延迟对数字音频的影响

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延迟对数字音频的影响



今天要讨论的是由处理数字信号所需的时间引起的延迟——这是任何数字系统都无法避免的。在我们踏入数字领域的那一刻，延迟就注定如影随形。



电信号必须转换为数字信息，供数字处理器和计算机理解和操作，在输出时再转换回电信号。



而对数字信号的任何更改——即使是电平或 EQ 这样的基本变化——都需要混音器或处理器执行简单的数学运算。而运算是需要时间的。



在数字系统中，延迟以毫秒 (ms) 为单位，即 1/1000 秒。延迟在我们的大脑如何“定位”声源方面起着重要作用。对于打击乐的声音或具有大量高频内容的声音（例如钹的敲击声），即使是几毫秒的延迟也足以改变定位判断。



知名制造商往往会在手册和规格表中列出延迟数据。通过查看 10 种常见的控制台延迟时间，从专业级到巡回级，大都控制在2 毫秒。一些标称“超低延迟”的设备，延迟不到 1 毫秒。



还有一点要注意的是：这样的延迟与频率无关——它对所有频率的影响都是相同的。



声音在空气中传播需要时间。尤其声音从FOH到达听众的耳朵需要相当长的时间。因此，前端信号链中的延迟几乎可以忽略，一些音频工程师喜欢添加许多有趣的效果，让他们的声音更加“特别”。与从 PA 到听众的传播时间相比，许多插件在前端多几毫秒延迟并不一定会被发觉。



然而，监听音箱——尤其是入耳式监听器 [IEM]——就在听者的耳道内，信号会与音乐家演奏时颅骨的自然振动相互作用。此时，即使是轻微的延迟也会变得非常明显。如果音乐家在演奏或演唱时感觉到他们的弹奏/唱歌动作和他们所听到的内容之间存在延迟，会导致表演时产生时空错位的脱节感，容易打乱节奏甚至跑调——这是我们永远不想要的。此外，将 IEM 设为无线时应格外小心。



典型网络音频系统中的延迟



计算机通常会增加很多延迟。将音频从控制台运行到单独的计算机，然后再次返回会增加巨大的延迟。这可能导致各种混音信号在不同时间到达主混音总线。如果一组信号被插件大大延迟，它将不再与其他未通过插件的信号同步。一些插件主机会使用延迟补偿来确保未处理的通道被充分延迟以保持一切同步——因此如非特殊需求，尽可能使用控制台的内置处理器。



无线网络 (WiFi) 有一些基本限制，使其不适用于音频信号传输——这就是为什么大多数支持 WiFi 的系统仅使用 WiFi 来传输控制数据，而不是实际的音频信号。由于 WiFi 非常不可靠，不推荐你使用 WiFi 音频——它的故障不是“有没有”的问题，而是“什么时候有”的问题。




延迟在计算机的音频信号链中产生的简化图



假设在军鼓上放置两个麦克风。在其中一个通道上插入一个插件（比如压缩器），将会增加该通道的延迟。如果在随后的混音中将两个通道组合在一起，这可能会导致令人不快的干涉。因为一个通道已经有了延时（即使是非常微小的量），这两个输入信号之间的相位关系已经发生了变化。结果听起来有可能很不错，也可能很糟糕！



减少系统延迟的一个非常有效的方法是整套系统选择同样采样率的设备。如果设备需要对传入的数字信号执行采样率转换 (SRC)，这会增加延迟，我们可以通过将所有设备设置为相同的时钟频率来避免。这与选择哪种采样率无关，重要的是仅选择一个采样率并保持一致。



延迟是数字音频的众多组成部分之一，关注它可能会使事情变得复杂，但有助于更好地理解音频工程。



（来源：睿铭声光，本文仅用于行业交流学习