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噪聲門的使用技巧

噪聲門的使用技巧

發布日期:2017-10-26 作者:貝音奇小編 點擊:

噪聲門(Gate或NoiseGate)是擴聲系統很常見的音響周邊設備之一,利用噪聲門進行信號處理已是屢見不鮮。目前市場上可以買到單獨功能的噪聲門,一般是多路噪聲門,以4路居多。但是我們更常見到的噪聲門大多數是附加在壓限器中的,有些效果器和其他的信號處理器(如DSP處理器)中也有噪聲門信號處理功能,有時我們還可以將擴展器用作噪聲門。 

    人們都知道,門的主要作用就是開關,即通過或關閉。噪聲門的功能就像一個受輸入信號控制的通道開關,當輸入的聲音信號小于一定程度(即閾值或起控電平,Threshold)時,噪聲門無信號輸出,聲音信號被關閉;大于一定程度時聲音信號正常輸出,輸入與輸出之間為直通關系(如圖1)。用開關來類比噪聲門更為直觀易懂,輸入聲音信號小于一定程度時,開關閉合,聲音信號可以通過。

噪聲門原理

    從理論上講,噪聲門是低電平擴展器(Expender)的一種特殊形式。我們知道,擴展器是一種聲音信號動態處理設備,它可以擴展聲音信號的動態范圍,其功能正好與信號壓縮器完全相反。當輸入擴展器(高電平擴展器)的聲音信號小于一定值(閾值)時,其增益較小,輸入信號大于閾值時增益較大,這就使得高于擴展閾值的信號增加增益,低于閾值的信號減少增益,即響度大的信號更強,響度小的信號更弱,增加了信號的動態范圍。 

    擴展器有高電平擴展器與低電平擴展器兩類,它們的原理與作用不甚相同。高電平擴展器是用來解除信號壓縮的擴展器,信號小于閾值時正常輸出(擴展比為1:1),大于閾值時信號被擴展。高電平擴展器可以將錄音時記錄在磁帶上被動態壓縮的信號恢復成原來動態范圍的信號,這種處理被稱為解壓縮。低電平擴展器是當輸入信號小于閾值時,輸入信號被擴展高于閾值時,輸出信號與輸入信號的關系仍維持在1:1,即正常輸出。噪聲門就是利用低電平擴展器的原理而制成的,是低電平擴展器的一種特殊形式,它要求低電平擴展器的擴展比為∞:1或較大比值(3:1以上),如果擴展比太小,低電平擴展器就不能很好地充當起噪聲門的作用。 

    如果用低電平擴展器的原理來解釋噪聲門,即輸入的聲音信號小于一定程度(閾值)時,擴展比很大,信號無法輸出或輸出很??;輸入的聲音信號大于一定程度(閾值)時,擴展比為1:1,輸入增加多少輸出就增加多少,即輸出信號等于輸入信號,從這一點不難看出,幾乎所有的低電平擴展器都可以充當噪聲門使用。 

    噪聲門原理簡單,其使用和操作也并不難。我們經常見到的噪聲門一般只有一兩個功能鍵,多的也只有5個功能鍵,這些功能鍵的作用非常容易理解,下面給大家介紹一下噪聲門常見的幾個功能鍵。 

    (1)Threshold 

    閾值或起控電平,也有稱為門限電平的。它決定噪聲門在多大輸入信號后打開,即在多大輸入信號后聲音信號能夠通過,是噪聲門重要的功能鍵。 

    (2)Attack 

    啟動時間(開門時間)。輸入信號超過閾值后多長時間后噪聲門打開,即噪聲門從不開門到開門所需要的時間。 

    (3)Release,Attenuate,Hold,Slow/Fast 

    以上4個英文單詞的含義是恢復時間,關門時間,開門保持時間,快/慢關門選擇。這4種標識方法實際上指的是同一個功能,即輸入信號小于閾值后噪聲門要花多長時間才能關閉,即從開門到關門所需要的時間。 

