舞美常識
怎么處理音頻系統(tǒng)的串頻、斷頻、雜音?
在現(xiàn)場擴(kuò)聲活動中,同時(shí)使用幾十套無線話筒對于如今的演出市場已不是什么新鮮事了。但是越來越復(fù)雜的現(xiàn)場無線電環(huán)境為我們同時(shí)使用多個(gè)通道的無線話筒帶來了不少問題。
這些問題,不論出于什么原因,結(jié)果往往會對現(xiàn)場的無線電信號造成干擾,導(dǎo)致用于傳輸音頻信號的無線系統(tǒng)出現(xiàn)聲音斷斷續(xù)續(xù),接收機(jī)輸出器噪音以及話筒串頻等諸多我們所不希望的結(jié)果。作為專業(yè)技術(shù)人員,遇到問題我們總是要有相應(yīng)的解決方案來應(yīng)對這些情況。
干擾源分析
在想好解決方案前,我們得先搞清楚這些干擾源大概會有哪些:
1.大功率的廣播電臺;
2.民用無線通訊發(fā)射塔;
3.對講機(jī)以及無線內(nèi)部通話系統(tǒng);
4.其它與無線話筒工作頻率以及調(diào)試方式相近的無線系統(tǒng)及大功率感性用電器;
5.現(xiàn)場擴(kuò)聲無線系統(tǒng)的內(nèi)部干擾。
如上所述,前面幾類經(jīng)常碰到且很容易就能夠理解。不管是國家設(shè)立的廣播電臺也好,還是企業(yè)或者個(gè)人架設(shè)的通訊設(shè)備基站也好,抑或是我們現(xiàn)場頻繁使用的無線內(nèi)通系統(tǒng)和大屏幕等含有大功率感性電路的用電器,它們所發(fā)射出來的大功率的且與我們現(xiàn)有無線系統(tǒng)頻區(qū)相沖突的無線信號,極其容易對音頻信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性造成威脅。
因?yàn)樵趪曳梢?guī)定的范圍內(nèi),專業(yè)音頻信號的無線發(fā)射功率被限制到了幾十毫瓦的級別,而前面這幾種干擾源的功率卻達(dá)到了幾瓦甚至幾十瓦。它們之間巨大的功率差別就導(dǎo)致了無線音頻信號接收系統(tǒng)無法抵抗太強(qiáng)的干擾源。
我們在現(xiàn)場所能做到的,就是合理布置天線和設(shè)置合適的增益,盡量避免接收到這些干擾信號。另外,從頻率規(guī)劃上來講,要讓無線系統(tǒng)的工作頻率盡量遠(yuǎn)離這些干擾源的工作區(qū)域。
但是,最后一項(xiàng)非常重要的,因?yàn)闊o線系統(tǒng)內(nèi)部頻率及其它方面規(guī)劃與處置不當(dāng)所造成的信號干擾卻經(jīng)常被我們忽視,主要體現(xiàn)在:
1.不夠科學(xué)的無線系統(tǒng)頻率規(guī)劃;
2.系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)射天線與接收天線數(shù)量及擺放位置的設(shè)計(jì)缺陷;
3.使用了不合乎要求的射頻信號傳輸線纜;
4.射頻信號傳輸路程過長帶來了不可接受的RF噪音等。
這篇文章要討論的主要議題是如何避免由我們自己的無線設(shè)備之間的互調(diào)失真產(chǎn)生的干擾信號對無線系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性造成威脅。下面,我將簡單敘述一些常見的設(shè)置場景,并指出哪些錯誤的行為會導(dǎo)致這個(gè)問題。首先要提出的是,只有在無線電環(huán)境底噪比較高、而且多只無線電發(fā)射設(shè)備靠的非常近的時(shí)候我們需要注意這個(gè)問題。如果你平常只是跟著一個(gè)相對固定的獨(dú)立樂隊(duì)演出,而且只給主唱用了一只無線話筒的話,你基本不用考慮如下所述的問題。但是,在有些大的音樂節(jié)、電臺晚會直播或者在劇院進(jìn)行話劇或者歌舞劇演出的時(shí)候,經(jīng)常會出現(xiàn)這種情況。一大堆的手持的或者腰包發(fā)射器放在一起,并且是打開的狀態(tài)。
