各位讀者,您可知魔音家為何方神聖?不知?別怕,筆者亦不知;但雜誌上有說(音技第20期梁清一先生的人聲消除電路),魔音家者人聲替換電路也,如是而已!
人聲替換電路?那簡單,只要把訊源中的人聲部分(指主唱者部份)濾掉,另加進自己主唱的聲音,即能達成此目的;讀者們,您有否覺得很「好耶」?試想,當喇叭播出由您那粗獷豪邁的破嗓音主唱,外加Olivia Newton-John專屬樂隊配音的"PHYSICAL"時,您必有Rod Steuward "DO YOU THINK I AM SEXY?"的感覺吧?!
先別沉醉,您看過訊號的波形沒?那一海票尖尖陡陡、忽大忽小的無常波,哪些是樂器?哪些是合音?
哪些才是那該死的主唱者聲音?別氣餒,兄弟,有道是萬事起頭難,當接到一茫然無頭緒的個案時,先分析欲設計物的規範,然後逐步規劃、修正,則實物垂手可得矣!
先列出規範
針對現行流行音樂的特性,我們可歸納出下述幾點通則:①具雙聲道之立體效果;②主唱者之聲音,有中央聲道(center-channel)的特殊效應;③此效應理論上是音響工程師(sound engineer)利用左、右二聲道之主唱者部份,同相位相加而成;④低頻訊號(只由低音樂器所發聲者而言)亦出現在中央聲道;⑤非低頻訊號及其他合聲等,有趨左或右聲道之傾向。
依據上述通則,我們可規劃出魔音家電路所應具備的基本功能:①於正常狀況下,須能保持主唱者的訊號;②於替換狀況下,須將中央聲道中原主唱者之聲音消除;③同時存在於中央聲道的低頻訊號,仍須加以保存;④具有能加入自己或他人主唱聲音的功能。
好了,規範已經列出來了,開始逐步設計吧!
各單元之設定
欲保持原主唱者中央聲道的訊號,我們可採用音響工程師他們所用的觀念:將左右二聲道之主唱部分,同相相加而成。同相位相加?相加?嘿,就用加法器吧!
由於 i=VR/R1+VL/R2, 因 Vo=-R'●i,若R1=R2,則Vo=-R'/R1(VL+VR)。
顯然是同相位相加,哈,OP真好用!
同相位相加得中央聲道的訊號,若反相位相加又將如何?Millman先生曾說,反向相加,則所有的同模訊號(common mode signal,亦即振幅相等,相位相同之訊號)將會全部抵銷,這剛好又符合了規範要求;我們僅需將左、右二聲道之訊源分別加至OP-AMP的反相輸入端,即能將中央聲道之效應消除,線路圖如圖二。注意若R2/R1=R4/R3,則Vo=R2/R1(VL-VR)。
又,消除中央聲道訊號的同時,卻不可消除同屬於中央聲道的低頻訊號,如何是好呢?簡單,在左聲道之輸入途徑上串一濾波器,以保證僅160Hz以上之同模訊號方被消除。綜合上述各項,若欲節省零件,則設立一開關顯然是必要的。
若switch置於NORMAL位置時,則線路呈summing amplifier功用;若開關撥至ZAPper位置,線路即呈Differential amplifier,功能,將主唱者聲音給消除了。
設計至此,Zapper(魔音家)架構大致底定;惟如何方能加入自己的聲音?仍用summing amplifier的加法功能?好主意;但音波又應如何轉換成電壓訊號?對,就用麥克風吧。此時,魔音家之雛型(prototype)呼之欲出,但先別忙,麥克風線路亦設計出再說。
MIC線路,用一枚OP做非反相、增益可調式放大即可,請參考圖四。
至此全機骨架完成,詳細線路,如圖五所示。
至於未曾述及或計算之值,因與本文主旨不合,筆者不擬贅言,況且讀者皆乃音技名門出身,prototype一出,修修改改,人人皆會,此段就此打住。
選購零件
選購零件之唯一抉擇,在於價錢與性能間的取捨,套句老外的話叫做Trade-off between cost & performance。旗標的愛好者,您在翻μP的原文書時,是否也常見到trade-off一詞?其實這是工業界的一重要觀念:欲提高功能,成本必得提高;欲降低成本,則您就得犧牲部份的性能,故若欲添置任何儀器,必先列出預算,然後再考慮性能與價錢間的最佳拍檔,如此您必可得到單位價錢中所能得到的最高性能。
言歸正傳,話說魔音家線路,您若要求嚴格且又肯花錢,電阻可全用原廠菲利浦金皮電阻,PS或PP質電容,NE5534、LF356或LF357等高性能IC。但附註一點,適合音響用的IC,除了需低噪音、高速度外,尚須附加一條件:正與負的slew rate(迴轉率)須相等,否則音質可能有惡化之虞!
若您trade-off條件不一樣,筆者建議使用菲利浦碳膜電阻,Mylar級以上之電容,TL071、LF351以上之IC;若想物美價廉,圖六之零件表可算是絕佳搭配。
開始裝機!
魔音家電路最好使用PC板,其銅箔面與零件位置圖,如圖七(a)、(b)所示;需注意的是,別忘了接那二條朓線J。
J1至J4乃使用直角形,且可直接焊在PC板上的插座(right-angle PC-mount Jack),愛吃蘋果的讀者,您必然了解此物為何?對,就是Apple主機板上,人稱RF插座那玩意兒!
另外,拿一片鋁片權充面板,上裝二個switch,一為power,一為NORM/ZAP選擇;麥克風插座及線路上的兩個VR,也應在面板之適當位置固定或鑽孔;至此,您即可進行調整,並準備將魔音家電路插入您的音響系統了。
建立系統
先別忙著開魔音家電源,將其串入您的音響系統的Tape out/Tape monitor迴路,請參考圖九所示。
打開魔音家電路電源,再開您音響系統電源。選擇唱盤輸入,惟先將TAPE MONITOR開關置於OUT的位置。放下一張唱片,您應可聽到正常的立體聲音;將Zapper的選擇開關撥至NORM位置,按下您的Tape monitor開關,立體音效應變成Mono,在整體增益上,可能會有些微的下陷。
將其switch撥至ZAP狀態,主唱者聲音應立即消失,但立體擴展音效仍應存在,若仍有些許主唱者的聲音,調整CANCEL TRIM VR直至最佳效果;理論上,在VR旋轉臂中心附近的某點,應可找到答案。
接著插上耳機,再在Zapper上插進麥克風(注意:當音響系統中含有所謂的Live microphone時,千萬別用喇叭去聽音樂,否則一種屬於acoustic feedback的回授將會嚴重的損壞您的音響系統。)對著麥克風唱歌,調整MIC GAIN VR直至麥克風聲音與節目音壓適當混合為止;調整至此,全機完成,從此您可以隨意對著麥克風大吼,唱的再破,仍有專屬樂隊為您伴奏!
魔音家電路並非甚麼大線路,但本文之設計步驟卻是筆者看了八十幾期音技後才得到的觀念。設計一物,抄抄仿仿固可成事,但重要的是能否於仿的過程吸收新知識?看到線路照仿,或空想不作,都不是設計者應有的態度,設計者應隨時吸收新觀念,得到新構想後應設法證實之,Try-and-error方能將理論與實際熔成一爐,願與所有音技讀者共勉之。 (線路部份取材自Popular Electronic 7/1981)
轉載音響技術第86期FEB. 1983 人人喜愛的魔音家電路/黃基宏
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