音效增强电路.docx

设计音响电路当然是电子工程师的事，不过如果电子工程师不学一点声学知识的话，设计出来的东西就只能叫作机器而不是音响。虽然大多数音响器材厂家常常吹嘘他们对音乐的理解是多么的深刻，但你大可不必太当真。下面介绍的卡拉人声增效电路，是笔者小小的得意之作。当年笔者曾经在一家知名的音响器材厂家做设计，在一款入门级的卡拉功放机设计中，笔者将这个电路接在了话筒放大电路后面，结果这款机的卡拉演唱效果超过了同厂的高档机，令哪些资深的工程师和老板都感到惊讶，其中的奥秘在当时可是不传之密哦。电路很简单，两个结构相同的滤波器，一个将150Hz处的频率提升，使人声变得丰满，中气十足，一个将2400Hz处的频率提升,使人声变得明亮，齿音也得到了很好的表现。效果的提升是基于声学知识中声波的音感分析原理，电路则是实现的手段。下边的是本电路的频率响应图，说起来挺简单，看起来也挺简单，可唱起来，有点歌星的味道哦！ 在唱卡拉OK自娱自乐时，演唱者往往会因伴奏曲调过高或过低而跟不上调。若在卡拉0K机中安装本电路，则可增加升降调功能，便于跟唱。如图所示电路中，输入信号从Lin端经电阻Rl、电容Cl送至ICl电压比较器LM339的脚，然后再由ICl的脚送人IC2语音变调集成电路KD0071的脚。此时，一路信号送回ICl与输入信号进行比较。另一路信号由IC2的15脚输出，经Lout端接至后级的功率放大器。调节IC2、脚之间的电位器RP，可改变电路的振荡频率，从而改变IC2 15脚输出信号的音调，产生变调效果。调试时，先将电位器RP置于阻值的中间位置，调节电阻R6、R7的阻值，并且接通和断开IC2脚P点的接地线，使P点在通、断时，IC2输出的音频信号音调相同，即电路的正常音与变调音相同，断开P点，调试结束。此时，若电位器RP阻值减小，音调就会降低；RP阻值增大，则音调会升高。 MAV803功放主板包括主副电源整流滤波电路、左右声道OCL功放电路、环绕和中置IC功放电路、 保护静音控制电路、输入信号选择电路。整机使用了两个环形变压器分别给主功放和其他电路供电，B1 的双35V经整流滤波后的50V给左右声道主功放电路提供双电源，B2的双14.5V整流滤波后给三块 LM1875提供21V的双电源，其他绕组给前置电路和显示面板供电。输入信号选择电路由双四选一电子 开关CD4052构成，通过CN6插座送来的选控信号A、B电平变化接通相应信号源。当A、B都是0V时 VCD接通，当A=0V、B=5V时CD接通，当A=5V、B=0V时DVD接通，当A、B都是5V时5.1声道 的前置信号接通。所有输入信号均送到前置电路进行放大与调整后再返回主板，通过两路OCL主功放电 路和三路LM1875放大后推动五声道扬声器。重低音没有设置功放电路，只有线路输出，这就是所谓的 5.1声道的点1。线路输出的重低音信号去驱动低音炮有源音箱。 主声道的两套OCL电路输入级由Q17、Q19 (Q18、Q15)组成差分放大器，发射极设置了VR3(VR4) 后可对中点电压进行调整，以纠正晶体管参数差异引起的中点偏移。两管集电极之间的R53、C2 (R54、 C11)是为消除超音频干扰信号而设置。Q14(Q16)与外围元件组成恒流源电路。R28(R31)是直流反馈电阻， 把输出中点的直流变化反馈到差分电路的反相输入端，对中点电压进行伺服控制。本电路的交流反馈不 象一般OCL电路由输出端取出，而是通过C15、R27 (C16、R30)从电压放大级Q9(Q8)集电极取得。这样 既可以消除高频移相引起的自激，又不会影响电路的高频特性。电压放大级由Q7、Q9 (Q11、Q8)组成的 第二级差分电路完成，Q10(Q12)是此差分放大器的镜像恒流源负载。