自動混音技術探索（下）

江博文

在上一期的《自動混音技術探索（上）》一文中我們探討了使用自動混音技術的必要性，并詳細分析了“自動混音技術分類”中的其中一種——“Gating”算法。

本期我們繼續討論“自動混音技術分類”中的另一種——“Gainsharing”算法，以及“自動混音器的選擇與設計注意事項” 和“自動混音技術的應用和發展展望”。

自動混音技術分類

Gating

（詳細內容見《InfoAV China》6月刊，或關注“依馬獅視聽傳媒”微信公眾號查找對應內容）

Gainsharing

前文所說Gating+Noma的自動混音技術是一種正向思維的解決辦法，歸結起來三步走：1.話筒什么情況下開和關；2.話筒如何開和關；3.話筒開了如何平衡增益。而Gainsharing的技術則是一種逆向思維的解決辦法。

Gainsharing其實本質上是一套算法，可以簡單的用下面這句話來描述，“每一路輸入進行一定量的衰減，衰減量等于該路電平與所有通路電平總和之差，以dB加減。”這一套簡單有效的算法由美國音頻技術大拿于上世紀70年代提出，并在1976年取得專利。在專利保護的20年內只有幾家授權廠商在生產基于Gainsharing的自動混音器。直到專利保護期過后才在市場上逐漸出現相關的自動混音器，Gainsharing的技術也由此廣為人知。專利這把雙刃劍，此處就不多談了。我們來看看具體的實現方法。

通過上圖我們可以知道，通過預先混合得到總電平，然后在通過一個比較器得出每一路電平與總電平的差值，最后調整相應通道的VCA來實現增益的共享。具體公式如下：

Ln=Ln-[Sum（Ln ）-Ln ]

Ln：通道衰減前的電平即原電平

Ln：通道衰減后的實際電平

Sum（Ln ）：每個通道（衰減前）的總和電平

所有加減基于dB

可能從上面的公式來看還較難理解Gainsharing。換一種較為容易理解：當所有話筒都沒有人說話時，此時所有話筒拾取的都是幾乎等量的環境噪音，則每個話筒都分得幾乎相同的增益；當其中一個話筒說話時，此時該話筒將得到幾乎100%的增益，而其他未說話的話筒分享剩下的增益；當有2個話筒說話時，電平越大的得到的增益越多，電平越小的得到的增益越少，另一種情況就是假設兩者的電平一致，則兩者均分幾乎100%的增益，其他情況以此類推。從中我們可以看出Gainsharing永遠不會有多余的增益溢出，而是不斷在分配可用增益的過程。所以從理論上可以看出，Gainsharing自動混音可以很好地辨別出相干與非相干信號，對余量的需求將會比Gating的小。那帶給音頻工程師的益處就是減少一定的調試工作。

Gainsharing自動混音技術面臨一個問題是當話筒數量多的時候，沒有說話的話筒總和電平將足夠大，這樣有可能導致實際需要擴聲的話筒被減去過多的增益。所以對于一般的增益共享自動混音器建議通道數少于16只。當然也有廠商意識到了這些問題會提供相關的參數設置給工程師配置，主要通過更改分配比例來實現。

自動混音器的選擇與設計注意事項

通過上面的介紹我們了解兩種自動混音器的基本原理及各自的技術特點。那在實際的項目中我們該如何選擇自動混音器？這里給出的建議是：

首先盡可能測試即將使用的自動混音器或技術是否能完成我們的工作，如Gating是否吃字，Gainsharing是否有更多話筒處理的能力等等。

根據自身技術能力選擇。如Gating涉及門限，門限里面包含如何設置，啟動時間，釋放時間等等諸多的參數設置，則對此時需要充分了解每個設置的具體作用，那對技術人員的要求相對較高；而Gainsharing是一套自成體系的算法，幾乎沒有需要你自己設置的參數，相對來說對自動混音內的技術本身了解的要求則大大降低。

