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效果器--延时器

发布日期:2019-01-04 浏览量:695次

  效果器是模拟各种声学效果的音频处理设备,他们可以弥补自然混响的不足以改变和美化音色,还可以产生各种特殊的音响效果,以增强音响艺术的感染力。效果器又分为延时效果器(以下简称延时器)和混响效果器(以下简称混响器),下面分别进行介绍。

   延时器

   1.延时器的作用

   延时器的基本作用是将声音信号延时一段时间后再传送出去,被广泛的应用于厅堂扩声和电影电视节目制作中,其作用主要表现在:

   (1)利用哈斯效应,解决了声像一致性问题。

   (2)在扩声系统中用来消除回声,提高扩声系统的清晰度。

   (3)模拟建筑声场中的进次反射声,改善厅堂的听音条件。

   (4)产生合唱效果。

   (5)对音频信号加工润色,改善其厚度和力度,使声音甜润悦耳。

   (6)与混响器结合组成立体混响系统,采用延时—混响方式模拟各种厅堂效果,并人为的制造一些特殊效果。

   2.延时器的工作原理及电路分析

   常见的延时器有弹簧延时器、BBD式延时器和数字式延时器三种。弹簧延时器属于机械式,他依靠弹簧的扭动传递来延时,延时时间与弹簧的长度成正比,这种延时器的特点是简单,廉价,但体积大,功能少,而后两种属于电子式,是利用电子技术产生延时的,其特点是音质好,体积小,功能多,使用方便,下面将对后两种的工作原理进行具体分析。

1)模拟电子延时器(BBD) 

   模拟电子延时器主要采用BBD斗链延时器去实现系统的时间延迟,主要由低通滤波器,BBD延时线,时钟脉冲发生器和时钟滤波器组成,其中延时线采用BBD集成电路。

   BBD是斗链式电荷耦合器件,他是受时钟信号控制的多节场效应管和电容组成的一种模拟移位寄存器,当声音信号通过时就产生了一定的延时,延时时间t的长短与的BBD的节数N成正比,与时钟脉冲频率fcp成反比,其值为t=N/2fcp(s),低通滤波器用于滤除高频噪声,保证音频信号不失真传递,时钟滤波器用于滤除时钟信号,恢复原信号。

   BBD的位数目前有12-4096位,时钟脉冲的频率可达到10-100kHz,因此电子延时器的延迟时间可达30us-2000ms,BBD延时器的优点是结构简单,价格便宜,缺点是动态范围窄(约60db),延时时间及频带宽度互相矛盾,所以一般只用于家庭音响系统。

   2)数字延时器

   数字延时器是先把音频信号转换成数字信号,再将其通过位移寄存器或随机存储器进行存储和延时,直到获得所需要的延时时间以后,再将其取出并转换成模拟信号输出,延时时间长短的选择可以通过存储器容量的变化来实现,可以获得较大的延时量。

数字延时器原理框图如图7-6所示,进入系统的音频信号经抗混叠低通滤波器后,频带受到限制的音频信号经过取样保持,再经A/D转换器,被精确的转换成数字信号,然后进入延时电路进行处理,延时原理是按每一个时钟脉冲将编码比特数据存在移位存寄存器,通过调制时钟频率改变延时,比较先进的延时装置采用循环存储器,它是将两个新的取样置于地址码前一样高的存储器内。达到最高存储位置时,使用底部位置存储器,使现存取样位置形成一个贯穿存储地址的圆环轨迹,经数字延时后,再经过D/A转换,输出取样保持及输出低通滤波器,在系统的输出端就得到经过延时的、平滑的音频信号。

   数字延时器的信噪比可由下式表示:

                   S/N=20lg2ⁿ

式中,n为二进制的比特数,即每增加一个比特,现在比变增加6db,目前量化比特为16bit,信噪比为96db,说明在应用数字延时时,并不影响整个系统通路的信噪比,数字延时器电声指标高,功能齐全,控制灵活,且体积小巧,效果佳,可以获得多种延时效果,被广泛应用于节目制作和各种专业扩声系统中。

  2. 延时器的操作

   对延时器的操作主要是调节其各功能参数,可以通过面板上各功能键或钮来完成,根据各种效果所需的各参数的数值,在设备面板上调节好,该效果就会出现。

   下面将以ART-1500延时器为例,介绍延时器的使用,其功能键的作用如下:

   (1)HOLD:运行开关和指示灯。

   (2)SPEED:延时速度。

   (3)WIDTH延时宽度。

   (4)MANUAL总微调。

   (5)-(7):参数选择开关。

   (8)MIX:混合调节。

   (9)REVERSE:倒相调节。

   (10)REGIN:反馈调节。

   (11)BY PASS:旁路开关。

   (12)SIGNAL/CLIP:指示灯。当SIGNAL指示灯亮时,表示有输入信号,当CKIP指示灯亮时,表示信号过强。

   下面为延时器的几个应用实例。

   (1)利用哈斯效应解决声像一致的问题。

   剧院扩声系统,位于楼上Q点座位区的观众明显离顶棚音响系统比离舞台音响系统近的多,如顶棚音箱系统中不加延器△t时,Q点的观众必然是先听到顶棚音箱系统所发出的声音,在经过(t1-t2)后,才能听到舞台音箱系统发出的声音,也就是说在诸如Q点的地方,声像不能一致,若在音箱系统中加入延时器△t,同时调整延时量使之满足,0<(△t+t2-t1)<50ms,则Q点的观众先听到舞台音箱系统发出的声音,然后(<50ms)才听到顶棚音箱系统发出的声音,根据哈斯效应可知,Q点的观众感觉到声像是在舞台上,从而解决了Q点的声像一致问题。

   (2)用来消除回声,提高扩声系统的清晰度。

如图7-7所示,一个较大的扩声场所需要许多只音箱同时进行扩声,由于各个音箱与听众的距离不同,所以各音箱发出的声音到达某一听众的时间不同,存在时间差,如果这种时间差大于50ms,还会形成回声,在重放声压级较高时,将破坏声音的清晰度,严重影响重放质量,若加入延时器△t,只要精确调整延时量,就能使前排音箱和后排音箱发出的声音同时到达后排听众,从而提高扩声效果。

   (3)产生模拟立体声效果。

如图7-8所示,将单声道信号和延时信号相加后作为L声道信号,相减后作为R声道信号,利用调音台的声像调节旋钮(PAN)将相加的两路信号旋往“L”方向,将相减的两路信号旋往“R”方向,可得到两路信号,即模拟立体声效果。延时量的调节可改变立体声的声像宽度。

   (4)产生合唱效果。

如图7-9所示,运用多个延时器,将各信号相加,可以实现合唱效果,应注意各个延时器的延时时间为5-30ms。相互之间不要成简单的整数比,以免混合后产生频率畸变。

   (5)对音频信号进行加工润色,改善其厚度和力度。

如图7-10所示,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,需要指出的是,t的长短与信号频率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。

   应该指出,采用混响的方法也可以做到提高声音的厚度感,但清晰度损失较大,力度感也有所降低,因此,若对清晰度和力度感要求较高,或信号本身不够清晰时,用延时法较好。

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