为什么会发生数字音频削波以及如何避免它

Process · 发表于 2022-10-10

为什么会发生数字音频削波以及如何避免它

例如，将输入增益调得过高会在数字录音系统中产生令人不安的噪音。但是裁剪是一个很容易解决和避免的问题。

话虽如此，如果我告诉你可以在DAW中使用音频剪辑呢?

但什么是数字剪辑呢?它像模拟失真吗?为什么在daw中会发生剪切?

什么是数字剪辑?剪辑到底是什么意思?

数字削波是录制的增益水平过高或过度提升预先存在的音频的结果。换句话说，如果信号超出录音设备的响度上限，你将对其进行剪辑。

我们称这种数字波形失真削波是因为它将声波的波峰和波谷从信号的其余部分中削除。

数字削波的发生方式与模拟削波相同。例如，如果你将放大器推到其极限并且使信号失真，则放大器会进入过载状态。将信号放大到扬声器可以处理的最大电平会导致信号失真，并可能损坏扬声器。

数字削波是录制的增益水平过高或过度提升预先存在的音频的结果。换句话说，如果信号超出录音设备的响度上限，你将削波信号。
因此，你可以通过过载录音设备来剪辑模拟和数字信号。
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为什么会出现数字削波？
当输入信号的电平高于录音设备的响度上限时，就会发生数字削波。因此，任何突破天花板的信号都会被切断，从而导致可怕的噪音渗透到你的信号中。

任何突破天花板的信号都会被忽略，而可怕的数字削波声音就是你的信号破裂。

音频接口之类的录音设备为你提供了一定数量的“动态余量”来进行录音。因此，以高于此响度上限的电平进行录音会剪掉声波的波峰和波谷。

但数字削波可能出现在你的数字信号通道中的任何地方——而不仅仅是在输入级。例如，你可以使用插件将信号增强太多，你可以将虚拟乐器增强太多，并且如果你的混音器输入通道电平太高，你可以剪辑你的主通道。

因此，在每个录音阶段之前调整输入电平有助于减轻削波。但我们稍后再谈。

数字削波与模拟失真
当我们过度驱动模拟设备中的电路和晶体管时，就会发生模拟削波。

但是在模拟信号基于硬件设备电路失真的情况下，数字系统会使用算法生成“削波”。

此外，模拟失真使声波变平方，相比之下，数字削波将波峰和波谷清除干净。

另一方面，只有一种类型的数字削波，但有三种类型的模拟失真。这些包括：

加倍
失真
模糊
你可以在录音会话中注意到每种类型的失真，但失真和模糊比过载要明显得多。

作为三者中最轻的一种，过载是许多音乐流派中使用的一种创造性效果。但是意外失真会降低录音质量，听起来也不是很好。

其次，失真会明显破坏音频，并可能影响音频质量。

为什么数字剪辑对你很重要

首先，如果你截取输入信号你会听到一个可怕的噪音。因此，如果你在输入端超速处理信号，这种噪声会破坏你的录音。

你肯定会听到它，它也可能损坏你的设备。

其次，严重的削波开始破坏你的信号。因此，剪裁越严重，你就越会破坏录音，直到听起来像一堆可怕的噪音。

但是，需要注意的是剪辑的严重性。许多专业音乐创造性地使用剪辑，因为你可以引入较小的剪辑并且不会引人注意。

这种做法在混音的其余部分为你提供了更多的“动态余量”，因为信号在达到响度上限后不会立即失真。

因此，你可以将红色削波指示器视为警告，而不是不惜一切代价避免的危险怪物。相反，用你的耳朵倾听明显的信号衰减。

数字剪辑听起来像什么？
随着可怕的噪音渗入信号，服务器削波听起来就像你的录音正在破裂。你越是突破响度上限，你的录音就会因噪音和响度而变得越失真。

尽管有好处，但在计算机上制作音乐与在模拟设备上制作音乐有类似的限制。信号的响度是有限制的，所以让我们来看看为什么会这样。

dBfs 是什么意思？
我们在这篇文章中提到了很多“响度上限”。好吧，它的实际名称是 0 dBFS 上限。

dBFS 表示相对于全刻度的分贝，它是数字系统中测量信号幅度的测量单位。

什么是0db？
0 dBFS是你的输入信号在发生削波之前可以达到的最大幅度电平。换句话说，0dBFS 是我们之前讨论的动态余量的上限。低于最大值的测量值始终为负值。

此外，影响信号大约 6dBFS 会使信号的音量加倍或减半——取决于你是增加还是衰减推子——从而增加或减少 10dB。

你的曲目很响亮，但动态在哪里？
动态范围是数字记录设备可以在不使信号失真的情况下处理的最小和最大信号电平之间的差异，以 dB（分贝）为单位。

因此，更大的动态范围可以在录音中的响亮和安静声音之间形成更大的对比。提供 100 dB 动态范围的音频接口可以记录 0 – 100 dB 之间的信号强度。

动态范围是数字记录设备可以在不使信号失真的情况下处理的最小和最大信号电平之间的差异，以 dB（分贝）为单位。

但是数字系统如何测量声音呢？它们依赖于称为位深度的东西，它决定了动态范围等。

麦克风和仪器信号是接口读取并转换为数字的电信号。增益越大，电流越强。并且接口不能测量任何高于可用位数允许的信号强度（幅度级别）。

位深度决定了数字记录设备中的动态范围和信噪比 (SNR)。
因此，位深度决定了接口可以处理的动态范围，而不会使输入信号失真。16 位提供 96 dB 的动态范围，而 24 位提供 124 dB 的动态范围！

