自動(dòng)混音技術(shù)探索（下）

江博文

在上一期的《自動(dòng)混音技術(shù)探索（上）》一文中我們探討了使用自動(dòng)混音技術(shù)的必要性，并詳細(xì)分析了“自動(dòng)混音技術(shù)分類”中的其中一種——“Gating”算法。

本期我們繼續(xù)討論“自動(dòng)混音技術(shù)分類”中的另一種——“Gainsharing”算法，以及“自動(dòng)混音器的選擇與設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)” 和“自動(dòng)混音技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展展望”。

自動(dòng)混音技術(shù)分類

Gating

（詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)《InfoAV China》6月刊，或關(guān)注“依馬獅視聽(tīng)傳媒”微信公眾號(hào)查找對(duì)應(yīng)內(nèi)容）

Gainsharing

前文所說(shuō)Gating+Noma的自動(dòng)混音技術(shù)是一種正向思維的解決辦法，歸結(jié)起來(lái)三步走：1.話筒什么情況下開(kāi)和關(guān)；2.話筒如何開(kāi)和關(guān)；3.話筒開(kāi)了如何平衡增益。而Gainsharing的技術(shù)則是一種逆向思維的解決辦法。

Gainsharing其實(shí)本質(zhì)上是一套算法，可以簡(jiǎn)單的用下面這句話來(lái)描述，“每一路輸入進(jìn)行一定量的衰減，衰減量等于該路電平與所有通路電平總和之差，以dB加減?！边@一套簡(jiǎn)單有效的算法由美國(guó)音頻技術(shù)大拿于上世紀(jì)70年代提出，并在1976年取得專利。在專利保護(hù)的20年內(nèi)只有幾家授權(quán)廠商在生產(chǎn)基于Gainsharing的自動(dòng)混音器。直到專利保護(hù)期過(guò)后才在市場(chǎng)上逐漸出現(xiàn)相關(guān)的自動(dòng)混音器，Gainsharing的技術(shù)也由此廣為人知。專利這把雙刃劍，此處就不多談了。我們來(lái)看看具體的實(shí)現(xiàn)方法。

通過(guò)上圖我們可以知道，通過(guò)預(yù)先混合得到總電平，然后在通過(guò)一個(gè)比較器得出每一路電平與總電平的差值，最后調(diào)整相應(yīng)通道的VCA來(lái)實(shí)現(xiàn)增益的共享。具體公式如下：

Ln=Ln-[Sum（Ln ）-Ln ]

Ln：通道衰減前的電平即原電平

Ln：通道衰減后的實(shí)際電平

Sum（Ln ）：每個(gè)通道（衰減前）的總和電平

所有加減基于dB

可能從上面的公式來(lái)看還較難理解Gainsharing。換一種較為容易理解：當(dāng)所有話筒都沒(méi)有人說(shuō)話時(shí)，此時(shí)所有話筒拾取的都是幾乎等量的環(huán)境噪音，則每個(gè)話筒都分得幾乎相同的增益；當(dāng)其中一個(gè)話筒說(shuō)話時(shí)，此時(shí)該話筒將得到幾乎100%的增益，而其他未說(shuō)話的話筒分享剩下的增益；當(dāng)有2個(gè)話筒說(shuō)話時(shí)，電平越大的得到的增益越多，電平越小的得到的增益越少，另一種情況就是假設(shè)兩者的電平一致，則兩者均分幾乎100%的增益，其他情況以此類推。從中我們可以看出Gainsharing永遠(yuǎn)不會(huì)有多余的增益溢出，而是不斷在分配可用增益的過(guò)程。所以從理論上可以看出，Gainsharing自動(dòng)混音可以很好地辨別出相干與非相干信號(hào)，對(duì)余量的需求將會(huì)比Gating的小。那帶給音頻工程師的益處就是減少一定的調(diào)試工作。

