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有不少音响技术的读者跟笔者一样，对“动态(Dynamics)这个词理解上似懂非懂。在通常情况下，当某段音频的声音发软、无力或是音量太小，相信大家都会说，是因为“动态”不好所造成的。从这个角度来说，动态体现出音频信号的硬朗、有力、音量较大；另外的表现却是已经调整出了硬朗、有力和大音量的音频信号时，仍感觉不到好的“动态”。动态到底是个什么概念？使动态变化的处理有哪些？动态处理后的音频物理参数和实际监听会有哪些变化？2 m. M2 b- D# O+ q: J. K7 t
2 \9 o, F9 C: q( ^: G' M/ l 1. 如何理解动态范围
) {0 L+ p) X4 X3 `: U1 j+ j: A% w 动态范围是指重放声音的最强与最弱音声压级之间的比值，设备中指的是重放时最大额定失真输出功率与静态时（无信号）系统噪声输出功率之比的对数，单位用dB表示。
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3 o: Y8 S) M- v( E$ M- w1 q 比如说一个乐队的动态范围为90 dB，这意味着最弱部分的功率比最响部分的低90 dB。动态范围是功率之比，一种相对量，与声音的绝对水平无关。自然界各种声音的动态范围的变化是很大的，人耳听力的动态范围从0-130 dB，一般语言信号的动态范围只有20-45 dB，交响乐的动态范围可达30~130 dB或更高。但由于一些硬件本身因素的限制，音响系统中的动态范围很少能达到乐队的动态范围。录音装置的内在噪声也决定了可能录制的最弱音，而系统的最大信号容量（失真水平）更是限制了最强的音。一般情况下，把声音信号的动态范围定为100 dB．音响设备的动态范围能做到100 dB就已经很好了，高级Hi-Fi系统可以达到100 dB以上。
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/ g$ ?9 E, N, J5 @: H) X/ v 2. 动态处理设备的原理
/ y% U, z* x9 T, b2 e# H* o5 S 音响系统中，为了兼顾大的动态范围和设备本身的缺点，就衍生了动态处理设备，即包括噪声门(NoiseGate)、压缩器(compressor)、限幅器和扩展器（和限幅器原理相反，应用较少）。
5 {2 i* C( A7 t9 D1 E; U4 l9 }1 X 在立体声音响系统中，节目源信号的动态范围很宽，相比音频系统设备的动态范围要小得多，为防止信号过大失真，就需要对音频信号进行压缩或限幅，使其动态范围与音频设备相吻合，以保证信号传输不失真。压限器（即压缩，限幅器）用于压缩（或限制）节目信号的动态范围，以避免音频信号过荷失真的处理设备。在多数压限器中还设有噪声门，可以有效地去除音频信号中的噪声信号，提高系统的信噪比，相对地扩大了动态范围。
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3. 压限器的作用
/ B, `5 Y5 H7 G' y. S1 O0 e (1)保护扩声系统，抑制信号幅度，对于突发信号、过强的信号以及误操作产生的过载信号或声反馈，压限器都能自动地将其信号幅度按一定的比例进行压缩或限幅，从而保护功率放大器和音箱系统，一般把压限器串接在扩声系统的功放设备之前。(2)产生特殊的音响效果，一般利用压缩器起控时间和恢复时间的可调性来制造一些音响效果，在录音系统中应用较多。(3)使音量变化平稳，当话筒与音源之间的距离发生变化时，特别是当话筒近距离使用时，过大的音源信号可能造成失真，此时压限器可使音量平稳变化，另外在电吉它、电贝司等乐器的扩音或录制中，使用压限器可使音量相对平稳。
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4. 压限器中各参数的含义+ E% E# X6 G2 y2 T/ |
由压限器的原理来说明各个参数的具体含义，如图1，更容易理解。
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7 z, h- u$ r7 f2 J7 m6 L0 s图1 压限器的原理图
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# A4 M- Y: }( N8 |$ D4 f6 n A、B线段表明输出信号电平的变化与输入信号电平比值的不同，这个比值称为压缩比(ratio)。在电路实现上，压限器是一个自动音量电平控制器。当输入信号电平超过预定的阈值(Threshold)时，压限器增益下降，信号被衰减，这个预定电平被称为起控电平。图1中，曲线A的压缩比为1：1，表明信号没有被压缩处理；曲线B的压缩比是2：1，表示该电平段内输出信号的电平值为输入信号的一半。由于压缩变化总是需要时间的，图2所示输入端加方脉冲时，压缩器输出波形及增益变化情况。从图2中看出，当输入电平升高到起控电平之上时，压缩器的增益并没有立即降下来，而是经历时间f1后逐渐下降，新的增益（压缩比）才稳定下来，f1称为压限器的起控时间(启动时间attack time)；而当输入电平突然减小到门阈电平之下时，压限器的增益同样不会迅速上升，经历f：时间后，又恢复到不压缩时的稳定增益，f2称为压限器的恢复时间(release time)。通常在压限器中这两个时间是可调的，为不让听众察觉到压缩增益的变化过程，起控时间尽量要短，一般设计在1-100ms之间，恢复时间则适当延长，一般设计在0.1-0.3s之间，避免增益迅速变化而给信号产生调幅失真，时间过长则压限器的变化会跟不上节目的节奏变化（节奏在声音中一般表现为波峰，需要压限处理），即在下一个启动时间前无法恢复。当达到某一电平位置时，压缩器的压缩比无限增大，压缩器就成为了限幅器(limit)，也就是说限幅器会把超过一定电平的信号压缩到同一幅度，图1中的c段就表示限幅。这个信号电平称为限幅电平。
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发表于 2016-6-26 09:07:57
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