利用调音台消除CD唱片人声的方法和原理-很精彩！

teng2 · 发表于 2009-4-9 04:07

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本帖最后由 teng2 于 2009-4-9 04:09 编辑

文章原来的名称是《简单消除人声方法和它的延伸》。
本文对于扩声音响工程师很有启发。
从一个小试验几乎引出所有的关键音响技术。
利用调音台就可以把CD音乐中的人声消除掉，
继续延伸，我们又可以利用此技术将单声道节目变成“假立体声”，
然后又引出录音中的M-S立体声拾音等等。
原来音响技术中有很多微妙而相互关联的东西。
《简单消除人声方法和它的延伸》。最早
   发表在北京路德建筑音响公司网站上!
   感觉对自己启发很多，也想了很多~
   也很想听听你们对这篇文章的看法~
   以下是原文《转自北京路德建筑音响公司》

简单消除人声方法和它的延伸

一直想说说自己发现的一种人声消除法，虽然简单，尽管有很大的残余人声，并且音质恶化，但是我觉得却涵盖了很多音响专业最基本的知识。这个方法也证明了一些命题的科学性、真理性和“用通俗语言、简单的动作也能揭示真理”这一道理。
带有SIS（不同于SRS）三声道功能的高档调音台上有独立的中央声道输出，并有一种带“C”的声像电位器。这种高级的声像电位器（3通路PAN）可以调节单声道被分配给三个声道母线的比例，从而控制一个生源在声场中的位置，但它不能把中央声道从混合好的立体声节目里分离出来。所以只有用专业的消声器，或者用更昂贵的数字音频处理器，这种设备中包含着消声电路程序。
还有更先进的（情报）窃听音频系统，可以通过对一个人的声音波形的电脑分析从而在嘈杂的人群中把他的声音过滤出来。（他原本想利用嘈杂的人群来防止自己的话被窃听）
但我要说的这个方法很简单，不用购买昂贵的专业音响设备，不用做复杂的频谱处理，它只是一个最基本的减法电路的模仿。在介绍此方法之前要说一些基本的理论，这些最简单的知识往往是最有用的。
首先我们要明确的是：立体声音乐的人声是左右声道的公共部分（节奏鼓点和低音有时也是公共部分），所以人声的位置在正中央。产生中央声道的原因是声学的和心理学的，人耳的双耳效应把左右声道的公共部分放在正中央。如果左右声道全是相同的，那么所有的声音都集中在中央位置，但此时它是单声道。
另外还有一个最基本的常识：电声产生的物理原因是电压（电流），电压（电流）的相位不停的变化（也就是说必须是交流电）从而使喇叭线圈产生活塞运动，最终产生声音。产生电压的基本条件是有电位差，也就是说要有值的差别。如果有两个点位点，他们对地的电压都是正100伏的电压，那么他们之间的电压是0，也就是无电压。
查看我们的喇叭接线柱（或者功放机接线柱），有火线端和零线端，火线端是信号端，零线端其实是地线（也就是0电位），这就意味着火线端的任何信息都可以变成电压。那么反过来思维，要想使某声部消失，最简单做法是不让它有电压产生。
我们在前文已经知道和提到，人声是立体声音乐左右声道的公共部分。现在我们要消除人声，让我们把左声道的火线和右声道的火线放在面前，仔细想一想，下面该怎么做？
对，让任意一个声道的火线充当另一个声道的零线，也就是将两个火线接在一个负载（音箱）上，就可以产生消人声效果。（注意此时不是桥接）
道理很简单，两个信号端（火线）接在负载上，由于人声信号是公共部分，每一瞬间两根火线上的人声信息（表现为电压）几乎是相同的，所以很难产生电压（电位差），而音乐和人声混响由于分布在左右，并且左右声道都不相同，所以这些信息产生了电压，从而保存了下来，而人声信号和低音鼓点大部分消失了。
但这些操作最好不要在喇叭和功放机上进行，而可以在前置放大器（比如调音台）上完成。我们可以把CD左右信号的火线当作大二芯插头的两个接线端，焊接完毕后插入混音台的任意一个通道。我们会听到，人声基本上只剩下混响声（因为在录音时，混响声大部分是立体声混响，分布在左右母线上的信息是不同的），低音和鼓也基本上消失，只保留了其他的乐器声。
