數(shù)字聲頻處理器及使用

熊 堅（揚州明德科技有限公司 ，江蘇 揚州 225001）

數(shù)字聲頻處理器在擴聲系統(tǒng)的使用愈來愈廣泛，筆者在此介紹處理器及其使用方面的一些問題。

1 數(shù)字聲頻處理器的特點

傳統(tǒng)擴聲系統(tǒng)的聲源設(shè)備（傳聲器或播放器）輸出的模擬聲頻信號經(jīng)調(diào)音臺和各種周邊設(shè)備（均衡、壓限、分頻和延時等）進入功率放大器，推動揚聲器擴聲。而數(shù)字聲頻處理器是把聲頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后用軟件對數(shù)字信號進行各種處理，最后再還原成模擬聲頻信號。它集中了上述所有模擬周邊設(shè)備甚至包括調(diào)音臺的功能，因此系統(tǒng)有時只需要聲源、數(shù)字聲頻處理器、功率放大器和揚聲器，而原來模擬設(shè)備所有的控制和調(diào)整都由數(shù)字聲頻處理器通過面板或外接計算機用軟件調(diào)試。這樣不僅使系統(tǒng)顯得十分簡潔，而且數(shù)字聲頻處理器還有以下幾大特點。

首先是場景存儲功能。一個擴聲系統(tǒng)常常需要有不同使用功能，例如會議、演出和影視播放等，甚至同一功能也可能有多種不同要求，這就需要系統(tǒng)對不同功能有不同的連接和特性。如果使用傳統(tǒng)的模擬設(shè)備勢必要切換連接和更改設(shè)置，這是比較麻煩的。而數(shù)字聲頻處理器可以設(shè)置多種使用場景并加以儲存，使用時只要根據(jù)需要直接調(diào)用某個場景就可以了。

其次是鎖定功能。數(shù)字聲頻處理器調(diào)試結(jié)果可以加密碼鎖定，這樣就避免了調(diào)試好的系統(tǒng)被其他人調(diào)亂。

最后是儲存?zhèn)浞莨δ堋Ｄ芎陀嬎銠C連接調(diào)試的數(shù)字聲頻處理器，其調(diào)試結(jié)果一般都可以在計算機上備份儲存。一旦處理器忘記鎖定被調(diào)亂或設(shè)備本身故障維修、更換后，都可以迅速恢復(fù)原來的調(diào)試結(jié)果。

2 數(shù)字聲頻處理器的基本結(jié)構(gòu)

數(shù)字聲頻處理器包括輸入和輸出兩大部分。

輸入部分一般有2~8通道或更多，每個通道的功能包括增益、相位（極性）、均衡（參量均衡和圖示均衡，有些產(chǎn)品沒有圖示均衡）、壓限、延時等。

輸出部分一般也有2~8通道或更多，每個通道的功能包括路由，增益、相位（極性）、均衡（通常只有參量均衡）、壓限、延時、分頻等。

有些處理器采用功能模塊自由編排的方式，各功能模塊可以根據(jù)需要隨意設(shè)置在輸入或輸出通道。

基本的數(shù)字聲頻處理器輸入、輸出通道都是線路電平，接在調(diào)音臺后面代替各種模擬周邊設(shè)備；有的處理器輸入通道可以是傳聲器電平并帶有幻象電源，甚至有智能混音，這樣在小型擴聲系統(tǒng)中可省去調(diào)音臺；有些處理器還帶有網(wǎng)絡(luò)接口，可以用計算機通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程調(diào)試和控制；還有些處理器有數(shù)字聲頻接口，可直接接入數(shù)字聲頻系統(tǒng)，并通過網(wǎng)絡(luò)進行聲頻傳輸和控制，實現(xiàn)多場所集中控制。

