数字混响实际上是什么

zozozhe · 发表于 2019-4-7 22:06:42

当我们开始音乐制作时，我们往往会被混响的声音诱惑。当我开始制作音乐时，我当然经历了在每个频道上拍打混响插件的时期。

然而，混响可以产生的美丽空间往往会产生误导，因为过度混响的混音最终可能会降低和失去焦点。

在本文中，我们将讨论数字混响（包括算法和卷积）在技术上对音频信号的影响，以实现混响的效果。考虑到这些信息，我们还将介绍在您自己的项目中处理混响的一些注意事项。

混响的物理学
为了正确理解为什么数字混响以它的方式工作，我们首先应该澄清在自然界中创造混响的过程。

当声音发生时，它将发出向各个方向向外传播的声波。这些声波穿过空间直到它们到达表面。当波浪遇到表面时，一定量的波动能随后被吸收并作为表面的热能消散。

吸收量取决于表面的组成。某些多孔材料（如软木）比其他材料吸收更多的声波。在为演播室和音乐场所设计声学处理时，需要考虑这些因素。

但是，表面不会吸收100％的声波能量。剩余的能量从原始声波接触表面的点反射，产生新的反射声波。这些波再次在所有方向上传播，直到它们也到达表面。

这个过程一直持续到表面吸收足够的声能以防止进一步的声音反射。我们通常认为这个衰减周期持续到混响电平降低了60 dB。因此，混响信号衰减的时间（混响衰减时间）被称为RT60（或“混响时间-60dB”）。

在声波反射整个空间的任何时刻，波都可以到达并被听众感知。根据声波通过房间传递给听众的旅程，我们将其分为三类：

直接从声源到达收听者的声音（没有经历任何先前的反射）被称为直接信号。

在音乐制作环境中，这是一个没有混响的干信号。想一想在麦克风附近录制的人声是如何发声的。很干！这是因为记录的信号几乎100％是来自声源的直接信号：歌手。

一些反射可能仅在到达收听者之前从一个表面反弹。我们将这些声波称为早期反射。当这些反射到达空间边界并立即前往听众时，它们对我们对房间大小和声源位置的解释至关重要。

最后是后期反射，它们在最终到达听众之前反射出多个表面。空间的大小和表面的组成决定了这些反射将持续发展多久。

随着时间的推移，在该过程中损失的能量导致每个反射具有比从表面反射的入射波更低的幅度。而且，因为较高的频率具有较短的波长，所以当声波到达表面时它们更容易被吸收。因此，每次反射的高频内容也比反射前的信号少。

鉴于声音的快速速度，所有这些反射都在空间中快速移动，每次反射几乎立即到达听众之后。根据哈斯效应，我们并不认为每个反射都是一个单独的事件，而是将一系列反射视为随时间衰减的混响尾部。

数字混响的一般解剖学
数字混响系统旨在通过数学过程复制所有上述事件。值得注意的是，数字混响无法完美再现物理所产生的自然混响效果。几乎不可能解释计算中每一个现实世界的不一致性，但数字混响系统的开发人员已经找到了几种方法来提供令人信服的空间体验。

通常有两组数字混响：算法和卷积。

算法数字混响
你会发现大多数数字混响都是算法，它使用的处理能力低于卷积对应物。商业算法数字混响的第一个例子是EMT 1976年发布的EMT 250电子混响器，令人印象深刻的是，它仍然被认为是有史以来最好听的数字混响之一。

EMT 250数字混响单元
您遇到的大多数现代混响插件都属于算法类别，很可能包括DAW中的任何股票混响。一般来说，可以肯定的是，任何没有专门作为“卷积混响”单元销售的混响插件都是算法驱动的。