两级放大恒流源和镜流源的引入，有 效抑制了电压波动对电路的影响，使整个电路稳定性大大提高。Q1(Q2)是恒压偏置管，调整其下偏置电阻 VR1(VR2)可改变功率管的be结电压，也就是改变功率管的静态电流，使电路可在甲类与甲乙类之间变化。 此电路没有设置功率管发射极电阻取样放大的过流保护电路，而是增加了D1、Z1、D2、Z2 (D3、Z3、D4、 Z4）组成的限压电路。当输入信号过大使3.9V稳压管导通时，峰值信号将被吸收，从而防止后级过激励而 引起的过流现象。Q5、Q7 (Q6、Q4)是电流放大级，也叫推动级。在电压放大和电流放大两级电路中，三极 管的b、c间都加有33P的瓷片电容，这是对电路进行相位补偿的中和电容。可有效抑制高频移相引起的高 频自激。功率输出级采用东芝音响对管C3280、A1301。R58、C38 (R64、C39)组成茹贝尔补偿电路，补偿 扬声器音圈纯电感负载对电路形成的不良影响和高频自激。 本机的保护电路也有独到之处。35V主电源单绕组经D19整流后形成保护电路电源，开机后通过R75 向C54充电，电阻值和电容量都较大，时间常数也就大，这就形成了延迟接通扬声器的时间差。当C54上 充电电压超过5.6V时，稳压管Z7被击穿导通，这个电压经R73给Q23提供偏置而导通，Q22随之导通。 继电器J1吸合，左右声道扬声器接通。继电器J2的驱动电路与JI一样，J2也同时吸合，环绕和中置扬声器 也被接通。两个主声道输出中点通过R74、R67汇合后经C53、C55滤除交流分量送到由Q25、Q26组成的 直流放大电路。当任何一路中点偏移而出现0.6V以上直流正电压时Q25将导通，负电压时Q26导通。无论 谁导通两个继电器驱动电路都会失去偏置而截止，断开所有扬声器。Q24、Q20是静音控制电路，当按下面 板静音键时由面板送来的控制信号M1、M2均是高电平。通过R70、R68给Q23、Q20提供偏置而导通，将 两个继电器驱动电路中Q23、Q21基极接地，驱动电路截止，断开所有扬声器实现全部静音。当面板控制选 2声道时，M1是低电平M2是高电平，因此只有J2释放，环绕和中置被断开而静音。 此功放电路的维修可参考彩页维修图解。万利达 MAV803 功放主板电路图.jpg万利达 MAV-803功放主板维修图解.jpg对人声效果的处理，大多数人都是使用反复试探性调节的方法，以寻找音感效果最好的处理效果。此种调音方式的不足十分明显：（1） 寻找一个理想的调音效果，需经多次猜测，所以需要教长的时间。（2） 较好的调音效果常常是偶然遇到的，这对于调音规律的归纳总结没什么帮助，并且以后也不易再现。（3） 不同设备的各项固定参数和可调参数都不尽相同，因而使用某一设备的经验，通常都无法用于另一设备。发展到目前的效果处理设备，用于改变音源音色的技术手段并不太多，其中比较常用的只有频率均衡、延时反馈、限幅失真等3种基本方法，然而这些效果处理设备的不同参数组合所产生的音色则大相径庭。效果处理器的参数设置可以有很多项，尤其是延时反馈，这种模拟混响效果参数的设置理论上可达几十项之多。当然这些专业性极强的参数，大多数人都难以理解，也不知道如何理解。因此，大部分效果处理设备都只设置一、二个可调参数，并且其可调范围也比较狭窄。这种调整简单的效果处理设备容许人们在上面进行尝试性调整，而不会出现太大的问题。但对于效果处理要求更为精细的调音场合，例如在多轨录音系统当中，则必须使用更为专业的效果处理设备，用以做出更为精细的效果处理。频率均衡很明显，频率均衡的分段越多，效果处理的精细程度也就越高。除了图示均衡，一般调音的均衡单元通常只有三四个频段，这显然满足不了精确处理音源的要求。