    (4)Ratio 

    擴展比,即低電平擴展器輸入信號動態范圍與輸出信號動態范圍之比。擴展比較大(大于3:1)時,擴展器基本上將起到噪聲門的作用。 

    (5)Gate指示燈 

    噪聲門打開時此指示燈熄滅,噪聲門關閉時此指示燈亮,通過它可以了解噪聲門的開關工作狀態。

    噪聲門的功能鍵雖少,原理不復雜,但它在擴聲系統中的作用卻不容忽視?,F在很多音響師沒有充分認識噪聲門獨有的作用,這確實是一件遺憾的事情。本人在多年音響工作實踐中深有體會,如果使用得法,噪聲門將可以有效地提高擴聲系統再現聲音的質量,達到意想不到的效果。 

    1.消除有用聲間歇過程中的本底噪聲 

    在實踐中,我們經常會發現,當擴聲系統播放有用聲(音樂或人聲)時,系統的背景噪聲并不明顯,但當沒有有用聲時,系統的噪聲就顯得格外突出了。這是因為,當播放有用聲時,背景噪聲與有用聲同時存在,有用聲遠遠大于噪聲,由于人耳的掩蔽效應,噪聲被有用聲掩蔽,所以我們幾乎無法察覺到噪聲的存在。但當沒有有用聲時,系統中只有噪聲出現,這個時候的噪聲就顯得比較突出了。利用噪聲出現,這個時候的噪聲就顯得比較突出了。利用噪聲門的不同電平開關特性,我們就可以消除聲音間歇時的本底噪聲,下面給大家介紹一下調節步驟和方法。 

    (1)將閾值(Threshold)調到最小,Gate指示燈熄滅,此時的位置為Open,即打開噪聲門。 

    (2)令系統無有用聲信號,即將調音臺的總推子拉下來。 

    (3)慢慢提升閾值,Gate指示燈一亮即停。 

    調整完畢后,我們會看到,當有聲音信號時,Gate指示燈熄滅,沒有聲音信號時,Gate指示燈點亮,有用聲音歇過程中的本底噪聲消除。 

    需要注意的是,噪聲門的閾值不要調得過大,如果調得太大,會出現明顯的開門聲和較弱聲音被切除的現象,嚴重的還會導致聲音的斷續現象。但是如果閾值調得太小,噪聲門將不起作用,系統的背景噪聲仍無法消除。 

    有些噪聲門設有Slow/Fast選擇開關,如果選擇慢關門(Slow),會造成當聲音突然停止時,在門沒有完全關閉前系統中仍然有背景噪聲播放出來,但是當播放漸弱的音樂時,如果想讓人們聽這個音樂漸弱的過程,則必須用慢關門,否則尾音將被切去。但是對于人聲等沒有尾音的聲音,則還是選擇快關門比較好些,因為人聲一般都是很快地就收住,幾乎沒有余音過程,如果這個時候噪聲門還不關閉,那么背景噪聲就將露出馬腳了。 

    我們在使用某些噪聲門時,猛然一播放有用聲,可能會發現存在開門聲。所謂開門聲就是指聲音剛一出現時,沒有由弱到強的過程,一下子就變得很強,像遇到一個門坎,有一種明顯的突兀感。目前,消除噪聲門開門聲的技術措施有很多種,大多數噪聲門在設計時已經考慮到了消除開門聲的問題(如圖2),只要我們在選購和使用噪聲門時稍加注意,就可以較大限度地減少開門聲的影響,一般來說,可以注意以下三點。 

    一是采用軟拐點(SoftKnee)噪聲門。其原理是,在有用聲信號電平接近閾值前,噪聲門已經打開,到達閾值時,緩慢地打開,開門為一個漸變的過程,開門前后的聲音信號存在一個過渡,開門聲當然就基本沒有了。 

    二是采用快開門噪聲門,現在快的噪聲門的開門時間僅為3微秒。當信號電平達到閾值后,如果噪聲門開門時間太長,將造成更大的信號電平時門才打開,使開門聲益發生明顯,而開門迅速就不會存在上述情況了。

   三是如果用擴展器做噪聲門,則要適當減少擴展比,擴展比調在3:1到8:1之間比較合適,擴展比太小會使噪聲門的開關作用變差,消除間歇噪聲的作用大打折扣,但太大了又會出現開門聲。在調整時應盡量將噪聲門調到當聲音信號大于一定程度(小于閾值)時,門已經開了小許,但背景噪聲不甚明顯,當達到閾值時,門已經完全打開。

