HD2

“Four Audio”是一家由四位聲學和信號處理研究的博士和教授共同創立的德國品牌，他們均畢業于德國亞琛工業大學（被譽為歐洲的“麻省理工”），致力于研發音頻測量軟件和聲音系統解決方案。FOUR AUDIO有著令人驚艷的內在知識、聲學以及音樂性的應用理解，并揉合了這一切，使用科技手段，合理而富于巧思又可行的處理程序來完美我們所需要的聲音。

作為音頻從業人員,從入行以來我們都被教育了:

在系統放大的路徑上,必須要設置一個限制器,在真的不行的時候,把信號壓住,以免過大的信號進入音箱,造成損壞!所以COMPRESSOR LIMITER沒錢也要想辦法買,功放廠家也常把內置LIMITER當成銷售亮點，然而這樣的手法是相對粗糙的！

傳統壓縮是一刀切,相當于下面說的”hard clipping”

更好的狀況應該是進行”soft clipping”

只是soft clipping說來簡單,@live 現場擴聲領域卻不容易。

其實,處理問題的手法很多。但歸結到最后,找到關鍵指標,并對關鍵指標進行控管是最有效可行的,只是找到可觀察控制指標需要深入的研究,加以設計檢測指標并采取判斷調整;就是技術所在了。

事實上擴聲系統幾個需要預防的節點如下表:

FOUR AUDIO HD2是預言家?

預言家為何受到追捧?能夠命中接下來會發生的事情,使人趨吉避兇,就是它們的價值；

因此擴聲系統如果有預知能力,并做出反應,是不是就能保證系統的安全呢?

別忘了,我們在做的是live!處理器跟我們一樣都被時間所限制。處理器并沒有辦法預知下一個階段的信號是什麼,將會如何發展。但! 如果可以對于信號略為延遲呢?

信號先延遲,并且偵測,馬上決策處置再輸出，這就是HD2利用數字化作出的系統優化。

延遲1ms 給你更好的聽感。FOUR AUDIO利用1ms的延遲,來針對信號處理，既然數字處理一定有延遲,那就把延遲的盡量降低,并且把優點完全的應用起來吧!用科技,不要被數據所綁架!

毫秒延遲峰值前衰減處理限幅器(預先壓縮型)方塊圖

1ms是多長呢?這個問題在時域不好回答,我們用空間域來看吧!

1ms 在音速340m/s時 等同于0.34m的距離差,也就是相當于一般人交談的距離。而人耳能分辨出兩個聲音,則需要30ms。因此1ms,可以接近于無視！這1ms 要做的事情不少!就是要針對上面提到的風險進行KPI的控制，短期信號嚴重傷害---突波:

FOUR AUDIO是透過對于功放工作的深入觀察，取得兩個額外的參數來編輯這個“控制過載”功能：

控制過載限制器 ”突波”(SURGE)值 “期間”(duration) 值 的兩個參數取得方式

電源供應器當中電容器完全充電時可釋放出的峰值功率 可以推導出=>”突波”(SURGE)值，觀察” 輸出功率”下降到連續的水平所需要的時長 可以推導出=>“突波保護的期間”(duration) 值（透過觀察功率下降初始偏角）。

這兩個值,可以對于功放通道進行加載并測量，應用一個突發信號，輕輕地驅動功放使其進入到失真削波狀態，并在示波器（上圖）上分析結果波形，將可以很容易地測量這兩個值。

如果您無法執行這樣的量測,那可以參考 “浪涌”值+2 dB和“持續時間” 的值:30 ms。這是實務上透過量測觀察得到的可控KPI。將其引入到限制器的參數當中,就能夠準確地對于信號做延遲1ms取樣之后應當做出的最佳處置OFTEN:偶爾過大信號處理。但是科技終究要跟聽感結合,壓縮除了在時域上給出處理,我們也應該關注到頻域上的落差。

FOUR AUDIO設定是1ms偵測后就采取處理。換言之Attack 就是1ms！

那這代表的是:

20khz= 1秒震動20000次 而1ms=0.001秒 代表1ms已經震動了20次

500hz=1秒震動500次 而1ms=0.001秒 代表1ms已經震動了0.5次

在1khz以上的高頻段，限幅器會放過一個以上的全波。

在500hz以下的頻段，限幅器必須在電平到達一定強度時才會觸發,因此觸發時間會延后,但是在一超過閾值水平就被壓縮并保持在那樣的斜率直到達到最大振幅。

因此在低通的聽感會相對滑順。這邊有一點值得玩味的是,為何取在500Hz?首先在一個8度音程的頻域上60 120 250 500 1k 2k 4k 8k 16k，500具有符合1ms到達波峰的特殊性，也可以一把抓,涵蓋500~20k的1/2強的頻域，避免中高頻域信號變動頻繁,無法啟動限制器的窘況發生。

