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聊一聊一些荧幕和现场背后的音频故事(11)——前级,后级和放大器思维

2020-01-29 20:53 作者:盲人号  | 我要投稿

随着电子工业,和数字化技术的发展,人对听到的追求已经从,分辨,组合进展到了扭曲,失真

而周边和调制类效果器的诞生就是为了给乐器,人声,音乐带来原本不属于它们的染色而诞生的,所以本质上这些效果器还是在频域上的工作而已,

那么既然作为在频率,功率,动态,的偏移和放大器,它有有着哪些底层思维那?

1.放大单元

功放,比较容易理解,它的全称是功率放大器,是音箱/音响系统中不可或缺的设备,它的用途是把来自信号源(专业音响系统中则是来自调音台)的微弱电信号进行放大后,产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。像TDA7294、LM3886、LM4766这类主流高端功放芯片,可以让重放音色极具亲和力;内置的静音待机、短路电流及过热保护功能使其性能更完善。可应用在家用HiFi音响、有源音箱、液晶电视等领域。

滤波电路



运放,全称叫做运算放大器,从字面上理解就是用于做信号运算和放大的,还可对信号做加减运算;它的运算特性早期被广泛应用于计算机的运算部件当中,之后被广泛应用于各个领域。而在多媒体音箱领域,运放芯片则主要负责音量、音调和周边效果调节的运算功能,例如音响中的前级和耳机放大器(耳放)中都会使用集成运算放大器。

不同种类的运放会对声音的影响,造成音色冷暖、饱满、干涩、圆润等效果


结论:运放是负责调节音量和音色的,功放是负责对功率放大的

2.前级和后级

前级:所谓前级指的就是带有音量调节(Volume)、低频/高频增益(Bass/Treble)等可调参数的设备,不过前级的输出信号是很弱的,如果直接接到喇叭可能我们只会听到很小的声音,这个时候就需要将声音信号输送到后级做放大处理,然后我们就可以听到更加响亮的声音了
p.s:我们常说的声染色很大程度上来自所谓的前级,不同的放大方式对于波形细节的体现,亦或是损失都是会直接性带来听感的遥远/贴近,肥厚/单薄的,动态也往往取决于前级放大器的设计。

后级作用主要用来增强信号的功率,也就是通过增大箱体内的电流输出使喇叭在电流产生的磁场内振动发声,市面上普通的有源音箱是将前后级同时集成在一个电路板上;而高端音响设备的前级和后级是分成两个电路/设备,声音的素质表现自然会好很多。

3.数字环境下的应用

最典型的例子就是我们电脑上的数字音频工作站,增效工具,和音频插件的本质就是对模拟环境中的运放单元数字建模后的结果,

这里我们引入一个概念:

黑盒测试白盒测试

白盒测试也称为结构测试,主要用于检测软件编码过程中的错误(多用于底层逻辑清晰的情况)

黑盒测试又称为功能测试,主要检测软件的每一个功能是否能够正常使用(多用于底层逻辑不清晰的情况)

在数字环境的放大器建模在实现上一般也

是遵循这两种逻辑去获得。

1客观上来说正向建模就是白盒研发的逻辑,用数字算法去实现这个波形在同样滤波电路下的表现就是正向建模,优点是玩法多,可以制作各种串联,并联的用法来制造完全不同的反馈,缺点就是因为是节点式思维,需要导向性和逻辑清晰)

非常有代表性的就是电吉他的axe效果器,模块化了非常多参数并通过dsp单元单独运算


2主观臆想逆向建模就是黑盒研发的逻辑,用脉冲响应( impulse response )去还原原本的波形电路反馈和信号传递的关系,优点是音色和反馈完全由快照得到,即时有效,可以在发现一个优秀的音色后,通过反向建模获得一个非常类似的音色,

最有代表性的就是电吉他的kpa效果器,可以直接输入波形文件用反向建模箱体放大器去还原目标音色

缺点,因为是快照获得,这个模型无法被反向推理,如果希望去移动和修改其中一个参数有可能使得最后得到的信号失真

p.s:其实用影音后期思维解释就是    1,白盒就是节点式思维,结果由走过的路决定

                                                        2,黑盒就是层级式思维,先臆想出结果,再制造过程

4.放大器电路的几种底层逻辑


A类


A类放大器是最简单的放大器类型,对于任何输出波形,其输出级的晶体管始终处于导通状态(不会完全关断)。这类放大器具有极佳的线性特性,但效率很低。

B类


B类放大器的输出级晶体管只在信号波形的半个周期(180度)导通,为了对整个信号进行放大,使用了两个晶体管,一个用于正输出信号,另一个用于负输出信号。B类放大器的效率远远高于A类放大器,但由于两个晶体管从通到断过程中存在交越点,失真较大。

AB类


A类和B类组合即AB类放大器,效率高于A类放大器,失真低于B类放大器。通过对电路中的两个晶体管进行偏置,使信号接近零(B类放大器引入非线性的工作点)时两个晶体管导通;大信号时,晶体管转换到B类工作方式。由此可见,小信号时两个晶体管均保持有效工作,类似于A类放大器;大信号时,相应于波形的每半周,只有一个晶体管保持有效状态,类似于B类放大器。

D类


D类放大器的输出为开关波形,开关频率远远高于需要恢复的音频信号的最高频率。经过低通滤波后,输出波形的平均值与实际的音频信号保持一致。由于工作时输出级晶体管处于完全导通或完全关断状态,不会进入晶体管的线性工作区(这是导致其它类型放大器低效的原因),D类放大器具有极高效率(高达90%,甚至更高)。现代D类放大器可以达到与AB类放大器同等级别的保真度。

G类


G类放大器与AB类放大器相同,但它采用了两路或更多的供电电源工作在小信号电平时,放大器采用较低的电源电压供电。随着信号电平的提升,放大器自动切换到适当的电源电压。由于只在必要时采用高压供电而AB类放大器则始终采用高压供电,G类放大器的效率高于AB类放大器。A类-H类放大器指南(续)

H类


  



H类放大器通过调节其自身的电源电压,最大程度地降低输出级的压降。可以采用多个分立电压,也可采用连续可调的电压。虽然与G类放大器技术类似,旨在降低输出级电路的功耗,但H类放大器技术无需采用多个供电电源。H类放大器的设计比其它放大器复杂,需要额外的控制电路来预测、控制电源电压。

总结说点啥

1.虽然在数字环境下,功率和响度都是相对恒定的概念,但在现实和模拟环境下,因为线材的功率损耗,环境湿度等因素,加上空气是一种对高频衰减非常大的介质(所以拉空气频可以带来临场感??),所以很多时候虽然看起来功放是个很鸡肋的东西,但在驱动大型箱体的时候依旧会需要功放

2.混音的核心思维其实就是放大器思维,在携带一定想象力的前提下,去思考放大衰减哪里就是制作一个“前级音色”的思路,然后推子就是一个辅助调节音量的工具,而不是主体(当然,现场扩声为了防止啸叫也会利用到推子)

3.模拟环境因为没有响度上限,所以理论可以无限的"响”,但“适可而止”,“点到为止”可能才是最好的状态。

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