現場系統余量的許可。當現場余量足夠時則建議使用Gating自動混音技術；當現場余量不足時則可使用Gainsharing確保任何時候的系統安全。

積極參加各廠家的相關的培訓，充分了解各參數對應到的相關技術及解決的問題。

在自動混音器系統內實際要注意的除了對自動混音技術的了解以外，同時需要確保系統在正確的增益結構鏈路下。由于自動混音技術是根據實時電平大小來決定話筒開關或增益量的，所以如果增益結構不對很可能導致最終得到理想結果。

自動混音技術的應用和發展展望

自動混音的應用在誕生之初是為了解決演播廳等的多話筒管理問題，由于AV工程商的介入才發展到會議室內使用。從而構建一個自由無拘束的會議環境，并且大大減少會議的管理工作。但是由于中國技術的引進以及早期的自動混音器工作效果并不夠好，所以幾乎在廣播市場很少使用，很少有人知道會議室需要用自動混音器。但隨著越來越多國外高端廠商性能及效果良好的自動混音器引進，現在越來越多的會議室正在使用自動混音器或帶自動混音的DSP處理器。

實際我對自動混音技術的理解是：多話筒的自動化或智能化管理。所以任何需要用到多話筒的場合都可以使用自動混音技術。這里舉兩個例子供大家參考：

近幾年很流行的大型多人社交語言類節目，現場幾十只話筒的管理問題讓調音師絞盡腦汁。所以這種場合就需要使用自動混音技術來減少調音師的負擔。如上圖的愛情學院最終就選擇了基于DSP的自動混音技術結合相關DSP內置功能很好地解決了節目話筒管理的問題。

多功能劇場劇院也是需要自動混音技術的場合。這種類型的劇場劇院主要為開會服務，一年演出機會實際很少。然而現在的項目一般會按照標準劇院的模式去設計。往往造成開會時管理復雜，或總是需要專人管理。實際我們可以將此類場所看做一個大型的會議室。那會議室我們現在往往會使用DSP和DSP內部的自動混音來完成話筒管理，多功能的禮堂劇院同樣可以采用這樣的模式，通過合理的系統搭建實現無人值守的會議。

其他更多的應用這里不做一一列舉，記住自動混音幫助我們管理話筒，在任何的多話筒項目中你都可以考慮。

目前自動混音技術基本都市融合到各家的DSP內作為一個功能，所以在談發展時我們應當站在DSP的角度去考慮技術的發展。所以以下幾點是我認為可能的方向：

1.基于語音識別的自動混音技術。就目前所能見到的自動混音技術都是純粹基于電平來進行管理的，這樣或多或少會出現誤判。而當有語音識別的自動混音技術出現時，則可以很精準地啟動和關閉話筒。當然我這里說的語音識別并不是大家所熟悉的Siri或科大訊飛這些，這一類是非實時的處理且允許較長的響應時間，而在DSP內所談的語音識別技術是在毫秒級的快速判斷，且準確度必須很高，否則帶來的就是糟糕的會議體驗。目前已有頂尖的DSP廠商能實現這種類型的語音識別，未來可期。

2.加入會議管理的自動混音技術。目前而言自動混音技術主要場合是自由發言會議的場合。根據國內的實際情況，對會議管理要求更多的功能，則此時能通過開放式DSP內部編程來實現部分如優先等功能，但更為復雜的實現仍需要借助第三方。所以加入會議管理的自動混音也可能是一個課題。

總結

正如自動混音技術是為廣播事業而誕生最終被AV集成商青睞，當技術發展到足夠成熟能夠很好地完成它本應解決的問題，技術的應用則又會有新的發展。我們通過很好地理解技術的本源來更好地理解我們的產品以及為客戶提供更優質的溝通環境。

參考文獻

Dan Dugan （October 1989）. "Application of Automatic Mixing Techniques to Audio Consoles

Tom Stuckman and Steve Marks “AUTOMATIC MIXERS”

Biamp Technical Newsletter”Automixer”

Wikipedia “Automixer”