雖然這些無線話筒是由專人管理而且在特定的時(shí)間才會發(fā)給需要的人。但這仍然不能避免很多時(shí)候,有若干個(gè)無線發(fā)射器是靠的很近的放在一起,而且都是打開的狀態(tài)。
多個(gè)發(fā)射器同時(shí)近距離工作的情況
圖2A、2B和2C分別顯示了以不同的方式將六個(gè)手持無線麥克風(fēng)放置的時(shí)候,它們之間相互的影響。(所有不可見波的數(shù)據(jù)是由一款基于PC的RF頻譜分析軟件繪制的,軟件開發(fā)者是一位叫Kaltman的工程師)。
在圖2A中,它們被分別放在了6個(gè)話筒支架上,支架之間的距離大約1米2左右。
在圖2B中,他們被并排放在調(diào)音臺推子之上的空白區(qū)域(大多數(shù)現(xiàn)場演出的人經(jīng)常這么干)。
而在圖2C,紅色曲線顯示的是它們被一起放在調(diào)音臺上增加底噪后的結(jié)果;綠色則是分別放在架子上的頻譜分布。兩者被放在一起進(jìn)行對比。
紅色曲線為被平鋪到調(diào)音臺推子層區(qū)域產(chǎn)生互調(diào)增加了底噪的情況
我們可以清楚地看到,它從一個(gè)非常干凈的射頻頻譜變成了一個(gè)非常嘈雜的射頻頻譜,然后又變回來。
現(xiàn)在我們給大家介紹以下幾種方法來處理這些常見的問題:
1. 如果發(fā)射器平放在一個(gè)桌子(或一個(gè)盒子內(nèi)),則可以讓每個(gè)麥克風(fēng)的天線指向與相鄰麥克風(fēng)天線相反的方向(一個(gè)朝上,一個(gè)朝下或者一個(gè)朝左,一個(gè)朝右)。
2. 如果你在演出過程中,經(jīng)常大量使用無線話筒,那你可以考慮收集一些鋁制的(或其它金屬的)條狀盒子放置發(fā)射器,保證每個(gè)天線在不同的密閉空間里。
3. 對于監(jiān)聽調(diào)音師來講,經(jīng)常喜歡把給主唱的麥克風(fēng)和Spare并排放在監(jiān)聽調(diào)音臺的上方。這樣做不是不可以,你可以讓它們要么麥頭相對,要么兩只麥克風(fēng)是同樣的朝向(一只的天線對著另外一只的防風(fēng)罩)。
相同的問題也會發(fā)生在入耳式監(jiān)聽系統(tǒng),因?yàn)槌鲇谠O(shè)備安放的必要,我們經(jīng)常會遇到許多發(fā)射器彼此接近的情況。解決這個(gè)問題的訣竅是使用天線組合器,它可以很好的抑制互調(diào)物的產(chǎn)生。
圖3A顯示了六臺使用鞭狀天線的IEM系統(tǒng)安裝在一起的無線電頻譜圖,圖2B則顯示了使用天線合并器之后的無線電頻譜圖。注意:圖3B中的紅色曲線即為圖2A的綠色曲線,用于和使用天線合并器之后的情況做對比。
圖3A 一個(gè)機(jī)柜中安裝了6臺使用自帶鞭狀天線的耳返發(fā)射器并全部打開時(shí)的無線頻譜圖
圖3B 使用了天線合并器后的情況
從上圖可以看出,其中有五套IEM的頻點(diǎn)是在一個(gè)比較弱小的數(shù)字電視頻道的范圍內(nèi)的,依此圖看是34頻道。之所以你會看到5個(gè)頻道是在這6MHz寬的微弱信號峰上,是因?yàn)檫@6個(gè)頻點(diǎn)并非是依我做實(shí)驗(yàn)的場所掃描并計(jì)算出來的,而是我隨便拿出了一個(gè)從演出現(xiàn)場回來的耳返發(fā)射器的機(jī)柜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而已。
安置發(fā)射和接收天線
天線位置的設(shè)定是關(guān)鍵——特別需要注意的是,我們要保證發(fā)射天線和接收天線之間有相當(dāng)?shù)木嚯x。這是因?yàn)椋?dāng)接收天線附近有一個(gè)發(fā)射天線的時(shí)候,它對遠(yuǎn)處信號的接收靈敏度會降低。
這跟人的眼睛或者耳朵看東西或者聽聲音是類似的。當(dāng)你試圖看清楚天上微弱的星光的時(shí)候,若附近有強(qiáng)光出現(xiàn)(例如一個(gè)手電筒在你眼前),你就幾乎失去了看到微弱的星光的能力。
