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[乐理] 振幅和响度的基本原理

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发表于 2019-3-14 23:21:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
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振幅和响度的基本原理+ Y& P  h8 u9 Q2 ?9 i+ {7 K

7 |! a# i' ?1 E- e( T在处理声音时,必须牢牢掌握振幅和响度以及各种测量方法。关键是理解分贝(dB)。大多数幅度测量使用一种或另一种形式的分贝。Decibel是一个对数单位,表示与另一个值相关的值。换句话说,分贝是相对的而不是绝对单位。更多关于这里的分贝。* ?! t9 E/ H& C, i, e4 }

$ I6 s3 \6 T. a) b对数标度' X7 s" A" f) ^% X# n
最好测量人类听觉并用对数标度表示,而不是线性标度。线性标度表示值的变化作为差异,而对数标度表示变化作为比率。从我们对频率的看法来看,这可能是最好的理解。考虑下面看到的参数均衡器的布局。' k4 j# K1 B% h" d; C

! ]/ k0 E. L" R Screen-Shot-2018-06-28-at-10.07.43-AM.png 3 q4 l& R9 o  G6 r: ^, [
# V- ~& R/ W5 R8 S" a6 D& f+ j
请注意,垂直线表示看起来不等间距的频率值。例如,从100Hz到200Hz的间隔比200Hz到300Hz更远。这是基于10的幂的对数标度。在此处查找对数的更多解释。虽然100Hz和200Hz之间的数字距离与200Hz和300Hz之间的数字距离相同,但我们并没有听到相同的距离。事实上,我们听到200Hz和400Hz之间的距离相同,即八度音程或频率加倍或2:1比例的间隔。" o3 [8 h- h+ j' z# }1 F; H7 C( I

# Q  p6 E8 U7 e使用对数标度最佳地可视化这种人类感知,因此在各个八度音程(例如,100-200Hz,200-400Hz或1000Hz-2000Hz)之间的图上的物理距离是相同的。就频率或幅度而言,线性标度将不那么直观。: P2 E+ k6 y6 G: ?7 Q$ i! s
. m% G4 O) ^3 C) v5 q) [4 m% L) T
振幅和响度
4 z6 F4 o, [/ K* N8 M2 A因此,分贝将幅度或响度级别表示为相对于某个参考值或起始值的值。例如,-12dBSPL本身就没有意义。但是,如果我们将它与某个级别进行比较,我们将其称为0dBSPL,我们可以说它大约只有一半。DAW中轨道上常见的电平是dBFS或满量程。0dBFS是数字系统中的绝对峰值,之后样本将被剪切。大多数人开始听到水平的轻微变化,正负2dB到3dB。6dB的变化被认为是水平的显着变化,并且可以听到10dB到12dB作为响度的加倍或减半。
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充分了解这些想法可以通过微调您的同构映射能力来大大加快混音过程。也就是说,在进行调整之前,您将了解特定滑块或旋钮将产生的声音效果。否则,它只是反复试验。
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5 q$ E7 r! y! C  F2 B# r* P# u. _1 F7 t' s
decibel-chart.png
* k: g6 o! I' w* R资源
5 Z: s8 N/ X, {1 m) O& N4 X$ u$ x+ U8 L! N" _
dBSPL指声压级并指示相对于人类听力阈值的值,通常认为该值是20微帕斯卡(.000020帕斯卡或百万分之二帕斯卡)。Pascal(以Blaise Pascal命名)是一个相当于每平方米牛顿(以艾萨克·牛顿爵士命名)的力量单位。
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0 b; \7 T( o* |) n2 D  PPascal是一个可以测量的绝对单位。但是说1976年的The Who音乐会在距离舞台105英尺的距离打破了126dBSPL的响度世界纪录是没有意义的,除非你将它与相同距离的0dBSPL进行比较,这是人类听觉的门槛。这是一个最安静的声音,一个没有损坏的听觉的人可以在1000Hz的测试音调下检测到。这种感知水平受温度等环境问题的影响,并且还与频率有关。的弗莱彻曼森等响度轮廓是我们对频谱的各个部分灵敏度的图形表示。
) l+ m1 x6 X5 f2 o' N& i( u# ~ Screen-Shot-2018-06-28-at-11.02.51-AM.png 8 g, `8 v  w6 m. n' p7 `

