迴聲器原理簡介－老音響資料庫/蘇桑部落格

　　迴聲器顧名思義,是一個製造迴聲效果的機器。迴聲是聲音遇到堅硬的東西被反射回來以後的聲音,也就是一個比原來聲音延遲(Delay)一些而又和原來聲音一樣的聲音; 迴聲器是用一些電子和機械的設備來達到時間延遲的效果。

　　很多人都有這種經驗,在一間相當封閉而又缺乏吸音材料的房間裡(浴室大部分都合乎這一個條件),唱或哼一首歌,會覺得自己的歌聲似乎比平常好些(這也許是許多人喜歡一邊沐浴,一邊唱歌的原因之一)。這個效果是因為聲音離開了我們的嘴巴之後,被四周圍堅硬的東西所反射,再回到我們的耳朵,也就是迴聲的效果。迴聲能使聲音變得更寬闊,更嘹亮,所以一般錄音室或者是現場表演,為了達到這種迴聲的效果,就必須借助於迴聲器。

基本工作原理

　　為了要達到上面所說的聲音延時效果,專家們設計出各式各樣能產生這種效果的機器,雖然這些機器的動作各個不同,但是它們的基本工作原裡卻都是一樣的,圖一是工作原理的方塊圖。輸入訊號經過訊號分配器,分成為主訊號和迴聲訊號,下面我們把主訊號和迴聲訊號分開來說明。

　　主訊號經過音量控制器,可以調整訊號輸出的大小,同時可以避免因輸入訊號太大而引起的失真。經過音量調整的訊號輸入一個線性放大器,把訊號作適當的放大,以補償主訊號在訊號分配和混合器中的損失,最後主訊號進入訊號混合器和延時訊號混合,混合器出來的訊號就是輸出訊號。

　　迴聲訊號首先進入迴聲輸入控制器,調整輸入訊號的大小和防止輸入訊號過大而引起的失真。經過調整以後的迴聲訊號輸入延時裝置,延時裝置是整個迴聲器的心臟,迴聲器效果的好壞,完全就在這裡決定了(後文將專文把延時裝置作一個詳細的介紹)。經過延時裝置的迴聲訊號相當的小,必須再經過一個線性放大器,做適當的放大,放大以後的迴聲訊號經過迴聲輸出控制器,以控制迴聲效果的大小,適當大小的迴聲訊號最後進入訊號混合器和主訊號混合。在線性放大器中有一部份的訊號經過一個衰減控制器,回輸到延時裝置裡,這一個回輸裝置能使一個訊號重複的出現好幾次,也就是一個聲音迴聲好幾次,至於出現次數可以由衰減控制器來調整。

　　在圖一中讀者一定會發現,既然迴聲輸入控制器能調整輸入訊號的大小,也就是能夠控制迴聲訊號輸出的大小,為什麼還要一個迴聲輸出控制器來控制輸出的大小,這不是重複了嗎?不是的,當然迴聲輸入控制器的確也能控制輸出迴聲訊號的大小,但是它最主要的功用卻是在防止輸出訊號過大而引起的失真,平常都是把它調整在最大而不失真的輸出位置上。因為電的速度太快了,如果想在電子元件上動手而達到延時的效果實在太難了,所以一般延時裝置裡都有機械裝置,機械的雜音相當大,為了提高S/N比,在不失真的狀況下,輸入電子訊號要儘量的大。因為這個限制,必須再裝一個迴聲輸出控制器。

彈簧的迴聲器

　　這一種迴聲器它的心臟就是一個彈簧。因為彈簧本身能夠傳送各種的波,當一個波在彈簧的一端發生,順著彈簧錢進,最後到達了彈簧的另一端,這一段時間就是迴聲器所要的延時效果。

　　圖二式彈簧在這個迴聲器裡工作的情形。一個兩端被固定的彈簧,在彈簧的兩端各有一個線圈。當一個音頻訊號電流被加到線圈A上,線圈A產生感應磁場,這個磁場使得彈簧產生對應的振動,對應的振動沿著彈簧傳送到彈簧的另一端,B線圈是一個能感應彈簧振動的線圈,把彈簧的振動轉變成感應電壓,因此B線圈的兩端就產生了加到A線圈上的音頻電壓。因為振動在彈簧上傳送需要一段時間,所以B線圈上所感應的音頻電壓就要比A線圈要晚一段時間發生,這就達到了延時的效果。