如果调音台的输入通道有180°反相按钮，按照上文的原理，可更轻松执行上述方法。将CD左右信号插入调音台的两个单声道输入通道，注意不要插进立体声通道。然后将这两通道的PAN旋至中央“C”，也就是说将立体声混合成单声道；然后将一个通道的反相按钮按下，另一通道不变，这样播放CD立体声音乐，我们同样可以得到上文所说的效果。因为方法一和方法二的理论依据都是利用交流电正弦波的一些特性。也就是说反相180°使相位差为0、振幅相等的信号相互抵消。
另外还有一个理论上很类似的方法，声学抵消法。前面提到，左右声道上的人声信号是相同的。这个“相同”的含义是：不仅振幅（能量大小）相同，最重要的是（数学）相位也是相同的。让我们想象一下，左右扬声器的人声信号是完全相同的，所以它们在两个扬声器的中轴线上重合叠加，相位的相同的叠加使它们的振幅增大；那么，前面我们消声其实是用的交流电的抵消功能。然而声学物理机械“波”，是实际存在的，它和交流电的数学表达形式都是正弦波。正弦波的完全抵消有两个前提：振幅相同，相位相差180°。我们已经有了一个条件，就是左右扬声器的人声的振幅是基本上相同的（在中轴线上）。只要有第二个条件就可以消除人声。
再次查看扬声器的接线柱，问题还在这儿！只要把火线和零线交换一下位置便可以使相位翻转180°，最后我们坐在两扬声器的中轴线上听一张立体声CD，中间的人声变得稀薄了。但你必须在中轴线上聆听，位置一变，便会毫无反应，因为振幅相同的人声声波是在中轴线上相交的；而且同相位和相差180°两者声像的位置是在一条直线上的。
比较一下两种方法，显然后者声学方法所达到的效果是很小的，它没有电子做的彻底干净，但他们的道理是相通的。
特别指出一点，上述两种消声法的实际效果是很差的，和专门的歌声消除电路是无法比拟的。
实际上，完全抵消是不可能的。即使同一个单声道自己和自己相抵消能量也不会消逝，反而得到了另外的一种效果“假立体声”。这可以应用到实际工作上。
例如，我们将一话筒的信号输入混音器一通道，将该通道的PAN旋钮极左（极右），然后在该通道的AUX（辅助）输出或者DIR（直接）输出引一信号插入混音器的另一输入通道，并且把该通道的相位键按下，使其相位反转180°，同样将该通道的PAN极右（极左），然后把它们混合在立体声母线上。最后我们听到人声变得有“环绕感”了。PAN的极左（极右）为的是在左右扬声器上出现两个振幅相同但相位相反的声音，这就相当于将音箱接线柱反接。
这就是上文说的“同一个单声道自己和自己相抵消”。这个方法在录音系统里实现起来就简单的多了，利用延时器还可以制造出合唱效果。
不难看出，这和所谓的“M-S”立体声拾音技术如出一辙。M-S中S话筒（大部分是8字型话筒）的处理是和前者相同的；S话筒的处理和“假立体声”制作方法一样，也是反相后各自分别分配给左右声道。不同的M-S话筒组拾取的对象原本就是自然立体声，如立体声架子鼓、钢琴、整个乐队和真实的房间空间立体感等等，而前者的拾音对象为单声道；第二点不同是后者多出了一个M话筒，M话筒是拾取中央信息的，这些信息是平均分配到左右立体声母线上的（该通道PAN指向中央C），然后再和S话筒的两路反相信号组成完整的立体声。可见，很多现象是互相有联系的。
需要说的是，在几乎所有的环绕声处理芯片、人声处理芯片、人声消除芯片等专业音频处理集成电路里都能找到“反相”技术的影子。比如在上世纪末很著名的“SRS”虚拟环绕声芯片，它声称用两只音箱来产生虚幻的“5.1”感觉。
就像一些最习以为常的行为和事物却成为哲学家最迷惑的和急于找出原因的研究课题一样，大家觉得最初级最简单最不值得一提的“扬声器接线柱的连线方法”却蕴含着最微妙的音响理论，也可以说折射、引出了整个复杂的电声理论体系。
“理论”并非一定代表着冗长的晦涩难懂的数学公式和推导计算过程，它是我们对一件事物的理性认知程度和感悟程度的体现。它在我们心中，只不过有时表达不出来，但足以说明了我们的狂热和“发烧”。只要我们一如既往地热爱并痴迷一种行为艺术（所有的爱好都是行为艺术），就一定能领悟到一些只有自己能理解的、抽象的、形而上学的东西。
原创：北京路德建筑音响