傳統模擬/預先壓縮型限幅器中的增益降低 頻域/振幅比較圖

綠色-具有500Hz低通的預先壓縮型限幅器

藕色-不具有500Hz低通的預先壓縮型限幅器

一般而言,音箱單元被設計有3個功率承受指標，用于說明可靠程度。通常是peak program rms。傳統LIMITER,所能設定的硬指標是:1.THRESHOLD的拐點 2.ATTACK 時間 3. RELEASE時間。對于所有過載基本上都直接視為壓縮處理。

揚聲器承受功率指標，他所預留的可靠性系數則較少被總和考慮進來。如果連接的揚聲器像是超低音單元,很容易承受處理功放最大的輸出。那對于功放配置一個控制長期額定功率的峰值限幅器(這是絕大多數處理器在做的事情)。將是對于”短期”功率的浪費,(甚至限縮了他的動態表現)。為了彌補這種瞬態2或3dB（甚至更多）的浪費，峰值限幅器的應用與數據概念應該被修改。

由于限幅器還有一個指標是可重復觸發/保持時間50ms

用戶可調的是釋放斜率,他是從10dB / s到200dB / s 所構成。

但是，實際上釋放速度并不是一成不變的。因為透過斜率與原始信號再度變化，再次啟動限幅是可能的！如果計算得到輸出信號電平保持接近限幅器閾值，則釋放過程不斷減慢(遞延)。

請利用這樣的數值,結合音樂特性進行調整,避免信號一直快速交替釋放和保持，否則這將會使得聲音被處理成了鋸齒狀。反而會造成了不悅。雖然掩蔽效應會發生,而且向后掩蔽一段時間!但是不能忽略了這個實際會發生的問題。

因此FOUR AUDIO設計者也提醒了用戶，不要使用一個”高于閾值的電平音頻信號”并選擇”非?？焖俚尼尫拧?。這將導致嚴重相同的非常密集和大聲喧嘩的聲音，使得峰值限幅器的作用形同無用的。遺憾的是~這樣的錯誤在許多錄音室/演播廳和廣播電臺是被過度使用。

限幅器則是對瞬態閾值以上透過編程在到達輸出端時將瞬態限制在正確的閾值

音箱單元所害怕的持續失真所導致直流此時已經被排除了

中長期可靠性管理:

接著需要考量的則是機械可靠性

這可以寫作是:單元的承受功率x時間=熱累積

由于單元在音箱上對于空氣進行推擠,線圈在磁缸當中滑動,都是熱量的發生原因

因此若能針對此一方向進行控制,就可以對于系統進行保護

這個在FORUAUDIO稱為”RMS限幅器”實際上一個” 熱”保護裝置

被編程為對應揚聲器的連續額定功率和時間常數，

該常數是在施加”額定功率時”初始溫升與溫度限制的交點。

揚聲器製造商能提供第一個值，但第二個值需要根據音箱單元的熱容量能力來進行估算。

限幅器算法還應當包括第二段的熱鍊路，這是模擬從音圈到磁體的熱傳遞，但是由于目前缺乏可靠的數據，該特徵尚未被引用。

這部分需要大量的音箱本身+單元的換能特性,(基于能量守恒)才能有效準確地進行模型的建立這部分就有賴于音箱廠家針對對于FOUR AUDIO HD2進行再開發。

就像智慧駕駛系統一樣!

安全駕駛技巧=SOUNDMAN的電平控制能力

音箱可靠性系數=機械可靠性能

處理器主動監視壓限系統=智慧安全防護駕駛系統

因此,FOURAUDIO的思考維度,非常值得我們思考的是,如何透過對失效因素的管理,KPI尋找 并進行控管,結合聽感必要,來成就可靠的擴聲系統。就像是一個智慧駕駛系統能對于各種素質的駕駛人都進行輔助,并防止意外發生一樣

結束語:

在DSP已經是擴聲系統標配的今天, HD2的雙重限輻器 與三種KPI指標控管,給了我們一個全新的視野;也讓我們思考在傳統教條底下,如何利用數字科技進行數據的分析與應用,得到更好的系統安全性與可聽性,將DSP從單純的EQ +X-OVER+ LIMITER推向”擴聲系統安全可靠核心的新高度!