快。其中用得最多的是数字式延时器和多效果处理器。
按照处理设备的基本结构划分，可分为机械式信号处理设备和电子式信号处理设备。前者如钢板混响器、金箔混响器和弹簧混响器等。目前除少数有特殊用途和特殊效果要求的处理设备外，各种信号处理设备基本上都已实现了“电子化”，并且引入了电子计算机控制技术，使处理设备的自动化程度大大提高。最通常的划分方法是按照信号处理设备的用途来划分。扩声系统中常用的有以下几类：
(1)滤波器和均衡器。通过对不同频率或频段的信号分别进行提升、衰减或切除，以达到加工美化音色和改进传输信道质量的目的，并可以对扩声环境的频率特性加以修正。 (2)压缩/限幅器和扩展器。这是一种其增益随着信号大小而变化的放大器。其作用是对音频信号进行动态范围的压缩或扩展，从而达到美化声音，防止失真或降低噪声等多种不同的目的。
(3)电子分频器。这是一种有源分频器，其作用与音箱中的分频器相似，它将宽频带音频信号分成高、中、低等不同的频段，通过不同的音箱达到分频段扩声的目的。 (4)延时器和混响器。通过机械或电子的方法来模拟闭室内声音信号的延时和混响特性，使乐音更加丰富和亲切，并可制造一些特殊的音响效果。利用延时器和混响器并结合计算机技术，构成了具有多种特殊效果的多效果处理器。
(5)听觉激励器。在原来的音乐信号的中频区域加入适当的谐波成分，以模拟现场演出时的环境反射，使信号更具有自然鲜明的现场感和细腻感，并使声音更具穿透力。音频信号处理设备还有诸如可以从任意单声道声源中产生出逼真的假立体声效果的立体声合成器和其它处理设备，读者可以参考有关资料，这里不再一一列举。
在音响扩声系统中，对音频信号要进行很多方面的加工处理，才能使重放的声音变得优美、悦耳、动听，满足人们的聆听需要。均衡器(Equalizer,简称EQ)，它是将音频信号分为多个不同频段，然后通过不同频段中心频率对各频段信号电平按需要进行提升或衰减，以期达到听觉上的频率平衡的频率处理设备，即它是一个多频段的频响处理设备。均衡器是扩声系统中应用最广泛的信号处理设备。
6.1.1 频率均衡处理的意义 1.改善声场的频率传输特性 改善传输特性是均衡器最基本的功能。任何一个厅堂都有自己的建筑结构，其容积、形状及建筑材料(不同的材料有不同的吸声系数)各不相同，因此构造不同的厅堂对各种频率的反射和吸收的状态不同。某些频率的声音反射得多，吸收得少，听起来感觉较强；某些频率的声音反射得少，吸收得多，听起来感觉较弱，这样就造成了频率传输特性的不均衡，所以就要通过均衡器对不同频率进行均衡处理，才能使这个厅堂把声音中的各种频率成分平衡传递给听众，以达到音色结构本身完美的表现。
2.对声源的音色结构加工处理 扩声系统中，声源的种类很多，不同的传声器拾音效果也不同，加之声源本身的缺陷，可能会使音色结构不理想。通过均衡器对声源的音色加以修饰，会得到良好的效果。 3.满足人们生理和心理上的听音要求 人们对声音在生理上和心理上会有某些要求，而且人对不同频率的信号听音感觉也不一样。通过均衡器可以有意识地提升或衰减某些频率的信号，以取得满意的聆听效果。
4. 改善音响系统的频率响应 音响设备是由电子线路构成的，而一个音响系统又是由许多音响设备组成的，音频信号在传输过程中会造成某些频率成分的损失，通过均衡器可以对其进行适当的弥补。均衡器还可以用来抑制某些频率的噪声或干扰，例如衰减50Hz左右的信号，可以有效地抑制市电交流干扰等。多频段均衡器具有许多用途，和其它信号处理设备配合，会收到非常理想的效果，这需要在实践中深刻体会。
6.1.2 多频段图示均衡器的基本原理 均衡器是通过改变频率特性来对信号进行加工处理的，因此必须具有选频特性。可见多频段均衡器是由许多个中心频率不同的选频电路组成的，而且均衡器对相应频率点的信号电平既可以提升也可以衰减，即幅度可调。如以前介绍的音调控制器就是一种简单的可变幅度均衡器，所以这里所说的均衡器是有源均衡器，其内部还设置有放大器电路。
多频段图示均衡器(GraphicEQ)也称多频段图形均衡器，这是现代音响扩声系统中最常用的一种音质调节设备。它把音频全频带或其主要部分，分成若干个频率点(中心频率)进行提升或衰减，各频率点之间互不影响，因而可对整个系统的频率特性进行细致的调整。由于多频段均衡器普遍都使用推拉式电位器作为每个中心频率的提升和衰减调节器，推键排成位置正好组成与均衡器的频率响应相对应的图形，因此称之为图示均衡器。
一般常用的专业多频段图示均衡器有单通道15段和31段及双通道15段和31段四种。双通道均衡器两个通道的频率特性独立调整，互不影响。一般15段均衡器和31段均衡器的中心频率分别按2/3倍频程和1/3倍频程选取，各频率点的最大提升和最大衰减因均衡器不同而异，一般多为±15dB和±12dB。图示均衡器通常分为LC型和模拟电感型两大类，下面分别加以讨论。
1. LC型多频段均衡器 图6―1为LC型多频段均衡器原理图。由运算放大器和多个不同中心频率的LC串联谐振回路(选频电路)组成，其频响曲线为钟形，示于图6―2，其工作原理如下所述。
图6―1 L C型多频段均衡器原理电路
图6―2 均衡器频响曲线
LC串联谐振回路连接在Rp1电位器活动臂与“地”之间，当活动臂向上移动时，串联谐振回路将反馈信号中谐振频率的信号更多地旁路入地，因而运放提升此频率的信号；当活动臂向下移动时，串联谐振回路更多地将输入信号中谐振频率的信号旁路入地，因而运放输出中此频率的信号被衰减。Rp1活动臂移至最上面或最下面分别得到谐振频率信号的最大提升或最大衰减，这样就使谐振频率信号有一定的调节范围。串联谐振回路中的Rp2电位器用来调节电路的Q值，决定提升或衰减的单频频带宽度。有许多均衡器不设此电阻，这样其选频电路的Q值及带宽就是恒定的。
多频段均衡器中的LC元件的数值是由所调节的中心频率决定的。设计时，通常是先根据要求，确定中心频率，然后设定电容C值，再计算电感L值。 式中： f0为中心频率(Hz);
C为设定的电容值(F)。 电容值可按下列经验数据选取： 中心频率 电容值 <40Hz >2μF 40～100Hz 2～0.47μF 100～500Hz 0.47～0.1μF 500～5kHz 0.1～0.01μF 5～15kHz 0.01～0.002μF >15kHz <0.002μF
2. 模拟电感型多频段图示均衡器 近年来生产的多频段均衡器已普遍使用由晶体管或集成运算放大器组成的模拟电感(Simulated Inductor)来代替电感线圈，使均衡器的性能有了很大提高。 图6―3为一模拟电感型多频段均衡器电路示意图。图中的IC1组成各频段共用的放大器。IC2、IC3等分别组成模拟电感，它们与C1组成不同中心频率的串联谐振回路。图中只画出两个模拟电感组成的谐振回路，实际可根据均衡器段数，接入串联谐振回路的个数，从而组成多频段均衡器。
图6―3 运放模拟电感多频段均衡器
模拟电感电路有许多种。图6―3中的是一种常见的电路，我们将其重画于图6―4。它由集成运放和若干电容、电阻组成，工作原理简述如下： 根据运算放大器的“虚短”、“虚地”原理和电路基础中节点电流分析法，可列出如下方程： (6―1) (6―2)
图6―4 运放构成的模拟电感
由(6―1)、(6―2)两式可得： (6―3) 在音频范围内， ,故R1∥Z3≈R1,又因 , 因此(6―3)式可变为： (6―4)
以上证明，图6―4可以把电容C2“转换”成一个电感，称为“模拟电感”，该模拟电感的电感量L0=R1R2C2，电阻值为R1。改变R1,R2和C2的数值即可得到不同的电感量。 如果在上述电路中的输入端(图中A点)再串入一个电容C1,即可组成一个串联谐振回路，其谐振频率为 当回路谐振时，总阻抗为Z=R1，回路Q值为
图6―5 晶体管构成的模拟电感
利用上面几个公式即可求出多频段均衡器中各元件的参数。通常电路中的R1 ,R2固定不变，然后根据设定的f0和C1的值(参见LC型均衡器)来算出L0的值，最后用 计算出C2的值。 模拟电感也可以由晶体管电路组成，如图6―5所示。按图可列出下列方程：
由此可得： 由于设计时 所以模拟电感的电感量L0=R1R2C2,电阻值为R1。
与运放模拟电感相似，只需在该电路输入端(图中A点)串入电容C1，即构成串联谐振回路，用它替代图6―3电路中运放模拟电感，可同样构成多频段均衡器。 顺便指出，还有一种均衡器设备称作参量均衡器(Parametric EQ)，其原理框图如图6―6所示。它主要由运算放大器和位于反馈环内的“状态变量带通滤波器(BandPass State Variable Filter,简称BPSVF)组成。
其最大特点是能够连续地分别调节均衡器各频段的中心频率f0,Q值和增益而互不影响，所以又称为无限可变均衡器，有些调音台也常用这种均衡器。图6―7给出了某调音台参量均衡器的低中频段原理电路，IC2构成有源带通滤波器，接于运放IC1的正反馈支路中，双联电位器Rp1用于调节该频段的中心频率；电位器Rp2用于调节增益，即调节该频段的提升或衰减量，电阻R1,R2给IC2加入适量正反馈，以提高滤波器Q值，其它频段原理与此大致相同。关于参量均衡器读者可参考有关资料，此处不再详述。
图6―6 参量均衡器原理框图
图6―7 参量均衡器原理电路
3. 高、低通滤波器 在均衡器设备或其它音响设备中，通常都设有高通或低通滤波器。它们常用二阶有源或高阶有源滤波器，图6―8(a) ,(b)分别给出典型的二阶有源高通和低通滤波器。
图6―8 二阶有源滤波器 (a)二阶高通有源滤波器；(b)二阶低通有源滤波器
4.均衡器的技术指标 作为信号处理设备的多频段均衡器的技术指标主要有： (1)频响。音频范围内各频率点处于平线位置(不提升也不衰减)时，均衡器的频率响应，此时的频响曲线越平坦越好。 (2)频率中心点误差。各频率点实际中心频率与设定频率的相对偏移，通常用百分数表示，此值越小误差越小。
(3)输入阻抗。输入阻抗是指均衡器输入端等效阻抗。为了满足与前级设备的跨接要求，均衡器输入阻抗很大，并且有平衡和不平衡两种输入方式，平衡输入阻抗是不平衡输入阻抗的2倍。 (4)最大输入电平。最大输入电平是均衡器输入回路所能接受的最大信号电平(平衡/不平衡)。 (5)输出阻抗。输出阻抗是指均衡器输出端等效阻抗。为了满足与后级设备的跨接要求，均衡器输出阻抗很小，并且有平衡和不平衡两种输出方式，平衡输出阻抗是不平衡输出阻抗的2倍。
(6)最大输出电平。最大输出电平是均衡器输出端能够输出的最大信号电平(平衡/不平衡)。 (7)总谐波失真。均衡器电路的非线性会使传输的音频信号产生谐波失真，总谐波失真越小越好。 (8)信噪比。信噪比用于衡量均衡器的噪声性能，信噪比越大，说明均衡器噪声影响越小。
6.1.3 均衡器在扩声系统中的应用 在现代音响扩声系统中，通常要使用多台多频段均衡器，用于改善音质等，因此有必要对均衡器设备有所了解。下面给出一个多频段图示均衡器实例，并参照实例介绍均衡器的实际应用。 1.图示均衡器实例 美国DOD公司专业生产信号处理设备，其专业单、双通道15段和31段图示均衡器产品是扩声系统中常用的均衡器设备。图6―9和图6―10分别给出了“DOD231”型双通道31段1/3倍频程图示均衡器的原理框图(只给出一个通道，另一通道与之相同)和前面板结构图。
图6―9 “DOD231”的原理框图
图6―10 “DOD231”前面板结构图
该均衡器的主要技术指标如下： ·频响：20Hz～20kHz,+0/-0.5dB; ·低频切除滤波器(即高通滤波器)：12dB/oct衰减，50Hz处下降3dB； ·中心频率(单位Hz):1/3倍频程，20、25、315、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1k,1.25k,1.6k,2k,2.5k,3.15k,4k,5k,6.3k,8k,10k,12.5k,16k,20k; ·频率中心点误差：5%；
·控制范围：12dB提升/衰减，推荐使用电平-10dBv～+4dBμ； ·输入阻抗：40kΩ平衡，20kΩ不平衡； ·最大输入电平：+21dBμ； ·输出阻抗：102Ω平衡，51Ω不平衡； ·最大输出电平：+21dBμ; ·总谐波失真：0.006%,1kHz; ·信噪比：大于90dB(基准0.775Vrms)。
均衡器的输入、输出端口通常设在后面板上，一般都有两组输入端口和两组输出端口。其中一组为平衡端口，使用平衡XLR插件或1/4英寸直插件，另一组为不平衡端口，使用不平衡1/4英寸直插件。 均衡器的各种控制键钮均设在前面板上，不同厂家的产品在设计上可能有所差异。双通道均衡器两个通道的键钮相同且独立控制，下面我们参照图6―9和图6―10介绍均衡器的键钮功能。
1) 频率点电平调节电位器 这是一排(若干个)推拉电位器(推子)，其个数与均衡器的段数相同。它用来控制各中心频率及其窄带内信号电平的提升或衰减，使用时电平提升量一般不超过+6dB(参考推荐使用电平)，“DOD231”各中心频率最大提升量和最大衰减为±12dB，各频率点信号电平调整确定以后，所有推子排列出的图形即为此时均衡器的频率响应。注意，调整时两相邻频率点之间的电平不能相差太大，一般不超过3dB为宜。
2)输入电平调节电位器(INPUTGAIN) 两个通道均有各自的输入电平调节电位器。该旋钮用来控制输入信号电平(或者说灵敏度)，它实际是调整输入放大器增益，“DOD231”有±12dB的调节范围。调节该旋钮时，不改变已经确定的均衡器频率响应。
3) 低频切除滤波器开关(LOWCUT) 低频切除滤波器实际上就是我们所熟知的高通滤波器(HighPassFilter)。此按键控制该滤波器的接入和旁路。按键上方对应有一个红色的工作状态指示灯，按下此键，滤波器接入均衡器电路，指示灯亮，反之滤波器旁路，信号不经滤波器直接送入后面的均衡电路。该滤波器用来消除室内环境下产生的低频范围内的持续波，控制话筒的“Pops”音和气滑音，并减低电源中的交流嗡嗡声。有些均衡器还设有低通滤波器(High CUT,高切)用来消除某些高频杂音。
4)均衡器切入/切出开关(IN/OUT) 此按键控制着图示均衡器均衡电路的接入和旁通，可以方便音响师对均衡前和均衡后的信号进行比较。按下此键，均衡处理电路接入，对应上方红色工作状态指示灯亮，信号经均衡处理后输出，反之均衡电路被旁通，信号不经均衡处理直接输出。 5) 输入信号电平显示 这是一组由四个发光二极管(LED)组成的电平表，分别由绿色LED显示-10dB,0dB,+10dB及红色LED显示+17dB。正常使用均衡器时，调节输入电平不能让+17dB的红色LED经常闪亮。否则会使信号产生失真。
6)电源开关 均衡器的直流工作电源设在设备内部，使用时只需用电源线接入市电即可。电源开关通常设置在前面板上，以方便控制电源的通断。
2. 均衡器在扩声系统中的应用 前已述及，均衡器在扩声系统中有很多用途，例如弥补环境声场缺陷，消除声反馈，衰减噪声频带以改善系统信噪比，提高音质等等。下面就均衡器的主要应用作一简单叙述。一般，可以在调音台上并联(即将均衡器接于调音台辅助和返回端口)一台多频段均衡器(最好使用31段均衡器，这样调整的更细腻)，主要用来改善环境声场，也就是改善听音环境的频率特性，使其频响曲线趋于平坦。
在调整均衡器时对各频率点只作衰减处理，不要提升，此时的均衡器可以称为“声场均衡器”或“房间均衡器”(实际上，在均衡器一族中有专门的“房间均衡器”，它只有衰减调整，没有提升)。图6―11给出了某厅堂自然频率特性及均衡器调节曲线,仅供参考。其调整方法如下：
图6―11 自然频率特性及均衡器调节曲线
(1)采用音频信号发生器等设备，对厅堂的频率响应曲线进行测定。然后在均衡器上进行均衡处理，使厅堂的实际频响曲线接近平直，从而改善厅堂的声场，提高声音的传播质量。这种方法通常用在音乐厅、剧院等专业演出场所，它需要有一定的设备条件。 (2)对于歌舞厅等业余演出场所，在没有测试设备的条件下，可采用听音的方法进行均衡处理。在演出位(舞台)装上话筒，按要求将各电平控制钮调到适当位置，逐渐提高系统总电平，当听到轻微啸叫时，将反馈声音的频率衰减1～3dB,啸叫声消失；继续提高电平，出现啸叫即衰减反馈频率点，直至啸叫声消失为止。
反复调整，可找到1～6个反馈频率，这样将厅堂声场的频响曲线调整得比较接近平直，从而达到良好的频响特性。 这种方法要求音响师有丰富的调音经验，一个好的音响师，耳朵是非常灵敏的，能够准确地辨别出反馈声音的频率。 通常，音乐厅、剧院等专业演出场所在建筑设计时已考虑了它的声学特性，其自然频响特性良好，再加上理想的均衡处理，从而得到满意的效果；而歌舞厅等业余演出场所很少考虑它的声学特性，其自然频响特性较差，再加之均衡处理的不理想，直接影响了音乐和歌声的完美表现。
