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[技巧] 什么是卷积混响?

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发表于 7 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式

什么是卷积混响?


卷积混响是声音设计师的武器库中一件强力的武器,但是一些独立制作的音乐人可能会觉得它非常神秘,对它完全不了解。让我们来一起看看卷积混响是如何工作的,并告诉你们一些使用它来创作声音设计的小技巧。

卷积混响简史

从20世纪80年代末开始,随着基于个人电脑的数字音频处理技术的出现,真实的数字混响就是音乐软件社区中像“圣杯”一样的存在。硬件数字混响在这之前就已经出现了,EMT250,在1976年首次面世。但是数字混响软件则需要个人电脑变得更快,内存更便宜之后,才让数字混响插件变得可能。

第一款产品是Waves的TrueVerb,以一个不算太“肉疼”的价格打包提供了非常不错的数字混响。但是和所有运行它的硬件混响一样,它是一个算法系统——它使用软件公式,或者说算法,来模拟真实混响的工作状态。这并不是说算法混响的声音不够真实——它们足够真实,因为某些情况下,真实性并不是音乐和声音制作的最终目标。

但是对于那些追求尽可能精确重塑真实声学空间的人来说,算法混响并没有达到他们的需求。直到第一款卷积混响软件出现——2001年布Audio Ease发的Altiverb,这个目标才最终实现。
Altiverb在卷积混响的领域一枝独秀了很多年,但是现在在卷积混响市场出现了几个竞争者,包括一些采用开源方式的免费软件。现在的电脑的处理能力足够强大支持这些软件所需的大量的运算能力,卷积混响在真实声学空间的再现中,提供了前所未有的准确性,包括那些人造和虚拟创作的空间,可以用于实现一些从前不可能的创意声音设计。
但是我们还没说到重点,到底什么是卷积混响?
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什么是卷积混响

基本上,卷积混响拾取输入信号(需要加入混响的声音),并用实际或虚拟声学空间的声音处理它,以产生这个声音在这个空间里的错觉。 声学空间的声音被记录在脉冲响应(IR)中。脉冲响应(IR)通常是在一个未知的声学空间中,录制一个短且尖锐的声音,例如手枪的开火声音或充气气球的爆炸(脉冲)。你可以想象,这样的声音激发了空间中的混响(响应),所以脉冲响应(或至少是它的初始录音)听起来像是一场爆炸,之后是空间的混响反射。

触发的声音通常是一种频谱上的广域声音,听起来像手枪开火或者气球爆炸,这是因为脉冲响应需要捕获尽可能广范围的频率,才能尽可能精确记录混响的响应情况。当然,立体声的卷积混响你需要用到立体声录音。而环绕声的卷积混响,需要环绕声录音。

在捕获完之后,根据使用的卷积混响软件,录制好的IR需要经过处理,移除原始的脉冲触发声音,只留下响应,这个过程叫做反卷积(deconvolution)。但是现在有很多卷积混响并不需要这一步。
当你获得了相应空间的IR文件,你只需要把它载入你的卷积混响中,然后输入需要处理的声音就可以了,然后软件就会根据输入的两组数字音频文件进行卷积处理,输出结果。卷积本身是一种广泛被应用的数学处理方式,应用范围包括统计学、图像处理和电子工程学和音频处理。我不会解释具体的数学公式(主要因为我也完全不理解),但是你并不需要了解背后的理论也能很好地应用它。你可以简单地把卷积想象成将输入信号和IR的采样进行乘法处理,得到的结果就是输入信号获取IR信号中关于空间中的声学特性。

它的声音怎么样?