3 數(shù)字聲頻處理器的功能

（1）增益（GAIN）：輸入和輸出通道一般都設(shè)有增益控制。

（2）相位（PHASE，或用極性POLARITY）：可以使處理器通道相位在＋、－極性之間轉(zhuǎn)換，一般使用得比較少。

（3）均衡（EQ）：輸入和輸出通道有4～8段參量均衡，許多處理器在輸入通道還有28～31段圖示均衡，輸出通道通常不設(shè)置圖示均衡。

（4）壓縮（COMP）：輸入通道一般有壓縮器，它有啟動電平、壓縮比、啟動時間和恢復(fù)時間等幾個參數(shù)。

（5）限幅（LIMIT）：輸出通道通常只有限幅器而沒有壓縮器，限幅器有啟動電平、啟動時間和恢復(fù)時間這幾個參數(shù)。

（6）延時（DELAY）：一般輸入和輸出通道都有延時，但輸入延時使用得比較少，除非這個輸入通道對應(yīng)的所有輸出通道都要延時，而這種情況并不多見。

（7）路由（ROUTING，或用混合MIXER）：可以看成信號矩陣，就是將任意一路輸入通道信號接到任意一路（或多路）的輸出通道上，因此每個輸出通道可以各自接不同的輸入通道，也可以接到同一個輸入通道。有些處理器的路由部分可以控制信號比例，也就是輸出通道不僅可選擇接哪個輸入通道，而且接入這個通道的信號電平也可以調(diào)整。

（8）分頻（X-OVER）：分頻濾波器一般有巴特沃斯（Butterworth）、林克威治-瑞利（Linkwitz-Riley）和貝塞爾（Bessel）等幾種形式，它們各有特點，以巴特沃斯最為常用。

濾波器的斜率有每倍頻程衰減6 dB、12 dB、18 dB、24 dB、48 dB等幾種，濾波器斜率越大，分頻越徹底。

4 數(shù)字聲頻處理器的性能指標(biāo)

數(shù)字聲頻處理器性能指標(biāo)很多，包括模擬參數(shù)、數(shù)字參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)等。筆者只選擇一些對選用處理器比較有參考意義的性能指標(biāo)加以說明，這些參數(shù)實際上是聲頻設(shè)備通用性能指標(biāo)的一部分。

（1）頻率響應(yīng)：這里只是指幅頻特性。通常以中頻為基準，在額定的頻率范圍內(nèi)輸出幅度的最大值和最小值與中頻之比的對數(shù)，單位dB。

（2）動態(tài)范圍：最大不失真電平和噪聲電平之比的對數(shù)，單位dB。因此，動態(tài)范圍和最大輸出電平dB數(shù)之差也就表明了設(shè)備的噪聲電平大小。

（3）失真：實際上只是指波形的非線性失真（諧波失真）百分比。

（4）共模抑制比：平衡輸入端對差模信號的放大倍數(shù)與對共模信號的放大倍數(shù)之比的對數(shù)，單位dB。也就是抑制共模信號的能力。如果平衡輸入端接線比較長而又可能靠近電磁干擾源，那么共模抑制比高就能夠更好地抗干擾。

5 數(shù)字聲頻處理器的選用

目前數(shù)字聲頻處理器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和品牌都很多，怎樣選用最適合的產(chǎn)品是十分重要的。

（1）通道數(shù)

對于小型擴聲系統(tǒng)，如果僅使用全頻揚聲器，只需要輸入、輸出各兩個通道，即2×2的處理器。實際上，單聲道擴聲1×1的處理器就可以了，但沒有這樣的產(chǎn)品，即使2×2的處理器也很少。因此，通?？墒褂?×4的處理器，這樣如果有低音揚聲器，正好可分頻輸出低音通道。

如果系統(tǒng)設(shè)置了返聽揚聲器，通常返聽信號取自調(diào)音臺各通道的AUX輔助輸出，返聽信號需要一個獨立通道，這時可選用有3個輸入通道的產(chǎn)品，一般是3×6的處理器，其中返聽通道信號可分配給兩路輸出接功率放大器兩個聲道，驅(qū)動兩路返聽揚聲器。

對于多功能場所就常常需要用到較多輸入、輸出通道的處理器。例如，一個有報告式和討論式兩種會議形式的會議廳對揚聲器布置的要求不同，因此調(diào)音臺主輸出和編組輸出都要將輸出信號進處理器處理后分別到兩組揚聲器；同時，還要將不同的使用場景存儲以便調(diào)用。

