前言:文章P11讲的是压缩器的核心基础,其中详细介绍了诸如阈值、压缩比、建立时间、释放时间等参数,如果没有看过上章内容,则建议先去看P11,搞懂基本概念之后再来看此文。在本章中,笔者将会从不同的角度来继续分析压缩器,主要内容会涉及到压缩器的核心变数,压缩器与动态包络之间的关系等等。

一、必须要理解的几个名词

这些名词在上一章中都有用到,但是笔者并没有拿出来单独讲,考虑到本章会再次用到这些名词,所以还是单独列一列吧(其实看过上一章后这些辞汇应该都了解了)。

  • 溢出值:指的超过阈值部分的信号电平量。在图1中,将阈值设在-40dB,当信号a的输入值为-10dB时,其溢出值就是30dB。注意,溢出值一律是正数,表达的是输入值与阈值之间的相差量。在很多教程中,溢出值也被称为过冲值。
图1:信号a

严格来说,阈值-40dB应该被称为-40dBFS,信号a的输入值也应该被称为-10dBFS,因为这两者都是针对电平刻度表来说的(最大值为0),而溢出值则可被称为30dB,因为30dB可以脱离刻度表单独进行描述。由于大家习惯了用dB来描述一切电平值,所以笔者也就顺应潮流了。

  • 压缩量:压缩量指的就是增益衰减量,通常情况下,指的就是信号电平被压了多少(参考图2)。我们接著拿上面的图1中信号a的例子来说,当压缩比被设为4:1时,30dB的溢出值会被压成7.5dB(30X1/4=7.5dB),既然30dB被压成了7.5dB,那么其压缩量就是22.5dB(30-7.5=22.5)。在压缩器上,GR表展示的就是压缩量的变化。
图2

以上对压缩量的解释,只是一种比较「糙」的理论性解释,为什么说比较「糙」呢?因为在实际情况中压缩量的变化是相当复杂的(请观察压缩器的GR表),大部分压缩器不会「严格的」,「死板的「,去按照上方的方法去计算压缩量,也就是说你计算出来的压缩量与GR表展示的压缩量是不一致的。如果你想要搞清楚压缩量产生变化的细节,那就只能去研究压缩器底层的设计演算法了。

  • 满额状态输出值:指的是信号经过压缩器处理,在消耗完建立时间后,信号的最终输出值。最终输出值的计算很简单,输入值减去压缩量就是最终输出值,如图1中-10dB的信号a,其压缩量为22.5dB,-10dB减去22.5dB,其结果就是-32.5dB,这个-32.5dB指的就是满额状态输出值。为什么要称其为「满额状态」输出值呢,是因为有建立时间和释放时间的概念,详细情况请参考上一章中介绍核心参数的那一段,此处就不再啰嗦了。

  • 响应时间:响应时间指的就是压缩器中的建立时间和释放时间。由于经常提到这些个时间辞汇,说起来比较麻烦,故有时候会使用响应时间一词来代替建立时间和释放时间。
  • 待压缩区域:待压缩区域就是被大家伙先入为主的区域,也就是阈值以上的区域。在实际情况中,并不是所以阈值以上的信号都将被压缩,所以笔者称其为待压缩区域,至于待压缩区域里的信号是要被绝大部分压缩(全被压缩就是限制器了),还是部分被压缩,还是只压一点点,这得看压缩比和响应时间参数的设置。
  • 压缩区域:此区域是被「压没了」的区域。具体来说,指的是信号被压缩器处理过后,波形电平被缩小的那一部分区域。压缩区域通常被分为两个部分,一个是建立时间所造成的压缩区域,一个是释放时间所造成的压缩区域。在图2中,原始波形边界与红色线条所形成的空白区域就是压缩区域,我们很快就能在下文中看到更多压缩区域的图示例子。在其他各种教程中,很少有提到压缩区域这个概念,但笔者认为这是压缩器中至关重要的一点,因为压缩区域决定了波形信号(音符)的动态包络。

待压缩区域与压缩区域这两个词用的很微妙,稍有不慎就会有理解上的偏差。在笔者的思维当中,阈值以上的信号是待压缩区域(也就是说这些地方是要准备被压缩的),而被压缩过后的损失区域就被笔者称为压缩区域。那为什么不称其为损失区域呢?这是因为信号的频率并没有明显的损失,只不过是振幅被缩小了而已,所以,叫损失区域也不太准确。至关重要的一点就是,压缩区域比待压缩区域要小,这是因为有压缩比和响应时间的概念。如果以上解释你理解起来费劲,你就这样来理解,待压缩区域指的是阈值以上的所有区域,而压缩区域指的就是你要「砍掉」的区域。

