频率均衡器的调控技巧

频率均衡器的调控技巧

均衡器（EQUALSER）是对声信号频率响应反应及振幅进行调整的电声处理设备。它可以改变声与谐波的成份比、频响特性曲线、频带宽度等。频率均衡器广泛用于各种音响系统，如厅堂扩音放音系统、广播录音系统以及家庭音响系统。在录音（指同期录音和多轨前期录音）和后期加工（指现成录音节目二度均衡和多轨录音后期制作）中对美化声音起到广泛的作用。例如：（a）弥补频响缺陷；（b）弥补声源音质音色缺陷；（c）突出乐器特色或改变乐器音色；（d）平衡乐队中各个声部的响度；（e）提高音乐信号的丰满度、明亮度和清晰度；（f）增加临场感，调整演奏层次；（g）缓解声部间串音，衰减泄露频率；（h）去除噪声及干扰声，提高信噪比；（I）修正听音环境频响缺陷，均衡室内频响?可以说，均衡器是录音师和音响师工作中最重要的调音工具。也是我们语音工作者改善语音音色的最重要的工具。

    一 均衡器种类特性简介

    无论何种均衡器，其功能都是通过音频频率（AUDIO FREQUENEY）滤波处理实现对放大器的频率响应（AUDIO RESPONSE）进行调整。这种调整可以使某些频率的声音响度大于或小于其它频率的声音，使某一频率的电平提升或衰减若干分贝的作法即为频率均衡（EQUALSATIOM），简称EQ。均衡器对频率的提升（BOOS）衰减（FADE）有两种方式：一种是搁架形方式（SHELVING）；另一种方式是峰谷形方式（PEAK SLAP AND DIP）。这两种方式的名称由对频率提升衰减的频响曲线形态而得名(还有一种分类是分为图示均衡器和参数均衡器)。下面我们对这两种方式进一步讨论。
 
    所谓搁架形方式，实际上是将信号分频处理，一部分频率直接通过，另一部分频率（高度段或低频段）得到衰减，从而达到对声音中某段频率的相对提升或衰减，形成频率响应上的架形状态。这种方式多为高通滤波器（HIGHT PASS FILTER）和低通波波器（LOW PASS FILTER）采用，所不同的是，高低通波波器通带（PASS BOND）以外的衰减并不是平衡的，确切地说，它的衰减是连续增加的。

    高通滤波器和低通正如它们名称所意味的，某些频率的电平直通，而另外的频率则被衰减。衰减少于3dB的频率为通带频率，而那些衰减超过3dB的频率则为阻带内频率。它们具有的功率谨为通带功率的1/2。信号衰减量正好为3dB的频率为截止频率或称交岔频率。在截止频率以外的阻带衰减量一般以每频程等量的分贝数值呈斜线衰减，这个衰减的比率称为斜率（SIOPE）。如；常用的的衰减斜率为每频程12dB、15dB、18dB等参量。高通滤波器的截止频率一般在20Hz至250Hz之间。低通滤波器的截止频率一般在6KHz至12KHz之间。通常，高低通滤波器可安装在专用均衡器上，作为附属功能，用于频率特性选通或滤除高低频噪声。如果同时使用高通滤波器和低通滤波器进行衰减，而使中间频段平直输出（FATTENS OUT），那么就形成发带通滤波器（BAND PASS FILTER）。这种滤波方式通带的带宽由高低通滤波的截止频率控制，而Q值则由高低通滤波器的衰减斜率控制。这种带通滤波方式的频响曲线可以灵活调整，并能做得很宽。

简单的峰谷形方式是由LC电路（即电感器与电容器组成的电路）产生的，在滤波电路中当这两个电抗元件串联时，会对某一频率表现最小阻抗，而对其它频段的信号则阻抗很大。这个阻抗小的频率称这中心频率（CENTER FREGUENCY）或谐振频率。

    将LC电路串联一个可变电阻，再与另一固定电阻并联，远离中心频率的信号即通过R电路，并衰减很大。在固定电阻远端将两条载有不同频率的线路合并，那么我们可以想象到，通过LC电路的中心频率由于衰减很小可以得到很高电平，而通过R电路的其它频率由于衰减大而电平降低，即会造成某一频率的峰形是升，提升程度取决于电阻的阻值。如果将R电路接地而使LC电路旁路入地，中心频率就会得到很大到无限的衰减，这样其它频率电平衰减很小，即会造成某一频率的谷形衰减。衰减程度取决于电阻值。峰谷形方式多用于图式均衡器和参数均衡器。COOL EDIT 中的EQ就是这种EQ。

    均衡器（GRAPHIC EQUALISER）把全音频（20Hz?20kHz）等分成一段段窄频带，这些窄频带可单独进行增益调整。每段频率中心率（CENTER FREGUENCY）相差1/3倍频程。电声学把中心频率为2：1的频率间隔称为倍频程。1/3倍频程是在一个倍频程的频率之间，插入两个中心频率，使这四个频率之间依次相差1/3个倍频程，此时四个频率的比例为1：1.26：1.578:2和关系。专业均衡器几乎全是按1/3倍频程等分的。总之分得越多，带宽也就越窄，Q值就会越大。每段频率由一个推位电位器控制，电位器键的位置可表示出直观的均衡频率曲线（ERECT EQUALISER），均衡器因此而得名。

    均衡器可以覆盖10个倍频程的频率范围，它的每段中心频率可以对称峰谷式提升和衰减的最大电平值为士15dB，不论提升和截止电平怎样，它的Q值是恒定的，滤波器具有可同形状的陡度。均衡器适于对现成音乐作品进行频率均衡。

    参数均衡器（PARAMETRIC EQUALISER）有两种类型，完全参数式和准参数式（FULL?AND和QUASI?PARAMETER），这两种类型区别是：全参数式有三种完全非互相作用的控制调整参数，即峰值提升（PEAK BOOST）或谷式衰减（SLAP FADE）的dB单位量、频率（受均衡作用影响最大的频率）和可调整的Q值。以上三个参数可任意调整而无互相影响。而准参数式的均衡器在调节与/或均衡控制时，Q值会发生变化而影响到中心频率两则的频率，即带宽发生变化，形象地比较完全参数式和准参数式均衡的不同，即在做无限深度（FAT）下凹处理时完全参数式均衡器能很好地消除某一频率段上的有害声音，而准参数式均衡器由于有互易作用而受到限制，不适于消除固定频率上的干扰声。
总的说，参数均衡器在应用上是音质加工的有力工具，它可用于前期录音和后期二度加工，其作用与图示均衡器不同，设计精良的参数均衡可以根据声学共振校正频响峰值，对某个声音做单频均衡或对某个乐器的音色（TONE COLOR）做较大程度的修改或衰减单频干扰噪声，因此在改善音响效果的作用是显著的。
专业参数均衡器在性能和指标上更有明显优势。如某种模拟化数字控制机型，可编程序的立体声双跟踪，有8个存储组，可寄、存（RAM）64个数据，为复尽可杂的均衡处理提供了方便。并可通过串行总线和计算机联接。对于录找谐振点、显示输入和输出增益、消减和提升电平及选定Q值等都通过电子数字显示，输入增益和输出增益调节可在250挡内选择。无论中心频率、Q值、增益的调整都可以通过按键调整，并都有“加速控制”功能（按住键的时间越长，各个参数的变化就越快）。它可以与计算机联接，由于计算机键盘控制整个功能和从屏幕上监视数据。并且LOCK按钮可锁住面板上所有控制键，须经键盘打入密码才能解除LOCK功能。

    有些全参数均衡器性能指标很高，如；最大提升可达成18dB；最大消减可达25dB；频带宽度可在1/12频程至5倍频程内随意调整；中心频率的上限可达30KHz。并且已发展到全数字化的处理了，对于与数字录音配套有积极作用。

    二EQ的内涵

    既然调整某些频率的声音响度可以达到频率均衡的目的，那么EQ的调整是否可以理解为简单的调整高低频呢？其实，EQ的内含并非像我们想象的“加点儿高低音或加点儿低音”那么简单。

    在谈这个问题时以前，我先简单介绍几个概念。任何物体的发声市都离不开振动，发声物体在每秒钟内振动次数的单位为Hz，这种单位进间内的周期现象为频率。振动频率的基频（或称基波）决定了音高。频率为基频整数倍的正弦，振荡为谐波。频率为基频二倍的正弦，振荡是二次谐波，音乐家们把二次谐波称之为每泛音，它比基频高八度。三次谐波频率是基频的三倍，又叫第二泛音。谐波确定波形并使得各种乐音的声音有所区别，甚至在同一个音上，由于各次谐波数目不同、强弱关系不同便构成了不同的音色。换句话说，音色是物体振动频率之间的关系及特性决定的。这些与音色有关的特性包括谐波、共振峰和时间过渡特性，而决定一个乐器主音色的关键是最初几个谐波的强度，
    最强的谐波为中心共振频率，也是共振峰频率。

    每个较低次数的谐波，当它响度高于其它次数谐波时，就会生产它自己的特征影响，从而使音色发生变化。最简单的分类是：将较低次数的谐波分为两组，奇次谐波（一次、三次、五次等）和偶次谐波（二次、四次、六次等）。就音乐而言，二次谐波（一个倍频程）比基波高一个八度，能给声音增加力度，使之更加丰满。三次谐波的声音是比较“沉闷”的，但一个强的三次谐波可以使音调变得较为柔和。四次和六次谐波则产生“合唱队”的声音。强三次谐波加五次谐波就会给声音赋予“金属”质感。当这种声音的振幅加大时，就会产生令人讨厌的音调。一个强二次谐波和一个强三次谐波的结合就会打破“沉闷”的效果。如果再加上四次和五次谐波就会使音色变得开放。七次谐波以上的那些高谐波会产生尖锐的声音。如果七次、九次、十次这些与音乐不相关的谐波成份太多时，就会产生刺耳的不协和音频。就音乐而言，分波中不协和的音越多，或者不协和分波的强度大于协和分波，声音肯定难听，由于人耳听感对这些属于边谐波的声音很敏感，因此控制它们的振幅是极其重要的。但是边谐波振幅的增加（指六次谐波以上的谐波）或减少几乎与响度成正比。对人耳来说，边谐波的平衡是极为重要的响度信号。
那么，在泛音乐系列中，人耳听感与谐波次数就音乐而言又有什么内在关系呢？

    在乐音来说，基波与谐波的关系是符合泛音列的。乐音都是复合音，声谱的特征与音乐时程的和谐程度完全一致，为了简要说明问题，可参见下表。

    人耳听感与音程、频率、谐波对应关系

    和谐性音程频率比谐波次数
    全和谐纯一度1/11（基波）
    纯八度2/12、4、8、16
    纯五度3/23、6、12、24
    纯四度4/321
    半和谐大三度5/45、10、20
    小三度6/519
    大六度5/313
    小六度8/525
    不和谐大二度9/89、8
    小二度17/1617
    大七度15/815
    小七度7/47、14
    增四度11/811、22、33

    通过这个表格，我们可以根据任何一个基频找到与它和谐的或不和谐的频率来，只要通过简单的整数倍乘法就可以知道任何一次谐波的频率数值，便于调整EQ，而不是盲目的开始。但是，各次谐波组合的格局还必须体现出相对强度的频谱态来。换句话说，我们必须了解音色与频谱的对应关系，只有掌握了这个规律，才能作到真正的有的放矢。下面，我们就以稳定音的频谱来介绍几种曲型的音色谱态对应关系。

    由图的频谱谱态，可以得到以下主观音色听感：

    1．谐波不多而基频较强，如果位于低频段或中频段，听感像天鹅绒一样柔和有一定温暖感。

    2．谐波不多而基频较强，如果位于高频段，音色听感较锐利、脆硬。
3．谐波不多而各次谐波均较强，听感单薄纤细，有一定凄凉感。

    4．谐波不太多，低频谐波较强，不太重要的谐波降幂减弱，听感圆润而热烈。

    5．谐波很多，但各次谐波均很弱，听感力度不足，有平淡乏味之感。

    6．谐波很多，低次谐较强，各次谐波降幂排列，听感丰满而明亮，充满生气。

    7．缺乏中频段谐波，低高两端谐波较强，听感发空或具有萧然之感。

    8．谐波较多，但高次谐波突出，声音尖锐刺耳，听感不协和。

    9．奇次谐波较强，偶次谐波弱，声音僵拘，音色不正而怪诞。

    10．偶次谐波强，奇次谐波弱，声色有透明感，音色具有纯净色彩。

    由以上例子我们可以了解到，音色调整应符合声音物理性，频率的任何一种不同的组合，会产生全然不同的效果，只有掌握频谱的规律，了解各种谱态的声学结果，才能真正的对声音的音色进行EQ调整。

    最佳频率点的调整

    从统计观点来看，每一个发声体发出的声音都有一定的频带（频率范围）
规律的，掌握了声源的频率范围，才能有的放矢地声音进行均衡处理和解决语音实践中遇到的问题。我们如果不知道该段语音的基本音域，就好象画家不认识颜色一样，是无法进行调整语音音色的，但各种声源的频率范围内包含的全部频率在均衡时是不是都有用呢？音乐，人声，音效包含了很宽的频率，几乎包含了人耳听觉所能感知的全部范围。在使用均衡器时，我们不可能把一段语音或一段音乐作品所包的所有频率都提升或衰减，如果这样做就等于增加和减小音量，不会起到对频率的均衡作用。