Gainsharing自動(dòng)混音技術(shù)面臨一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)話筒數(shù)量多的時(shí)候，沒(méi)有說(shuō)話的話筒總和電平將足夠大，這樣有可能導(dǎo)致實(shí)際需要擴(kuò)聲的話筒被減去過(guò)多的增益。所以對(duì)于一般的增益共享自動(dòng)混音器建議通道數(shù)少于16只。當(dāng)然也有廠商意識(shí)到了這些問(wèn)題會(huì)提供相關(guān)的參數(shù)設(shè)置給工程師配置，主要通過(guò)更改分配比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。

自動(dòng)混音器的選擇與設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

通過(guò)上面的介紹我們了解兩種自動(dòng)混音器的基本原理及各自的技術(shù)特點(diǎn)。那在實(shí)際的項(xiàng)目中我們?cè)撊绾芜x擇自動(dòng)混音器？這里給出的建議是：

首先盡可能測(cè)試即將使用的自動(dòng)混音器或技術(shù)是否能完成我們的工作，如Gating是否吃字，Gainsharing是否有更多話筒處理的能力等等。

根據(jù)自身技術(shù)能力選擇。如Gating涉及門限，門限里面包含如何設(shè)置，啟動(dòng)時(shí)間，釋放時(shí)間等等諸多的參數(shù)設(shè)置，則對(duì)此時(shí)需要充分了解每個(gè)設(shè)置的具體作用，那對(duì)技術(shù)人員的要求相對(duì)較高；而Gainsharing是一套自成體系的算法，幾乎沒(méi)有需要你自己設(shè)置的參數(shù)，相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)自動(dòng)混音內(nèi)的技術(shù)本身了解的要求則大大降低。

現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)余量的許可。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)余量足夠時(shí)則建議使用Gating自動(dòng)混音技術(shù)；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)余量不足時(shí)則可使用Gainsharing確保任何時(shí)候的系統(tǒng)安全。

積極參加各廠家的相關(guān)的培訓(xùn)，充分了解各參數(shù)對(duì)應(yīng)到的相關(guān)技術(shù)及解決的問(wèn)題。

在自動(dòng)混音器系統(tǒng)內(nèi)實(shí)際要注意的除了對(duì)自動(dòng)混音技術(shù)的了解以外，同時(shí)需要確保系統(tǒng)在正確的增益結(jié)構(gòu)鏈路下。由于自動(dòng)混音技術(shù)是根據(jù)實(shí)時(shí)電平大小來(lái)決定話筒開(kāi)關(guān)或增益量的，所以如果增益結(jié)構(gòu)不對(duì)很可能導(dǎo)致最終得到理想結(jié)果。

自動(dòng)混音技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展展望

自動(dòng)混音的應(yīng)用在誕生之初是為了解決演播廳等的多話筒管理問(wèn)題，由于AV工程商的介入才發(fā)展到會(huì)議室內(nèi)使用。從而構(gòu)建一個(gè)自由無(wú)拘束的會(huì)議環(huán)境，并且大大減少會(huì)議的管理工作。但是由于中國(guó)技術(shù)的引進(jìn)以及早期的自動(dòng)混音器工作效果并不夠好，所以幾乎在廣播市場(chǎng)很少使用，很少有人知道會(huì)議室需要用自動(dòng)混音器。但隨著越來(lái)越多國(guó)外高端廠商性能及效果良好的自動(dòng)混音器引進(jìn)，現(xiàn)在越來(lái)越多的會(huì)議室正在使用自動(dòng)混音器或帶自動(dòng)混音的DSP處理器。

實(shí)際我對(duì)自動(dòng)混音技術(shù)的理解是：多話筒的自動(dòng)化或智能化管理。所以任何需要用到多話筒的場(chǎng)合都可以使用自動(dòng)混音技術(shù)。這里舉兩個(gè)例子供大家參考：

近幾年很流行的大型多人社交語(yǔ)言類節(jié)目，現(xiàn)場(chǎng)幾十只話筒的管理問(wèn)題讓調(diào)音師絞盡腦汁。所以這種場(chǎng)合就需要使用自動(dòng)混音技術(shù)來(lái)減少調(diào)音師的負(fù)擔(dān)。如上圖的愛(ài)情學(xué)院最終就選擇了基于DSP的自動(dòng)混音技術(shù)結(jié)合相關(guān)DSP內(nèi)置功能很好地解決了節(jié)目話筒管理的問(wèn)題。

