奧本AM—9400音頻處理器的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

王來(lái)科

摘 要：奧本音頻處理器AM-9400既可用于傳統(tǒng)的模擬調(diào)幅發(fā)射機(jī)前端處理單聲道音頻信號(hào)，也可以用于現(xiàn)代數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)前端處理立體聲音頻信號(hào)。文章主要介紹該款音頻處理器的基本原理及其使用方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻處理器；調(diào)幅立體聲廣播；應(yīng)用研究

1 概述

音頻調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)的節(jié)目源來(lái)自各個(gè)電臺(tái)，其中既有直播節(jié)目也有錄播節(jié)目。不同的節(jié)目制作單位，不同的節(jié)目制作設(shè)備，勢(shì)必造成發(fā)射機(jī)前端的音頻信號(hào)電平大小和響度等參數(shù)難以統(tǒng)一，聲音動(dòng)態(tài)范圍過大，輕則影響播出效果，重則造成發(fā)射機(jī)過調(diào)打火，嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備。音頻處理器可以將較大振幅的信號(hào)進(jìn)行壓縮，將較小振幅的信號(hào)進(jìn)行放大，縮小節(jié)目信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，在保證發(fā)射機(jī)不過調(diào)的情況下，提高平均調(diào)幅度。奧本9400-AM處理器既可以處理用于最新的調(diào)幅立體聲廣播的立體聲信號(hào)，也可以向下兼容處理原有的單通道模擬發(fā)射機(jī)使用的單聲道信號(hào)。

2 9400的音頻信號(hào)處理過程

國(guó)際上現(xiàn)有的音頻調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)分為模擬發(fā)射機(jī)和數(shù)字發(fā)射機(jī)兩種。我國(guó)現(xiàn)階段使用的中短波調(diào)幅發(fā)射機(jī)均為模擬發(fā)射機(jī)。9400內(nèi)部實(shí)際上包含了兩個(gè)處理通路，均為全數(shù)字信號(hào)處理。其中一個(gè)處理通路專用于模擬發(fā)射機(jī)前端的信號(hào)處理，另一個(gè)專用于數(shù)字發(fā)射機(jī)前端的信號(hào)處理，這兩個(gè)通路都可以處理立體聲或者單聲道的音頻信號(hào)。在通路A用于單聲道處理的同時(shí)，通路B可以用于高清晰度調(diào)幅立體聲的處理。

模擬發(fā)射前端的處理通路分為七個(gè)階段，數(shù)字發(fā)射前端的處理通路分為五個(gè)階段。（參見模塊框圖）

第一階段處理是立體聲增強(qiáng)模塊，用于加強(qiáng)CQUAM（）和HD AM （高清晰度調(diào)幅） 立體聲接收時(shí)的立體感。該模塊只對(duì)L-R信號(hào)起做用，因此不會(huì)影響單聲道廣播的效果。

9400提供了兩種不同的立體聲加強(qiáng)算法供用戶選擇。第一種算法基于奧本專利模擬222立體聲增強(qiáng)器。每當(dāng)立體聲增強(qiáng)模塊內(nèi)部探測(cè)到和信號(hào)（L+R）的瞬變過程，就加大差信號(hào)（L-R）的能量。能量的增加是一個(gè)瞬時(shí)過程，在增強(qiáng)信號(hào)寬度，清晰度和打擊樂力度的同時(shí)不會(huì)增加非自然的混響效果（一般來(lái)說，在L-R信號(hào)中占主導(dǎo)地位）。第二種算法是基于眾所周知的麥克斯（MAX）技術(shù)。該算法使L-R信號(hào)經(jīng)過延時(shí)后疊加到原有的L-R信號(hào)上，門限電路與模擬222算法類似，用來(lái)防止信號(hào)的過增強(qiáng)以及輕微的非平衡單聲道信號(hào)的增強(qiáng)。

第二階段是一個(gè)平緩的自動(dòng)增益控制（AGC）模塊。用來(lái)緩慢地控制增益，保持始終如一的電平進(jìn)入后級(jí)的多段壓縮器。經(jīng)過自動(dòng)增益控制模塊后，模擬處理過程和高清晰度數(shù)字處理過程開始采用獨(dú)立的處理通路。

9400系統(tǒng)的總增益衰減量由自動(dòng)增益控制模塊的增益衰減量和多段壓縮模塊的增益衰減量構(gòu)成。系統(tǒng)總的衰減量決定了安靜聲音片段的增強(qiáng)度（并由此決定了系統(tǒng)響度的穩(wěn)定值）。

第三階段是一個(gè)程序均衡器。模擬發(fā)射處理通路和數(shù)字發(fā)射處理通路的程序均衡器是相互獨(dú)立的。兩個(gè)鏈路上的程序均衡器都含有一個(gè)參數(shù)可調(diào)的三段均衡器，方便用戶對(duì)低頻、中頻和高頻分量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而定制自己臺(tái)站的獨(dú)特聲音。

模擬發(fā)射處理通路的均衡器還包括一個(gè)高頻斜坡補(bǔ)償來(lái)克服典型調(diào)幅發(fā)射機(jī)高頻成分的衰減。

第四階段為五段壓縮器。模擬發(fā)射處理過程的五段壓縮器內(nèi)嵌了奧本專利技術(shù)多段失真消除限幅器。該系統(tǒng)把限幅器嵌在多頻帶交疊點(diǎn)，以便交疊點(diǎn)濾去可聽到的限幅失真產(chǎn)生物。前饋側(cè)鏈提供更深的、高度可選擇的，不同頻率互調(diào)失真的消除。五段壓縮器也裝有單端動(dòng)態(tài)噪聲衰減系統(tǒng)，用戶可更具要求打開或關(guān)閉該功能。