虽然它们通常需要较少的处理能力，但像Exponential Audio的Nimbus这样的算法混响仍能完美地创造出惊人逼真的混响声音。

指数音频Nimbus立体声混响插件
算法混响的第一个业务顺序是产生早期反射的效果。

干信号通过几条延迟线，产生原始信号的一些快速和紧密间隔的延迟。这是基于与理论房间大小和形状相关的混响设置完成的。

这些房间质量将决定在物理空间中如何创建早期反射。数学算法控制和调制延迟的时间，音量和音调，就像真实房间中的表面一样。结果，该算法可以反映早期反射的效果。

接下来，我们必须找到一种生成后期反射的方法。再一次，想想在现实世界中引入的后期反射是多少：它们来自于早期反射击中表面。

为实现此效果，算法数字混响将使用反馈回路再次通过算法提供所生成的早期反射。这重新触发了“太空”的混响特性并将其应用于早期反射，导致额外的延迟，作为后期反射。

同样，在该反馈回路中产生的延迟的定时，音量和音调由混响算法控制。

可以调整反射回流通过反馈回路的次数，反馈量有效地确定混响衰减时间。更多的反馈会导致额外的延迟，最终会产生更长的混响尾音。

使用这些过程并跟随混响在自然界中的物理发展，算法数字混响令人信服地再现了空间感。

zozozhe · 发表于 2019-4-7 22:08:00

卷积数字混响
我实际上在这里详细讨论了卷积的一般概念，但让我们快速介绍卷积数字混响系统的功能。

卷积混响使用“卷积”的概念来创建超逼真的混响，通常是特定空间或对象的独特混响特征。

第一个实时卷积处理器是1999年推出的索尼DRE-S777。

索尼DRE-S777数字卷积混响单元
有很多包含卷积函数的现代插件（Trash 2有一个Convolve模块），但是像Audio Ease的Altiverb和Logic Pro X的Space Designer这样的插件是目前使用的最流行的卷积混响插件。

Audio Ease Altiverb

Space Designer，Logic Pro中包含的股票卷积混响
卷积混响从测量开始。可以通过首先以“脉冲”触发其声学来捕获空间或物体的声音特征。这通常是选择用于触发可听频谱的所有区域的相对无调的声音。诸如起动手枪，白噪声爆炸或正弦扫描等声音通常用于这些脉冲。

麦克风设置在空间中并记录所产生的音频，同时拾取原始脉冲和房间的混响响应。测量完成了！

Audio Ease的脉冲响应记录（适用于Altiverb）
然后将该音频馈入卷积处理器，该处理器能够消除来自记录的原始脉冲并从所得到的混响中测量房间的声学特性。

通过这种分析，卷积处理器产生“脉冲响应”，其作为房间将应用于任何声音的一般签名。

然后，卷积混响单元能够使用这些脉冲响应来影响全新的信号。这背后的数学非常复杂，但出于音频制作的目的，新信号和脉冲响应的频谱基本上成倍增加。这导致两者之间共享的频率被加强，而不同的频率被衰减。

最终，这会使混响声音与此新信号谐波和时间相关。结果，卷积混响产生了在测量的空间或物体中播放的新信号的极其令人信服的效果。

这种解剖结构应该如何影响你的混响效果
通过了解这些数字混响系统的工作原理，我们可以看到在音频制作中使用混响时可能存在的一些陷阱。

在算法和卷积混响的情况下，“混响声音”只不过是一系列具有衰减幅度和高频内容的延迟。因此，当您将混响与干信号混合时，您会及时在其旁边引入干信号的副本。

我们所知道和喜爱的混响效果是这些延迟“涂抹”声音在时间上的位置的结果，通过引入这些延迟实际上将焦点从原始干信号上移开。这进一步解释了混响信号如何与混音中的干信号竞争，以及混响过度如何导致元素失去清晰度和存在感。

由于这种潜在的清晰度和存在感的丧失，知道什么时候混响不是答案也很重要。由于这是一种基于延迟的效果，简单的延迟插件可以实现很多相同的效果。他们可以创造一种类似的空间感，同时更清晰地定义和生产者友好的混合。

了解算法和卷积混响如何工作的差异也应该影响您在项目中使用每个算法的方式（以及频率）。

如前所述，运行卷积混响需要比单纯算法更多的计算能力，因此在每个通道上包含卷积混响会严重降低您的项目速度。通过卷积混响提供的空间可能听起来不错，但如果您的DAW崩溃，这对您没有多大好处......

算法混响对CPU更加友好，因此如果您决定添加插入混响作为有趣的混音或声音设计效果，则更为可取。

卷积混响比返回效果更适合作为插入效果。使用返回通道将允许您使用混响插件的一个或两个实例来影响多个元素。这有助于最小化CPU负载并创建一个实际所有这些元素出现的空间。这样做有助于卷曲混响的优势，因为一个空间听起来更有说服力，有几个因素可以加强空间在轨道中的身份。

结论
数字混响无疑是音乐制作的重大发展。它提供了一种外科的，但令人信服的替代品，从专用的混响室到笨重的机电技术，如弹簧和板式混响。

数字混响系统的可塑性也为用户提供了比先前技术更多的控制，这些技术要么不可能（在物理房间的情况下），要么更繁琐（在弹簧和板的情况下）。此控件允许用户在一个系统中轻松创建逼真的声音和奇怪的创意混响声音。

通过围绕数字混响系统如何工作的一些背景，希望您可以优化您的混响使用并利用其功能在您的工作中创建有趣的空间。

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