我們經(jīng)常會選用心形指向的天線(發(fā)射天線可能會是類似船槳或者魚翅狀,或者螺旋形等等)作為無線耳返的發(fā)射天線,以便信號能夠被發(fā)射到指向的區(qū)域。
這種情況下,我們可以嘗試把無線話筒的接收天線放到它的背面。按常理來講,這樣可能會離無線話筒的發(fā)射器距離更遠(yuǎn),但是因?yàn)椴辉诙蛋l(fā)射天線的覆蓋區(qū)域內(nèi),反而會對接收無線話筒所發(fā)射的信號起到積極的作用。
安置發(fā)射和接收天線關(guān)于發(fā)射功率我一次又一次的看到技術(shù)人員們喜歡在有功率設(shè)定功能的發(fā)射器上使用“高功率”發(fā)射。實(shí)際上對于射頻來講,設(shè)置高于我們實(shí)際需要的發(fā)射功率并不一定會是一件好事。
發(fā)射信號強(qiáng)度足夠強(qiáng)即好,就像我們送給音頻系統(tǒng)的信號一旦大于0dBFS不會有好的結(jié)果一樣,帶給我們的更多是削波失真甚至燒毀設(shè)備。
很多人認(rèn)為更大的發(fā)射功率會讓無線電系統(tǒng)工作更加可靠和穩(wěn)定,但他們都忽略一點(diǎn),那就是多頻點(diǎn)無線系統(tǒng)中,過大的發(fā)射功率會帶來非常嚴(yán)重的互相干涉,并降低天線的靈敏度,從而導(dǎo)致斷頻現(xiàn)象的發(fā)生。在非常大的空闊場地,只需要一到兩個(gè)訊道的無線電傳輸?shù)臅r(shí)候,才適合于用大功率信號進(jìn)行無線傳輸。
圖4顯示了Telex的BTR-800基站,分別在高功率(紅色)和低功率(綠色)發(fā)射狀態(tài)下,557.9MHz和559MHz兩個(gè)頻點(diǎn)同時(shí)發(fā)射產(chǎn)生的互調(diào)失真的結(jié)果。
圖4 高功率狀態(tài)下互調(diào)失真很厲害,綠色狀態(tài)下則要好很多
需要我們注意的是,上圖中你看到的情況還是兩個(gè)發(fā)射信號被送進(jìn)天線合并器后再進(jìn)行發(fā)射的情況,天線合并器會抑制一些互調(diào)失真的產(chǎn)生。如果你使用了常規(guī)的兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)各自發(fā)射信號的模式,在高功率狀態(tài)的時(shí)候,你將會看到更加嚴(yán)重的互調(diào)噪聲的產(chǎn)生!
不要輕易給天線增益
現(xiàn)場音頻的無線系統(tǒng)中,給天線進(jìn)行增益主要是為了彌補(bǔ)線纜在對無線電信號傳輸過程中帶來的損耗,其目的并非提高天線的接收靈敏度。
想想看,在你對接收到的信號進(jìn)行增益后,并不代表僅僅有用信號被放大。其它的可能會干擾到我們的數(shù)字電視信號,甚至頻率互調(diào)的產(chǎn)物也會被更多的接收進(jìn)來。這樣無疑增加了接收端對于有效信號進(jìn)行選擇的難度。
為了避免這些問題,筆者建議:一是要使用盡可能高質(zhì)量的同軸電纜和接插件,二是要電纜長度要盡可能短。為了避免設(shè)定過高的天線增益,應(yīng)該使用電纜損失計(jì)算器來確定到底需要多少增益,然后選擇最接近的天線增益設(shè)置??偨Y(jié)
1. 發(fā)射器之間的位置設(shè)定或處理不當(dāng)會產(chǎn)生互調(diào)噪聲,這將提高無線電環(huán)境的本底噪聲,浪費(fèi)寶貴的帶寬。
2. 正確的選用和安置發(fā)射和接收天線,是無線系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作的關(guān)鍵性因素。3. 過高的發(fā)射功率和過高的接收增益設(shè)定對無線電信號的傳輸并非好事,除非特定場地和環(huán)境需要你這么做。
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