扩声系统的频响特性是影响音质等因素的重要参量。实践证明，在150～500Hz频段影响语音的清晰度，2～4kHz频段影响人声的明亮度，这是音质的敏感频段；频率响应的中低频段和中频段的波峰、波谷都严重影响音色的丰满度；如果低频段衰减，丰满度也会下降，因为语言的基音频率都在这个频段之中；如果高频8kHz衰减，则影响音色的明亮度；相对而言，125Hz以下和8kHz以上对音色的影响不是很大，因为人耳难以分辨清楚，但这个频段对音质很重要，尤其对高层次的音乐要求更是如此：125Hz以下不足音质欠丰满，8kHz以上缺乏则音质表现力失落，欠缺色彩与细腻的魅力。
为了满足提高音质、改善音色等要求，通常要在扩声系统中的各扩声通道串接入多频段均衡器，将音频分为几个主要部分进行调整。 (1)20～60Hz之间的低频声，往往使人感到很响，如远处的雷声。这些频率能给音乐以强有力的感觉，但过多地提升这一频段，又会给人以听觉混浊不清的感觉，造成清晰度不佳。
(2) 60～250Hz之间的频段包含着节奏声部的基础音，调整这一频段可以改善音乐的平衡，使其丰满。这要根据音乐内容来调节，否则过高地提升此频段，会产生“隆隆”声。这个频段和高中音的比例构成音色结构的平衡特性：强之则音色丰满；弱之则音色单薄；过强则产生隆隆声。
(3)250Hz～2kHz之间包含着大多数乐器的低次谐波，如果提升过高，会导致音乐像在电话中听到的那种音质，失掉或掩盖了富有特色的高频泛音。提升500Hz～1kHz频段时，会使乐器的声音变成喇叭似的声音；而提升1～2kHz频段时，则会出现像铁皮发出的声音。这段频率输出过量时，还会造成人的听觉疲劳。 (4)如果提升2～4kHz频段，就会掩蔽说话的重要识别音，导致声音口齿不清，并使唇音“m,b,v”难以辨别。这一频段，尤其是3kHz处提升过高，会引起听觉疲劳。
(5)4～6kHz之间是具有临场感的频段，主要影响语言和乐器等声音的清晰度。提升这一频段，使人感觉声源与听者的距离显得稍近一些；衰减混合声中的5kHz分量会使声音的距离感变远；如果在5kHz左右提升6dB，则会使混合声的能量好像增加了3dB。 (6)6～16kHz频段影响声音的明亮度、宏亮度和清晰度，然而提升过量，会使语言产生齿音、s音，使声音产生“毛刺”。
(7)如果提升16kHz以上频段，容易出现声反馈而产生啸叫。总之均衡器在音响系统中使用十分灵活。它还可以对各种乐器及歌声等声源作细致地调节，这需要在实践中不断总结经验。有关知识还会在第9章中介绍。在扩声系统中使用均衡器还应注意以下几点： (1)选择各频率点要有针对性和目的性； (2)高低音频率的调节要有限度；
(3)两个相邻频率点之间的提升和衰减不要出现大幅度的峰谷交错，一般不超过3dB为宜； (4)各扩声通道不要按同一频响特性均衡，否则很容易引起其频谱的不平衡，也无法表现不同声源的特点； (5)要注意恰当使用低切滤波器。
6.2 压缩/限幅器 压缩限幅器简称压限器(Compressor/Limiter)，也是音响系统中常用的信号处理设备，它由压缩和限幅两种功能组成。 6.2.1 压限器的功能 压限器的主要功能是对音频信号的动态范围进行压缩或限制，即把信号的最大电平与最小电平之间的相对变化范围加以减小，从而达到减小失真和降低噪声等目的。
音乐的动态范围很大，约为120dB。如果一个动态范围为120dB节目通过一个动态范围狭窄的系统放音(如广播系统)，许多信息将在背景噪声中浪费掉；即使系统能有120dB的动态范围可供使用，除非它是无噪声环境，否则不是弱电平信号被环境噪声淹没，就是强电平信号响得使人难以忍受，甚至于因过荷而产生失真。虽然音响师可以通过音量控制调整信号电平，但是手动操作有时往往跟不上信号的变化。为了避免上述问题，必须将动态范围缩减至适合于系统与环境中能舒适地倾听的程度。
此外，压限器还能保护功率放大器和扬声器。当有过大功率信号冲击时，可以得到压限器的限制，从而起到保护功放和扬声器的作用。例如：话筒受到强烈碰撞，使声源信号发生极大的峰值，或者插件接触不良或受到碰击产生瞬间强大电平冲击，这都将威胁到功放和扬声器系统的高音单元，有可能使其受到损坏,使用压限器可以使它们得到保护。
6.2.2 压缩/限幅器的基本原理 压缩器实际上是一个自动音量控制器，它是由带有自动增益控制(AGC)的放大电路组成的。当输入信号超过称为阈值(Threshold)的预定电平(也称压缩阈或门限)时，压缩器的增益就下降，使得信号被衰减，如图6―12所示。为了使压缩器的输出信号增加1dB，所需增加输入信号的dB数称为压缩比率(简称压缩比)或压缩曲线的斜率。因此，对于4∶1的压缩比率，输入信号增加8dB，其输出值将增加2dB。
因为音频信号的响度是变化的，因此在某一瞬间可能超出阈值电平，而接着又低于阈值电平。所以，在信号超出阈值电平后压缩器降低增益和在输入信号降至低于阈值电平之后压缩器恢复增益的速度必须确定，也就是它们应按要求跟上信号的变化，可见此速度分别取决于信号增加的时间和恢复的时间。
图6―12 压缩器衰减超过压缩阈部分的信号电平
如前所述，人耳对信号响度的感觉与其均方根值成比例，因此短时间内的高峰值并不显著增加信号的响度。理想的情况是，允许信号音量稍上升或稍下降，但与不对信号进行控制的情况相比，范围要小些；反之，如果信号的波峰触发增益下降，音量实际上将减小而不是较小量的增加，这将显著地改变节目的动态，是一种不能接受的方法。为了避免信号峰触发压缩，就需调节信号增加时间，以便使波形超过阈值电平的时间足够构成平均电平的增加，通常为其最后值的63%。
如果信号的恢复时间太短，也就是说如果每次都恢复全部增益，那么信号电平均会下降至阈值以下；当增益增加时，背景噪声急剧升高，就会听到“砰砰”、“嘟嘟”和“卜卜”声。此外，如果将急促的连续的峰值信号馈送到压缩器，信号的增益将在每个峰值之后得到恢复，这时会检测到信号电平的升高。因为电平感受装置对波形的正负偏移十分敏感，非常短的恢复时间也可引起增益的下降，并导致信号出现谐波失真。为了避免以上现象，可将恢复时间延长，以便让超过阈值的波形漂移地恢复，
只使增益降低一半，这些超过阀值的漂移使增益保持下降，然后逐步回复到正常状态，这就可使背景噪声电平的增加不那么明显，并使随后所需的任何增益变化不那么激烈。然而，如果恢复时间太长，信号强的部分所引起增益的下降会持续至弱的部分，使弱的部分听不见。恢复时间定义为：增益恢复至本身无增益下降值时的一定百分比(通常为63%)所需的时间。图6―13是一种压控型压缩器的框图，它由检波器和压扩放大器(VCA)组成。
图6―13 压控型压缩器框图
检波器不仅用来检出与信号电平相对应的直流电压或电流以便控制压控放大器的增益(似AGC原理)，而且决定动作时间和恢复时间的长短。因此，检波器对压控器的性能影响很大。检波方式有峰值检波和有效值检波。前者反应速度快，但压缩量与响度之间的对应关系不好；后者反应速度慢，但压缩量与响度之间的对应关系较好。为了兼有二者的优点，可以同时采用峰值检波和有效值检波。检波器的输入信号可以取自放大器的输入端，也可取自放大器输出端。
压控放大器一般都采用压控可变电阻来控制增益。图6―14(a)为场效应管压控可变电阻原理图。当加在漏极D与源极S之间的信号电压小于0 压控放大器一般都采用压控可变电阻来控制增益。图6―14(a)为场效应管压控可变电阻原理图。当加在漏极D与源极S之间的信号电压小于0.1V时，漏、源极之间的等效电阻RDS将随由上述检波器检波电压得到的栅源负偏压UGS而变，二者之间的关系如图6―14(b)所示。当UGS=0时，RDS最小，约为几百欧姆到几千欧姆；栅源负偏压越大，RDS也越大；栅源负偏压等于场效应管的夹断电压Up时，RDS可达107Ω以上，漏源之间的等效电阻随栅源负偏压变化范围可达104倍。用这种压控可变电阻控制放大器增益，很容易使压控放大器的增益控制范围做到50dB以上。
图6―14 场效应管压控可变电阻
上述压缩器的压缩特性如图6―15所示。压缩比连续变化，压缩输入门限(阈值)电压约为30mV，输入大于100mV后进入限幅区。低于限幅区的范围内，非线性失真小于1%。具有这种压缩特性的压限器常用于剧院、歌舞厅等扩声系统。
图6―15 压缩特性
图6―16 压限器特性
