音频处理器百科

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音频处理器(The audio processo)：又称为数字处理器，是对数字信号的处理，其内部的结构普遍是由输入部分和输出部分组成。它内部的功能更加齐全一些，有些带有可拖拽编程的处理模块，可以由用户自由搭建系统组成。




▌音频处理器的功能特点



音频处理器集成了音频处理功能和现场的系统功能，它其实是一台和其他音频处理很相似的多功能的综合音频处理设备。



音频处理部分的功能:①输入部分一般会包括输入增益控制(INPUTGAIN)，输入均衡(若干段参数均衡)调节（INPUT EQ），输入端延时调节（INPUT DELAY）,输入极性（也就是大家说的相位）转换（input polarity）等功能。②输出部分一般有信号输入分配路由选择(ROUNT)，高通滤波器（HPF），低通滤波器(LPF)，均衡器(OUTPUTEQ)，极性(polarity)，增益(GAIN)，延时(DELAY)，限幅器启动电平(LIMIT)等功能。



     输入功能

⑴输入增益:控制处理器的输入电平。一般可以调节的范围在12分贝左右。

⑵输入均衡:一般数字处理器大多数使用4-8个全参量均衡，内部可调参数有3个，分别是频率、带宽或Q值、增益。

⑶输入延时:这个功能就是让这台处理器的输入信号一进了就进行一些延时，一般在这台处理器和它所控制的音箱作为辅助时候做整体的延时调节。

⑷输入极性转换:可以让整台处理器的极性相位在正负之间转换，省掉你改线了。

输出功能

⑴信号输入分配路由选择(ROUNT):作用是让这个输出通道选择接受哪一个输入通道过来的信号，一般可以选择A(1)路输入，B(2)路输入或混合输入(A+B或mix mono),如果你选择A，那么这个通道的信号就来自输入A，不接受输入B的信号，如果选择A+B,那么，不管A或者B路哪个有信号，这个通道都会有信号进来。

⑵高通滤波器（HPF）:这个就是用来调节输出信号的频率下限，比如调节音箱的下分频点，内部一般也是由3个参数组成，一个是频率，用来选择需要的频率下限值，另一个是滤波器形式，一般有3种，L-R、BESSAL，butworth,如果你不明白的话，选择L-R就可以，第三个参数就是滤波器斜率，一般有6，12，18，24，48dB/OCT几种，这个斜率的意思就是你选择的数值越大，分得越干净。

⑶低通滤波器(LPF):就是用来调节输出信号的频率上限，比如控制超低音的上分频点，内部调节内容和HPF一样。

HPF和LPF组合起来就是带通滤波器，比如一个外置3分频音箱，分频点是500/3000赫兹，那么低音通道的LPF就选500，中音通道的HPF选500，LPF选3000，高音通道的HPF选3000，滤波器形式选L-R，分频斜率选24，一般都没错。

另外，有些处理器是把滤波器形式和分频斜率组合在一起作为选项的。

⑷输出均衡一般和输入均衡一样的玩法，只不过一般输出均衡只是参量均衡，而没有图示均衡的选项。

⑸输出极性调节和输入部分一样，用于转换输出信号的极性，有些处理器在输出端还有相位角(PHASE)调节。

⑹输出端的限幅器:一般有3个参数可调，就是启动电平、启动时间和恢复时间。启动电平的调节根据功放和音箱的特性，一般在正常情况下，控制让功放不要出红灯，启动时间和恢复时间根据频率来选择，低频用慢启动快恢复，高频用快启动慢恢复，中频居中。



▌音频处理器的架构

常见音频处理器大概可以分成4种架构：

1、简单的音箱处理器
譬如DA系列的2进4出、2进6出、2进8出、4进6出、4进8出等等，内部带有简单的固定处理模组，如参量均衡、分频、延迟、混音等。用以连接调音台到功放之间，取代模拟周边设备，做信号处理用途。

        2、多功能数字音频处理器
　　一般是8进8出，或者更大一些；输入通道全部带有幻象供电，可以直接接会议鹅颈话筒。它内部的功能更加齐全一些，有些带有可拖拽编程的处理模块，可以由用户自由搭建系统组成。此类处理器一般可以在会议系统中取代小型调音台和周边设备组成的模拟系统。往往都带有网络接口，可以通过以太网接入计算机进行编程和在线实时控制。




　　3、带有网络音频传输功能的数字音频处理器
　　它们和上面的2项功能类似，但是增加了网络的音频传输功能（一般是支持CobraNet），可以在一个局域网内互相传输音频数据，便于多会议室的互联互通。音频网络同样支持控制功能，也能实现网络集中控制或分散控制的灵活操作。




