音效增強電路

1、設計音響電路當然是電子工程師的事，不過如果電子工程師不學一點聲學知識的話，設計出來的東西就只能叫作機器而不是音響。雖然大多數(shù)音響器材廠家常常吹噓他們對音樂的理解是多么的深刻，但你大可不必太當真。下面介紹的卡拉人聲增效電路，是筆者小小的得意之作。當年筆者曾經(jīng)在一家知名的音響器材廠家做設計，在一款入門級的卡拉功放機設計中，筆者將這個電路接在了話筒放大電路后面，結果這款機的卡拉演唱效果超過了同廠的高檔機，令哪些資深的工程師和老板都感到驚訝，其中的奧秘在當時可是不傳之密哦。電路很簡單，兩個結構相同的濾波器，一個將150Hz處的頻率提升，使人聲變得豐滿，中氣十足，一個將2400Hz處的頻率提升,使人聲變

2、得明亮，齒音也得到了很好的表現(xiàn)。效果的提升是基于聲學知識中聲波的音感分析原理，電路則是實現(xiàn)的手段。下邊的是本電路的頻率響應圖，說起來挺簡單，看起來也挺簡單，可唱起來，有點歌星的味道哦！ 在唱卡拉OK自娛自樂時，演唱者往往會因伴奏曲調(diào)過高或過低而跟不上調(diào)。若在卡拉0K機中安裝本電路，則可增加升降調(diào)功能，便于跟唱。如圖所示電路中，輸入信號從Lin端經(jīng)電阻Rl、電容Cl送至ICl電壓比較器LM339的腳，然后再由ICl的腳送人IC2語音變調(diào)集成電路KD0071的腳。此時，一路信號送回ICl與輸入信號進行比較。另一路信號由IC2的15腳輸出，經(jīng)Lout端接至后級的功率放大器。調(diào)節(jié)IC2、腳之間的電位器

3、RP，可改變電路的振蕩頻率，從而改變IC2 15腳輸出信號的音調(diào)，產(chǎn)生變調(diào)效果。調(diào)試時，先將電位器RP置于阻值的中間位置，調(diào)節(jié)電阻R6、R7的阻值，并且接通和斷開IC2腳P點的接地線，使P點在通、斷時，IC2輸出的音頻信號音調(diào)相同，即電路的正常音與變調(diào)音相同，斷開P點，調(diào)試結束。此時，若電位器RP阻值減小，音調(diào)就會降低；RP阻值增大，則音調(diào)會升高。 MAV803功放主板包括主副電源整流濾波電路、左右聲道OCL功放電路、環(huán)繞和中置IC功放電路、        保護靜音控制電路、輸入信號選擇電路。整機使用了兩個環(huán)形變壓器分別給主功放和其他電路供電，B1

4、60;       的雙35V經(jīng)整流濾波后的±50V給左右聲道主功放電路提供雙電源，B2的雙14.5V整流濾波后給三塊        LM1875提供±21V的雙電源，其他繞組給前置電路和顯示面板供電。輸入信號選擇電路由雙四選一電子        開關CD4052構成，通過CN6插座送來的選控信號A、B電平變化接通相應信號源。當A、B都是0V時        VCD接通，當A=0V、B=5V時CD接通，當A=5V、B=0V時D

5、VD接通，當A、B都是5V時5.1聲道        的前置信號接通。所有輸入信號均送到前置電路進行放大與調(diào)整后再返回主板，通過兩路OCL主功放電        路和三路LM1875放大后推動五聲道揚聲器。重低音沒有設置功放電路，只有線路輸出，這就是所謂的        5.1聲道的點1。線路輸出的重低音信號去驅(qū)動低音炮有源音箱。            主聲道的兩套OCL電路輸入級由Q17、Q19

6、 (Q18、Q15)組成差分放大器，發(fā)射極設置了VR3(VR4)        后可對中點電壓進行調(diào)整，以糾正晶體管參數(shù)差異引起的中點偏移。兩管集電極之間的R53、C2 (R54、        C11)是為消除超音頻干擾信號而設置。Q14(Q16)與外圍元件組成恒流源電路。R28(R31)是直流反饋電阻，        把輸出中點的直流變化反饋到差分電路的反相輸入端，對中點電壓進行伺服控制。本電路的交流反饋不        象一般OC