当压缩器的压缩比足够大时，压缩器就变为限幅器，所以压缩器和限幅器实际构成同一台信号处理设备——压缩/限幅器，也称压限器，其特性示于图6―16。限幅器实际上是压限器的极端使用情况，此时压限器的压缩比率很大，使超过设定门限阈值的信号不再放大，而是被限制在同一个电平上，即超过阈值的电平信号波形的顶部被削掉，这类似于“电子线路中的限幅器”。
大多数限幅器都有10∶1或20∶1的比率，它们可利用的比率甚至可高达100∶1。限幅器大都用在录音系统，以避免信号的瞬间峰值达到它们的满振幅而使磁带过负荷，因为磁带的动态范围很小，只有60dB左右。 压限器的技术指标主要包括阈值、上升时间、恢复时间、压缩比率、输入和输出增益、信噪比、频率响应及总谐波失真等等。
6.2.3 压限器的应用 压限器也是扩声系统的常用设备之一，特别是在较大型专业演出场所的扩声系统中，压限器是必不可少的设备，有时甚至要使用多台压限器。近几年在一些高档次的歌舞厅等业余演出场所的扩声系统中也越来越多地使用到压限器。下面通过日本YAMAHA公司的GC2020BⅡ产品介绍压限器的使用。
GC2020BⅡ压限器的原理框图和前后面板图分别示于图6―17和图6―18。其主要技术指标为：信噪比>90dB;总谐波失真<0 GC2020BⅡ压限器的原理框图和前后面板图分别示于图6―17和图6―18。其主要技术指标为：信噪比>90dB;总谐波失真<0.05%；频响20Hz～20kHz±2dB；其它指标均在键钮上显示出来。
图6―17 GC2020BⅡ原理框图
图6―18 GC2020BⅡ前后面板示意图
1.前面板——键钮功能 压限器各种控制键钮大多设置在前面板上(见图6―18上)。 1)电源开关(powerON/OFF) 这是设备的交流电源开关。按一次为开(ON)，再按一次为关(OFF)。电源接通后对应指示灯亮。
2) 立体声和单声道选择开关(LINK： STEREO/DUALMONO) 压限器通常都具有两个通道，即“通道1”(CHANNEL1)和“通道2”(CHANNEL2)。它们有两种工作制式，一种是立体声制式，一种是双单声道制式，这个按键就是用来进行工作制式选择的。
(1)抬起此键，为“双单声道”(DUALMONO)制式，此时“通道1”和“通道2”相互独立，这是标准工作状态，该压限器被认为是两个分离的压缩/限幅单元，可以分别处理两路不同的信号； (2)按下此键，为“立体声”(STEREO)制式，此时“通道1”和“通道2”是相关联的，两通道同时工作，并且两通道控制参量是按下列方式联系的：
·对两通道设置最低的EXPGATE值和最高的THRESHOLD值。 ·对两通道设置最短的ATTACK时间和RELEASE时间。 ·如果一个通道的COMP开关处在抬起(关闭)位置，该通道将不被连接。 ·在使用立体声制式时，两通道的INPUT和COMPRATIO按钮必须设置在相同数值，只要一个通道有信号输入，两个通道都会产生压缩或限幅作用。此功能特别适用于处理立体声节目。
3)压限器输入/输出选择开关(COMPIN/OUT)
4) 增益衰减指示表(GAINREDUCTION) 这个指示表用dB表示增益衰减来显示压限器处理的信号，共分五档：0、-4、-8、-16和-24dB。 5) 噪声门限控制与显示(EXPGATE) “EXP”是EXPANDER(扩展器)的缩写，扩展器的功能之一是,当信号电平降低时，其增益也减小，用它可以抑制噪声。
通过旋钮设置一个低于节目信号最低值的门限(GATE)电平，这样，低于门限的噪声就被限制，而所有节目信号可以安全通过，这个功能特别对节目间歇时消除背景杂音和噪声尤其有效。从这个意义上讲，这个门限就是噪声门限，它的作用就是抑制噪声，所以将“EXPGATE”称为“噪声门”而不是“扩张门”。需要说明，压限器的“EXPGATE”功能与其压缩/限幅功能是独立的，它不影响压限器的压缩/限幅状态。
噪声门限的调节范围与前面板的“INPUT”(10钮)旋钮的设置和后面板的“INPUTLEVEL”(13键)选择开关的设置有关。 (1)“INPUTLEVEL”选择开关置于“-20dB”位时： ·“INPUT”旋钮设在“0”位，门限调节范围为-24～-64dB; ·“INPUT”旋钮设在中央位置，门限调节范围为-49～-89dB; ·“INPUT”旋钮设在“10”的位置，门限调节范围为-64～-108dB。
(2) “INPUTLEVEL”选择开关置于“+4dB”位时： ·“INPUT”旋钮设在“0”位，门限调节范围为0～-40dB; ·“INPUT”旋钮设在中央位置，门限调节范围为-25～-65dB; ·“INPUT”旋钮设在“10”的位置，门限调节范围为-40～-80dB。
噪声门限的调整方法：先把“EXPGATE”旋钮置“0”位，然后接通电源，但不能输入信号；调节“INPUT”旋钮，在一个高到可以听到杂音或噪声的状态下监听输出；慢慢旋转“EXPGATE”钮提高门限值直到噪声突然停止，再继续旋转几度；然后送入节目信号监听，检查门限是否截掉了节目信号中较弱的部分；如果“门”在颤动，并发出“嗡嗡”声，说明门限值过高，弱信号无法通过，应该适当降低门限，直到消除上述问题。当噪声门打开时，“EXPGATE”钮上方的指示灯亮，逆时针旋转“EXPGATE”钮即可解除噪声门。
6) 压限器阈值(门限)调节旋钮(THRESHOLD) 这个旋钮用来控制压限器阈值的大小，它决定着在信号为多大时压限器才进入压缩/限幅的工作状态。如压限器原理所述，阈值设定后，低于阈值的信号原封不动地通过，高于阈值的信号，按压限器设置的压缩比率及启动和恢复时间三个参数进行压缩或限幅。 和“EXPGATE”调节相同，压限器阈值的调节范围也取决于“INPUT”钮和“INPUTLEVEL”开关的位置，同样有两种情况。
(1)“INPUTLEVEL”置于“-20dB”位时： ·“INPUT”设在“0”位，阈值为-4～-19dB; ·“INPUT”设在中央位置，阈值为-4～-44dB; ·“INPUT”设在“10”位，阈值为-19～-59dB。 (2)“INPUTLEVEL”置于“+4dB”位时： ·“INPUT”设在“0”位，阈值为+20～+5dB; ·“INPUT”设在中央位置，阈值为+20～-20dB; ·“INPUT”设在“10”位，阈值为+5～-35dB。
压限器阈值的大小，要依据节目源信号的动态来决定。“THRESHOLD”旋钮顺时针旋转， 阈值越高，信号峰值受压缩/限幅的影响就越小；但是阈值过高，就有可能起不到压缩/ 限幅的作用。多数情况下，门限控制被顺时针旋转到刻度“10”的位置，这样少数信号峰值被有效地压缩/限幅。
7) 压缩比调节旋钮(COMPRATIO) 阈值确定以后，用这个旋钮来决定超过阈值信号的压缩比。压缩比∞∶1，通常用来表示限幅功能，限制信号超过一个特殊的值(通常是0dB);超高压缩比20∶1，通常用来使乐器声保持久远，特别适用于电吉它和贝司，同时会产生鼓的声音；低压缩比2∶1～8∶1，通常用来使声音圆润，减少颤动，特别是当说话音和歌唱者走近或远离麦克风时。
8)启动时间调节旋钮(ATTACK) 所谓启动时间是指当信号超过阈值时，多长时间内压缩功能可以全部展开，它与原理中介绍的信号增加时间是一致的，这个旋钮就是用来调节启动时间长短的，它的调节范围为0.2～20ms。 启动时间在很大程度上取决于被处理信号的种类和希望得到的效果，极短的启动时间通常用来使声音“圆滑”。前已述及，高压缩比可以使电吉它等乐器的声音保持久远，在这种情况下，通常选择比较长的启动时间，启动时间的大小应包容信号的增加时间。
9)释放时间调节旋钮(RELEASE) 与启动时间相反，释放时间是指当信号低于阈值时，多长时间内能释放压缩，它与原理中所说的信号恢复时间是一致的。这个旋钮就是用来调节释放时间长短的，它的调节范围为50ms～2s。与启动时间相同，释放时间的控制也在很大程度上决定于被处理信号的种类和希望得到的效果。其主要原因是，如果信号一低于阈值，压缩立刻停止，会造成信号的突变，尤其是当乐器有长而柔和的滑音时。除非有特别要求，一般调节释放时间的长短，应使其包容被处理的信号。
10) 输入电平调节旋钮(INPUT) 这个旋钮用来控制压限器的输入灵敏度，使压限器能接受宽范围的信号。 11) 输出电平调节旋钮(OUTPUT) 这个旋钮用来控制压限器输出信号的大小，其控制范围与“INPUT”相同。
