壓縮效果器在音頻處理中的應(yīng)用

朱籽豫

一、聲音的動態(tài)范圍

動態(tài)范圍（Dynamic range）被定義為一個系統(tǒng)所能容納的最小和最大聲音之間的差值，人類的聽覺系統(tǒng)、數(shù)字音頻系統(tǒng)等都與動態(tài)范圍息息相關(guān)，直接用db來表示。

為什么要控制音頻的動態(tài)范圍呢？首先，聲音的載體是不能承載動態(tài)范圍過大的聲音，大部分音樂的動態(tài)都在120～140db范圍內(nèi)，但在早期模擬磁帶時期，只支持60db的動態(tài)變化（除非是帶有降噪功能的系統(tǒng)，能將動態(tài)范圍提升15～30db），而CD光盤也只是可以支持90db的動態(tài)變化。其次，如果系統(tǒng)工作在20或24bit下，則系統(tǒng)或每條音軌的動態(tài)范圍都遠超于人耳所感知的動態(tài)范圍，如此寬的動態(tài)范圍內(nèi)，除非音頻能夠在完全沒有噪聲的環(huán)境下重放，否則一些細小的聲音細節(jié)都會被掩蓋在環(huán)境噪聲中。而較高音量會過大讓聽眾無法承受，難以聆聽。如果過寬的動態(tài)范圍在有限的媒介系統(tǒng)重放時，往往會丟失了很多聲音的信息，如今，隨著磁帶錄音機使用的越來越少，我們也會在各種重放系統(tǒng)中來回切換，為了讓聲音適應(yīng)媒介系統(tǒng)如：手機、汽車、劇場、廣播等，我們就必須要控制音頻的動態(tài)，調(diào)整音頻信號最小音量和最大音量的差值。動態(tài)處理器就是用來實現(xiàn)控制聲音信號電平的效果器。常見的動態(tài)處理器有：壓縮器（Compressor）、限制器（Limiter）、擴展器/門限器（Expander/Gate）、齒音消除器（De-Esser）等。然而本文將對壓縮器進行主要的分析探究。

二、壓縮器的發(fā)展史

壓縮器最早產(chǎn)生在1930年代，是為了服務(wù)于廣播行業(yè)，當時早期廣播的傳播一直遇到一個問題就是，如果節(jié)目的電平超過某個特定電平閾值時，發(fā)射機就會過載燒壞保險絲，所以工程師們一直努力的解決這個問題，為了讓收聽端的聽眾聽到正常的聲音，就這樣，壓縮器因此產(chǎn)生，其實早期的壓縮器更像是限制器。1937年，著名的WesternElectric西電公司發(fā)布了一款真正意義的音頻放大限制器，這也是最早的限制器/壓縮器的鼻祖。1950年Fairchild的首席設(shè)計師Rein Narma設(shè)計出了Fairchild 660/670電子管壓縮限制器，成為了Vari-Mu（Variable-Mu）電子管壓縮器的鼻祖。接著在60年代中期，大名鼎鼎的LA-2A問世，它的原理是利用光信號于光敏電阻之間的相互作用來對壓縮器的增益進行調(diào)整，光阻會處理壓縮電路的信號。但是，這種Opt（Optical）光電效果器的一大問題就是響應(yīng)速度較慢。1967年UREI公司設(shè)計并發(fā)布了以FET場效應(yīng)晶體管為原理的1176壓縮器，它的反應(yīng)速度有了很大提升，它使用的是半導體的晶體管，適合處理瞬態(tài)變化較大的聲音。1971年David E.Blackmer設(shè)計了以VCA為原理和RMS信號探測技術(shù)的dbx160壓縮器，自此打開了VCA壓縮器的大門。1980年代末，這時出現(xiàn)了數(shù)字音頻工作站，壓縮器進入到了數(shù)字領(lǐng)域，它不會再受到實時反應(yīng)的電路元件的束縛。直至今天，數(shù)字世界的壓縮器——壓縮器插件，變成了混音師們最常用的壓縮器工具。

就這樣，其實早期，錄音師們就很快將壓縮器運用在錄音棚和混音工作中，與廣播服務(wù)行業(yè)一樣，在錄音過程中也同樣要將音頻信號進行增益的調(diào)整。當時，錄音師們會使用壓縮器來抑制峰值，因為只有這樣做，才不會讓刻錄在唱片的聲音內(nèi)容出現(xiàn)失真。隨后，壓縮器的使用也用來保護錄音磁帶不出現(xiàn)過飽和，再后來用于防止數(shù)字錄音系統(tǒng)出現(xiàn)削波的問題。除此之外，壓縮器同時也用于減小音樂演奏的動態(tài)變化或者用于控制將人聲由較弱增強到較強音量的變化。到了20世紀60年代，Urei 1176、Fairchild660/670或LA-2A這一類型的壓縮器已經(jīng)成為錄音棚內(nèi)的常見的硬件設(shè)備。

三、壓縮器的基本原理和常用參數(shù)解析

（一）壓縮器的基本原理

壓縮器簡單來說可以理解為一個調(diào)整音量大小的自動推子，工作原理是將偵測到的音頻信號的電平根據(jù)壓縮器閾值的設(shè)定，對于超過閾值的部分，按照一定比例進行音量的降低，也會將音量過小的部分提升放大，使得音軌的音量變得更加流暢、平均、圓滑。使用壓縮器可以達到以下目的：（1）控制信號動態(tài)；（2）使重放的或輸出的動態(tài)范圍與整體的動態(tài)范圍相互匹配；（3）使某件樂器與整首歌曲或者節(jié)目的整體動態(tài)相匹配。其實壓縮器的本質(zhì)就是上文中提到的縮小動態(tài)范圍。

（二）壓縮器常見的控制參數(shù)

無論是使用軟件或者硬件，它的操作原理都是通過改變參數(shù)來控制信號動態(tài)，所以要想真正使用好壓縮器，就要了解它的關(guān)鍵參數(shù)以及使用技巧，下面我們來了解一下壓縮效果器的幾個核心的參數(shù)。

Threshold閾值：閾值決定了壓縮器從哪一個電平值開始對輸入的信號進行增益衰減的處理，只有當電平信號超過閾值，壓縮器才進行工作，相反，低于閾值的信號通常不工作，相對于高一點的閾值線，壓縮在低一點的閾值線時工作會更加活躍。閾值作為動態(tài)類效果器來說是很關(guān)鍵的一個參數(shù)，也分為兩種方式：可變閾值和固定閾值。在數(shù)字混音領(lǐng)域中，通常是以峰值電平來進行控制的，往往以db為單位。

Ratio壓縮比：壓縮比決定了壓縮器在啟動壓縮后實際的壓縮量，也就是說它決定了超過閾值的信號向閾值線衰減的程度。例如，當壓縮比為3:1時，超過閾值的電平信號每3db，就只有1db的信號輸出，信號超過閾值9db，則超出的部分將被壓縮為之前的1/3，輸出電平為3db。這也就是壓縮器會將超出閾值的信號按比例進行衰減。壓縮比的值越大，實際的壓縮量也就越大。值得注意的是，壓縮比是只對音頻信號超過閾值的部分起作用。當信號低于閾值的時候，壓縮器是不會將這個壓縮比施加于信號中的。也就是說，實際上，低于閾值的信號是不會產(chǎn)生壓縮的。

Attack啟動時間：Attack決定了信號在超過閾值時，壓縮器需要多久開始完全進入壓縮狀態(tài)。它決定了增益衰減產(chǎn)生的速度，也就是增益衰減到最終增益值的一定百分比（通常為63%）時所需要的時間。較長的啟動時間意味著更多的聲音信號在通過閾值后是沒有被壓縮的，而較短的啟動時間則意味著很少的未被壓縮的原始信號通過閾值。根據(jù)筆者的使用經(jīng)驗來說，對一些起振時間較長的樂器，如Bass等，如果Attack的時間較短，會讓聽眾感受到一種很突然的聲音變化。當遇見一些起振時間快的樂器，以軍鼓為例，如果將壓縮器的Attack設(shè)置越長，則原始起振過程保留的越完整，對于整個軍鼓信號來說，長的建立時間讓整個信號幾乎不受影響。所以，這個要靠自己不斷的嘗試，在不改變聲音音色的前提下，根據(jù)內(nèi)心想要的聲音，設(shè)置出最合適的Attack。

Release釋放時間：Release決定了當信號低于閾值之下時，設(shè)備需要多長時間將壓縮動作恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)，不再壓縮信號。過短的釋放時間會使得動態(tài)變化的過快，使得人們能夠感知到聲音變化，而過長的釋放時間會影響聲音由大變小的動態(tài)過渡。筆者發(fā)現(xiàn)，有些恢復(fù)過程都是在信號靜音情況下進行的，這說明了，釋放時間對于很少有靜音狀態(tài)的樂器來說顯得更為重要，例如吊镲，對這一類型樂器進行壓縮時，過短的釋放時間可能會導致抽吸現(xiàn)象。

Makeup Gain增益補償：壓縮器在工作后會將聲音信號中響度過大的部分變小，因此，被壓縮過的信號在響度上聽起來可能會降低，Makeup Gain增益補償就是可以將控制的輸出電平信號進行補償，對壓縮產(chǎn)生的增益衰減做響度的提升。注意，這種補償操作不是單一的，無論是低于還是高于閾值的信號均會被提升。

