技术专题：增益调节
03/08
2016
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增益调节是对调音台或音响系统每个环节的增益进行设置，在噪声和失真之间实现最佳平衡的过程。旨在让调音台（或音响系统）运行中的每个环节都拥有最佳信号电平。
什么状态是最好的？让每个环节最大音量的信号峰值始终比削波低几分贝，即使在提升均衡器，或增加压缩器中的增益时也一样。如此一来，峰值状态下就不会出现声音失真的情况，同时信号也可以很好的掩盖住调音台的本底噪声。
每个环节信号电平的高低最好都控制在即可以掩盖噪声，又可以避免失真的程度。每个音频组件都会在一定的最佳信号电平下表现出最佳状态，而该电平通常可以使用设备内置的电平表或LED来指示。当增益调节准确时，系统中所有组件产生削波的时间相同。
本文中，我将提出一些能有效在调音台和整个音响系统中设置增益结构的方法。
Background 本底噪声
首先，让我们回顾一下音频设备中信号电平的概念（图1）。图表底部是设备的本底噪声-它所产生的噪声不具有电平信号。图表顶部是削波电平-即，那一段齐平的信号峰值，此时的失真易于被听见。中间范围可以决定信号的清晰程度。
图1
正如图2所示，运行中的音乐或演讲信号电平（电压）会持续发生变化。可以想象成音乐乐句加上低电平的合成器Pad音色，加上高电平的打击乐。该段落的平均电平或音量比较低，但是它的瞬时峰值电平却很高。
图2：音乐信号中的平均电平和峰值电平。
根据信号种类的不同，峰值电平可以超过平均电平，达到24分贝。相对于发出持续声音的乐器（合成器，风琴，长笛），打击乐器的声音可能会拥有更高的峰值-即使两个信号的平均电平相近。
调音台中的电平表可能会以两种模式来显示信号电平：RMS和峰值。RMS（或均方根）读数就相当于平均电平数。音量电平表（VU)的读数就约等于平均电平数。显示在设置为峰值模式的LED柱状电平表中的峰值读数，会指示峰值电平或短期瞬时值。平均值或RMS电平指示出声音大约有多响亮，而峰值电平则指示出信号距离削波有多接近。
通常会希望信号电平在不产生峰值削波或失真的情况下尽可能的高，但也有例外存在，我们将在本文中予以介绍。
在图1中，信噪比（S/n）是平均信号电平和本底噪声之间在分贝上的电平差异。当然，在较高的S/n下，你会听见较少的嘶嘶声。
正常（平均）信号电平和削波电平之间的在分贝上的电平差异被称为“动态余量”（图1）。动态余量越大，就能有越多的信号电平在不产生失真的情况下通过设备。如果音频设备拥有很多动态余量，高电平峰值就可以在不产生削波的情况下通过该设备。
Syn-Aud-Con的讲师Pat Brown使用术语“峰值余量”来表示信号峰值和削波电平之间的分贝差异（图1）。动态余量是指位于平均电平和削波之间的空间；峰值余量是指位于信号峰值和削波之间的空间。
如果照此设置调音台，每个阶段的信号都会拥有一些峰值余量，因此峰值不会产生失真，同时信号也能够很好的掩盖住本底噪声。
设置调音台的增益结构
让我们看看每个调音台的输入到输出环节，以及如何对设置进行微调以实现最佳增益调节。
话筒前置放大器
将调音台中的绝大多数增益调大。试着将话筒前置放大器中的增益调节为最大。原因如下。
假设前置放大器的增益被调节的过低。如果想要通过调高辅助推子和主控推子来试着弥补增益，那么之前阶段产生的噪声将会随着信号被放大。但是如果一开始能在不产生削波的前提下尽可能高的调高前置放大器的增益，随后就可以进行调低辅助推子和主控推子的操作，并在这一过程中削减调音台噪声。
想象一下，话筒前置放大器中的本底噪声是-86.5 dBu。如果调节增益电位器，使得最大音量的信号峰值稍低于削波，就可以得到前置放大器所能提供的最大S/N。比方说， 90 dB S/N的数值对应着调音台输出中+4 dBu的噪声。
现在将同一输入信号的增益调低20 dB。（即，比所需值低20 dB）。这样就已经削减了20 dB的S/N，因此目前调音台输出的S/N是70 dB。而如果削减40 dB的增益，S/N就变为50 dB，依此类推。
大多数调音台中，标记着“削波”，“峰值”或“OL”的LED灯会在信号峰值达到削波电平（通常是当信号低于削波0到3 dB时）之前开始闪烁。因此可以在最大音量的基础上调高增益，直到削波LED指示灯开始闪烁为止，然后调低10到15 dB以创造出一些峰值余量。这就确保了当乐队的演奏音量大于初始预计时，或当提升一些EQ时，都不会产生削波。
注意：有些工程师会建议偶尔让削波LED灯闪烁一下。这样做时，峰值信号电平和削波电平之间仅有一点或者没有峰值余量，而平均信号电平和削波电平之间会有15 dB的动态余量（取决于信号的峰值因数）。LED灯闪烁时产生的峰值几乎都是削波，但其平均电平是低于削波的15 dB。这样可以在牺牲峰值余量的情况下产生最大的信噪比。这可能是使用带有噪声的调音台的最佳方法。
Mackie建议使用另一种方法来设置调音台的增益：
1、将EQ设置为平坦位置。
2、独立监听话筒通道，并使用MODE来切换电平设置的位置。
3、调节增益，使电平表上的读数显示为0 dB。
4、如果要使用EQ，就重复一遍。
根据我的测量，当使用增益设置将信号峰值调低15 dB时，削波指示灯就会开始闪烁。即是说可以将增益调高到OL指示灯亮起为止，然后再调低15 dB。从而使Mackie在信号峰值和削波点之间创造出约15 dB的峰值余量。
为什么需要峰值余量？它有助于在不产生削波的前提下大幅调高均衡器。而且在音乐家的演出声音过大时，也无需削减输入信号。此外，可以将很多通道作为一个整体来调节增益，不会让立体声混音总线过载（详情请见下文）。
有些调音台输入自带开关式衰减器，一个安置在话筒前置放大器前方的电阻衰减器。使用衰减器调低20 dB，就可以在信号到达话筒前置放大器输入之前削减20 dB信号电平（电压的1/10）。但是同时它也会削减20 dB S/N。如果你使用了所有方法来调低增益，而通道却仍旧产生削波，那么就使用衰减器。否则，不要轻易使用它，以免削减S/N。
这一建议适用于独立的话筒前置放大器以及调音台话筒前置放大器。
均衡器
大多数调音台中，信号会在进入话筒前置放大器之后被输送到均衡器，然后到推子。如果前置放大器输出的信号接近于削波点，可以将均衡器中某些频段的信号调高，均衡器中的信号就类似于削波。因此，正如我们前面所言，你需要创建一些峰值余量-一些介于前置放大器的峰值信号电平和削波电平之间的电平差异。为此，应将增益设置为低于削波点15 dB。
如果提升EQ会导致通道产生削波，就调低增益，直到削波LED指示灯灭掉为止。这里是假设削波LED指示灯位于EQ后的情况，然而事实上并不全都如此。
推子
推子设置也很重要。首先，将它们设置到接近整体增益（设计中心）的位置。主控推子也一样。
所有通道推子的信号都会集中在你所设置的各个辅助推子中。在使用相同混音总线输送的前提下，每次加倍设置过增益的推子的数量，其总信号电平就会增加3 dB。而这种情况只出现在每个推子都接收不同，而且非相关的信号时。换句话说，总的分贝电平=10 log N，这里的N是指设置了增益（设计中心）的推子的数量。
假设你为16个推子设置了增益，并将它们全部都路由到立体声输出总线中。那么总信号将比单一通道的信号高出12 dB。因此假如你要使用16个推子，最好让它们低于增益12 dB。以预防混音总线过载。
如果你将主控设置的非常低，比如说低于中心值20 dB，你往往需要推高推子来得到足够的音量和接近0的电平表读数。但这会造成混音总线过载，从而得到一个刺耳，而且易造成听觉疲劳的声音。如果你是由于室内音箱声音太大而无法将主控设置在中心位置，那只需简单的调低功率放大器。详情请见下文……
如果输入到多个推子中的信号都相同（例如，嗡嗡声），那在每次加倍推子数量时，信号都会增加6 dB。如果每个通道都拾取了相等量的嗡嗡声（不太可能出现），那么一个16通道的调音台就可以将嗡嗡声提高24 dB！这就是静音或调低未使用推子的理由之一。
混音中的增益调节
Syn-Aud-Con成员Rick Chinn提出了一个优化调音台增益调节的有趣方式：
1、将所有通道推子和主控推子都设置为中央位置。
2、建立一个初步的增益组合，确保输出总线电平表读数接近0。
3、使用推子来进行微调。
这样做的优点有：
可以使调音台中的增益调节基本准确，并在输入通道中制造出最大的动态余量。
“噪声理论让我们懂得了要达到最佳的系统噪声指数，首先要让所有增益的位置都位于或靠近中央位置。”
你可以移动推子进行独奏监听，然后调节推子位置，返回到基本混音中。
推子要位于能达到最高分辨率的位置上。
换句话说，就是要通过聆听来设置输入增益，以实现优秀混音，而不是通过设置来实现确定的信号电平。我不知道这是否能让每个通道都拥有优秀的增益调节，但是我向你推荐它，以供参考。
这种方法的缺点就在于当调节增益时，它会改变监听混音。
设置音响系统中的增益结构
现在让我们来看看一个完整音响系统所包括的组件：
1、乐器
2、话筒
3、调音台（已介绍）
4、效果单元
5、压缩器/限制器
6、分频器
7、外围图示均衡器
8、功率放大器
我会介绍每个组件的调节方法。