2. 后面板——接线端口 压限器的输入、输出端口均设在后面板上。 1) 输入端口(INPUT) 一般压限器的输入端口有两组，它们是连在一起的(见图6―17),而且均采用平衡(Balanced)输入，分别使用平衡XLR插件或1/4英寸直插件。
2) 输入电平选择开关(INPUTLEVEL) YAMAHA―GC2020BⅡ压限器的后面板上设有一个输入电平选择开关键，同时控制两个通道，它有两种选择状态，即“-20dB”和“+4dB”。具体操作视声源信号而定。它与前面板的“INPUT”钮配合，使压限器的输入电平与所接设备的输出电平匹配。
3)输出端口(OUTPUT) 压限器的输出端口也有两组。与输入端不同的是，它们分别从两组输出回路输出(见图6―17),而且其输出方式也有平衡输出和不平衡输出两种，分别使用平衡XLR插件和不平衡1/4英寸直插件，以方便与下级设备的连接。
4) 输出电平选择开关(OUTPUTLEVEL) 这个开关键与“INPUTLEVEL”开关键相同，也是用来控制电平匹配的。它也有“-20dB”和“+4dB”两种选择。当与前面板的“OUTPUT”钮配合时，使压限器的输出电平与所接设备的输入电平匹配。
5)压缩检测器输入/输出端口(DETECTORIN/OUT) 我们知道，压限器主要由两部分组成，即压控放大器部分和检波电路部分，这里的检测器实际上就是压限器原理中介绍的检波电路部分。检测器输出端口(DETECTOROUT)直接与压控放大器(VCA)的输入端相联(见图6―17)。取自VCA输入端的信号经耦合棒送入检测器输入端(DETECTORIN)，经处理后控制VCA的增益，从而对压限器输入信号完成压缩/限幅等功能。除输入、输出电平调整外，压限器的压缩比等参数均在检测器电路中控制。
DETECTORIN/OUT还有一个功能，就是同时去掉两个通道的耦合棒，将一个通道的“DETECTOROUT”与另一个通道的“DETECTORIN”直接相联。在这种情况下，通道2将对输入到通道1的信号作出反应，而通道1对本身的信号或通道2的信号都不做反应。这种功能对讲话者尤其有益。讲话者的话筒信号进入通道1，而音乐信号进入通道2，因此，通道2信号的放大由通道1来控制。通道2的压缩比可被调整至无论何时讲话者说话，通道2中的音乐信号就会及时减弱，使得说话声能清晰地听见。
正常使用压缩器时，请将耦合棒按图6―18所示方式接入。以上我们讨论了压缩/限幅器的基本原理和使用，可以看出压限器的调整是非常麻烦的，多数情况下是依靠操作者的听觉和经验来调整的，这就要求音响师不但要了解节目的特点，而且还要有十分丰富的实践经验。
6.3 电子分频器 作为音频信号处理设备的电子分频器，通常用在大型或高档次的扩声系统中。它可以提高音频功率放大器的工作效率，减少无用功率，降低扬声器系统的频率失真度，从而提高扬声器的还音质量。 6.3.1 电子分频器的功能 在一个扩声系统中，通常有相当多的声源，特别是交响乐等高层次大型演出，有时要使用多达几十只的话筒，对各种乐器分声部进行拾音。
这些声源的音频信号通过一个系统进行放大、处理，其音频的传输状态不会很理想，音频及其谐波过于混浊，层次不清。经扬声器系统还音重放时，如果使用全频带音箱送出全频带音频信号，那么，150Hz或200Hz以下的低频声能量要占到全频带声能量的一半左右，尽管它的音乐内容只是在整个音乐中的低音打击乐部分，和弦的基音部分和极低音区，但其能量却很大。因为人耳对低频声音听觉不够灵敏的原因，所以这部分声音送入声场的能量就大了。
也就是说，如果低音和高音在同一个通道中传输、放大、直至还音，会对中高音有一定的损害，往往会对能量比较小的中高音形成一种掩蔽作用，使中高音成分细腻的部分和音色之间细小差异的表现受到限制，降低了音乐的层次感，这也是均衡器调整中要提升中高音区和适当衰减低音区的原因之一。
为了避免上述情况，最好的方法是将中高音频和低音频进行分离放大和传输，用不同的功率放大器分别带动纯低音和中高音扬声器系统，从而增强声音的清晰度、分离度和层次感，增加音色表现力。虽然音箱内本身设有无源分频器和衰减器，分别用来分离高低音单元和能量平衡，但处理效果不及电子分频器。高档的音箱，例如JBL47、48系列，其有些型号的中高音音箱专门设有高频和中频接线端口，可分别用两台功放带动高音和中音扬声器单元，并配以与之配套使用的纯低音音箱；有些音箱还设有低频、中频和高频接线端口，可通过三台功放独立送入低音、中音和高音的音频信号，分别推动低、中、高音扬声器单元。
此时，音箱内部的无源分频器不再起作用。在国外的一些大型音乐会使用的扩音系统中，还常常把每个声部或某些乐器和人声通过单独通道传输，分别用不同的扬声器系统把声音送入声场，互不干扰。这是当前世界上最高层次的演出分频系统，但这种扩音系统跨接十分复杂，有相当难度，且造价昂贵。要想把低音、中音、高音信号分开，进行传输和放大，首先就要把全频带音频信号分离成低音和中高音，或者分成低音、中音和高音，这样就需要有一种高性能的分频器，这就是电子分频器。也就是说，电子分频器具有选择频率点分离音频信号的功能。
6.3.2 电子分频器的基本原理 电子分频器是对全频带音频信号进行分频处理的，按照分离频段的不同可分为二分频、三分频和四分频电子分频器。无论哪种分频器，要分离音频，就必须有选频特性，而且，要有一定的带外衰减。因此，电子分频器主要由高阶低通、高通或带通及晶体管或集成运放构成的有源滤波器组成。图6―19给出了由有源高、低通滤波器组成的高、低二分频的原理电路，对于三分频和四分频只要在其中加入相应的带通滤波器即可，其工作原理比较简单，此处不再详述，读者可参照有关书籍或资料。下面我们主要依据原理讨论各类分频器的分频特性及它们在扩声系统中与音箱的连接。
图6―19 电子分频原理电路
1. 二分频电子分频器 二分频电子分频器是由一个高通和一个低通滤波器组成的。它将音频信号分为低音和高音两个频段，设有一个低频和高频交叉的频率点，称为分频点，也就是二分频的分频器只有一个分频点，其频响特性(即分频特性)如图6―20所示。 二分频电子分频器主要用于二分频音箱或中高音音箱和纯低音音箱的组合，其连接方法分别如图6―21(a)和(b)所示。
图6―20 二分频频响特性
图6―21 二分频电子分频器与音箱的连接
2. 三分频电子分频器 三分频电子分频器是由一个高通、一个带通和一个低通滤波器组成的。它将信号分为低音、中音和高音三个频段，设有低/中和中/高两个分频点，其频响特性如图6-22所示。 三分频电子分频器主要用于三分频音箱或中高音二分频音箱和纯低音音箱的组合，其连接方法分别如图6―23(a)和(b)所示。
图6―22 三分频频响特性
图6―23 三分频电子分频器与音箱的连接
3. 四分频电子分频器 四分频电子分频器是由一个高通滤波器，两个不同中心频率的带通滤波器和一个低通滤波器组成的。它将信号分为低音、低中音、高中音和高音四个频段，设有低/低中，低中/高中和高中/高三个分频点，其频响特性如图6―24所示。 四分频电子分频器主要用于三分频音箱和纯低音音箱的组合或四分频音箱(这种音箱很少见),连接方法如图6―25所示。
图6―24 四分频频响特性
图6―25 四分频电子分频器与音箱的连接
无论哪种电子分频器，各分频点在一定范围内是可调的，且滤波器的带外衰减一般为18dB/oct。这是电子分频器的一个重要指标。 此外，在电子分频器中还专门设有一个高通滤波器或低通滤波器，截止频率一般为40Hz或20kHz，用来切除一些不必要的频率成分。
6.3.3 电子分频器的选型 在实际中选择几分频的电子分频器，要依据扩声系统的要求而定。 一般的中小型歌舞厅为了降低投资成本，选用二分频电子分频器，配以二分频音箱(具有外接分频端口的音箱，以下同)就可以了，如果想提高档次，也可配以中高音箱和纯低音音箱的组合。
音乐厅、剧院和大型高档歌舞厅等比较复杂的扩声系统，其主扩声通道常采用二分频或三分频音箱再配以纯低音音箱，这时需选用三分频或四分频电子分频器；有些要求更高的系统用于辅助扩声的音箱也采用二分频音箱，此时需要增选二分频电子分频器，因为辅助扩声通道较少使用纯低音音箱。
至于DISCO舞厅，因为要增加震撼力和节奏感，通常要使用较多的纯低音音箱，除主扩声通道外，周围的辅助扩声通道也要适当增加纯低音音箱，这样就应选用不止一台的电子分频器。 必须明确的是，在扩声系统中使用电子分频器，调整分频点时，要使其分频点的频率接近所配音箱的分频点的频率。