Knee拐點：拐點是壓縮比由恒定的增益向已設(shè)置好的壓縮比數(shù)值變化的那個點，它位置取決與閾值的位置。我們常將它分為兩類——硬拐點和軟拐點。

通過對上面幾個參數(shù)的了解，我們也要逐漸的學會使用它，壓縮器的理念是為了縮小音軌、音樂的整體動態(tài)范圍，或者使整體電平提升到合適的響度，并不是要改變音軌的本身的聲音。在不適當?shù)氖褂脡嚎s器或過分壓縮都會影響作品的色彩，所以我們在使用過程中要注意好以上參數(shù)的細節(jié)。

四、壓縮器在音頻處理中的應(yīng)用

混音是一門藝術(shù)，它沒有絕對正確的答案和固定的參數(shù)，它不是模版可以解決的，只有我們通過使用效果器得到了自己想要的聲音，那就是對的，是好的聲音。在混音中，對人聲信號的平衡處理是最為重要的，因為它們的電平幅度往往很大，同時它也是歌曲的中心。對于鼓來說，增加它的沖擊力顯然會放在首位。不同的樂器，電平平衡的處理方式也可能是不一樣的，可能在這首歌曲中混音師們希望人聲壓縮的痕跡不要太過于明顯，希望軍鼓的壓縮效果更強烈一些。另一首歌曲中他們想得到一個相對柔和的鼓。

對于人聲來說，由于人聲音色的特殊性，并且要符合歌曲的情感，合理處理歌曲副歌部分的動態(tài)范圍顯得尤為重要。有時人聲聽起來風格不符合歌曲的力量感，我們就需要使用壓縮器來處理人聲的動態(tài)，減少最大電平信號與音軌平均電平的差別，這樣才能使得人聲與歌曲更加協(xié)和，融入歌曲中，音樂才會更加飽滿。

壓縮器也可以被當作一種振幅包絡(luò)工具來使用，混音師通過這種操作讓聲音更加完美的協(xié)調(diào)在一起。它控制著波形的外觀和振幅特征。舉個例子，增強軍鼓的起振效果，首先我們的啟動時間不要太快，不然軍鼓的音頭會被壓掉。然后加大壓縮比，慢慢的拉低閾值。這樣的壓縮方式可以得到一個音頭瞬態(tài)變化很大的聲音，它讓軍鼓的起振包絡(luò)變得更加尖銳。改變壓縮器的釋放數(shù)值，這樣我們還可以對振幅包絡(luò)進行創(chuàng)造性的重塑?？焖俚尼尫艜r間能夠讓聲音的振幅更快的恢復(fù)，即使是在聲音衰減的部分也是如此，如果將軍鼓的釋放時間調(diào)至快速，它尾部的聲音就會快速的恢復(fù)，也就是沒有壓縮。這種處理方式能夠增加軍鼓可聞的聲音長度，讓人們更容易在音樂中分辨出軍鼓每一次的敲擊，將各個樂器更協(xié)調(diào)的組織到一起。

其實壓縮產(chǎn)生的聲音效果并不是只有一種，就像我們所了解的一樣，壓縮可以用來防止聲音過載、控制動態(tài)范圍、增加響度、讓演奏變得平順、改變振幅包絡(luò)等等，為了可以正確使用它，我們要知道我們在處理聲音時追求的是哪一種效果。一個針對人聲的壓縮器與一個針對鼓組的壓縮器，二者的目的可能是不同的。

當混音師們用一種壓縮器來處理某一件樂器的時候，他們從不會直接說明針對這一件樂器能夠正確發(fā)揮作用的全部壓縮器的型號。之所以使用這個壓縮器，是因為他們有目標，知道要達到什么樣的音響效果。他們要去修正其中存在的問題，讓這一音軌與其他音軌更加自然、協(xié)調(diào)的融合在一起，也或者他們想要更加突出這一音軌的某些吸引人的特性。所以我們更要多觀察，多實踐，慢慢學習理解壓縮運用策略，針對特定音軌使用特定的壓縮器。

結(jié) 語

本文通過論述壓縮器的工作原理，常用參數(shù)和使用技巧等方面闡述了壓縮器在音頻處理中的重要作用，它也成為了混音過程中至關(guān)重要的一環(huán)。目前，市面上有很多種類的壓縮器，在實際使用上，我們要針對不同的音軌選擇合適的壓縮器以得到我們想要追求的聲音效果。與此同時，同類型壓縮器的作用在實際使用上也是有所區(qū)別的，所以要在達到聲音預(yù)期的前提下使用相對熟悉的壓縮器品牌。但是最重要的還是要熟練掌握壓縮器的使用原理與技巧?！?/p>