7、L電路由輸出端取出，而是通過C15、R27 (C16、R30)從電壓放大級Q9(Q8)集電極取得。這樣        既可以消除高頻移相引起的自激，又不會影響電路的高頻特性。電壓放大級由Q7、Q9 (Q11、Q8)組成的        第二級差分電路完成，Q10(Q12)是此差分放大器的鏡像恒流源負載。兩級放大恒流源和鏡流源的引入，有        效抑制了電壓波動對電路的影響，使整個電路穩(wěn)定性大大提高。Q1(Q2)是恒壓偏置管，調(diào)整其下偏置電阻    &

8、#160;   VR1(VR2)可改變功率管的be結電壓，也就是改變功率管的靜態(tài)電流，使電路可在甲類與甲乙類之間變化。        此電路沒有設置功率管發(fā)射極電阻取樣放大的過流保護電路，而是增加了D1、Z1、D2、Z2 (D3、Z3、D4、        Z4）組成的限壓電路。當輸入信號過大使3.9V穩(wěn)壓管導通時，峰值信號將被吸收，從而防止后級過激勵而        引起的過流現(xiàn)象。Q5、Q7 (Q6、Q4)是電流放大級，也叫推動級。在電壓放大和電流放大兩級電路中

9、，三極        管的b、c間都加有33P的瓷片電容，這是對電路進行相位補償?shù)闹泻碗娙??？捎行б种聘哳l移相引起的高        頻自激。功率輸出級采用東芝音響對管C3280、A1301。R58、C38 (R64、C39)組成茹貝爾補償電路，補償        揚聲器音圈純電感負載對電路形成的不良影響和高頻自激。            本機的保護電路也有獨到之處。35V主電源單繞組經(jīng)D19整流

10、后形成保護電路電源，開機后通過R75        向C54充電，電阻值和電容量都較大，時間常數(shù)也就大，這就形成了延遲接通揚聲器的時間差。當C54上        充電電壓超過5.6V時，穩(wěn)壓管Z7被擊穿導通，這個電壓經(jīng)R73給Q23提供偏置而導通，Q22隨之導通。        繼電器J1吸合，左右聲道揚聲器接通。繼電器J2的驅(qū)動電路與JI一樣，J2也同時吸合，環(huán)繞和中置揚聲器        也被接通。兩個主聲道輸出中點通過R74、R

11、67匯合后經(jīng)C53、C55濾除交流分量送到由Q25、Q26組成的        直流放大電路。當任何一路中點偏移而出現(xiàn)0.6V以上直流正電壓時Q25將導通，負電壓時Q26導通。無論        誰導通兩個繼電器驅(qū)動電路都會失去偏置而截止，斷開所有揚聲器。Q24、Q20是靜音控制電路，當按下面        板靜音鍵時由面板送來的控制信號M1、M2均是高電平。通過R70、R68給Q23、Q20提供偏置而導通，將        兩個繼電器

12、驅(qū)動電路中Q23、Q21基極接地，驅(qū)動電路截止，斷開所有揚聲器實現(xiàn)全部靜音。當面板控制選        2聲道時，M1是低電平M2是高電平，因此只有J2釋放，環(huán)繞和中置被斷開而靜音。            此功放電路的維修可參考彩頁維修圖解。萬利達 MAV803 功放主板電路圖.jpg萬利達 MAV-803功放主板維修圖解.jpg對人聲效果的處理，大多數(shù)人都是使用反復試探性調(diào)節(jié)的方法，以尋找音感效果最好的處理效果。此種調(diào)音方式的不足十分明顯：（1） 尋找一個理想的調(diào)音效果，需