　　4、大型集中处理的数字音频矩阵
      它是一台处理能力极其强大的主机，各个房间的音频通过接口箱打包成网络数据，发送给总控制室的处理主机，经过主机处理完成后再通过网络发送给个房间重放。此类音频网络一般是基于千兆以太网的CobraNet或其他协议，同时支持实时传输和控制。主要应用在大型广播系统或会议中心等场所。

     和上面的第三项相比来说，小型网络音频处理器是分散式系统，每个房间都有独立的小主机，可以单独使用或联合互通；而这种大型处理矩阵都是集中放置在某个机房里，所有房间的处理控制都要由总机房的机器来完成，因此无论使用1间或多间房间，总机房的处理器必须随时保持开机。



▌音频处理器的调试



第一步：先用处理器成功地连接系统，并对输出通道分别控制哪个音箱做好备注。

第二步：利用处理器常用的ROUNT功能来决定输出通道的信号来自于哪里，如果你想要用立体声的形式来进行扩音，那么完全可以选择经典的1、3通道信号进入A，另外两个信号进B。

第三步：这也是最关键的一步，我们可以依据所购买的音箱特性或者具体的工作环境来对音箱的频段进行合理的设置，人们常说的“分频点”就是指该种行为。

第四步：当以上的参数全部设置完毕之后，此时我们就要对通道的初始电平进行细致的查看了，在这一个步骤里，要确保所有参数电平都已调到0。

第五步：接通信号发声，在这里我们还需要用到一个相对专业的仪器——极性相位仪，通过这个工具的帮助我们可以把音箱的极性有机地统一起来，必要时甚至可以利用极性翻转功能进行操作。

第六步：最后一步还是要借助STA等工具测量相关的传输时间和距离量，同时对EQ进行均衡调节调好之后就要小心保存数据，以备调用。

▌广播系统中如何合理使用音频处理器



      广播音频信号在处理过程中存在很大的非线性，对音频处理设备来说，它不仅包括对信号的压缩、限制、削波、扩展等处理方式，而且还对音频处理设备安装的位置、引线长短，以及在高电磁场强辐射环境下抗干扰能力等方面都有严格的要求。



      1. 对音频处理的要求

　　（1）广播发射用的音频处理方式比较复杂，主要是对人耳可听的频率范围加以压缩或限制，在防止它被过调制的同时，又要保证使音频获得最好的信噪比和音频带宽。使音频信号在保持原始节目素材特征的基础上，对其作较大处理，使其成为一个面目全新的、具有特征性的音色，供听众接收欣赏。

　　（2）在广播节目中，音频信号的响度，是通过减小动态音频中“峰值”对“平均值”的比值（峰/平比值）来提高的。在允许的调制范围内，调整峰值和平均值的关系，避免音频信号处理过程中因削波等带来失真之类的有害副作用，对音频进行处理，使之符合在峰值调制的限制范围内，尽量增加主观感觉的响度效果。

　  2. 音频处理的基本原则

　　音频处理设备，主要借助减小动态范围的方法来抑制噪声，其中包括对节目信号的压缩、峰值限制与削波、多频段压缩和频率可选择的限制及均衡功效。压缩的主要目的是缩小节目动态范围，增加声音的密度，尽量使音频信号峰点幅度均匀一致。峰值限制是压缩的一种极端形式，但它压缩比高，起动和复原时间较快，主要目的是保护后面声道的传输不出现过荷。峰值削波处理是防止因声道处理电路过荷而造成的失真，瞬时地“切掉”超过阀值的高电平波峰部分的处理。峰值限制和削波如能完美匹配，将能在音频节目信号的密度和响度之间，处理好谐波失真和互调失真及信号带宽的负面影响作用问题。

　　在音频处理过程中将音频频谱划分为几个频段，并对每个频段分别进行压缩和限制。即“多频段压缩和可选择的限制”，如果设置正确、合理，将会有效消除频谱增益的互调。对于音频处理中的均衡，其作用是一方面利用均衡器来改变音频信号整体频带中相关频率的平衡，另一方面是通过改变其中“敏感频率”的响度来营造某种音响特征，以增加节目的喧染力，另外它还可以用作传输系统中的频响校正。

  　3. 合理使用音频处理器的方法

　　广播节目音频处理成功与否，是由它的实际效果即听觉效应来判断的，如广播的播音效果能被听众接受，这种处理方式我们就认为是成功的，否则就是失败的。对此，我就音频处理器从其原理出发，结合实际使用情况，充分挖掘其潜在优势，更有效合理地发挥其效能，应从以下三个方面着手：