圖2 軟拐點噪聲門

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    2、與壓限器配合強制降噪 

    有些人會問,聲音間歇過程的本底噪聲可以用噪聲門消除,但是當系統的本底噪聲過大時,譬如噪聲水平已經接近了最弱的有用聲時,又將如何是好呢?因為在系統本底噪聲比較大的情況下,僅使用噪聲門降器噪,勢必要將噪聲門的閾值調在較大位置,但隨之會帶來較弱的有用聲也可能被噪聲門關在門外,聲音有明顯的斷續感,聽起來很不舒服。 

    在以上噪聲較大情況下,單獨用噪聲門的確難以解決好降噪問題,在這種情況下就要求我們采用噪聲門與壓限器共同配合,對聲音信號進行強制降噪處理。 

    為什么絕大多數壓限器要附設噪聲門呢?其中一個主要的原因就是噪聲門與壓限器配合將具有一種強制降噪的功能,本人曾做過實驗,將帶有噪聲門的壓限器串接在擴聲系統主通道中,使用強制降噪方法可以明顯消除比較大的系統本底噪聲,下面先介紹一下調節方法和步驟,然后再對為什么這樣調節做一些說明。 

    (1)將壓限器的閾值(Threshold,決定壓限器在多大信號電平后開始壓縮的值)調到最小。 

    (2)將壓限器的壓縮比(Ratio,表示信號的壓縮程度,壓限器輸入信號動態范圍與輸出信號動態范圍之比)調到3:1以上。 

    (3)將壓限器的啟動時間(Attack,為壓限器從不壓縮狀態進入到壓縮狀態所需要的時間),調到最短。 

    (4)恢復時間(Release,為壓限器從壓縮狀態恢復到不壓縮狀態所需要的時間),調到最長。 

    (5)在沒有有用聲信號的前提下,提升噪聲門閾值,Gate指示燈亮后再將噪聲門閾值提起來一點。 

    為什么要采用上述的步驟和操作方法才可以完成降噪呢?下面通過壓限器和噪聲門的信號處理過程,給大家解釋一下。 

    當放送有用聲信號時,由于壓限器的閾值被調得很小,壓縮比調得較大,聲音信號必然會被壓限器大大地壓縮。大家知道,有用聲肯定會遠遠地大于噪聲,而壓限器的功能就像一具音量控制器,兩者同時壓縮的結果勢必是有用聲還保持在較高電平上時,噪聲卻被壓制得比較小了,如果噪聲小于人的聽閾,加上人耳的掩蔽效應(有用聲掩蔽噪聲),人們將很難察覺到噪聲的存在。 

    當系統不放送有用聲時,如果壓限器沒有噪聲門配合,在壓限器從壓縮狀態恢復到不壓縮狀態的過程中,噪聲會逐步變大,出現噪聲的“回潮”現象。但是如果我們在壓限器恢復到不壓縮狀態前噪聲門迅速關閉所有信號,噪聲將不復存在。這就要求我們一定要將壓限器的恢復時間調得比較長,使得它慢些恢復到不壓縮狀態,否則噪聲門還沒有來得及關閉,而壓限器很快恢復到不壓縮狀態,我們將聽到回潮噪聲。 

    當有用聲再次出現時,噪聲門打開,壓限器必須迅速進入到壓縮狀態,否則在壓限器從不壓縮狀態到壓縮狀態之間,噪聲將無法有效地抑制,這時的噪聲被稱為“音頭噪聲”。消除音頭噪聲較好的方法就是要將壓限器的啟動時間調得盡可能地小,使壓限器在極短的時間內進入到壓縮狀態。 

    3、處理鼓聲 

    我們在拾取架子鼓的聲音時,一般要在每一個鼓前都放置一只話筒進行拾音,如果有4個鼓我們就要用4只話筒。但是,當鼓手敲擊某個鼓時,由于所有話筒可以拾取到這個聲音外,必然會出現除了該鼓拾音話筒可以拾取到這個聲音外,其他話筒同樣也可以拾取到這個聲音的情況。其他話筒由于與正在發出聲音的鼓的距離較拾取發聲話筒略遠,故該鼓的聲音信號被送入調音臺混合疊加后,我們聽到的鼓聲不是“咚”地一下,而是一串先后發出的“咚——”聲。鼓聲的到達時間不同,使鼓聲出現了“重影”現象,造成鼓聲聽起來拖泥帶水,有點像擦鼓皮的敲擊聲,通透感受到影響。 