为了能足够灵活的对人声进行任意的均衡处理，我们建议使用增益、频点和宽度都可调整的四段频率均衡。多数频率均衡的可调参数只有增益一项，然而这并不意味着其他两项参数不存在，而且这两项参数为不可调的固定参数。当然这两项参数设置为可调也并非难事，但这些会增加设备的成本，并使其调整变得复杂化。所以增益、频点和宽度都可调整的参量均衡电路，通常只有在高档设备上才能见到。实际上，增益、频点和宽度都是可调整的频率均衡，几乎不可能使用胡猜乱试的方法找出一个理想的音色。在这里我们必须研究音频信号的物理特性、技术参数以及他在人耳听感上的对应关系。人声音源的频谱分布比较特殊，就其发音方式而言，他有三个部分：一个是由声带震动所产生的乐音，此部分的发音最为灵活，不同音高、不同发音方式所产生的频谱变化也很大；二是鼻腔的形状较为稳定，因而其共鸣所产生的谐音频谱分布变化不大；三是口腔气流在齿缝间的摩擦声，这种齿音与声带震动所产生的乐音基本无关。频率均衡可以大致的将这三部分频谱分离出来。用语调节鼻音的频率段在500Hz，以下均衡的中点频率一般在80150Hz，均衡带宽为4个倍频程。例如，可以将100Hz定为频率均衡的中点，均衡曲线应从100400Hz平缓的过渡，均衡增益的调节范围可以为+10Db -6dB。这里应提醒大家的是：进行此项调整的监听音箱不得使用低频发音很弱的小箱子，以避免鼻音被无意过分加重。人声乐音的频谱随音调的变化也很大，所以调节乐音的均衡曲线应非常平缓，均衡的中点频率可在10003400Hz，均衡带宽为 六个倍频程。此一频段控制着歌唱发音的明亮感，向上调节可温和地提升人声的亮度。然而如需降低人声的明亮度，情况就会更复杂一些。一般音感过分明亮的人声大多都是2500Hz附近的频谱较强，这里我们可用均衡带宽为1/2倍频程，均衡增益为-4dB左右的均衡处理，在2500Hz附近寻找一个效果最好的频点即可。人声齿音的频谱分布在4kHz以上。由于此频段亦包含部分乐音频谱，所以建议调节齿音的频段应为616KHz，均衡带宽为3个倍频程，均衡中点频率一般在1012KHz，均衡增益最大向上可调至+10Db；如需向下降低人声齿音的响度，则应使用均衡带宽为1/2倍频程，均衡中点频率为6800Hz的均衡处理，其均衡增益最低可向下降至-10Db。由以上分析可以看出，对人声进行频率均衡处理时，为突出某一音感而进行的频段提升，都尽量使用曲线平缓的宽频带均衡。这是为了使人声鼻音、乐音、齿音三部分的频谱分布均匀连贯，以使其发音自然、顺畅。从理论上讲，应使人声在发任何音时，其响度都保持恒定。为了在不破坏人生自然感的基础上对其进行特定效果的处理可以使用1/5倍频程的均衡处理，具体有以下几种情形：（1） 音感狭窄，缺乏厚度，可在800Hz处使用1/5倍频程的衰减处理，衰减的最大值可以在-3dB。（2） 卷舌齿音的音感尖啸，嘘音缺乏清澈感，可在2500Hz处使用1/5倍频程的衰减处理，衰减的最大值可以在-6Db。对音源的均衡处理，最好是使用能显示均衡曲线的均衡器。一般数字调音台均衡器上的均衡增益调节钮用G来标识，均衡频率调节钮用F来标识，均衡带宽调节钮用F或Q来标识。延时反馈延时反馈是效果处理当中应用最为广泛，但也是最为复杂的方式。其中，混响、合唱、镶边、回声等效果，其基本处理方式都是延时反馈。1、混响混响效果主要是用于增加音源的融合感。自然音源的延时声阵列非常密集、复杂，所以模拟混响效果的程序也复杂多变。常见参数有以下几种：混响时间：能逼真的模拟自然混响的数码混响器上都有一套复杂的程序，其上虽然有很多技术参数可调，然而对这些技术参数的调整都不会比原有的效果更为自然，尤其是混响时间。高频滚降：此项参数用于模拟自然混响当中，空气对高频的吸收效应，以产生较为自然的混响效果。一般高频混降的可调范围为0.11.0。此值较高时，混响效果也较接近自然混响；此值较低时，混响效果则较清澈。扩散度：此项参数可调整混响声阵密度的增长速度，其可调范围为010，其值较高时，混响效果比较丰厚、温暖；其值较低时，混响效果则较空旷、冷僻。预延时：自然混响声阵的建立都会延迟一段时间，预延时即为模拟次效应而设置。声阵密度：此项参数可调整声阵的密度，其值较高时，混响效果较为温暖，但有明显的声染色；其值较低时，混响效果较深邃，切声染色也较弱。频率调制：这是一项技术性的参数，因为电子混响的声阵密度比自然混响稀疏，为了使混响的声音比较平滑、连贯，需要对混响声阵列的延时时间进行调制。此项技术可以有效的消除延时声阵列的段裂声，可以增加混响声的柔和感。调治深度：指上述调频电路的调治深度。混响类型：不同房间的自然混响声阵列差别也较大，而这种差别也不是一两项参数就能表现的。在数码混响器当中，不同的自然混响需要不同的程序。其可选项一般有小厅（S-Hall）、大厅（L-Hall）、房间（Room）、随机（Random）、反混响（Reverse）、钢板（Plate）、弹簧（Sprirg）等。其中小厅、大厅房间混响属自然混响效果；钢板、弹簧混响则可以模拟早期机械式混响的处理效果。房间尺寸：这是为了配合自然混响效果而设置的，很容易理解。房间活跃度：活跃度，就是一个房间的混响强度，他与房间墙面吸声特性有关，此项参数即用于调节此特性。早期反射声与混响声的平衡：混响的早期反射声与其处理效果特性关系密切，而混响声阵的音感则不那么变化多端，所以数码混响器的这两部分的生成是分开的，本参数就是用于调整早期反射声与混响声阵之间响度平衡。早期反射声与混响声的延时时间：即早期反射声与混响声阵之间的延时时间控制。此时间较长，混响效果的前段就较清澈；此时间较短，早期反射声与混响声就会重叠在一起，混响效果的前段就较浑浊。除以上可调参数之外，混响效果还有一些其他附属参数，例如低通滤波、高通滤波、直达/混响声的响度平衡控制等。2、延时延时就是将音源延迟一段时间后，再欲播放的效果处理。依其延迟时间的不同，可分别产生合唱、镶边、回音等效果。当延迟时间在335ms之间时人耳感觉不到滞后音的存在，并且他与原音源叠加后，会因其相位干涉而产生梳状滤波效应，这就是镶边效果。如果延迟时间在50ms以上时，其延迟音就清晰可辨，此时的处理效果才是回音。回音处理一般都是用于产生简单的混响效果。延时、合唱、镶边、回音等效果的可调参数都差不多，具体有以下几项：*延时时间（Dly），即主延时电路的延时时间调整。*反馈增益（FB Gain），即延时反馈的增益控制。*反馈高频比（Hi Ratio），即反馈回路上的高频衰减控制。*调制频率（Freq），指主延时的调频周期。*调制深度（Depth），指上述调频电路的调制深度。*高频增益（HF），指高频均衡控制。*预延时（Ini Dly），指主延时电路预延时时间调整。*均衡频率（EQ F），这里的频率均衡用于音色调整，此为均衡的中点频率选择。由于延时产生的效果都比较复杂多变，如果不是效果处理专家，建议使用设备提供的预置参数，因为这些预置参数给出的处理效果一般都比较好。声激励对音源信号进行浅度的限幅处理，音响便会产生一种类似饱和的音感效果从而使其发音在不提高其实际响度的基础上有响度增大的效果。一些数码效果器上也配有非线性饱和效果，他就是对信号的振幅处理，模拟大电瓶信号在三极管上的饱和所引起的非线性，从而产生出发硬的音感效果。由于限幅失真所引起的主要是产生额外的高次谐波成分，因而新设计的激励器，为了使其处理效果柔和一些，都是通过在音源中家置高次载波成分来模拟限幅失真，营造不那么嘶哑的声激励效果。