何為“限幅器”?
限幅器(Limiter)是在信號電平達(dá)到特定的閾值時對音頻信號增益進(jìn)行限制的一種設(shè)備。設(shè)計優(yōu)秀的限幅器會盡可能讓聲音悅耳,把由擠壓信號造成的可聞失真效果最小化。
限幅器主要用于限制作用在另一臺設(shè)備上的信號電平峰值,例如磁帶錄音機(jī)、無線電發(fā)射機(jī)或音箱。本文僅涉及保護(hù)音箱所用的限幅器。
為何使用限幅器?
當(dāng)你給音箱輸入過大信號時,限幅器可以幫助你防止音箱損壞。
損壞音箱的方式主要有兩種:
一、撕毀它——單個音頻瞬態(tài)過度且過快推動音箱錐盆單元,使錐盆遭受永久損傷,從而造成嚴(yán)重的失真——或者更糟的是,徹底損壞。
二、燒掉它——高電平信號持續(xù)時間過長,造成音圈過熱并燒毀。
瞬態(tài):
瞬態(tài)是指幅度比其他信號高出很多的短暫信號——信號中的一個“尖峰”。
限幅器的另一個用途是避免號筒負(fù)載音箱在其操作范圍的一部分頻段上工作,因為它在這些頻段工作會由于號筒喉管處的紊亂氣流而造成嚴(yán)重失真。盡管驅(qū)動單元不會因此而遭受永久損傷,但造成的聲音效果是人們很不愿意聽到的。
關(guān)于功率放大器和音箱額定功率:
在限幅器設(shè)置之前,你需要了解你的音箱和功放的額定功率。這比看上去更復(fù)雜,因為所有的音箱制造商并非使用同樣的方法測量功率。
情況1:你的功放功率太高,使音箱過熱
在這種情況下,你需要調(diào)整增益結(jié)構(gòu)和功放靈敏度,從而在功放的削波點(diǎn)以下安全使用音箱。如果你將功放調(diào)整得過于靈敏,將會承擔(dān)風(fēng)險,偶發(fā)事故(如掉落話筒或線纜斷掉)會把過大信號傳送到音箱,并且這樣還會造成必須以較低信號電平操作調(diào)音臺,導(dǎo)致更多噪聲。如果將功放調(diào)整得過于靈敏,你將無法充分利用全部的功率能量。
情況2:你的功放功率太低,使音箱過熱
可能很出人意料,功率過低同樣也很危險。實(shí)際上這甚至可能更加危險,特別是在有著無源分頻器的系統(tǒng)中。如果功放沒有足夠的功率,你很可能會提升電平直到發(fā)生削波,這樣會產(chǎn)生巨大的高頻瞬態(tài),它足以毀壞你的驅(qū)動單元。一個典型的例子就是,低音吉他或低音鼓的信號電平過大,造成了功放削波:低頻驅(qū)動單元沒有問題,但是高頻信號電平大得足以損壞高音單元。
在全面采用有源分頻器的系統(tǒng)中,削波現(xiàn)象發(fā)生的幾率小得多,這是這種系統(tǒng)的一項巨大優(yōu)勢。
那么是否應(yīng)該讓功放從不發(fā)生削波?
一些工程師刻意讓功率放大器發(fā)生削波,為了讓超低頻音箱輸出更大聲壓級。這種方法是有效的,但是如果你不知道你到底在做什么,這樣做極具風(fēng)險,并且總是會降低音質(zhì)的。許多超低頻音箱的箱體設(shè)計會消除產(chǎn)生的額外諧波成分,但要確切預(yù)測如何進(jìn)行消除比較困難,并且經(jīng)過細(xì)致計算而設(shè)定好的限幅器閾值和分頻器頻段增益很可能都會失效。只有你對自己的系統(tǒng)設(shè)備很熟悉并擁有豐富的使用經(jīng)驗時,這項技巧才能發(fā)揮作用,即便如此也不是總能成功的。
非常確定的一點(diǎn)是,除了超低頻音箱外,不應(yīng)該在任何音箱上讓功放發(fā)生削波——除了可能造成的損壞外,聲音實(shí)在是太糟糕了!
聲壓級:
SPL,即聲壓級,是對聲壓的度量值,以dB為單位——在空氣中的參考聲壓取為20微帕。
應(yīng)當(dāng)如何設(shè)置限幅器電平?
現(xiàn)在已經(jīng)確定你需要限幅器了,那么該如何設(shè)置它呢?你的主要控制,通常就只有一個,就是設(shè)置閾值。
如果限幅器閾值被設(shè)置好之后,當(dāng)音量升高而限幅器努力工作時,信號電平能剛好處在音箱的過載點(diǎn)以下。要把這個臨界值計算出來是很困難的,因此你需要依靠經(jīng)驗或者使用制造商提供的數(shù)據(jù),來為特定的功放音箱組合設(shè)置閾值。
如果使用限幅器來避免號筒喉管失真,你需要認(rèn)真聆聽,將閾值設(shè)在你認(rèn)為失真開始變得不可接受的那個點(diǎn)。一定要嘗試不同類型的節(jié)目材料。還可以使用一支測量話筒,將信號饋送給失真度分析儀。你可以從較低的限幅器閾值開始,然后向上調(diào)直到開始出現(xiàn)失真。
一旦你對限幅器進(jìn)行了正確設(shè)置,功放和音箱就會相對安全而不容易發(fā)生過熱現(xiàn)象,但是這里有一個隱藏的問題。