　　一、保持信号不失真的传输
　　在中波广播发射机前端，被音频处理器高度处理过的音频信号中，会含有不少类似方波的平顶波形。方波的波形对它所经过的传输通路的幅度和相位响应要求是比较高的。原理上讲在节目主能量的频率范围中，若平坦的幅度和群时延发生偏差，就会使处理过的音频信号平坦顶部产生倾斜，从而增加了峰值调制电压，但平均电平并没有增加。从峰/平比值看，该通路的平均电平减小了，因而响度就会被相应减弱。对此，我们要保持处理后信号波形的原形。首先采用的方法是，在传输信号电缆的使用上，尽量选择质量上乘，性能优良的传输电缆，要求其分布参数小、频带宽、采用线径粗、衰耗小，屏蔽好的铜芯传输线。这点非常重要，也很有效果。另外，在传输连接中，尽量不添加任何附加设备及分支部件，如中间放大器、分配器等，以减小信号波形畸变，保证良好的传输质量。

　　二、音频处理系统设置
　　1、对音频处理器来说，它由两个电路组成，一是慢动的AGC，二是动作与恢复时间适中的压缩器，对每个频段根据需要设置调节较佳的时间常数。我们在实际使用中得出结论，适当地将低声频段时间常数设置的比高声频段慢一些（约200μs左右），此法在增加节目信号密度上起的作用较大

　　2、音频处理器在基本系统中还增加了一些辅助的组件，启用了音频处理器装在慢动AGC与多频段压缩器之间的频率均衡处理组件，来补偿中波广播信号典型存在的音频频响不佳的状况。适当地提升600Hz-1.2KHz声音能量在整个音频频谱中的分布，让这段声音在听觉上变得“较大”（人耳听觉最灵敏范围在2KHz-8KHz）。可使听众感到声音变得真实动听。

　　3、我们还使用了音频处理器上称为的“抵削失真”装置，用它来提供的负峰值控制，防止了音频信号溢波，以消除听众最可能听得见的一些频段中的失真。

　　三、系统中音频处理器摆放的位置
　　在系统中对音频处理器所放置的位置，也是有讲究的，为了有效的保护被音频处理器处理过的峰值限制的波形，使其在传送到发射机的过程中不发生改变，应将音频处理器靠近发射机放置，并且是距离越短越好。以免在传输过程中因分布参数变化，引起寄生调制峰值，使已处理过峰值限制的波形发生改变，造成音频信号的波形失真。

　 四、合理使用音频处理器的好处

　　使用音频处理器，除具有降低峰值电平，提高平均调制度，增加边带波功率以增加响度的优点外，还有以下四方面的好处：可以解决由于录制、交换、不同节目内容及使用不同的录放设备而引起的节目电平差异较大的问题，而这在人工手动调整节目电平时难以很好解决；为建立语言节目和音乐节目之间的音量平衡创造了条件；可以对节目低潮时的弱信号进行一定量的放大，使之不被杂音成分淹没。通常节目中的高音成分的电平值较低，经处理后可得到适量提升，高音频成分不仅决定着节目的清晰度，而且与响度之间有着心里和生理上的复杂关系，由于清晰度的提高，使听众感到响度也增加了；立体声广播，其覆盖半径约为同功率等级发射状态的单声道广播的一半，采用音频处理器后，因边带波功率的增大，使接收载波场强略低于要求的地方也有可能收到质量较高的信号，扩大了覆盖范围。


具有关资料显示，加工后的音乐较加工前的音乐的平均功率增8.2dB，把它同压缩15dB 的普通限放相比，得到的数值是5.9dB，这个数值实际上等于增大了发射功率的4 倍。南昌音响技术专家曾经用音频处理器来增加覆盖范围，相对于其他方式，可节省大量的电力、设备投资和维护费用，是一种十分经济可行的方法。当然，音频处理器对节目内容的压缩要适量，过大的压缩会对节目内容产生损伤，影响音乐的艺术效果，会使立体声广播失去其应有的特色。综上所述，在发射机的节目输入端，应使用优质的音频处理器，以压缩节目的动态范围，增加响度，扩大节目覆盖范围，保证优质的立体声播出。就音频处理器目前的技术水平来看，完全能满足高保真广播的要求，使经过加工后的声音完全听不到加工声，也就是说，在没有加工痕迹情况下，仍然保留了原声音的高品质，甚至比原声音更加悦耳、清晰和动听。

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