二、压缩器中万变不离其宗的究极核心变数

压缩器中可调的参数有许多,核心参数就有6个(上一章中有介绍),更别说其他的一些拓展参数了。另外,不同压缩器之间不仅可调的参数个数不同,其参数命名也不同,最值得注意的是,参数与参数之间是有一定的关联性的,它们可能会同时影响一个或者多个变数。

关联性是这样的,还是拿信号a来说事,在压缩比不变的情况下,把阈值从-40dB调成-50dB,那么势必会造成更大的压缩量,因为其被压缩的信号区域变大了(信号a被压的更狠),所以不要认为压缩量只能通过压缩比这个参数来调整。另外,短的建立时间相对于长的建立时间来说会造成更多的压缩量,而长的释放时间相对于短的释放时间来说也会造成更多的压缩量。

其实,不管有多少个参数,也不用理会参数与参数之间的关联性,因为说来说去,压缩器的核心变数就只有三个,那就是压缩区域、压缩量、和压缩速度。每当要使用压缩器时,我们都应该要问自己以下的这三个问题。请注意,这三个问题并不是告诉你具体的参数应该怎么设,而是让你明白在调整参数后哪些变数会受到影响。

  • 1. 我要压哪里(压缩区域)?对于这个问题,我们第一反应想到的就是对阈值进行设定,这是正确的,不过需要知道的是,阈值只是决定了"待压缩区域"。而真正说要压缩多少(压缩区域),这是由压缩比和响应时间共同来决定的。也就是说,阈值决定了「待压缩区域」的范围,而压缩比与响应时间将会从「待压缩区域」中选取出实际的压缩区域来,从而达到影响动态包络的目的。举个例子,还是图1中的信号a,阈值被设定在-40dB,那么-40dB以上的信号将准备被压缩,如果想扩大压缩区域只需将阈值调小(或者将压缩比调大),如果想缩小压缩区域将阈值调大(或者将压缩比调小)便可。在图3中压缩比是一样的,阈值设置的不一样,最终导致压缩区域也不一样,注意图中是有建立时间存在的。在图4中,则明显能看出响应时间会影响压缩区域的大小(动态包络的塑形)。
图3
  • 2. 我要压多少量(压缩量)?压缩量与压缩区域是息息相关的变数,影响压缩区域的参数,同样会影响压缩量。决定压缩量的,首当其冲的就是压缩比这个参数,它直接决定了超过阈值的信号会被压多少。其次是阈值的设定,它决定了压缩量的基调,更低的阈值,会产生更大的溢出值,而溢出值越大,则压缩量就越大。建立时间与释放时间同样会影响压缩量,具体是怎样影响的,我们在讨论压缩器与动态包络之间的关系时再说。

knee也会影响压缩量与压缩区域,只不过,对于knee而言,我们更多的考虑的是处理过后的自然感和平滑程度。另外,影响压缩量与压缩区域的参数是一致的,其区别就是,压缩量指的是某个被压缩的点的音量被衰减了多少,而压缩区域则是由N个压缩点连起来所形成的一个区域。

图4
  • 3. 我要以多块的速度来压(响应时间)?速度这个变数是由两块来决定的,也就是建立时间和释放时间,建立时间对音头音量的影响最大,而释放时间则对尾音的音量影响最大,快速的建立释放会造成明显的压缩痕迹,如果压缩量足够大的话,则会在建立处和释放处产生可闻的咔嗒声。对于建立时间来说,快速的建立时间能迅速将音头的音量给压下来,而慢速的建立时间则会保留更多的音头音量(大致情况参考图4)。而对于释放时间来说,快速的释放时间会保留更多的尾音音量(如果压缩量足够大同样会产生可闻的咔嗒声),慢速的释放时间则会大幅度的减小尾音的音量(大致情况参考图5)。如果采用非常夸张的响应时间设置,那么信号的整个ADSR区域都将会受到影响。
图5

保持时间Hold同样属于响应时间系统的参数。Hold是这样的,它决定了压缩器在释放开始之前,保持原有压缩量的额外持续时间(图6)。Hold的作用很简单,那就是推迟释放动作的开始时间,打个比方说,原本压缩器开始释放是从第15ms开始的,现在我们设置了一个10ms的Hold时间,那么压缩器开始释放的时间就得从第25ms开始。Hold的主要作用是减少压缩器产生的低频失真,因为Hold会减慢压缩器的触发频率,压缩器反复激活关闭的次数变少,那么受影响的信号自然就变少了(相对失真就会变小),这个问题在后面会再此讨论。

图6

不管你使用的是什么厂牌的压缩器,不管压缩器有多少可调参数,你只需要明白,它们最终都是为了以上三个变数服务的,一切问题就迎刃而解。所以,大家在使用压缩器时,最好问一下自己,我要压哪里?我要压多少量?我要以多块的速度来压?

