双声道立体声与卡侬平衡线的“纠葛”

科技玩点原始事 2024-02-22 02:53:37

我开发的视频会议软件上次遭遇了“回音门”(详见《网络视频会议“回声”的消除》),昨天终于彻底解决了,但是调试时出现了新的问题。

主会场音箱播放的远端(分会场)讲话声尖利刺耳,带着丝丝的高频,模糊不清,仿佛被强制压缩了一样。

线路设这样的:主会场视频会议软件的话筒收音从会议话筒集线器中取得;声卡输出(远端音频)通过小三芯转卡侬经“隔离器”接入调音台一路推子的卡侬口。

卡侬转3芯

查找问题时,我打算更换一路推子,拔出卡侬头的一瞬间,我听到了一声“舒服”的声音,进而发现拔出一点点卡侬头,“虚接”时声音就正常了。

顺着线路查找,发现在声卡端,拔出一小节小三芯也可以令声音正常,这样原因就清楚了。

将小三芯转卡侬头换为大三芯转卡侬,将大三芯插入一个单声道小2芯转大2芯,再插入声卡的线路输出,问题就解决了。之所以这么组合,是因为现场没有小2芯换卡侬的转接线。

单声道转换头

根据今天的故障,有两点值得总结:

1、今天这种声音“异常”,尤其是“声音压缩”的感觉,就是“平衡”传输异常导致的,具体原因我们下面分析。

2、PC声卡双声道转卡侬口,需要认真对待,一定要安装“规范”使用对应的线材。

【原理分析】

从电脑到调音台,使用的是标准2芯带屏蔽话筒线,两端都是卡侬接头。这种做法可以实现“平衡”连接,能够消除传输过程中的“噪音”。消除噪音的原理就是在发送端,2芯电缆(信号的正与副)与屏蔽层(地线)均传送相同的内容,只是两个信号相位相反。调音台在接收到这组信号后,会用正信号减去负信号,如:(+5)-(-5)=10,得到一个增强的正信号,如果噪音附加在信号上,则不会出现相位相反,这样在接收端做减法时,如:(+3)-(+3)3=0,噪音就消失了。(详见《》)

平衡消噪原理

这次是从声卡(3.5立体声接口)输出,经一个3.5立体声转卡侬的成品线,送到了调音台。三芯的插杆不但支持立体声信号传送,也支持“平衡”单声道传送,我们使用的就是后者。这中三芯插杆接线分为“芯”、“环”、“套”,分别对应平衡传输的“正”、“负”、“地”。三芯插杆在立体声传送时,“芯”、“环”、“套”分别对应“左”、“右”、“地”。这样,在我们这个案例中,就成了将左声道信号送入了“平衡”系统的“正”、右声道信号送入了“平衡”系统的“负”。

3新插头内部

视频会议系统在远端(分会场)使用的普通话筒,是单声道的,会议软件采集后拆分为双声道信号发送到主会场,因此这两个声道的信号内容相同而且相位相同,在调音台接收端,按照“平衡”系统法则,对这两个信号做了“减法”,抵消了很多有用信号,因此音质严重下降。之所以没有像噪音一样被彻底消除,是因为会议系统存在“延迟”导致并不是时时刻刻都完完全全的相同。这就是本次故障的“元凶”。

如果利用这种连接方式传送真正的立体声,两个声道内容不同,会不会就没关系了?不是的,传送立体声时,左右两个声道也不是完全不同,还是有很多相同的信息,这些相同信息被抵消后,从音箱中传出的声音音质也是不佳的。如果是歌曲,我们会听到一个奇怪的现象,人声被严重削弱,仿佛被“消音”了。这其实就是平衡系统将左右声道共有的人声抵消掉了造成的。这个原理就是“消除原唱”类软件的核心算法。

【解决方案】

原理搞清楚后,我们可以采用三种解决方案:

1、就是本次现场的救急方案,用一个2芯单声道转接头解决,原理就是利用这个转接头,将“环”、“地”合并,只传送了左声道到调音台,这时“负”信号是与“地”相同是0,抵消也就没有了意义(如:5-0=5),信号得到了保留,声音自然就正常了,当然“平衡消噪音”的功能也丧失了。

单声道插头转双声道

2、制作一个专用转接线,3.5插头一侧用2芯的插头,左声道(芯)与卡侬头的“正”连接,右声道与“地”合并,接在卡侬头的“地”上;卡侬头一侧只接“正”,“负”与“地”合并,原理与上面类似。

双声道转卡侬单声道

3、以上两种办法适用于以语音为主的场景,损失了1路立体声,如果需要保留左右两声道,需要制作3.5立体声3芯插头转2个卡侬头的转接线。插杆的“芯”与“屏蔽”进入一个卡侬头;“环”与“屏蔽”进入一个卡侬头。这样,需要立体声就将两个卡侬头同时接入调音台,只需要单声道时,可以选择左右声道的其中之一接入调音台。

双声道转卡侬双头

【最后】

建议在声卡与调音台之间的线路中,增加“隔离器”,这样的好处有2条:

1、上面的3个方案,解决了声音异常的问题,但是丧失了“平衡消噪”的功能。因此加“隔离器”可以有效消除“交流声”等噪音。(详见《》)

2、调音台的卡侬口,可以提供48V幻像供电给电容麦克风使用,但如果误操作对连接声卡的卡农头供了电,会导致声卡的损坏,用了“隔离器”就可以有效避免此类情况。当然电脑使用大5.36插杆与调音台连接,就不会出现这种情况了(幻像供电仅对卡侬供电)。

隔离器

到此这次的故障我总结完成。不过,也有一个小的疑问:立体声转卡侬时,能否将左右声道的信号合并,接入卡侬的“正信号”,屏蔽与卡侬的“地”连接,请问这样连接行不行?会导致什么故障?为什么?希望朋友们不吝赐教!

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