在數(shù)字發(fā)射處理通路中也有一個(gè)五段壓縮器。但是，該壓縮器內(nèi)部沒有嵌入削波器。模擬發(fā)射處理通路的五段壓縮器和數(shù)字發(fā)射處理通路的五段壓縮器的頻率分割點(diǎn)是不同的。在模擬發(fā)射處理通路中，低四個(gè)頻段覆蓋50-3KHz的頻率范圍，第五段覆蓋3KHz及其以上頻率（該頻點(diǎn)由低通濾波器設(shè)置）；在數(shù)字發(fā)射處理通路中，低四個(gè)頻段覆蓋20-6KHz，第五段覆蓋6-15KHz。顯然，數(shù)字發(fā)射處理通路的帶寬要比模擬發(fā)射處理通路大很多。

模擬發(fā)射處理通路的第五階段為內(nèi)含智能失真控制器的削波器，用以在必要時(shí)刻控制減小削波引起的失真。

模擬發(fā)射處理通路第六階段為安全削波器和過沖補(bǔ)償器。這些單元精確地控制峰值調(diào)制，而且不會(huì)引入帶外頻率。像一個(gè)簡(jiǎn)單削波器。過沖補(bǔ)償器會(huì)給包含強(qiáng)大的高頻分量的節(jié)目素材帶來(lái)較大的失真。用戶通過對(duì)過沖補(bǔ)償器的設(shè)置來(lái)權(quán)衡失真和響度這對(duì)矛盾的指標(biāo)。（對(duì)這種會(huì)造成很大過沖的節(jié)目素材，應(yīng)該讓過沖補(bǔ)償器努力去消除隱患）。

模擬發(fā)射處理通路第七階段為過沖補(bǔ)償器驅(qū)動(dòng)的發(fā)射均衡器。每一路輸出都包含一個(gè)發(fā)射均衡器。發(fā)射均衡器用于預(yù)失真補(bǔ)償發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和天線系統(tǒng)引起的低頻傾斜、高頻振鈴和高頻群時(shí)延失真。

數(shù)字發(fā)射處理通路的第五階段為低互調(diào)失真的預(yù)（超前）限幅器。簡(jiǎn)單的限幅器可能造成重低音分量和中頻分量的互調(diào)失真，但是奧本的限幅器內(nèi)部含有復(fù)雜的信號(hào)處理機(jī)制，從而保證減小互調(diào)失真的同時(shí)不影響信號(hào)的響度。

3 如何定制9400的聲音

為了方便用戶對(duì)電臺(tái)聲音的定制，9400提供了靈活的設(shè)定方案。盡管如此，就想其它的音頻處理器系統(tǒng)一樣，用于在調(diào)節(jié)設(shè)置參數(shù)的同時(shí)需要在響度、清晰度和可聞失真指標(biāo)中找到一個(gè)折中方案。奧本音頻處理器內(nèi)置了多種音頻處理方式的出廠設(shè)置。當(dāng)用戶選擇一個(gè)最接近自己定制聲音的出廠設(shè)置后，可以通過兩種級(jí)別的調(diào)節(jié)去完成進(jìn)一步的配置：基礎(chǔ)配置和完全配置。第三個(gè)級(jí)別的配置，即高級(jí)配置，只能通過PC機(jī)的9400遠(yuǎn)程控制軟件來(lái)完成。

9400內(nèi)部包含的兩個(gè)處理通路共用一個(gè)立體聲加強(qiáng)模塊和一個(gè)自動(dòng)增益控制模塊。兩個(gè)通路中的其它處理模塊都是獨(dú)立工作的，因此這些模塊的參數(shù)也是可以獨(dú)立配置的。花一些時(shí)間認(rèn)真收聽播出的聲音，要注意節(jié)目素材的廣泛性，接收機(jī)的多樣性，而不是只在臺(tái)站用監(jiān)測(cè)器進(jìn)行收聽。更據(jù)收聽的效果來(lái)調(diào)整處理器的各種參數(shù)，來(lái)定制一個(gè)完美的處理方案。基礎(chǔ)配置包括四個(gè)方面的配置：立體聲加強(qiáng)、自動(dòng)增益控制、模擬調(diào)幅均衡和數(shù)字廣播均衡、以及兩個(gè)響度-清晰度-失真權(quán)衡調(diào)節(jié)。其中，響度-清晰度-失真權(quán)衡調(diào)節(jié)是對(duì)多段壓縮處理過程的配置，系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的權(quán)衡參數(shù)值自動(dòng)去調(diào)節(jié)多段壓縮處理過程的多個(gè)參量，以完成更大的響度或更小的失真之間的調(diào)節(jié)。完全配置是用戶可以通過9400面板進(jìn)行的最詳細(xì)的參數(shù)配置。調(diào)節(jié)這些參數(shù)對(duì)于不熟悉音頻處理原理的用戶來(lái)說，有很大的冒險(xiǎn)性（就像通過PC機(jī)進(jìn)行高級(jí)配置一樣）。高級(jí)配置是當(dāng)前兩種配置都無(wú)法滿足用戶對(duì)聲音處理效果的要求時(shí)，可以通過PC機(jī)來(lái)完成所有處理模塊的可調(diào)參數(shù)的配置。這樣的配置可能導(dǎo)致處理器對(duì)某種節(jié)目素材的嚴(yán)重失真而對(duì)其他節(jié)目素材沒有影響。對(duì)于廣播發(fā)射臺(tái)站來(lái)講，這是很冒險(xiǎn)的。

參考文獻(xiàn)

[1]OPTIMOD-AM 9400 Operating Manual[Z].