如果你已经对压缩器的细节了如指掌了,你的核心问题应该是:「我为什么要使用压缩器?」或者是「我要用压缩器调出什么样的效果?」。当然,你如果只是单纯的控制动态,则无需考虑这么多。

三、压缩器是怎样影响动态包络的?

一旦你启用了压缩器的时间参数(实质上大部分压缩器的时间参数都有个最小值),那就相当于你给信号进行了「微整形」,那既然是「整形」,我们就得需要知道这个「形」的运转规律是怎样的。人整形后,其效果是需要眼睛来验证的,而对于声音「整形」,则其效果是需要耳朵来验证的。人们常说混音要多用耳朵来听,这话没错,不过,在许多效果处理器的使用上,我们应该在听的同时,也要多使用「眼睛去观察」。所谓的「眼睛观察」,指的是除了插件反馈的效果视觉图之外,也包含你的脑补。拿压缩器来说,如果你会脑补波形被处理过后的形状,那么这会更好的帮助你的耳朵去分辨其处理前后的区别,这种特性可能跟心理物理学有关。

为什么说「脑补形状」会有助于耳朵分辨其处理前后的区别呢?情况是这样的,听音感不好的新手在调整压缩器的启动时间后,然后用耳朵去听,对比其前后的听感差异,他有可能什么也听不出来(特别是多音轨一起播放时),因为他可能著重在听被压缩信号的中部、尾部亦或者整体。如果说,他明白调整启动时间后受影响最大的是音头的话(夸张的启动时间将会影响整个ADSR区域),那么他听的著重点就应该是音头,长此以往的这样自我提醒,他就能听出压缩处理前后的差异。

回到正题,本段说的是压缩器与动态包络之间的关系,这其实在上文中已经反复的解释过了(「我要以多块的速度来压」处)。笔者将用一系列的图来继续解释一遍,注意,本段落所有的图都是军鼓的信号包络图,灵魂画手画的包络并不准确(有点像就行了)。也请大家不要在意图中压缩区域的细节,因为笔者是靠感觉画的,精确是不可能的,够让大家理解学习就行。另外,在图中,对于响应时间的快慢是没有具体定义的,所谓的快慢只是相对于前后对比来说的

如果你还不了解动态包络ADSR是什么,建议先看P10。

图7中是军鼓的原始信号,峰值在-5dB左右。

图7

图8中信号被压缩,无建立时间,也就说信号立马被压下去了。实际上建立时间是有个最小值的,大部分压缩器做不到0建立时间,此处设为「无」只是为了前后对照,大家好理解而已。

图8

图9是慢速的建立时间的图示,图中右下角的小图是快速的建立时间的图示。从图中可见,慢速的建立时间会造成阈值以上的压缩区域更小(音头感保留),而快速的建立时间则会造成阈值以上的压缩区域更大(音头感削弱),压缩痕迹明显

图9

图10是快速的释放时间的图示,快速的释放时间会造成阈值以下的压缩区域更小(尾音相对完整),但如果压缩量较大(缺口更深)的话,其压缩痕迹就越明显,甚至于产生可闻的咔嗒声。

图10

图11是慢速的释放时间的图示,它与快速的释放时间相反,慢速的释放时间会造成阈值以下的压缩区域更大(尾音损失较大)。

图11

图12是整体变化的过程,由于压缩器将大的声音压小了,造成整体响度变小,故此使用增益补偿功能将响度放大。

图12

四、你还在认同「当信号的电平值低于阈值时压缩器才开始释放」这一句话吗?

在很多教程中描述释放时间时,都在说「信号低于阈值时压缩器才开始释放」,这种说法是不正确的。准确来说,阈值以上信号的释放(包括建立)无处不在,这也是我们在观察压缩器的压缩量时,其GR表一直在跳动的原因(红色的条条一直在抽搐式的跳动)。那么压缩器的建立释放规则到底是怎样的呢?

咱门先来简单了解一下压缩器的内部构造,在图13中,当信号进入压缩器的侧链时,首先会到达电平模块,此模块会将双极性振幅转换成单极性振幅,再经由阈值模块计算出信号的溢出值,接著信号就被送入压缩比模块,压缩比模块会计算出溢出值「临时」的压缩量(不是最终的压缩量),然后再转交给时间模块处理,由时间模块处理后的信号就是最终的压缩量,再经过相位反转(相位反转不是我们关注的重点),就得到了最终的压缩区域。

图13

时间模块是本段关注的重点,在《混音指南》中有这样一段话,原文如下:

The input to the time stage is the provisional amount of gain reduction. The time stage slows down sudden changes to that gain reduction. As long as the input to the time stage is higher than its output, the gain reduction will keep rising at the rate set by the attack. The moment the input is lower than the output, the gain reduction starts to drop at the rate set by the release.