多功能劇場(chǎng)劇院也是需要自動(dòng)混音技術(shù)的場(chǎng)合。這種類型的劇場(chǎng)劇院主要為開(kāi)會(huì)服務(wù)，一年演出機(jī)會(huì)實(shí)際很少。然而現(xiàn)在的項(xiàng)目一般會(huì)按照標(biāo)準(zhǔn)劇院的模式去設(shè)計(jì)。往往造成開(kāi)會(huì)時(shí)管理復(fù)雜，或總是需要專人管理。實(shí)際我們可以將此類場(chǎng)所看做一個(gè)大型的會(huì)議室。那會(huì)議室我們現(xiàn)在往往會(huì)使用DSP和DSP內(nèi)部的自動(dòng)混音來(lái)完成話筒管理，多功能的禮堂劇院同樣可以采用這樣的模式，通過(guò)合理的系統(tǒng)搭建實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的會(huì)議。

其他更多的應(yīng)用這里不做一一列舉，記住自動(dòng)混音幫助我們管理話筒，在任何的多話筒項(xiàng)目中你都可以考慮。

目前自動(dòng)混音技術(shù)基本都市融合到各家的DSP內(nèi)作為一個(gè)功能，所以在談發(fā)展時(shí)我們應(yīng)當(dāng)站在DSP的角度去考慮技術(shù)的發(fā)展。所以以下幾點(diǎn)是我認(rèn)為可能的方向：

1.基于語(yǔ)音識(shí)別的自動(dòng)混音技術(shù)。就目前所能見(jiàn)到的自動(dòng)混音技術(shù)都是純粹基于電平來(lái)進(jìn)行管理的，這樣或多或少會(huì)出現(xiàn)誤判。而當(dāng)有語(yǔ)音識(shí)別的自動(dòng)混音技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，則可以很精準(zhǔn)地啟動(dòng)和關(guān)閉話筒。當(dāng)然我這里說(shuō)的語(yǔ)音識(shí)別并不是大家所熟悉的Siri或科大訊飛這些，這一類是非實(shí)時(shí)的處理且允許較長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間，而在DSP內(nèi)所談的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是在毫秒級(jí)的快速判斷，且準(zhǔn)確度必須很高，否則帶來(lái)的就是糟糕的會(huì)議體驗(yàn)。目前已有頂尖的DSP廠商能實(shí)現(xiàn)這種類型的語(yǔ)音識(shí)別，未來(lái)可期。

2.加入會(huì)議管理的自動(dòng)混音技術(shù)。目前而言自動(dòng)混音技術(shù)主要場(chǎng)合是自由發(fā)言會(huì)議的場(chǎng)合。根據(jù)國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況，對(duì)會(huì)議管理要求更多的功能，則此時(shí)能通過(guò)開(kāi)放式DSP內(nèi)部編程來(lái)實(shí)現(xiàn)部分如優(yōu)先等功能，但更為復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)仍需要借助第三方。所以加入會(huì)議管理的自動(dòng)混音也可能是一個(gè)課題。

總結(jié)

正如自動(dòng)混音技術(shù)是為廣播事業(yè)而誕生最終被AV集成商青睞，當(dāng)技術(shù)發(fā)展到足夠成熟能夠很好地完成它本應(yīng)解決的問(wèn)題，技術(shù)的應(yīng)用則又會(huì)有新的發(fā)展。我們通過(guò)很好地理解技術(shù)的本源來(lái)更好地理解我們的產(chǎn)品以及為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的溝通環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

Dan Dugan （October 1989）. "Application of Automatic Mixing Techniques to Audio Consoles

Tom Stuckman and Steve Marks “AUTOMATIC MIXERS”

Biamp Technical Newsletter”Automixer”

Wikipedia “Automixer”