13、經(jīng)多次猜測，所以需要教長的時間。（2） 較好的調(diào)音效果常常是偶然遇到的，這對于調(diào)音規(guī)律的歸納總結沒什么幫助，并且以后也不易再現(xiàn)。（3） 不同設備的各項固定參數(shù)和可調(diào)參數(shù)都不盡相同，因而使用某一設備的經(jīng)驗，通常都無法用于另一設備。發(fā)展到目前的效果處理設備，用于改變音源音色的技術手段并不太多，其中比較常用的只有頻率均衡、延時反饋、限幅失真等3種基本方法，然而這些效果處理設備的不同參數(shù)組合所產(chǎn)生的音色則大相徑庭。效果處理器的參數(shù)設置可以有很多項，尤其是延時反饋，這種模擬混響效果參數(shù)的設置理論上可達幾十項之多。當然這些專業(yè)性極強的參數(shù)，大多數(shù)人都難以理解，也不知道如何理解。因此，大部分效果處理設備都只

14、設置一、二個可調(diào)參數(shù)，并且其可調(diào)范圍也比較狹窄。這種調(diào)整簡單的效果處理設備容許人們在上面進行嘗試性調(diào)整，而不會出現(xiàn)太大的問題。但對于效果處理要求更為精細的調(diào)音場合，例如在多軌錄音系統(tǒng)當中，則必須使用更為專業(yè)的效果處理設備，用以做出更為精細的效果處理。頻率均衡很明顯，頻率均衡的分段越多，效果處理的精細程度也就越高。除了圖示均衡，一般調(diào)音的均衡單元通常只有三四個頻段，這顯然滿足不了精確處理音源的要求。為了能足夠靈活的對人聲進行任意的均衡處理，我們建議使用增益、頻點和寬度都可調(diào)整的四段頻率均衡。多數(shù)頻率均衡的可調(diào)參數(shù)只有增益一項，然而這并不意味著其他兩項參數(shù)不存在，而且這兩項參數(shù)為不可調(diào)的固定參數(shù)。

15、當然這兩項參數(shù)設置為可調(diào)也并非難事，但這些會增加設備的成本，并使其調(diào)整變得復雜化。所以增益、頻點和寬度都可調(diào)整的參量均衡電路，通常只有在高檔設備上才能見到。實際上，增益、頻點和寬度都是可調(diào)整的頻率均衡，幾乎不可能使用胡猜亂試的方法找出一個理想的音色。在這里我們必須研究音頻信號的物理特性、技術參數(shù)以及他在人耳聽感上的對應關系。人聲音源的頻譜分布比較特殊，就其發(fā)音方式而言，他有三個部分：一個是由聲帶震動所產(chǎn)生的樂音，此部分的發(fā)音最為靈活，不同音高、不同發(fā)音方式所產(chǎn)生的頻譜變化也很大；二是鼻腔的形狀較為穩(wěn)定，因而其共鳴所產(chǎn)生的諧音頻譜分布變化不大；三是口腔氣流在齒縫間的摩擦聲，這種齒音與聲帶震動所產(chǎn)

16、生的樂音基本無關。頻率均衡可以大致的將這三部分頻譜分離出來。用語調(diào)節(jié)鼻音的頻率段在500Hz，以下均衡的中點頻率一般在80150Hz，均衡帶寬為4個倍頻程。例如，可以將100Hz定為頻率均衡的中點，均衡曲線應從100400Hz平緩的過渡，均衡增益的調(diào)節(jié)范圍可以為+10Db -6dB。這里應提醒大家的是：進行此項調(diào)整的監(jiān)聽音箱不得使用低頻發(fā)音很弱的小箱子，以避免鼻音被無意過分加重。人聲樂音的頻譜隨音調(diào)的變化也很大，所以調(diào)節(jié)樂音的均衡曲線應非常平緩，均衡的中點頻率可在10003400Hz，均衡帶寬為 六個倍頻程。此一頻段控制著歌唱發(fā)音的明亮感，向上調(diào)節(jié)可溫和地提升人聲的亮度。然而如需降低人聲的明亮

17、度，情況就會更復雜一些。一般音感過分明亮的人聲大多都是2500Hz附近的頻譜較強，這里我們可用均衡帶寬為1/2倍頻程，均衡增益為-4dB左右的均衡處理，在2500Hz附近尋找一個效果最好的頻點即可。人聲齒音的頻譜分布在4kHz以上。由于此頻段亦包含部分樂音頻譜，所以建議調(diào)節(jié)齒音的頻段應為616KHz，均衡帶寬為3個倍頻程，均衡中點頻率一般在1012KHz，均衡增益最大向上可調(diào)至+10Db；如需向下降低人聲齒音的響度，則應使用均衡帶寬為1/2倍頻程，均衡中點頻率為6800Hz的均衡處理，其均衡增益最低可向下降至-10Db。由以上分析可以看出，對人聲進行頻率均衡處理時，為突出某一音感而進行的頻段提

18、升，都盡量使用曲線平緩的寬頻帶均衡。這是為了使人聲鼻音、樂音、齒音三部分的頻譜分布均勻連貫，以使其發(fā)音自然、順暢。從理論上講，應使人聲在發(fā)任何音時，其響度都保持恒定。為了在不破壞人生自然感的基礎上對其進行特定效果的處理可以使用1/5倍頻程的均衡處理，具體有以下幾種情形：（1） 音感狹窄，缺乏厚度，可在800Hz處使用1/5倍頻程的衰減處理，衰減的最大值可以在-3dB。（2） 卷舌齒音的音感尖嘯，"噓"音缺乏清澈感，可在2500Hz處使用1/5倍頻程的衰減處理，衰減的最大值可以在-6Db。對音源的均衡處理，最好是使用能顯示均衡曲線的均衡器。一般數(shù)字調(diào)音臺均衡器上的均衡增益調(diào)節(jié)

19、鈕用"G"來標識，均衡頻率調(diào)節(jié)鈕用"F"來標識，均衡帶寬調(diào)節(jié)鈕用"F"或"Q"來標識。延時反饋延時反饋是效果處理當中應用最為廣泛，但也是最為復雜的方式。其中，混響、合唱、鑲邊、回聲等效果，其基本處理方式都是延時反饋。1、混響混響效果主要是用于增加音源的融合感。自然音源的延時聲陣列非常密集、復雜，所以模擬混響效果的程序也復雜多變。常見參數(shù)有以下幾種：混響時間：能逼真的模擬自然混響的數(shù)碼混響器上都有一套復雜的程序，其上雖然有很多技術參數(shù)可調(diào)，然而對這些技術參數(shù)的調(diào)整都不會比原有的效果更為自然，尤其是混響時間。高頻滾降：

20、此項參數(shù)用于模擬自然混響當中，空氣對高頻的吸收效應，以產(chǎn)生較為自然的混響效果。一般高頻混降的可調(diào)范圍為0.11.0。此值較高時，混響效果也較接近自然混響；此值較低時，混響效果則較清澈。擴散度：此項參數(shù)可調(diào)整混響聲陣密度的增長速度，其可調(diào)范圍為010，其值較高時，混響效果比較豐厚、溫暖；其值較低時，混響效果則較空曠、冷僻。預延時：自然混響聲陣的建立都會延遲一段時間，預延時即為模擬次效應而設置。聲陣密度：此項參數(shù)可調(diào)整聲陣的密度，其值較高時，混響效果較為溫暖，但有明顯的聲染色；其值較低時，混響效果較深邃，切聲染色也較弱。頻率調(diào)制：這是一項技術性的參數(shù)，因為電子混響的聲陣密度比自然混響稀疏，為了使混

21、響的聲音比較平滑、連貫，需要對混響聲陣列的延時時間進行調(diào)制。此項技術可以有效的消除延時聲陣列的段裂聲，可以增加混響聲的柔和感。調(diào)治深度：指上述調(diào)頻電路的調(diào)治深度。混響類型：不同房間的自然混響聲陣列差別也較大，而這種差別也不是一兩項參數(shù)就能表現(xiàn)的。在數(shù)碼混響器當中，不同的自然混響需要不同的程序。其可選項一般有小廳（S-Hall）、大廳（L-Hall）、房間（Room）、隨機（Random）、反混響（Reverse）、鋼板（Plate）、彈簧（Sprirg）等。其中小廳、大廳房間混響屬自然混響效果；鋼板、彈簧混響則可以模擬早期機械式混響的處理效果。房間尺寸：這是為了配合自然混響效果而設置的，很容易

22、理解。房間活躍度：活躍度，就是一個房間的混響強度，他與房間墻面吸聲特性有關，此項參數(shù)即用于調(diào)節(jié)此特性。早期反射聲與混響聲的平衡：混響的早期反射聲與其處理效果特性關系密切，而混響聲陣的音感則不那么變化多端，所以數(shù)碼混響器的這兩部分的生成是分開的，本參數(shù)就是用于調(diào)整早期反射聲與混響聲陣之間響度平衡。早期反射聲與混響聲的延時時間：即早期反射聲與混響聲陣之間的延時時間控制。此時間較長，混響效果的前段就較清澈；此時間較短，早期反射聲與混響聲就會重疊在一起，混響效果的前段就較渾濁。除以上可調(diào)參數(shù)之外，混響效果還有一些其他附屬參數(shù)，例如低通濾波、高通濾波、直達/混響聲的響度平衡控制等。2、延時延時就是將音源

23、延遲一段時間后，再欲播放的效果處理。依其延遲時間的不同，可分別產(chǎn)生合唱、鑲邊、回音等效果。當延遲時間在335ms之間時人耳感覺不到滯后音的存在，并且他與原音源疊加后，會因其相位干涉而產(chǎn)生"梳狀濾波"效應，這就是鑲邊效果。如果延遲時間在50ms以上時，其延遲音就清晰可辨，此時的處理效果才是回音?；匾籼幚硪话愣际怯糜诋a(chǎn)生簡單的混響效果。延時、合唱、鑲邊、回音等效果的可調(diào)參數(shù)都差不多，具體有以下幾項：*延時時間（Dly），即主延時電路的延時時間調(diào)整。*反饋增益（FB Gain），即延時反饋的增益控制。*反饋高頻比（Hi Ratio），即反饋回路上的高頻衰減控制。*調(diào)制頻率（Fre

24、q），指主延時的調(diào)頻周期。*調(diào)制深度（Depth），指上述調(diào)頻電路的調(diào)制深度。*高頻增益（HF），指高頻均衡控制。*預延時（Ini Dly），指主延時電路預延時時間調(diào)整。*均衡頻率（EQ F），這里的頻率均衡用于音色調(diào)整，此為均衡的中點頻率選擇。由于延時產(chǎn)生的效果都比較復雜多變，如果不是效果處理專家，建議使用設備提供的預置參數(shù)，因為這些預置參數(shù)給出的處理效果一般都比較好。聲激勵對音源信號進行淺度的限幅處理，音響便會產(chǎn)生一種類似"飽和"的音感效果從而使其發(fā)音在不提高其實際響度的基礎上有響度增大的效果。一些數(shù)碼效果器上也配有非線性飽和效果，他就是對信號的振幅處理，模擬大電瓶信號

25、在三極管上的飽和所引起的非線性，從而產(chǎn)生出"發(fā)硬"的音感效果。由于限幅失真所引起的主要是產(chǎn)生額外的高次諧波成分，因而新設計的激勵器，為了使其處理效果柔和一些，都是通過在音源中家置高次載波成分來模擬限幅失真，營造不那么"嘶啞"的聲激勵效果。另外，通過一個用于加強高次諧波的高通濾波器對原信號進行處理，然后再疊加在經(jīng)延時的原信號上，可以營造出音頭清澈的聲效果。顯然、這種處理方式可以產(chǎn)生出不那么嘈雜的激勵處理。激勵處理類似于音響設備的過載失真，因而對音源的過量激勵，會產(chǎn)生令人不悅的嘈雜感。由于早期音響設備的保真度都不高，人們已經(jīng)習慣了那種稍顯嘈雜的音響，而對于音