　　這種彈簧迴聲器的缺點相當多: 一、感應線圈不只能感應訊號振動,同時也能感應彈簧本身的雜音、外界的雜音。二、因為彈簧本身有相當的質量,如果在加上用導磁係數高的鐵心線圈,就會使得頻率響應變得很差,有許多這一類的廉價品,頻率響應不到3KHz,而且失真也相當大,其迴聲的效果有如在金屬筒內發生。三、很容易感應到外界的震動,如果整個音響系統裡,喇叭和迴聲器的距離不夠遠的話,喇叭的聲音就會傳到迴聲器,引起彈簧的震動,小則產生不愉快的聲音,大則造成回授。四、延遲的時間由彈簧的長度決定,彈簧越長,振動從彈簧這一端傳到那一端所需要的時間就越長,延時也越久,彈簧越短,延時也越短。為了要達到足夠長的延時,就要使用相當長的彈簧,迴聲器就成了龐然大物,攜帶不便。

　　同樣使用彈簧的迴聲器,效果的好壞可以差得很多,價格的高低當然也差得很多。一些價格比較低的迴聲器,像先鋒牌(Pioneer)所生產的Reverberation Amplifier 202,裡面只是一個彈簧匣和一些線性放大線路,這種迴聲器高頻雜音相當大,頻率響應在5KHz以下,延時不到500毫秒,而當把迴音時間(指迴聲完全消失)鈕(Timer)加大時,很容易就發生回授。但是高級的彈簧迴聲器像AKG BX20E Reverberation Unit(圖三),採用特別材料製成的彈簧和低失真的線圈,最重要的隔離非常好。這種迴聲器延時長達4.5秒,S/N比大於-69dB,頻率響應高達12KHz以上,在100dB SPL(Sound Pressure Level)下,仍然不會產生回授,價格約NT$ 250,000以上。

錄放音式迴聲器

　　如果你手上所有一部三頭(消、錄、放)式錄放音機,我們可以先做一個小小的實驗。首先把速度放在最慢(3¾或1⅞),然後隨便選一段你很熟的唱片來錄音。因為三頭式錄放音機可以同時錄音頭錄音,放音頭放音,這時後擴大機可以同時選擇唱片而又把Tape鈕按下,或撥在Tape Monitor的位置,這個時候我們聽見的音樂是經過錄音機再放出來的聲音。一般三頭式錄音機都有一個可以選擇Source或者是Tape的鈕子,Source是指訊號只經過電子元件就輸出,Tape則是指訊號經過錄音頭錄在錄音帶上再經過放音頭放出來。現在我們可以開始作這一個實驗了,首先把錄放音機放在Source位置,然後注意的聽,在把鈕子撥到Tape的位置上,我們就可在聽到剛才鈕子放在Source上的聲音。這個延時的效應,絕大部分的讀者大概早就發現了,而使用錄放音方式的迴聲器,基本上就是使用這個原理來達到延時的效果,只不過是效果更顯著些,我們姑且稱之為錄放音式迴聲器。(註)

　　圖四是這個迴聲器的工作情形。首先錄音頭把訊號錄在帶子上,然後帶子走到放音頭再把聲音放出來,最後消音頭把訊號消掉,準備再錄。這種機器一般來說效果都還不錯,最常見的這種機器分成兩種形式。一種是使用一般的錄音帶(圖五)接成一個環,可以連續不斷的使用,從圖上算起來第一個是消音頭,第二個是錄音頭,依次下來五個放音頭,選擇不同的放音頭,可以得到不同的延時效果,也可以同時選擇幾個放音頭一齊使用,得到比較複雜的效果,選擇放音頭可以由正面面板上的按鈕來決定。