6.3.4 电子分频器实例 电子分频器的调整比较简单，它的控制键钮均设在前面板上，主要有电平调整和频率调整等。图6―26是DOD834—Ⅱ型电子分频器的前面板结构图。它示出了该分频器的所有控制键钮。
图6―26 DOD834—Ⅱ前面板结构图
834—Ⅱ电子分频器具有立体声和单声道两种工作模式。在立体声模式下，它是一台三分频电子分频器，通道1(CHANNELONE)和通道2(CHANNELTWO)独立控制，可分别接入扩声系统的左声道和右声道；在单声道模式下，它是一台四分频电子分频器，通道1和通道2合二为一，成为一台单通道设备。
834—Ⅱ电子分频器主要技术指标如下： ·分频点：立体声 低/中 50Hz～5kHz 中/高 750Hz～7.5kHz。 单声道 低/低中 50Hz～5kHz 低中/高中 50Hz～5kHz 高中/高 2～20kHz
·输入/输出:2组40kΩ平衡输入，7组102Ω平衡输出 ·滤波器：18dB/oct ·最大输入电平：+21dBμ ·输出电平控制：-∞～0dB ·增益控制：0dB～+15dB ·高通滤波器：40Hz 12dB/oct ·频响：10Hz～30kHz +0/-0.5dB ·总谐波失真：小于0.03% ·信噪比：大于90dB
834—Ⅱ电子分频器的工作模式通过模式按键开关(MODE)选择。控制键钮对两种工作模式的控制状态有些差异，键钮上方的标示为立体声(STEREO)控制状态，下方标示为单声道(MONO)控制状态。下面结合图6―26介绍电子分频器不同工作模式下的键钮控制功能。 (1)立体声模式。两通道键钮控制完全相同且相互独立，参照键钮上方标示。 ①高通滤波器开关键(HIGHPASS)：按下此键，将40Hz高通滤波器接入分频器，指示灯亮；必要时用来消除低频干扰和噪声。
②增益调节旋钮(GAIN)：调节整机信号的增益。 ③低频电平调节旋钮(LOWLEVEL)：调节低频段信号电平。 ④中频电平调节旋钮(MIDLEVEL)：调节中频段信号电平。 ⑤高频电平调节旋钮(HIGHLEVEL)：调节高频段信号电平。 ⑥低/中频率调节旋钮(LOW/MIDFREQUENCY):调节低频段与中频段之间的分频点频率。
⑦频率调节范围控制键(RANGE)：按下此键，低/中频率调节增加10倍，指示灯亮，频率可调范围为500～5000Hz,抬起此键，频率可调范围为50～500Hz，总调整范围为50Hz～5kHz，与指标相同。 ⑧中/高频率调节旋钮(MID/HIGHFREQUENCY):调节高频段与中频段之间的分频点频率。 (2)单声道模式。两通道键钮合并成一个通道进行控制，有些键钮不再起作用，工作模式由面板最右端模式选择键(MODE)选择。按下此键，进入单声道模式，指示灯亮，参照图6―26键钮下方标示。
①高通滤波器开关键(HIGHPASS)：与前同。 ②增益调节旋钮(GAIN)：与前同。 ③低频电平调节钮(LOW)：与前同。 ④低/低中频率调节钮(LOW/LOWMIDFREQUENCY):调节低频段与低中频段之间的分频点频率。 ⑤频率调节范围控制键(RAGNE)：按下此键，低/低中频率调节增加10倍，频率可调范围500～5000Hz，抬起此键，频率可调范围50～500Hz，总调整范围50Hz～5kHz，与指标相同。
⑥低中频电平调节钮(LOWMID)：调节低中频段信号电平。 ⑦高中频电平调节钮(HIGHMID):调节高中频段信号电平。 ⑧高频电平调节钮(HIGH)：调节高频段信号电平。 ⑨低中/高中频率调节钮(LOWMID/HIGHMIDFREQUENCY):调节低中频段与高中频段之间的分频点频率。 10 频率调节范围控制键(RAGNE):该键与上述⑤键功能相同，只是它对应的是低中/高中频率调节范围。
11 高中/高频率调节钮(HIGHMID/HIGHFREQUENCY):调节高中频与高频之间的分频点频率。 12 工作模式选择键(MODE)：按下此键为单声道(MONO)模式，指示灯亮，抬起此键为立体声模式。其余各键钮在单声道模式下不起作用。
在使用电子分频器时，选择哪种工作模式取决于扩声系统的设计。各分频点频率的设置要与所用音箱的分频点对应，各信号电平的大小要根据系统的聆听效果而定。 电子分频器的所有输入/输出端口均设在后面板上。立体声工作模式下，两通道各有一组输入和高、中、低频三组输出，此时整台设备共有两组输入和六组输出。单声道工作模式下，整台设备只有一组输入和高、高中、低中、低频四组输出。各种端口在面板上均有标示，这里不再详述。
6.4 效果处理器 6.4.1 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。 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。
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。
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。
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。
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。
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，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。
近些年来，国外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。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。
6.4.2 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6―27所示。
图6―27 数字延时原理框图
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。
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。
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。
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6―28所示。这样，从各音箱发出的传到听众席的声音在时间上就会出现先后差异，从而造成回声干扰，
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6―28)，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。
图6―28 扩声通道的延时处理
图6―29 乐队演出的延时处理
在大型乐队演出时，各种乐器是按要求在舞台前后左右排位的，图6―29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。
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，可以制造出像山谷中的回声，给演出增加了特殊效果。
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。这里就不再一一列举了，读者可在实践中去不断体会。
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6―30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DELAYTIME调整。
图6―30 DOD811数字式房间延时器
图6―31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：
·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。 电路结构如图6―32所示。图中：