6 v* t4 ~& `7 d4 w) W6 b, Y# K4 D; d+ F4 J
每条线代表在不同频率下相等的感知响度级别。从这些通过大量实验室测试编制的轮廓中,我们可以推断出我们对大约1kHz到6kHz之间的频率最敏感,并且必须在较低和较高频率上向上调整电平以获得相同的感知响度。例如,根据图表,为了在20dBSPL时听到与1kHz音调相同的100Hz音调,您需要将100Hz音调提高到大约19dBSPL到39dbSPL。
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/ n8 L. v' O2 W. g5 \% a理解的关键是,随着参考值或总体水平的提高,轮廓会发生显着变化。(旁注:在1kHz处感知的dB水平也称为Phons)曲线在更高的强度下变平,这意味着我们在较大的整体水平上感知到整个光谱中的差异较小。' @  ~, |- X9 s* h- E3 K# o# V6 Q

; b4 Z# c/ ~5 n& p7 X那么谁在乎呢?你应该和这里的原因:: ?. e+ G8 w; o$ ?. B7 V& K1 n, T" X0 ?
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假设你在非常大的水平上混音,一切听起来都很棒。采取相同的混合,并在非常柔软的水平听它,它会发出低音光。同样地,在非常低的水平下混音会导致嘈杂的低音,因为在较低水平的低端缺乏灵敏度的过度补偿。- M* K# H7 N% l  p# p9 h2 Q+ v
" g7 i& w& y5 _% a
那么该怎么办?许多人认为中等水平的混合是一种很好的做法,介于65和75dBSPL之间是一个很好的起点。然后试听各种级别的混音,看看它的翻译效果如何。虽然许多家庭立体声系统具有响度控制,旨在补偿低级别聆听情况下的低音,但是你不能指望你的听众有这种控制,知道它做什么或如何使用它,即使他们这样做。当然,如果你的混音注定是合格的母带工程师的耳朵,他们就会很清楚这些问题。但是,在工作时理解听力极限仍然至关重要,这样您就可以提供均衡的混音,而不需要进行重大调整。
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& C$ o( X6 N" V, r5 g' h常见的幅度测量和响度. R5 N/ w; R; }3 }2 Y
根据我的教学经验和许多人不必要地强加于自己的数学焦虑,我将抵制在本文中提出公式的冲动。相反,我已经汇总了您可能在设备规格,插件和音频应用中遇到的幅度测量列表。
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( ?) i+ a$ ~/ v% bdBSPL  - 声压级,0dBSPL表示人类听力阈值或20微帕斯卡。( X; S6 u" ^3 U8 X/ ^2 G% k. M
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dBSIL - 声强级别:每单位面积声音的功率(这与SPL相反,SPL与影响麦克风的压力更紧密相关)。' S2 [* [/ Q) X/ B4 Y7 I
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加权滤波器用于调整整个频谱的人类听觉灵敏度,包括:dBA,dBB,dBC,dBD。
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“A加权曲线是一组四个中的一个,在与声级测量相关的各种标准中定义为A,B,C和D.曲线A,B和C用于低,中和高响度声音。D专门用于测量非常大的飞机噪音。“(来源)
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LKFS和LUFS  - 响度K加权满量程使用K滤波调节低频以适应我们的耳朵灵敏度,这种方法与A加权相似但不相同。
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dBFS  - 满量程:与设备或系统(通常是数字系统)在削波发生之前可以处理的最大值相比的幅度。DAW中轨道上的仪表始终指示dBFS级别。
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dBTP  - 真峰值:此测量计算可能存在的样本间峰值。例如,虽然dBFS水平可能为0dBFS,但仍然可能使dBTP高于零,因为测量波形的自然曲线可能倾向于在样本之间上升到零以上。这是不希望的,并且实际上不允许某些可交付物,特别是在广播环境中。许多标准将-1dBTP或更低定义为最大值。下面的示例显示了一个声音文件,其样本间峰值高于0dB。% E1 x, D$ S3 Y& i0 w; K
Screen-Shot-2018-06-28-at-11.29.24-AM.png ; X2 M1 m' Y8 |% k
. ?# |5 M9 u) G$ O1 H4 ^7 T0 |
# O( p& g. F3 D. r
dBVU - 音量单位:这是指通常经过校准的模拟电表,以便0KVU等于介于-18dBFS至-22dBFS之间的1KHz测试音,具体取决于系统的校准方式。
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8 F! k2 v5 j1 o5 P& Z* ~这是关于马修维斯的dBVU与dBFS的精彩视频:
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VU_Meter.jpg
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5 F, v3 c7 w' K0 A! Z7 x( f) s/ E/ o' t- h, ^6 i; M* {
峰值幅度 - 波形中的最高瞬时电平。
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RMS幅度 - 均方根幅度 - 这更多是随时间变化的幅度的平均测量值,通过采用许多幅度样本,对每个值求平方,将总和除以采样数量,并取平方根得到结果。因此:Root-Mean-Squared。
) {1 z  N  P+ m
% Z9 R& m  _, Y- K4 r- s波峰因数 - 峰值幅度除以RMS值。如此高的波峰因数表明与RMS水平相比具有较大的峰值,反之亦然。这解释了为什么在给定相等的峰值幅度值的情况下,正弦波比方波更柔和。方波的RMS等于其峰值幅度,而正弦波的RMS是峰值的.707倍。简而言之,Square将所有时间都花在了Peak级别,所以听起来更响亮。这个想法还强调了将RMS视为随时间变化的更相关的响度测量的必要性。
* \) F7 R( v' b" _' F7 e4 b
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" z' ^0 z: E/ W4 I- ]3 s7 { Crest_Factor.jpg / s3 s% W7 a! Q
响度标准8 `, _& n0 D" n! Z" E
用于控制响度的软件允许根据商定的响度标准来调整电平。例如,iZotope的RX响度控制 附带以下标准的预设:) a- V( A# ^( i