如果多功能場所還有多聲道影視功能，或者系統(tǒng)不使用調(diào)音臺，就需要有更多輸入、輸出通道的處理器。

（2）功能

數(shù)字聲頻處理器基本都具備前面功能參數(shù)里提到的各項功能。

部分處理器沒有圖示均衡。1/3倍頻程圖示均衡的頻點和頻譜儀一一對應(yīng)，對于調(diào)整系統(tǒng)均衡比較方便。但因為它的頻率和帶寬是固定的，而且?guī)捿^寬，容易影響附近的頻帶，使得某些頻點不容易均衡好；而參量均衡頻率和帶寬都是可變的，往往更容易均衡好，只是調(diào)試要有一定的經(jīng)驗。同時，參量均衡的段數(shù)也不能太少，輸入、輸出通道應(yīng)各不少于6段，最好能有8段或更多。有些處理器只有4段，最好不要選用，以免系統(tǒng)不能很好地均衡。

少數(shù)處理器（例如dbx PA）沒有路由功能，輸入、輸出的連接路徑是固定的，不能改變，可能無法滿足一些多功能場合的應(yīng)用。

如果打算不使用調(diào)音臺，就要選用帶傳聲器輸入和幻象電源的處理器，此時現(xiàn)場調(diào)控可在計算機界面或外接面板上進行。最好選擇傳聲器輸入帶智能混音的處理器，這樣就有可能做到現(xiàn)場免調(diào)控了。

如果希望能夠遠程調(diào)試或控制，就要選擇帶網(wǎng)絡(luò)接口的處理器，這樣當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)某些問題時，不去現(xiàn)場也有可能將問題解決。

如果使用了數(shù)字調(diào)音臺等數(shù)字設(shè)備，可選擇有AES/EBU等數(shù)字聲頻接口的處理器，以便直接用數(shù)字傳輸。

還有，如果想用外接面板進行現(xiàn)場調(diào)控，要選有外接面板功能的處理器。

（3）性能

①頻率響應(yīng)：20 Hz~20 kHz在±0.5 dB以內(nèi)就可以了，一般處理器應(yīng)該都沒問題。

②動態(tài)范圍：前面說過，它表明了噪聲大小，因此這項指標(biāo)顯得比較重要。揚聲器只要有幾毫瓦功率的噪聲在安靜的環(huán)境下就能明顯聽到，所以動態(tài)范圍至少達到100 dB，最好在110 dB以上。

③失真：原則上當(dāng)然越低越好，但實際上在0.01%以下就可以了。

④共模抑制比：如果輸入接線不長并遠離電源線等，有40 dB就夠了。但如果接線長而又離電源線比較近，最好能在80 dB以上。

（4）品牌

國外數(shù)字聲頻處理器比較知名的品牌有dbx、XTA、Symetrix、ASHLY、BIAMP、XILICA等，還有一些綜合擴聲產(chǎn)品制造商如EV、Peavey等也有通用型數(shù)字聲頻處理器。其中ASHLY和Peavey的產(chǎn)品沒有圖示均衡。

dbx的PA處理器（見圖1）在小型工程中一直用得比較多，但它的中文說明書翻譯得很糟糕。為此筆者幾年前曾寫了一篇《dbx PA簡明使用方法》發(fā)表在CA001網(wǎng)站論壇上，很受歡迎，該文在百度文庫和豆丁網(wǎng)等也有收錄，帖子至今還常常有人回復(fù)，這也說明PA應(yīng)用之廣。該產(chǎn)品價格雖然比較便宜，但卻是2×6的，而且還有圖示均衡。遺憾的是，前面提到過它沒有路由，而且只能用面板調(diào)試，不能連接計算機，因此也不可能把調(diào)試結(jié)果備份在計算機上。dbx其他型號的處理器還很多。

XILICA處理器（見圖2）近幾年應(yīng)用日漸增多，其產(chǎn)品有XA、XP和XD共3個系列，性價比較高，筆者曾有介紹的專文《Xilica數(shù)字聲頻處理器及其使用》發(fā)表在《音響技術(shù)》2013年第5期上。

Symetrix處理器（見圖3）是很不錯的產(chǎn)品，它的Jupiter系列有4×4、8×8和12×4共3種，輸入不僅可選線路或傳聲器電平，而且?guī)Щ孟箅娫?，還有自動混音和自動增益控制，尤其適合應(yīng)用在中小型會議場所和法庭等現(xiàn)場免調(diào)控的擴聲系統(tǒng)中，性價比很高，具體也留待今后專門介紹。