    那么怎样调整频率的谱态呢？什么频率是能增加的，什么频率是该衰减的呢？这里我们仅就调整音色的问题来和大家一起探讨。

    前面我们已讲过，每个较低的谐波响度高于其它谐波时，就会产生它自己的特征影响而使音色发生变化。但是我们要调整的谐波必须遵守音色参考线的相对强度。在具体调控时，某一段语音的声音实而不虚，这说明在低次谐波特别是2次谐波的分量较强。如果对音色再进行调整，可根据需要对各次谐波的比例进行均衡，想使声音再浑厚有力些时，可将4、5、6次谐波提升一些；想使声音再明亮些可将10次谐波提升一些，以上的频率随频率升高而衰减电平，只要基本符合音色参考线，10次以上边谐波深度衰减即可奏效。再如：某一乐器声音虚而不实，这说明1、2次谐波的分量较弱，振幅小。这时对音色调整就应补偿1、2次谐波的增益。如果声音还显尖噪，这说明高音频段的振幅过大甚至超过音色参考线很多，就应考虑其它频率的衰减了，在对频率进行均衡时，如果只会用增而不会用减，只能增加失真的机会，决不可取。
在使用COOL EDIT中的EQ的 *** 作中，我们可以根据对音色的分析马上判别出应该对什么频率进行调整，而实际上，他们首先考虑的是刻画声源音色主要的共振中心频率，其次再修改一些次要的谐波，以此达到频率均衡的作用。这包括对音色的正确估价和对频率特性的娴熟掌握。下面介绍点经验给大家。

   （1）听，确定你对声音的评价。当然，要了解声源的正确音色，否则无的放矢。

   （2）根据听感主观评价决定要调整哪一段频率，即确定粗略的频率调整范围。

   （3）把这一段均衡的增益开到最大值，使其便于临听。

   （4）用此段频率和附近频率尝试，逐渐缩小频率范围，当确认某一段频率点音色符合调整意图时，即确定这个频率或一段频率。

   （5）把此段频率增益减少，当听感频率均衡比例合适时即确定这个响度。

   （6）再仔细临听，确认别的频段是否还需要进调整，直至满意为止。

    当然，这种方法同样适用衰减某一频率，将增益旋钮置于衰减大值。当扫描这段频率时，哪一频率对要消减的声音量有效时，即找到了最佳衰减频率点。

    由于语音（应该包括所有声音）是复合音色，并且含有很多需要刻画的特点，根据傅立叶分析。这样，我们在进行均衡时，就可根据基波与谐波的关系总体考虑音色特点和尽量反映出全貌。因此在进行某件段语音的频率均衡时，是不能靠增减单点频率奏效的。或者说是需要在各个频率分别处理，只有充分发挥全音频范围各段频率的协调作用，才能使该段语音音色达到自己的要求。

    在音乐节目的频域内，各个频段都有其独立的作用，对各段频率的提升或衰减都会使乐音的内含发生变化，下面我们把全音频分成六段作具体分析：

   （1）16?80HZ（超低音）的频率段，能给音乐带来强有力的感觉，尤其在20Hz以下的频率，可以加强空气振动感，过多地提升会使声音混浊不清。但在我们语音的重放过程中，该段频率一般是无法重放出来的。

   （2）80?250Hz（低音）的频率段，包含着语音中各声部的基础音，对这段频率的调整可改变音乐的平衡状态，使其趋向丰满或单薄，过多地提升会引发“隆隆”声（低频嗡声RUMBLE）。为了加强一些声功率较弱的乐器演奏的丰满度，在人声的处理过程中，通常男低音的频率可以下到100Hz以下，但在切除100Hz以下的频率时，可消除低频噪音，使音色更纯净。100-160Hz 的频率多时，人声会低沉，沉闷。

   （3）250HZ?2KHZ（中音）的频率段，包含着大多数声部的低次谐波，250-500Hz 影响音色的力度和结实度。330HZ给人声的坚实感，使低音柔和丰满。但提升过多，会产生“嗡嗡”的浴室效应。 500?800多会使音色生硬。如果在800Hz?2KHz范围内加上个很宽的提升峰值，可以使声音更突出。中心频率增益一般不宜起过8dB，在500Hz过多提升时，会产生纸盆声器音质，在使用时也多用于衰减状态，在1?2KHz过多提升时，会产生类似铁皮声的音色，电话机的音色。
（4）2K?4KHz（中高音）的频率段，这段频率要慎用，过多提升时会掩蔽语言的识别，特别是“M、B”这样的唇音容易模糊。这点对我们来要注意。在3Khz左右过多提升会引起听疲劳，心烦。这段频率音色发扁，比较锐利，并且对中、高频的层次感有破环作用，应慎用。

   （5）4K?6KHz（高音）的频率段，是具有临场感的频段，它可以增加语言、音乐的清晰度，提升这段频率可使表演者与听者的距离拉近。4Kz具有穿透性听感的频率，5kHz提升或衰减对响度影响很大。

   （6）6K?16KHz（超高音）的频率，这段频率控制着整体声音的明亮度的清晰度。对语言节目来说，过多提升这段频率会加重齿音，使声音发破。但在11025Hz采样中该段频率已经没有了。在6。8kHz频率的运用上，应注意限制使用，因为这个频率能引起人的外耳共振，听感尖啸刺耳，过多的分量能破坏整体音质。
从以上各频段的作用我们可以看出，任何一段频率的提升或衰减都是有利有弊的，关键在于合理使用。