26、感清潔的高保真度音響，反而不太習慣，感覺其發(fā)音過分柔弱。在人聲音源當中，除了一少部分經(jīng)過專門訓練的人之外，大部分的發(fā)言都缺乏勁度，因而這里的激勵處理是十分必要的。對人聲的激勵處理有下面幾種情形：(1)對人聲樂音的激勵處理，其頻譜分布以2500Hz為中點。此種激勵的效果比較自然舒適、對增加音源突出感的作用也比較明顯。(2)對人聲鼻音的激勵處理，其頻譜分布以500Hz為中點。此種激勵可以有效地增大人聲的勁度感。(3)對人聲800Hz附近進行激勵，可以增加音源的喧囂感，當然此處理方式的使用應十分謹慎，最好是只用于搖滾樂的演唱。(4)對人聲3500-6800Hz范圍內(nèi)的頻譜，不宜使用激勵處理，因為它容

27、易使音源產(chǎn)生令人不悅的嘈雜聲響。(5)對人聲的齒音一般應避免使用激勵處理，因為此頻段的失真很容易被人察覺。當然如果是使用激勵效果比較柔和的數(shù)字式激勵器，也可以對齒音做輕微的激勵處理，以用于加重齒音的清析感。其處理的頻譜應在7200Hz以上。歌唱發(fā)音的激勵處理通常要保守一些。在實際的調(diào)音當中，激勵處理的音感效果有可能隨長時間的聽音而逐漸弱化，所以在調(diào)節(jié)激勵效果時，時間不要超過10分鐘。對人聲音源的激勵處理，最好是使用數(shù)碼效果處理器。它通常有以下幾項調(diào)整參量：1.輸入增益(Gmn)，用于調(diào)節(jié)輸入電平，注意此處切勿使設備產(chǎn)生過載。2.調(diào)諧頻率(Tuning)，根據(jù)需要處理的頻段，選擇一個合適的頻率。

28、3.驅(qū)動電平(Drive)，用于調(diào)整激勵的深度。驅(qū)動電平較大時，效果比較嘈雜；驅(qū)動電平較小時，效果則比較溫和。4.混合比率(Mix)，即原信號與效果信號的響度比。效果處理的整體規(guī)劃對人聲音源的精細處理，需要使用1臺全數(shù)字式調(diào)音臺，至少3臺數(shù)字式效果器和一臺數(shù)字式激勵器，其連接方式如附圖所示。首先在調(diào)音臺上，使用通道均衡控制單元對人聲進行音色調(diào)整，以使其音感得以改善，這里給出幾個常用的例子。(1)8OOHz附近的頻段可使人產(chǎn)生某種厭煩感，因而是可在此頻段予以最大為15dB的衰減，頻帶寬度為15倍頻程，用于改善人聲發(fā)音的總印象；(2)68O0Hz附近的頻段可使人聲產(chǎn)生尖嘯、刺耳的感覺，可在此頻段予

29、以最大為10dB的衰減，頻帶寬度為l5倍頻程，用以減弱齒音的尖嘯感；(3)對于發(fā)音過亮、有炸耳棍子的感覺者，可在3400Hz處予以最大為8dB的衰減，頻帶寬度為13倍頻程；(4)對于鼻音過重者，可在500Hz以下頻段適當衰減，衰減帶寬為3倍頻程；(5)齒音的超高頻段由于受人耳靈敏度的影響，需對12KHz處提升6dB(頻帶寬度為2倍頻程)，其響度才能與人聲的樂音平衡。以上均衡處理較適用于現(xiàn)場擴音，如果是多軌錄音或節(jié)目轉發(fā)，則應將增益的調(diào)節(jié)量減半。均衡調(diào)好之后，再調(diào)節(jié)激勵器。先將激勵器的驅(qū)動電平和混頻電平調(diào)至最大狀態(tài)，頻率調(diào)諧放在2500Hz，此時如果其發(fā)音已顯嘈雜，或音色過硬，可將驅(qū)動電平調(diào)低，應注意這種調(diào)整有變化的是音源的硬度。如果驅(qū)動電平調(diào)在較高的位置，而只將混頻電平調(diào)低，則高硬度聲響的音響保持不變，但它會被未經(jīng)激勵處理的原聲略微掩蓋。此一現(xiàn)象在激勵深度很強時比較明顯，其中前一種發(fā)音給人的聽感就是原聲，后一種則可產(chǎn)生出兩層聲音