現(xiàn)在國內(nèi)數(shù)字聲頻處理器品牌很多，實際上許多品牌產(chǎn)品都是由少數(shù)有開發(fā)能力的企業(yè)代工貼牌的。由于國內(nèi)的數(shù)字聲頻處理器上市時間不很長，性能指標(biāo)和國外品牌產(chǎn)品還有一定差距，而且大多數(shù)產(chǎn)品沒有圖示均衡，而參量均衡段數(shù)也較少，價格相對較低，但有個別品牌甚至比國外品牌同等功能和性能的產(chǎn)品還高。因此，國內(nèi)品牌的數(shù)字聲頻處理器還不像國產(chǎn)功率放大器、揚聲器等產(chǎn)品有一定市場優(yōu)勢。

筆者從諸多國產(chǎn)數(shù)字聲頻處理器中選用過力瑞聲產(chǎn)品，有2進4出到8進8出等6個品種，輸入通道有31段圖示均衡或15段參量均衡，輸出通道有15段參量均衡；聯(lián)機界面設(shè)計比較人性化，而且有中英文可選；同時有自動存儲功能，可避免忘記存儲斷電使調(diào)試結(jié)果丟失。相對而言，功能比較完善，技術(shù)指標(biāo)也較高，性價比不錯。

6 數(shù)字聲頻處理器的使用

數(shù)字聲頻處理器在擴聲系統(tǒng)主要有兩種使用方法。

當(dāng)擴聲系統(tǒng)有調(diào)音臺時，通常是接在調(diào)音臺和功率放大器之間代替?zhèn)鹘y(tǒng)的周邊設(shè)備，只要按傳統(tǒng)周邊設(shè)備的要求設(shè)置和調(diào)試即可。

另一種是擴聲系統(tǒng)不使用調(diào)音臺，就利用數(shù)字聲頻處理器的混音功能代替調(diào)音臺。由于數(shù)字聲頻處理器的輸入通道一般最多16路，而且各輸入通道增益和均衡的調(diào)節(jié)都不像調(diào)音臺那樣直觀、方便，因此通常只適用于會議擴聲系統(tǒng)，而且便于會議擴聲系統(tǒng)打開電源就能以最適宜的音量發(fā)言，不需要現(xiàn)場調(diào)控；而媒體播放音量直接由筆記本計算機播放器控制。

要做到這種“易控”方式，最方便簡潔的是使用帶自動混音功能的數(shù)字聲頻處理器，例如前面提到的Symetrix的Jupiter系列。但由于數(shù)字聲頻處理器輸入通道越多價格也越高，而通常多只發(fā)言傳聲器型號相同，并不需要個別均衡，因此更合理的方法是另外使用智能混音器作為傳聲器自動混音，從而大大減少數(shù)字聲頻處理器輸入通道數(shù)量，以降低系統(tǒng)造價。

對于不使用調(diào)音臺的數(shù)字聲頻處理器使用方式，有個問題要特別注意。如果擴聲現(xiàn)場需要將聲頻信號錄音、送至分會場；或者是視頻會議會場需要把本會場的聲頻信號接入視頻會議終端以便送至遠端會場，這些聲頻信號都要取自數(shù)字聲頻處理器單獨的輸出通道，而它是在處理器內(nèi)部路由到輸入通道的。因此，擴聲現(xiàn)場的系統(tǒng)頻率均衡就不能在數(shù)字聲頻處理器的輸入通道進行，只能在數(shù)字聲頻處理器的本地揚聲器輸出通道上均衡，否則上面需要的那些聲頻信號就包含了對所在擴聲現(xiàn)場聲學(xué)環(huán)境和揚聲器特性的系統(tǒng)頻率均衡結(jié)果，頻率特性就不正常了。特別是系統(tǒng)均衡量較大時更為明顯。

最后提一下“媒體矩陣”，它除了數(shù)字聲頻處理器的上述功能外，還提供了更多類型的智能處理。不過隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在數(shù)字聲頻處理器也愈來愈完善，往往已涵蓋了媒體矩陣絕大多數(shù)功能，有時兩者已經(jīng)很難截然區(qū)分。因此，除了特別大型的系統(tǒng)外，一般用數(shù)字聲頻處理器就能很好地滿足要求。