图6―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。
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)。
6.4.3 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6―33即为以数字延时器为基础的数字混响器原理图。
图6―33 数字混响器原理
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，
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：
(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。
6.4.4 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。
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。
1. YAMAHAEXP-100效果器 日本YAMAHA公司出品了多种型号的档次不同的效果器，EXP—100价格适中，满足一般歌舞厅效果处理的要求。 图6―34所示为EXP—100效果器前面板，各功能键钮操作如下所述。 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。
图6―34 EXP—100效果器前面板
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(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。
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)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。
(2) 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。 (3) 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。 (4)旁路显示器(BYPASS) 效果器处于旁路状态时，该显示器亮。 EXP-100效果器的后面板(背板)如图6―35所示。其中部分端口的功能如下所述。
图6―35 EXP—100效果器后面板
(1)DC12VIN——直流电源输入端。EXP—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。EXP—100效果器采用单通道输入方式。 (3)OUTPUTLEVEL——输出电平控制。EXP—100效果器的输出信号电平只有两种固定的选择，即-20dB和-10dB。 (4)OUTPUTL/R——输出端口。EXP—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。 (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。
以上介绍了EXP—100效果器各控制键钮和接线端口的功能。在扩声系统中，使用时，具体选择哪种效果及参数的调整要根据临场需要而定，以取得理想的聆听效果为准。MIDI状态通常用于音乐制作，脚踏开关也是为了方便控制效果器，扩声系统极少使用。EXP—100效果器预先设置的效果程序很多，其项目清单列于表6―1中，供参考。
2. DSP-256效果器 DSP-256是一种欧洲型效果器，由Digtech厂生产。这种效果器是一种性能优良的专业多效果处理器，是现代专业扩声系统中常用的设备。 图6―36示出DSP-256效果器的控制面板(前面板)，各功能简介如下：
图6―36 DSP-256效果器前面板
1) 电源开关(POWER) 该按钮控制设备的开启与关闭。开启时，DSP—256效果器恢复与上次关机时相同的效果程序。 2) 效果内容显示器(LCD) 这是一个两行16字符的液晶显示器，用于显示当前程序的标题或效果和应用参数。
3) 输入电平显示器(HEAROOM) 该显示器由四个发光二极管组成，用于显示输入信号电平。可用输入电平调整钮(INPUTLEVEL)设置输入信号的电平，最佳信号电平时，绿色发光二极管亮。红色二极管偶尔闪亮，表示信号电平达到峰值。 4) 程序序号显示器(PROGRAM) 这是一个三段数字显示器，显示所选效果程序(项目)的序号。 5) 过载显示(OVERFLOW) 此发光管用于指示效果器的过载状态。发光管亮时表示效果器因输入电平太大而过载，应适当减小输入信号电平。
6) 旁路显示(BYPASS) 此发光管用于指示效果器进入旁路工作状态。 7) 程序控制键(PROGRAM) 这组键共有四个，用来控制效果程序的选择： ·左边按键为比较键(COMPARE),用来对正在编辑的效果程序和原效果程序进行比较。 ·中间两键为增减控制键(上增下减)，用来改变和选择项目序号(1～256)。 ·右边按键为存储键(STORE)，用来将新编辑的效果程序存入所选择的项目序号。
8) 参数控制键(PARAMETER) 这组键也有四个，用来调整原效果程序的参数： ·左右两键用来选择下一个效果参数，停止在一个有用的功能或移到下一个标题。 ·上下两键用来改变选择的效果参数值、有用参数值或标题。 9) 标题键控制(TITLE) 该键用于对当前程序名进行编辑。
10) 效用键(UTILITY) 这是一个功能键，用来控制液晶显示器上显示的多功能菜单，包括100个项目选择，连续控制器连接MIDI图示，程序传送、脚踏开关编程、恢复原有预设置等。 11)旁路控制钮(BYPASS) 该钮可控制效果器进入旁路工作状态。 12) 混合控制钮(MIX) 该钮用来调整经效果处理后送到输出端的信号电平，也就是调整效果信号与原信号的混合比例。顺时针旋转，加大效果信号比例；反之减小。
13) 输出电平控制钮(OUTPUTLEVEL) 该钮用来调整效果器总输出电平的大小，以与下级设备匹配。 14) 输入电平控制钮(INPUTLEVEL) 该钮用来调整输入效果器的信号电平。调整时要注意观察输入电平的显示。 DSP-256效果器端口功能(背板)如图6―37所示。现对部分端口的功能做一简单介绍。
图6―37 DSP—256效果器背板
(1)INPUT——效果器输入端口。DSP—256为左(LEFT)、右(RIGHT)两个声道输入，当使用单通道声源时，只需接入左声道(MONO)。 (2)OUTPUT——效果器输出端口，分左(LEFT)、右(RIGHT)两声道输出。 (3)FOOTSWITCH——脚踏开关接入端口。 (4)MIDIIN——MIDI信号输入端口。 (5)MIDIOUT/THRU——MIDI信号输出/通过端口。
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
(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)旋转效果 (30)1和1/2第二音程效果
(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20/100
(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
(53)动物法兰效果 (54)筒形法兰效果 (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
(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
(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 (82)鬼门效果 (83)环境陷井效果 (84)深陷阱效果 (85)大陷阱效果
(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
(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
(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
(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
6.5 听觉激励器 听觉激励器(简称激励器)是近年来出现的音频信号处理设备。它依据“心理声学”理论，在音频信号中加入特定的谐波(泛音)成分，增加重放声音的透明度和细腻感等，从而获得更动听的效果。
6.5.1 听觉激励器的基本原理 任何音响系统都会使用多种设备，每种设备都有一定的失真，且这些设备级联之后，积累的失真相当可观。当声音从扬声器中重放出来时，会失掉不少频率成分，其中主要是中频和高频中丰富的谐波成分。它虽然对信号功率几乎没有影响，但人耳的感觉却大不一样。聆听感觉是缺少现场感和真实感,缺少穿透力和明晰度，缺乏高频泛音和细腻感等。
尽管利用均衡器可以对某些频率进行补偿，但它只能提升原信号所包含的频率成分，而听觉激励器却可以结合原信号再生出新的谐波成分，创造出原声源中没有的高频泛音。 可见，听觉激励器是基于这样一种设计思想的：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号混合。电路结构如图6―38所示。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。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。
图6―38 听觉激励器电路结构
6.5.2 听觉激励器实例 听觉激励器是美国AphexSystems公司率先出品的。其系列产品包括Aphex-Ⅱ和Aphex-C等多种型号。前者为高档专业级设备，性能优良，但价格昂贵；后者为较新的改进型设备，效果良好且价格便宜，广泛用于各类音响系统中。下面对Aphex-C型激励器进行简单的介绍。
Aphex-C型激励器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。此时应注意两通道调整的一致性。各通道的输入/输出的额定操作电平是-10dBm,接线端口设在背板上。其前面板控制示于图6―39，各键钮功能如下所述。
图6―39 Aphex-C激励器前面板
1) DRIVE——驱动控制 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。若绿色发光太强(或无色)，表示激励电平不够，未能驱动“激励”电路，故激励的效果不大；若红色太浓，表示激励过度，会引起失真；黄色代表激励适中。 2) TUNE——调谐控制 此旋钮用来控制激励器的基频，用于增强铙钹最高声响与人声及较低音器乐的声音范围。调谐控制与驱动控制互有影响，在调谐校定后，要重新调整驱动控制。
3) 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。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。 4)IN/OUT——入/出控制 此键可将“激励”电路接入或断开，以便于对处理结果进行比较。对应的发光二极管指示三种状态：交流电源开启；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。
Aphex-C型激励器主要技术指标如下： (1)频响：10Hz～100kHz±0.5dB; (2)噪声：-90dBV; (3)总谐波失真：小于0.01%; (4)操作电平：-10dBm; (5)最高入/出电平：±14dBm。
6.5.3 激励器在扩声系统中的应用 在扩声系统中，听觉激励器通常是串接在扩声通道中的，一般接在功率放大器或电子分频器(如果使用的话)之前、其它信号处理设备之后，此时听觉激励器应按立体声设备使用，即其两个通道分别用作立体声的左/右声道。下面是听觉激励器在几个方面的应用。
(1)在剧院、会场、广场、Disco舞厅和歌厅等场合使用激励器可以提高声音的穿透力。虽然拥挤的人群有很强的吸音效果并产生很大的噪音，但激励器能帮助声音渗透到所有空间，并使歌声和讲话声更加清晰。 (2)现场效应：在现场扩声时使用听觉激励器，能使音响效果较均匀地分布到室内每一个角落。由于它可以扩大声响而不增加电平，所以十分适用于监听系统，可以听清楚自己的声音信号而不必担心回授问题。
(3)有的演奏员、演唱者在演奏、演唱力度较大的段落时共鸣较好，泛音也较丰富；但在演奏(唱)力度较小的段落时就失去了共鸣，声音听起来显得单薄。这时通过调整激励器上的限幅器，使轻声时泛音增加；音量增大时，原来声音中泛音较丰富，因而在限幅器的作用下激励器不会输出更多的泛音。从而使音色比较一致，轻声的细节部分更显得清晰鲜明。
(4)在流行歌曲演唱中使用激励器，可以突出主唱的效果，使歌词清晰，歌声明亮，又能保持乐队和伴唱的宏大声势。 (5)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。 (6)人对频率为3～5kHz一段的声音最为敏感，而此段频率的声音对方向感和清晰度也最重要，使用激励器能产生声像展宽的效果。
此外，激励器在现场录音中也有很好的用途。现场录音时，在卡座前接入激励器，可以使声轨更加开放，空间感更强，各种乐器的音色更加清晰、突出,歌词更易听清楚，而且更具有真实感。此法用于磁带复制也具有非常好的效果。当然，激励器也常用于乐曲制作等其它录音系统。 听觉激励器主要用来改善声音的音色结构，为其适当增加泛音，因此要求音响师要有音乐声学方面的知识，对音色结构有深刻理解，这样才能对激励器使用自如，否则就会适得其反，产生负作用。
6.6 其它处理设备 在前面几节中，比较详细地介绍了现代音响系统中常用的信号处理设备，这些设备不仅广泛应用于各种扩声系统中，有些也是录音系统常用的设备。实际上在现代专业音响设备中，还有许多其它信号处理设备，特别是在大型扩声系统或录音制作系统中会经常用到。下面再简单介绍几种常见的信号处理设备，供读者了解。
6.6.1 监听处理器 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。
6.6.２ 噪声门 前已述及，有些压限器设有“噪声门限”用以消除无信号时的噪声。在专业音响设备中还有专门的噪声门设备，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。
6.6.3 声反馈抑制器 在剧院、歌舞厅等扩声中，如果处置不当很容易产生声反馈现象。所谓声反馈是指通过音箱放出的声音又传入话筒(也称话筒回授)，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。出现这种现象时，如果不及时进行控制处理，极易损坏音箱的高音单元。声反馈抑制器就是专门用来抑制声反馈现象的设备。
它的基本原理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。
6.6.4 移频器 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。
6.6.5 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。 以上只对这些信号处理设备作了简要介绍，在专业音响中，还有一些专门对音响系统进行实时分析和测试的仪器和设备，由于篇幅有限，这里就不一一介绍了，如果需要，读者可参阅有关资料。
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，并通过设备典型实例，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选用。和其它音响设备一样，音频信号处理设备的生产厂家很多，并且有多种不同的型号和档次，但它们的基本原理和使用大同小异。
在实际中具体选择哪类设备和型号，要根据具体要求和投资情况而定。作为常规，均衡器、效果器、压限器应该选用，对于歌舞厅等还应考虑使用激励器。 本章只概括介绍了一些常见设备，要想更多地了解其它类型的设备，并熟练使用，读者还需阅读有关资料。