返回 dBFS
但无论你的音频接口为你提供多大的动态范围，你的 dBFS 上限都是最终的老板。当你的输入信号超过 0dBFS 时，它会削波。

输入信号越接近 0 dBFS，每个样本的位信息就越丰富。结果，我们的数字系统没有更多的位来准确处理我们的信号。

然后，任何多余的数据都会被忽略，这会导致你的歌曲崩溃——剪辑。

总之，虽然 0dBFS 是数字系统可以处理的最大信号强度，但更高的位深度可以让你在不超过 0dBFS 上限的情况下录制更响亮的信号。

32 位浮点 DAW
位深度总线的最后一站。

今天，DAW 使用 32 位浮点处理。但是，这是什么意思？

好吧，24 位和 16 位使用不带小数点的整数（定点）来表示数据。但是 32 位浮点数确实使用小数点（浮点数）。因此，数字音频文件中的数据使用小数点和指数（例如“1.4563 x 10 6 ”而不是“1456300”）。

因此，32 位浮点 DAW 可以处理大得多和小得多的数据（将动态范围视为此处的参考）。

事实上，与 24 位的 144 dB 相比，32 位浮点 DAW 提供 1528 dB 的动态范围！不用说，这比我们实际需要的要多，但它有巨大的好处。简而言之，在 DAW中剪辑你的信号是不可能的。

在录音阶段仍然很有可能在你的音频接口中进行剪辑，但是一旦我们的信号进入，一个 32 位浮动 DAW 可以让我们有很大的灵活性。

但是，一旦你将文件导出为 16 位或 24 位文件（就像你将用于在线分发一样），剪辑的风险再次变得非常真实。那么，我们应该讨论如何完全避免削波吗？

如何防止音频剪辑

当需要导出到16 位或 24 位音频文件时，数字音频的规律又回来了。因此，在 DAW 中尽可能大声地设置通道仍然不是一个好主意。而且你仍然可以在信号到达你的 DAW 之前对其进行剪辑！

因此，在信号链中练习增益分级将帮助你永远避免削波。

什么是增益分级？
增益分级是使仪器在其整个信号链中保持一致电平的做法。

例如，我们看一下电吉他的信号链：

吉他将信号发送到放大器
放大器提升信号电平并将其发送到吉他箱体
麦克风记录来自机柜的声音，将其转换为电信号，并将其发送到音频接口
该接口将电信号转换为数字信号并将数字信号发送到 DAW 混音器通道
信号通过混音器通道上的众多效果插件
在本例中，我们首先需要确保放大器不会过度提升信号。

其次，我们可以确保我们的箱体的输出音量不会太大。但是如果你已经衰减了放大器的电平，机柜可能需要一点提升。

第三，我们需要看看我们的麦克风。所以我们会衰减或增加增益旋钮——根据你的放大器的电平——在接口上告诉它的麦克风前置放大器做什么。

现在是时候衰减混音器通道上的增益推子了。完成此操作后，你终于可以开始在频道上插入插件了。

但是你添加的每个插件都会影响信号的电平。因此，要保持通道的电平，你需要衰减或提高插入插件的音量旋钮。

在增益分级时，使用 DAW 中的 dBFS 峰值表作为参考。

首先，避免录制乐器的声音太大。直接使用太多的净空不是一个好主意！

要争取的一般输入电平平均为 -18dBFS，并确保你的峰值不高于 -10dBFS。在开始使用 DAW 推子演奏之前，请记住在信号源（放大器）处衰减信号。

随时调整插件
你插入的每个插件都需要增益分级，因为插件会增加或衰减其输出的信号电平。

例如，使用滤波器或均衡器去除频率会在信号离开插件时衰减信号电平。在这里，我们将使用化妆增益旋钮来补充那些丢失的水平。

学习使用 VU 表和 LUFS 表
VU Meter 是一种计量工具，可以插入到主总线上，其中VU 代表Volume Unit。

VU Meters 为你提供信号电平的计算估计 - 比 DAW 峰值表提供的更准确的表示。因此，它们是一个很好的工具，可以在增益分级时使用，以进一步了解你的信号电平。

VU Meters 还提供了各种限制器。例如，将 VU Meter 设置为 -18 dBFS，然后 VU Meter 中的 0 值等于 -18 dBFS，为你提供一个简单的参考点。

另一方面，LUF Meters 可以准确地表示你的信号对人耳的响度，这就是我们称它们为 Loudness Meters 的原因。

响度计分析音频，同时考虑信号的持续时间和频率内容。相反，峰值计只读取信号强度。因此，响度计可让你评估你的曲目实际的响度。

此外，他们使用响度单位 (LU) 作为测量单位，其中一个 LU 的差异对你的耳朵来说是显而易见的。

VU Meters 允许你测量信号的平均增益电平，而 Loudness Meters 允许你在主总线末端剖析处理过的信号，以测量信号的实际响度。

换句话说，使用这两种工具可以让你在保持声音很大的同时避免剪辑！

在增益分级时使用 LUF 表
回到我们的滤波器/均衡器示例，你使用 LUF 表来测量去除频率后你损失了多少响度。

在投入增益之前，你可以通过独奏通道并绕过滤波器/均衡器来测量响度。LUF Meter 向你展示了什么？你需要应用多少增益才能获得处理频率削减之前的通道电平？

混音器推子越低，信号的音频分辨率越低，导致混音越不清晰。

轻微的衰减极大地改变了声音的音量。因此，正如我们之前所说，目标是在声源处获得舞台而不是使用混音器推子来保持信号的分辨率。

或者，你可以在插件链的末尾使用增益插件。增益插件允许你降低增益并保持音频分辨率。

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