. F% r/ @/ R% xAGCOM 219/09 / CSP ARIB TR-B32
: I$ J  C' U" j! \3 v, V2 FATSC A / 85% E/ N% h. q% c- w  [- z5 b* E/ d
BS .1770-1
1 ?. X) o8 x) gBS .1770-2 / 3, r7 R+ `6 O/ a, k
EBU R128
! N# `  i8 }( j# s+ p( s1 SEBU R128 DPP
% J9 ~5 y  z) S% H/ g1 F4 MEBU R128 s1 - 瞬间
- c+ R& N6 G# O, n/ T' R& [EBU R128 s1 - 短期
- w  B: T" i# e1 U: NOP-59
4 T2 u& p" c1 r; i这些标准反映了欧洲和世界各种广播和其他传播系统的协议。有关这些标准的更多详细信息,请参阅RX响度控制的在线手册,这是有关响度的一般信息的重要资源。
7 [1 i  t7 C( B& E& H/ S' ^5 i1 l* b' X7 [7 z2 N
iZotope使用的更多计算包括:6 f& ?3 p- n' J
* O, l* b1 m2 _( m& c; G4 W
瞬时响度:  使用400ms窗口的 平均RMS测量
% O+ Z0 R% o: S9 V4 o. y短期响度:使用3000ms窗口的 平均RMS测量7 h" u( @) _+ n0 N; ^. ~! g
集成响度:整个节目或音频长度的平均RMS测量。对于这种类型的测量,门控用于排除可能低于-70 LKFS的周期,这可能导致听者对响度的总体感知的测量不准确。, D0 p4 s! r0 x* \- }2 ~) K1 T

1 j, |; R# X5 n$ {注意:   所谓的响度战争开始时,艺术家和工程师试图在更高,更响的平均水平上制作音乐,以使他们的材料脱颖而出。这导致过度压缩的记录具有严重受限的动态范围(这是最柔和和最响的声音之间的差异)。令人高兴的是,许多听众,艺术家和工程师都主张回归更广泛,更具音乐性的动态范围。查看此网站了解更多有关战争的信息。- f1 n7 ]3 w# A/ n9 Z& B! t7 c
5 s' t1 e8 O: y1 I7 a3 T
合计" u' ?$ [: r$ N# Q8 D2 D
显而易见的是,如果你已经达到这个目的,那么幅度和响度问题就比它们最初可能出现的问题复杂得多。理解人类感知的基本原理和限制不仅重要,而且还存在许多响度标准,您需要知道您的特定客户在可交付成果和响度规范方面的期望。
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