這種迴聲器的效果相當好,因為它和錄音機的構造幾乎完全一樣,所以在理論上可以作得和錄音機一樣好。它的缺點是在錄音帶,當這個機器在使用的時候,錄音帶必須一次又一次的經過消、錄、放音頭,磁粉會慢慢的從錄音帶上脫落,磁粉脫落到某一個程度,錄音帶就必須更換,如果想要有好的效果,每隔幾個小時就必須換新帶子,此外脫落磁粉還會把磁頭阻塞,使頻率響應低落,必須常常清理,使用麻煩使這種機器不被廣泛採用。MEAZZI層生產的Golden Sound就是這種機器。(圖六)

　　第二種使用錄放音式的迴聲器和第一種大致相同,只是把一個鋼絲盤來代替錄音帶,圖七逆時針算起來,第一個是錄音頭,依次二、三、四、五是放音頭,最後一個是消音頭。使用這種鋼絲盤的好處是不必顧慮到磁粉剝落阻塞錄放音頭的問題,使用相當方便; 但是一般來說鋼絲盤在連續不斷使用的狀況下,每隔依、兩個月還是必須擦拭一下。頻率響應不夠好是鋼絲盤錄音的缺點,一般來說只到7KHz。Binson Echorec是以生產這種鋼絲盤迴聲器出名的,因為體積小,攜帶方便,頻率響應還不錯,機器相當牢固,安裝很簡單,目前在台灣幾乎所有現場表演的場所都少不了它,價格約NT$ 6萬元左右。

迴聲器的操作

　　目前在市面上銷售的迴聲器有許多種,各有各的設計和操作方法,一般來說還是以Binson的操作比較複雜,效果也比較好。可以說如果能夠把Binson操作得很好,其它牌子的迴聲器也一定沒有問題,所以下面的操作說明是以Binson為主,其他廠牌就不再詳細說明。

　　圖八是Binson A605TR Echorec的全部操作部份。Play Back Head是選擇放音頭,也就是選擇迴音延時的訊號,Back是選擇哪些放音頭的訊號要再送回延時裝置的輸入。Echo、Repeat、Swell是選擇迴聲的形式,Echo鈕是指最簡單的一個訊號輸入迴聲器,每按下一個Play Back Head選擇紐,可以得到一個延時訊號輸出。Repeat是把Play Back Head放出來的延時訊號在送回一部分到延時裝置的輸入,也就是錄音頭,Back的鈕子是選擇要哪些放音頭的訊號再送回到錄音頭,Repeat得到的效果是一個訊號輸入迴聲器,可以得到一連串的延時訊號,一個比一個小,漸漸的消失。Swell是把所有Play Back Head的訊號混合在一起再送回錄音頭,可以得到一片混亂的延時訊號,近四在一間密閉堅硬的房間裡,因為四面八方的距離不等,各方面反射回來的聲音延時也不等,Swell效果是最近似真正的迴聲,所以一般使用得最多; Length of Swell是控制Swell的時間要多久完全消逝,不過如果開得太大,會起振盪。Binson Echorec其它的鈕子像Input Control Bass、Treble、Volume前面都已經說過不必再贅言。

　　一般簡單的迴聲器可能只有一個Timer鈕子,這一個鈕子同時控制了迴聲的大小和長度,迴聲越大,迴聲消失的時間也越長,迴聲越小,消失的時間也越快,控制相當的不方便,效果當然也差。

電腦化迴聲器

　　前面介紹的幾種迴聲器,除了頻率響應不夠好,體積太大,使用不便外,還有一個無法彌補的缺點就是方向性。試想如果我們在一個密閉的房間裡,迴聲一定是來自四面八方,而前述的幾種迴聲器,都是把輸入訊號和延時訊號混合在一起當作輸出訊號,輸出訊號經過放大再送到喇叭,結果聽眾聽到的聲音是一個方向的。目前在美國有一種最新的Digital Delay System來達成延時效應的迴聲器。這種迴聲器是一個19吋寬的標準機架(Standard reck),機架中可插入八塊延時模板(Delay Module),和五個輸出模板(Output Module),每塊模板的延時從5到40mS自行調整,整個機架(Main frame)的延時是40到320mS。五個輸出的時間可以個別調整。這種機架可以同時再串聯九個,延時可以達到3,200mS。這種迴聲器因未完全是電子元件組成,效果非常非常好。下面抄錄其規範(Specifications)供大家參考: