音频延时器的作用可不仅限于信号的延迟

qzls · 发表于 2007-3-19 09:57:52

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音频延时器，顾名思义，就是对声音信号进行延时处理的音频设备，尤其常用于远距离扩声。实际上，延时器的作用不仅仅局限于此。那么，什么情况下需要使用延时器，使用延时器的目的是什么呢？
一、音频延时器的五大用途

1、在远距离扩声时用于提高声音清晰度

延时器在这方面的使用可以说是最为常用。

通常室外扩声面积比较大，扩声距离比较远，如果仅仅简单的使用主扬声器来扩音，为使后排听众能够听清声音的话，前排的声压级会极大。

假如在距离扬声器一米处的A点最大声压级是100dB，根据声压级与距离之间的公式SPL=SPLMAX-20lgR（SPLMAX＝100dB），可知扩声距离每增加一倍，声压级减少6dB，那么在距离扬声器32米（R=32m）远的B点声压级应该只有70dB。两者之间相差了30dB，但在实际的扩声环境当中，出现的声压级差会更大。

为了避免这样的现象发生，通常会采取增加小功率补声音箱的办法来避免因前后排距离太远而引起的声压级过大现象。由于声音传播速度约为340m/s，声音传递到B点时已经经过了将近100ms的时间，B点的听众便会首先听到补声音箱的声音，之后听到主音箱的声音。

为了避免这种现象的发生，就需要在补声音箱的功放之前添加音频延时器，将b路信号作相应的延时处理，从而达到提高声音清晰度的效果。这也就是音频延时器最为常见的一种用法。

当然，采用混响方法也可以提高声音的厚度，但是清晰度就不会那么好，力度也会有一定影响，所以，对清晰度和力度要求高的的场合选择延时处理会比混响添加更好一些。

2、修正多个扬声器多频带发生时的差别

在扩声设备当中，有很多大型音箱设备，这些音箱有一个共同的特点，就是大多采用多个扬声器共同发声的设计，这些扬声器的频率响应之间互为补偿，以追求频响曲线的平直。

但是这样的设计有一定的弊端。如下图所示，三个扬声器分别是A、B、C，三个扬声器的震膜之间分别有一定的位置差，这样的位置差会导致不同频段的声音到达人耳的时间不同。

因此由于人耳具有的时域掩蔽效应，人耳便不能正确的接收原有的声音信号，使得大脑不能正确的分辨应有的声音信号。有些情况下会使声音听起来略显中高频率的不足。为了使多个频段的声音信号能够同时到达人耳，就需要对B、C两只扬声器作相应的延时处理，以便更加真实的还原声音。

这篇文章我们着重介绍的就是关于这方面的延时处理。

qzls · 发表于 2007-3-19 14:58:41

3、用延时实现声像定位

我们知道，声音在空气中传播的速度约为340m/s，而在这个传播的过程中，就会出现时间差及强度差。由于掩蔽效应，声音响度大的掩蔽小的，距离近的那只音箱的声音会掩蔽距离远的那只；人耳通过声源信号的强度差和时间差，可以判断出声源的空间方位。

哈斯效应证明，在两个声源发出完全相同的声音时，根据一个声源与另一个声源的延时量不同，双耳听音的感受是不同的。

当一个声源与另一个声源的延时量在5ms－35ms时，人耳只能感觉到超前一个声源的存在，声像定位偏向于超前一个声源的位置，并且感觉不到滞后声源的存在；延时量在30ms－50ms时，人耳能够分辨出两个声源的存在，但声像仍然定位于超前的声源方向；延时量大于50ms时，人耳能够感觉到两个声源同时存在，声像分别定位于两个声源自身的位置。

如上图，由于主音箱与延时音箱到达观众的距离不同，两只音箱发出的声音到达观众耳朵的时间是不一致的，为了保证距离主音箱34米处的观众听不出两个声音，应当对观众附近的延时音箱进行延时处理，这样主音箱和延时音箱还原出来的声音就能几乎同时到达观众耳朵了，也因此保证了声像的一致性。

4、避免广播电台直播当中突发事件的发生

音频延时器在广播电台的使用也非常常见，尤其是在直播的过程当中最需一定的延时处理。由于直播的特殊性，经常会有一些突发事件的发声，例如信号中断、噪声信号等等。而这些事件又是不可预料的。但是使用了音频延时器之后，听众所听到的信号已经经过了及时的处理，使得节目的安全性与完整性得到了大幅度的提升。
5、修正高清视频信号声画同步问题

伴随着高清电视的发展，对于音频领域的制作也产生了一定的影响。由于高清视频信号的处理数据量极大，在某些环节上是普通标清设备的几倍甚至十几倍，因此视频信号不可避免的会产生一定的滞后现象，然而音频信号依然是采用比较传统的制作和传输方式，滞后现象很少发声甚至可以忽略不计。

这样一来，为了是画面和声音绝对匹配，就需要利用音频延时器音频信号作一定的延时处理，延时的时间大约几十毫秒，从而做到声音与画面的同步。

二、延时器使用技巧

1、延时差

要解决延时的问题，首先要知道时间的差异到底是多少。人耳是听不出来的，我们可以借助工具，就是我们大家都熟悉的SIA电声测试软件。

通过测试我们可以得出时间的差异，能够通过位置调整的就改变音箱位置达到理想效果，位置不能改变的就通过前级设备的延时功能来调整，以最长的时间做标准，尽可能调整到时间差异比较小，将相位调整到一致。
2、延时时间的计算

现在延时器的延时部分调整一般分为——距离和时间两种模式。

表述距离的单位是：米和厘米，英文单位是：m和cm，1m=2500px；
表述时间的单位是：秒和毫秒，英文单位是：s和ms，1s=1000ms。

这两者之间是可以互相换算的，套上音速340米/秒就可以了。比如：两个音箱之间的距离是85米，要算出两个音箱之间的延时时间，就用85÷340=0.25秒，也就是250毫秒，那么我们就把延时器上延时时间调整在250ms就可以了；当然为了简单直观，建议还是选择距离模式，直接把延时器里的延时距离调整到85m就好了。

不过，有经验的系统调音师，可能根据现场距离就知道大概加多少的延时，但他们可不是胡猜乱蒙的呢，这可是有理论依据的。

声音的声速为331.5+0.6t（在此，假设声速约340m/s），因此，传输34米所需要的时间为0.1s，并且应该对此延时音箱加0.1s的延时。

而针对不同位置的延时，所加的延时时间自然是不一样的，延时的时间要看此音箱与主音箱之间的距离来计算。在处理器中，我们可以根据需求对每一路进行延时，如一台4进8出处理器的延时界面，我们可以将输出1-2路给主音箱，3-4路给超低音箱，5-6路给延时音箱，5、6路可根据延时音箱的位置调整各自的延时时间。

qzls · 发表于 2007-3-20 18:05:12

3、延时器的连接

延时器的连接基本上是像均衡器等周边设备那样串接在音响系统里需要延时的信号通道中，也可以对从AUX发送出来的信号进行延时，具体的连接要根据情况灵活运用。

4、延时对象的确定

可能有些音响师到现在还是搞不清需要延时的对象，其实很简单，只要搞清楚以下三者就好了。

（1）以人为本，再多、再好的音响设备也是为人服务的，因此在一个声场内，我们首先要以观众为基准。
（2）以主发声源为准，通常也就是主音箱和主舞台所在的位置。理想的情况下应该是主发声源所发出的声音直接传到观众耳朵里是最理想的境界。但由于音箱的能量、射程、指向性、声场声压的均匀度等原因，因此现在室内扩声系统中大部分还要增加一些离观众距离较近的辅助补声音箱。
（3）离观众距离较近的辅助补声音箱，也就是可能需要进行延时处理的音箱了。

绝大多数情况下都是：确定了第一因素人，确定了第二因素主发声源，然后对第三因素的辅助补声音箱进行延时处理，延时时间根据第三因素的辅助音箱和第一因素主音箱之间的距离计算。
注意事项

1、在音响系统中连接延时器时，一定要注意信号线的流向，假如在一个调音台中，我们从主声道输出信号给主音箱，从调音台的3-4编组中输出信号给辅助音箱用，假如我们要对辅助音箱进行延时处理，延时器的输入信号一定要与调音台的3-4编组中的输出通道正确连接，要是连接错了，后果就可想而知了。

2、如果延时器后面板有电平选择的话，一般是+4和-10dB或+4和-20dB等选择，那么我们一定要把它选择在+4dB位置，否则与调音台输出的标准电平不相符时，可能会造成信号严重失真或信号电平不足。

3、在上面的声学原理中提到了声音的掩蔽效应，根据此效应，如果辅助音箱与主音箱之间距离不是太远，而此时主音箱发出的声压级比辅助音箱大10个dB以上时，由于掩蔽效应，此时听众并不会觉得声音完全是从辅助音箱发出来的；要是辅助音箱的声压级和主音箱的声压级一样大，又相隔一定距离时，那此时演员明明是站在主音箱处的舞台上说话，而我们听到的声音却是从我们头顶、或脑后的辅助音箱发出来的，这样就是声像严重不一致了。

解决的方法无非是给辅助音箱加延时器；或者减少辅助音箱的音量、增加主音箱的音量；也可以或者减少辅助音箱的中高音、适当增加主音箱的中高音，这样就是充分利用掩蔽效应进行简单调整了。

在现在大型演出中，乐队之间一般都使用有线或无线耳机做监听系统了，耳机的好处当然是保真度好、听觉准确、速度快、无延迟等。在以前使用监听音箱时，由于舞台面积大，音箱多，所以无论怎么调整，延时现象也还是在所难免的，因此，乐队因为听不清节奏而导致的失误时有发生。

但是有经验的乐队就知道“耳听为虚，眼见为实”这个道理了，比如：吉他手、贝斯手、键盘手都会看着鼓手，鼓手一打鼓，他们就开始弹自己的乐器，这样的节奏才不会错，否则等鼓声从音箱里发出来再弹，往往乐队奏出来的音乐就变成一锅粥了。

通过以上的介绍，相信大家应该对扩声分区中的延时方案有了一个较透彻的理解了吧，最重要的是要弄清需要延时的目标是什么，否则弄错了延时对象，那可就适得其反，南辕北辙了！

三、数字处理器的延时处理功能

当然，大家可以发现，现在普及性的使用数字处理器是一种发展趋势了，它可以很灵活调整每个通道中的相关参数，虽然目前数字处理器不可能完全代替传统均衡器和压限等设备，但却完全可以替代传统的延时器和分频器，这也正是为什么在行业市场中找不到一台耳熟能详延时设备的主要原因了。

另外，在设计一套音响系统时，很多资深行业人士建议还是尽量少使用延时设备为好，不管在室外还是室内声场，我们都可以尽量使用集中式扩声，然后搭配合适的辅助音箱，同样可以设计出一个完美的声系统。

四、室内、室外扩声系统的延时处理
1、室外扩声系统的延时处理

现在大型的室外演出活动很多，由于室外演出一般面积很大，如果用分散式音箱扩声的话，很难做到声音一致，因此目前的大型室外演出大都使用集中式扩声方法，不在观众区里设置辅助补声音箱，直接让主音箱的声音辐射到观众群。

如果条件所限，必须在观众区域内设辅助补声音箱，假如辅助音箱与主音箱之间的距离为170米，根据声音340米/秒的原理，那么我们可以把辅助音箱的信号用延时器延时0.5秒，也就是500毫秒，这样主音箱和辅助音箱所发出的声音就能几乎同时到达观众耳朵了，也因此保证了声像的一致性。当然这样做比较麻烦，现在户外大型演出一般使用大型线阵系列音箱，它可以把声音投射得更远，使声像更集中。

2、室内扩声系统的延时处理

同室外一样，在大面积的室内扩声系统中，如果主音箱和辅助音箱之间的距离较远时，也需要用延时器进行延时处理，当然延时的对象要选择好，要以主观众所在区域为主，把靠近这个区域的辅助音箱进行延时处理，延时的时间要看此音响和主音箱之间的距离来计算。

其实在大多数室内扩声系统中，由于声场面积不大，各音箱之间的距离不是太远，因此是不需要使用延时器的，这也就是为什么音频延时器没有在音响系统中得到广泛使用的原因。

萧雨笑 · 发表于 2007-3-20 19:17:07

好啊，支持！:victory: :victory:

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[声卡] 音频延时器的作用可不仅限于信号的延迟

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