    解決以上問題的關鍵就是要保證某只鼓發出聲音時,只有這只鼓的話筒能拾取聲音,其他的話筒關閉;或只有這只話筒的信號可以送出去,其他被話筒信號根本就送不出去。但是,哪只鼓發聲就打開哪只鼓的拾音話筒是根本做不到的,而要求音響師實時同步地推起正在拾取發音鼓的那路推子更是不可能。如果我們使用噪聲門,利用它的開關特性來解決這個問題,可以說是易如反掌。 

    噪聲門用于鼓拾音的連接方法非常簡單,只要將噪聲門串接在每只話筒和調音臺之音就可以了,但在調整時要注意以下問題: 

    一是每路噪聲門的閾值(Threshold)要調到敲打相鄰鼓時噪聲門剛好處于關閉狀態(Gate指示燈亮),而敲打本路鼓時噪聲門能夠完全打開(Gate指示燈滅),閾值太大會使鼓聲發干,余音不足,太小噪聲門不起作用。 

    二是如果噪聲門設有啟動時間(Attack)功能,可以用它調節鼓聲的的軟硬度。啟動時間長時,鼓聲的前沖聲(即鼓聲從無到極強的階段的聲音)將由于門沒有及時打開而無法通過,聲音聽起來鼓聲偏軟,啟動時間短時,門迅即打開,鼓的前沖聲可以充分表現出來,聲音聽起來比較硬朗。 

    三是要利用好噪聲門的開門保持時間或關門時間(Hold或Attenuate)功能,一般來說,開門保持時間或關門時間應該小于或等于鼓聲的余音過程時間。開門時間太短會使鼓聲的余音丟失,也就是說,在鼓聲的余音在還沒有充分展示時噪聲門就已經關閉了,聲音聽起來會有發干的感覺。但時間太長也不好,因為太長的開門保持時間會造成噪聲門關閉不及時,致使下一個鼓聲有可能被拾取進來,致使鼓聲的“重影”出現。 

    使用噪聲門處理鼓聲時,由于噪聲門在一定電平下要關閉,幫較弱的鼓余音可能會被切去,鼓聲聽起來欠圓潤,缺乏延宕。解決這個問題的方法就是將從噪聲門出來的鼓的聲音信號送到效果器,用效果器中的鼓效果(Drum)或混響效果處理一下,將鼓的聲音就會十分理想了。 

    4、提高聲音的分離度 

    在上面一節中,我們談到了使用噪聲門處理鼓聲的問題,實際上,這個問題就是利用噪聲門提高聲音分離度的很好范例。根據本人多年的音響技術工作實踐,用噪聲門提高聲音的分離度,主要用于多只話筒同時拾音,當然也有利用聲音信號之間的電平差來減少來自聲音之間(如聲道或信號通道)互相串擾(Crosstalk)的情況。從理論上講,噪聲門具有高電平導通(開門)、低電平截止(關門)的性質,根據這個性質,我們可以解決很多音響工作遇到的提高聲音分離度的問題。下面給大家舉一個用噪聲門消除話筒聲音之間互相串擾(即分離度)、減少不必要噪音干擾的應用實例。 

    假如我們正在進行會議拾音,主席臺上有三個人要發言,一個人在發言時,其他的人可以要隨時插話。在這種情況下,就必須要求音響師將三個發言人的話筒推子都推起來,否則就有可能由于沒有及時推起推子而使某人的發言沒有被擴聲,因為音響響師很難預料哪位發言人會突然插話。這就將帶來一個問題,即當某一個人講話時,另外兩只話筒也在拾音,這兩只話筒在大多數時間內拾取的聲音肯定是我們不需要的各種環境噪音,如空調噪聲和人所發出的各種聲響等,這樣的聲音被拾取后通過音箱播放出去,不僅會增加系統的本底噪聲,影響語言的可懂度,還會干擾聽講人的注意力,破壞會場氣氛。 

    為了解決這個問題,國外很多公司設計了專門用于會議擴聲的自動調音臺。這種調音臺的原理很簡單,它的每一輸入路均裝有一個噪聲門(有些是自動增益控制器),當調音臺某路沒有較大信號(有用聲信號)輸入時,該路自動關閉,無信號輸出;當有較大信號輸入時,該路打開,信號正常輸出。一臺自動調音臺很貴,而大多數的自動調音臺僅限于使用在會議拾音系統,不能用于其他方面。 

    我國的多功能廳很多,絕大多數的多功能廳既要開會還要搞卡拉OK和舞會等,自動調音臺不太適用,而普通調音臺又沒有噪聲門功能,會議拾音時就有可以出現不必要的噪音串擾問題。其實我們只要給普通的調音臺上加上一臺噪聲門,將噪聲門接在話筒與普通調音臺之間即可解決不必要的噪音串擾問題,而且還沒有增加大多投資。目前,市場上一臺4路噪聲門的價格僅在3千元左右,一般會議發言用話筒4只已經足夠了,也就是說,一個多功能廳用一臺噪聲門就可以了。 

    噪聲門用在會議系統拾音時,除了要將噪聲門接在話筒與調音臺之間外,還要注意其閾值的調整,一般將閾值(Threshold)調到對話筒講話時噪聲門能夠打開、不對著話筒講話時噪聲門關閉就行。 

    5、改變混響效果的主觀聽音感受 

    大多數效果器中都設有噪聲門功能,可以調節噪聲門參數,很多人都不太理解個中原因,有些效果器甚至還有一種叫做“門混響”的效果。效果器中的噪聲門到底起什么作用?在回答這個問題以前,先給大家講一下絕對混響時間和相對混響時間的概念。 

    混響時間是指聲源停止發聲后聲壓級衰減60dB所需要的時間,它的符號是T60。T60在心理聲學和音響學上被稱為絕對混響時間,效果器標明的混響時間和房間的自然混響時間都屬于絕對混響時間,絕對混響時間是一個客觀的物理量,不受人的生理和心理因素影響。而相對混響時間是一個主觀感受值,主要受人的心理因素和生理因素影響,而直接作用于人的心理聽覺和生理聽覺的主體還是聲音,故人耳實際感受到的相對混響時間長短受多種聲音因素和條件的影響,如伴奏音樂聲音量等,但噪聲門的影響不可忽視。 

    如果讓混響效果聲通過噪聲門進行處理,由于噪聲門具有低電平關閉作用,我們將會得到一個混響余音被部分地切除掉的混響效果聲,當我們仔細聽這個混響效果聲時,就不難發現混響時間好像變短了,噪聲門的閾值(Threshold)調得越大,余音切除的就越多,混響時間的感覺就越短,導致主觀聽音所感覺到的相對時間變短的個中原因乃是由于噪聲門使聲音從有到無的過程變短所致。 

    很多效果器中設置噪聲門的主要目的有二:一是要用它來調出符合人耳聽音感受到的混響聲;二是進一步改善混響效果聲。 

    混響效果主要由早期反射聲(或近次反射聲)和混響聲兩部分組成,早期反射聲來得較早,聽起來比較響亮和悅耳;而混響聲則來得較遲,聽起來響度不大且略顯渾濁。為了使效果器發出的混響聲更加明快活躍,我們可以利用噪聲門來切除一部分多余的、混雜不堪的極多次、低響度反射響聲,相對突出早期反射聲,這樣做不僅會使效果器發出的混響效果聲更加優美動聽,而且還會使混響聲的清晰度和能見度有所提高。 

    效果器中的噪聲門除了以上用途以外,還可以用來減少混響聲與伴奏音樂聲之間的交叉重疊,避免兩者之間的相互干擾,尤其是抑制混雜的混響聲的不良影響。我們知道,后期混合在一起時,雖然會被淹沒在伴奏音樂聲中,但是作為一種不良的本底噪聲,它不僅會影響擴聲系統的聲音質量,還可能導致伴奏音樂的清澈度不理想。如果用噪聲門除去這些多余且起負面作用的后期混響聲,將充分發揮效果聲的優點,進一步改善擴聲音質。 

    噪聲門在實踐中的應用不外乎以上5種,但僅從以上5種應用方法中,大家就不難發現,噪聲門在擴聲系統中的作用是獨特的,是其他設備無法替代的,充分認識噪聲門的重要作用,用好噪聲門,對廣大音響工作者是很重要的


相關標簽:全數字會議系統

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