对均衡器在声音处理上的应用研究

徐晓轶

(中国传媒大学，北京 100024)

随着科学技术的进步，人们对声音质量的要求也越来越高，因此出现了许多声频信号处理设备来实现在艺术、生活中对高质量声音的追求。均衡器是一种可以调节各频段信号放大量的最常用的声频处理设备之一，它能够对信号不同频率成分进行相应的提升或衰减，通过改变谐波成分与基波成分的相对幅度和相位以及谐波数目来改变音色[1]。

1 均衡器的分类及应用

早期均衡器只能实现对信号的衰减，后来的均衡器则同时具有提升的功能。实际上，所有的均衡器都是建立在滤波这个概念之上的，带宽就是滤波器所能调节的范围的大小，归根结底，均衡器是由一个或几个滤波器所构成的设备。如果按照均衡曲线的形状划分，均衡器可以分为以下几种：高/低通滤波器(High/Low filter)、搁架式均衡(Shelving Filter)、峰形均衡(Peak Filter)和陷波器(Notch Filter)。在大型调音台上，均衡器一般被分为4个频段：高频段(HF)、中高频段(HMF)、中低频段(LMF)和低频段(LF)，中低频段和中高频段一般都是峰形均衡，低、高频段可以式峰形均衡也可以是搁架式均衡。

1.1 通过式滤波器

通过式滤波器的电路结构非常简单，最常用的滤波电路是基本RC电路，仅有一个电容和一个电阻构成。电感的频率特性是通直流阻交流、通低频阻高频；电容的频率特性是通交流阻直流，通高频阻低频。

通过式滤波器分为高通滤波器(A High-Pass Filter，HPF)和低通滤波器(A Low-Pass Filter，LPF)，高通滤波器也称为低切滤波器(Low-Cut Filter)，可以让高于截止频率(Cut-off frequency)的部分通过，并滤除处于截止频率以下的部分；低通滤波器也称为高切滤波器(High-Cut Filter)，可以让低于截止频率以下的部分通过，并滤除处于截止频率以上的部分。所以合理应用通过式滤波器可以将无用的低频和高频成分衰减或切除掉。通过式滤波器一般是以截止频率(转折频率)来命名的，截止频率指的是均衡曲线衰减了3 dB的频率点。衰减量少于3 dB的频率成为通带内频率，超过3 dB的成为阻带内频率。通过式滤波器另一个特性是斜率(Slope)，滤波器带外衰减是按照一定比率进行的，通常值为6的倍数，用分贝每倍频程(dB/oct)来表示。根据经验可以知道，滤波器的斜率越大，在听感上就会有越多人工处理的痕迹。

1.2 搁架式均衡

搁架式均衡一般多用在人耳可听声范围的低频和高频部分，与主要用于除去某些频率成分的高、低通滤波器不同，搁架式均衡主要用于改变声音的整体音色。搁架式均衡的参量有两个，分别是均衡量和均衡的截止频率(增益变化达到3 dB时所对应的频率点)。搁架式均衡又可以分为4中形式，分别是低频提升形搁架、高频提升形搁架、低频衰减形搁架和高频衰减形搁架。所有的搁架式均衡的均衡量都是可控的，均衡量变化范围通常为-12～+12 dB，大部分搁架式均衡的截止频率也是可控的。

1.3 陷波器

陷波器可以被认为是参量式均衡器的变体，是一种形式特殊的频率衰减器，用来处理带宽很窄的、我们在声音制作过程中不需要的频率成分，同时可以把对相邻频带的影响降到最低，通常我们可以用它来解决声回授问题。

在使用均衡器时，建议先用通过式滤波器去除不需要的频率成分，接着用搁架式均衡改变声音的整体音色，最后用参量式均衡对特定的频率点进行进一步处理，从而让声音更加贴近我们想要的效果。

2 各频段产生的音色主观感受

要想利用好均衡器，除了要熟悉各类均衡器以外，还要具备一定的声学知识，要很清楚不同频段是如何影响声音音色的，因为在某些特定的频率上哪怕即兴微小的调整，也会使声音产生十分明显的变化。我们知道，乐器发出的声音大多是由基波与谐波复合而成的复合音，因此每一件乐器都有几个为数不多的能表现自身特色的频率成分[2]。均衡器能够改变声音音色的基本原理就是改变了基波与谐波之间的相对关系，即改变了各频段能量分布大小。这与推子不同，推子是同时改变信号频谱内所有频率成分的大小的，所以推子只能对信号进行衰减或提升而改变不了音色。

3 均衡器的作用

3.1 实现频谱平衡、实现乐器分离

多种乐器同时演奏时很容易出现掩蔽效应，从而影响听感，利用均衡器可以实现乐器的分离，提高乐器的清晰度。例如底鼓和贝司都是低频乐器，但有时我们也对它们进行高通滤波处理，这样可以增加底鼓和贝司的乐器分离度，让单个乐器听起来更加清晰，以在混音中获得更舒适的听感。高通和低通滤波器经常结合在一起用，成为带通滤波器，用带通滤波器处理失真吉他可以将过多的低频隆隆声和高频噪声除去，将失真吉他带来的掩蔽效应限定在一个特定的频率范围内，以增加乐器分离度[3]。

3.2 改善音质

均衡器可以用来改善音质，去除不需要的声音。在录音过程中很有可能会录到空调噪声、咝咝声等，在用点话筒拾音时也不可避免地会有串音，这些都是不需要的声音。在人声的后期处理过程中也要格外注意频率所带来的问题。人声往往是一首歌曲的关键元素，这就要求人声必须突出，不能被其他乐器的声音所掩蔽。而且录音中还可能会录到和人声混杂在一起的哨声或尖音，这些声音会降低声音质量。因此，可以在人声这一轨上加载均衡器，并通过扫频的方式找出这些声音所在的频段，然后对其进行衰减处理。通常对人声的均衡有个约定俗成的做法是使用80 Hz的高通滤波器进行处理，因为80 Hz以下基本是不包括人声任何频率成分的。当木吉他作为节奏乐器时，可以用高通滤波器进行处理，减少不必要的低频成分。

4 结语

均衡器种类有很多，且各有千秋。理解和掌握相关声学原理，多尝试不同种类均衡器，反复比较未使用均衡器和使用过后的声音效果，不断积累经验，相信一定能做出更令人满意的声音。