另外，通过一个用于加强高次谐波的高通滤波器对原信号进行处理，然后再叠加在经延时的原信号上，可以营造出音头清澈的声效果。显然、这种处理方式可以产生出不那么嘈杂的激励处理。激励处理类似于音响设备的过载失真，因而对音源的过量激励，会产生令人不悦的嘈杂感。由于早期音响设备的保真度都不高，人们已经习惯了那种稍显嘈杂的音响，而对于音感清洁的高保真度音响，反而不太习惯，感觉其发音过分柔弱。在人声音源当中，除了一少部分经过专门训练的人之外，大部分的发言都缺乏劲度，因而这里的激励处理是十分必要的。对人声的激励处理有下面几种情形：(1)对人声乐音的激励处理，其频谱分布以2500Hz为中点。此种激励的效果比较自然舒适、对增加音源突出感的作用也比较明显。(2)对人声鼻音的激励处理，其频谱分布以500Hz为中点。此种激励可以有效地增大人声的劲度感。(3)对人声800Hz附近进行激励，可以增加音源的喧嚣感，当然此处理方式的使用应十分谨慎，最好是只用于摇滚乐的演唱。(4)对人声3500-6800Hz范围内的频谱，不宜使用激励处理，因为它容易使音源产生令人不悦的嘈杂声响。(5)对人声的齿音一般应避免使用激励处理，因为此频段的失真很容易被人察觉。当然如果是使用激励效果比较柔和的数字式激励器，也可以对齿音做轻微的激励处理，以用于加重齿音的清析感。其处理的频谱应在7200Hz以上。歌唱发音的激励处理通常要保守一些。在实际的调音当中，激励处理的音感效果有可能随长时间的听音而逐渐弱化，所以在调节激励效果时，时间不要超过10分钟。对人声音源的激励处理，最好是使用数码效果处理器。它通常有以下几项调整参量：1.输入增益(Gmn)，用于调节输入电平，注意此处切勿使设备产生过载。2.调谐频率(Tuning)，根据需要处理的频段，选择一个合适的频率。3.驱动电平(Drive)，用于调整激励的深度。驱动电平较大时，效果比较嘈杂；驱动电平较小时，效果则比较温和。4.混合比率(Mix)，即原信号与效果信号的响度比。效果处理的整体规划对人声音源的精细处理，需要使用1台全数字式调音台，至少3台数字式效果器和一台数字式激励器，其连接方式如附图所示。首先在调音台上，使用通道均衡控制单元对人声进行音色调整，以使其音感得以改善，这里给出几个常用的例子。(1)8OOHz附近的频段可使人产生某种厌烦感，因而是可在此频段予以最大为15dB的衰减，频带宽度为15倍频程，用于改善人声发音的总印象；(2)68O0Hz附近的频段可使人声产生尖啸、刺耳的感觉，可在此频段予以最大为10dB的衰减，频带宽度为l5倍频程，用以减弱齿音的尖啸感；(3)对于发音过亮、有炸耳棍子的感觉者，可在3400Hz处予以最大为8dB的衰减，频带宽度为13倍频程；(4)对于鼻音过重者，可在500Hz以下频段适当衰减，衰减带宽为3倍频程；(5)齿音的超高频段由于受人耳灵敏度的影响，需对12KHz处提升6dB(频带宽度为2倍频程)，其响度才能与人声的乐音平衡。以上均衡处理较适用于现场扩音，如果是多轨录音或节目转发，则应将增益的调节量减半。均衡调好之后，再调节激励器。先将激励器的驱动电平和混频电平调至最大状态，频率调谐放在2500Hz，此时如果其发音已显嘈杂，或音色过硬，可将驱动电平调低，应注意这种调整有变化的是音源的硬度。如果驱动电平调在较高的位置，而只将混频电平调低，则高硬度声响的音响保持不变，但它会被未经激励处理的原声略微掩盖。此一现象在激励深度很强时比较明显，其中前一种发音给人的听感就是原声，后一种则可产生出两层声音，它具有增加人声层次感的效果。一般1台激励器只能处理一个频段，并且很多单一功能激励器的连接都要求不能并联，只能串联。如需对音源的多个频段