乐器：应该让电吉他和键盘输出一个较强的信号，以覆盖乐器电缆所拾取的嗡嗡声和RFI。将它们的音量调高至约距顶部3/4处（假设该音量可以满足演出需求）。吉他的音量被调的越高，它的放大器就可以被调的越低，从而实现相同响度。
调低放大器，以减少它发出的嘶嘶声和各种吉他电缆发出的嗡嗡声。
要注意，每个踏板盒中的电平都只是象征性的存在。例如，哇哇踏板可以在固定频率上将信号提升几分贝，因此如果输送到踏板中的电平太高，就会导致失真。在开始演出前，聆听每个正常使用的踏板盒输出，确保不会产生过多失真或噪声。不变的是，如果有噪声输出就意味着输入信号太低，而失真输出则意味着输入信号太高。
一般情况下，应当将能够提升信号的设备安置在一系列设备连接的开始处，反之亦然。压缩器应当安置在链接的前端，因为它能够确保通过信号链的信号带有高电平。如果将压缩器放在整套设备连接的最后，它会在释放中提升系统噪声。同样的，噪声门或音量踏板应当安置在最后，以减少噪声。
歌手对着话筒歌唱的音量越大，话筒信号的信噪比就越好。歌手响亮的声音可以覆盖住话筒的自噪声；若歌手的声音微弱或话筒拾音距离过大，话筒的本底噪声就会被暴露出来。
话筒：有些电容话筒内置有衰减器。可以对话筒头和话筒内部电路间的信号进行削减。因为衰减器会削减S/N，因此只在话筒信号产生失真时使用衰减器，以使话筒信号不会在调音台中产生削波。
效果：大多数信号处理器都带有输入电平旋钮和输出电平旋钮。首先，对旋钮进行增益设置。并对调音台中的效果返回控制进行同样操作。当混音中包含使用中的效果传输信号时，检查处理器的输入电平表或LED。如果显示过载，调低处理器的输入电平，然后调高输出电平，以进行补偿。如果输入电平过低，就以相反的步骤操作。目地是让外围效果单元中拥有标称信号电平和增益。
查看调音台效果传输和效果单元中的+4/-10电平切换。对它们进行匹配设置。
压缩器/限制器：同样不要削减压缩器的输入，也不要输送给它过低的信号电平。通常可以通过进行补偿增益设置来实现标准的增益衰减。这样可以在最大音量上让增益通过压缩器。
电子分频器和图示均衡器：确保削波指示灯会偶尔闪烁。通常指示灯会在信号低于削波几分贝时闪烁。有些制造商认为应将输入和输出电平设置为最大；还有些人认为应将它们的设置由1/2提高到3/4。具体内容请查看个人的手册。
功率放大器：从放大器电平控制的中央位置开始调节。设置混音，让调音台电平表上的读数位于0附近，然后调高功率放大器电平，直到你认为声音足够响亮为止。
不要让功率放大器以完全放开（全音量）的状态运行。如果放大器的输入电平控制始终被设置为最大，那放大器制造商就没必要制造它们了。它们正是为了进行正确的增益设置而存在。
调低放大器的电平控制并不会削减它的功率。处理不同的信号电平时，需要将放大器设置为全功率。同时只要输入信号电平足够高，仍旧可以从部分电平控制被调低的放大器中得到全功率。这些电平旋钮不会调节功率电平；它们只调节输入灵敏度。
如果将放大器调节到最大，音响系统中就会出现各种被放大的噪声。此外，也许调音台可以在读数低于输出电平表0示数的电平下运行良好，室内音响也不会太响亮-但是这会削减信噪比。因此，让调音台在读数接近电平表0示数的最佳电平下运行，然后通过调节功率放大器输入电平来得到期望的响度。
如果系统包括电子分频器和多种功率放大器，分别设置每个放大器的低频、中频和高频电平以实现想要的响度。
总结
调音台中，如果增益调节始终伴随着削波的产生，那就只使用衰减器进行调节。
先将乐器和话筒前置放大器中的增益设置为最大。
如果调音台的噪声不多，可以调低输入增益，使其低于削波约15分贝，以创造出一些峰值余量。这可以防止接下来出现过载现象。
避免在各调音台或音频组件中出现过高电平（声音失真）或过低的电平（噪声）。
试着让通道推子、辅助推子和主控推子的位置保持在零位置附近，让推子位于上方约2/3处。
使用越多通道推子，就应将它们设置的越低，以防止混音总线过载。
当峰值在调音台电平表上的读数位于0附近时，可以通过设置功率放大器的输入电平来达到想要的响度。除非音量真的太小，否则不要将功率放大器的电平设置为最大。
遵循这些建议，就可以让你的系统呈现出清晰的声音。与噪声和失真告别。
AES和Syn-Aud-Con成员Bruce Bartlett是一位录音工程师，音频记者和话筒工程师（www.bartlettmics.com）。他是第五版《实用录音技术》和《就地音乐录音》丛书的作者。
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