以下是一些使用卷积混响的例子——我会使用Bias PEAK插件包里的ImpulseVerb插件,一个简单卷积混响插件,里面附带非常多真实和虚拟空间的IR。

这是一个干声文件——一下牛铃的声音(你可不会想听见太多下牛铃对吗?):

http://pan.baidu.com/s/1o8Htb6M

使用ImpulseVerb,你只需要将它应用到你的音频文件里,然后选择一个自带的IR——ImpulsVerb自带的空间图片非常有帮助,这里是一个hallway(走廊):

9623_1511595048_thumb.jpg

The ImpulseVerb 的用户界面

应用了ImpulseVerb之后的声音:

http://pan.baidu.com/s/1eSm1h8u

这里是同一个牛铃的声音,但是应用了Boston 的Trinity Church录制的IR, 一个更大的空间:

http://pan.baidu.com/s/1sljwOZN

就像你能听见的一样,得到的声音非常真是。事实上,因为这个IR是在一个真实的教堂录制的,所以得到的卷积结果应该和真实牛铃在真实教堂里演奏的声音完全一致(假设在同一个声学空间里)。

事实上,这是卷积混响的一个非常重要的应用——远程重塑真实空间的声音能力。在电影和视频制作中经常会用到,在现场录制的对白和空间声音有时候需要在后期被替换掉——非常常见的情况。在这种情况下,现场录音室和音效工程师通常会在录制场地录制一段IR,然后根据需求,把这份IR用在后期需要替换的对白和效果音上。这让后期变得非常简单,也更加精确。相比用算法混响来模拟,用这种方式会更加方便精确。
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 楼主| 发表于 7 天前 | 显示全部楼层

Space Designer
如你所见,在ImpulseVerb中你可以调节的控制参数非常基础,你也没有办法调整频率响应,房间大小和混响时间这些在算法混响中可以调整的参数。有很多卷积混响依然是这样工作的——你可以真正改变声音的方法只有改变IR文件。但是最近的卷积混响已经允许很多自定义的参数部分,其中一个是Logic自带的Space Designer,一个非常先进的卷积混响:


9950_1511595350_thumb.jpg
Logic Pro自带的卷积混响,Space Designer

我们暂时不会深入解释Space Designer的细节,但是如你所见,相比ImpulseVerb,它有更多的参数可以调节—
—你可以用音量包络调节IR文件的decay和attack,可以用滤波器包络调节混响等等。

7314_1511595420_thumb.jpg

但是这里我想要特别指出的是,Space Designer可以读取任何未压缩的音频文件作为IR,可以作为一种特殊的声音设计工具。

用Space Designer进行声音设计

许多卷积混响只允许特殊的文件类型作为IR文件——我之前提到过的,它们通常需要经过预先处理才能作为IR文件使用。还有许多只能加载很短的文件,通常只有几秒长度,作为IR文件。但是Space Designer不仅可以加载常规的AIFF文件作为IR,还可以突破长度限制,只要你的电脑内存足够。
另一方面,你加载的文件并不一定是IR文件——不需要是在真是空间里录制的实际脉冲响应。因为Space Designer可以加载任何音频文件,你可以用任何音频文件作为IR,这样你可以得到常规方式处理不出来的声音。

比如,这里是一个我演奏EVP88电钢音源用Space Designer加入常规room混响:

http://pan.baidu.com/s/1mixKjLu

这是一个另一个合成器的:

http://pan.baidu.com/s/1skXR7bv

这是把pad作为IR文件加载到Space Designer中应用到电钢音轨上的结果:

http://pan.baidu.com/s/1pKHGBov

这样得到了一个完全不一样的声音和感觉,但是得到的结果仍然能够听见原始音轨和作为IR的Pad的元素。

这是一个完全不一样的声音——一个塑料管吹响的声音:

http://pan.baidu.com/s/1eSMsZg2

把它作为IR应用到电钢音轨上:

http://pan.baidu.com/s/1pL5fAvL

正如你听见的一样,又得到了一个完全不一样的声音,但是能够保留两条音轨的元素。在 Space Designe r中用这种非常规IR得到的结果是无穷无尽的。

我希望这能帮助你解开对于卷积混响的困惑——如果你是Logic用户,我希望你可以用Space Designer做做试验,看看能得到什么结果。如果你用过别的卷积混响,你也可以试试这种方式。Have Fun!
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