翻译:时间模块的输入信号为「临时」的增益衰减量(笔者所说的压缩量),当时间模块的输入值比输出值大时,增益衰减量就会按照建立时间设定的速度来变大(也就是持续的往下压),当输入值低于输出值时,增益衰减量就会按照释放时间设定的速度来变小(也就是逐渐的恢复)。

这样看来,建立和释放的触发,与时间模块的输入信号,也就是与所谓「临时」的压缩量有著极大的关系。时间模块并不关心阈值信息,因为输入至时间模块的信号必定是阈值以上的信号,再根据上方《混音指南》中所描述的特性,那么得出来的最终结论就是:阈值以上信号的建立与释放的触发是会随著其动态的变化而变化的,也就是说,释放的触发不仅限于溢出值回降到阈值以下时,在阈值以上,压缩器的释放(包括建立)也会被反复的触发(参考图14)

图14

《混音指南》中的那段话(参考上方翻译那段),没有向读者说明时间模块具体是怎样比较输入输出信号的大小的,所以对于这一点,笔者也未能参透,如果有读者明白时间模块的处理细节,不妨在评论区给大家分享一波。虽然说细节不明,但其结论正如《混音指南》所述,阈值以上信号的建立与释放的确是跟随动态的变化而频繁触发的(亲测)。

五、抽吸效应与喘息效应(Pumping and Breathing)

如果不理解抽吸效应与喘息效应,那么我们在使用压缩器时,将会很容易出现此类情况而不自知。在没有特许需求的场景下,混音师应该尽量避免此类情况的发生。

  • 抽吸效应(Pumping):当一个人声或者乐器的音量呈闪烁式的忽大忽小,那么这就是抽吸效应最明显的例子,此种情况通常是由于压缩器被反复的激活关闭,并设置了较大的压缩量与较快的释放时间所致。当然,中慢速的释放时间也能产生抽吸效应,只不过是不明显而已。此效应在本章的配套视频中有演示。
  • 喘息效应(Breathing):通常,喘息效应针对的目标是信号的底噪(房间背景杂讯),当人声轨或者鼓组轨出现时有时无的噪音(亦或者噪音忽大忽小),这就说明出现了喘息效应。具体场景是这样的,在一个有底噪的音轨当中,设置一个非常大的压缩量,当音轨没有信号输入时(音符之间的间隔),压缩器的自动增益补偿就会将音轨的底噪给放大,而当音轨的音符又出现时,那么底噪就会变小亦或者消失,如此反复循环,就被称之为喘息效应。

总结一下,抽吸效应与喘息效应都需反复快速的激活关闭压缩器,以及大的压缩量来呈现。上方说应尽量避免此类情况发生,不过,凡事也有例外,有人会利用抽吸效应去做一些特殊的效果,从而达到推动歌曲情绪的目的。不过,很少会有人去利用喘息效应来做效果,毕竟噪音不受欢迎。那该怎么避免此类情况发生呢?只需要记住两个点,第一,压缩量是不是太大了,第二,压缩器是不是被反复快速的触发了。

很遗憾,知乎目前没有提供插入音频的功能,要不然就直接上音频进行对比演示了(笔者觉得做视频太麻烦)。

六、压缩器的失真特性

理论上任何音频处理设备都会造成信号失真,压缩器也不例外。失真说白了就是信号失去了原本的「形体」,而压缩器通过设置响应时间能大大改变信号的「形体」,所以压缩器会造成信号的失真。

每一种压缩器的失真特性都会有所不同,硬体压缩器更容易产生有魅力的失真,这就是很多专业混音师迷恋硬体压缩器的原因。 不过,万事都有两面性,要是失真度太大,那效果就比较糟糕了,尤其是在压缩低频乐器时,稍不注意就会在低频信号中形成失真的杂音。

  • 低频失真:低频失真通常是由较快的建立时间造成的。为什么要著重说低频失真呢,这是因为低频的波长较长,波长长就意味著每个周期所耗费的时间就长,而较快的建立时间就足以使其每个半周期都会受到压缩处理(参考图15),这样一来低频受到的压缩频率就相当密集了,而密集的激活关闭压缩器,势必会造成更多压缩区域,压缩区域越多,失真度就越大,所以低频在快速的建立时间下相比其他频率更容易形成可闻的失真。
图15

图15来源于《混音指南》,该信号是一个50Hz的正弦波信号,使用1ms快速的建立时间,可见其每半个周期都受到了压缩处理,从而造成更多的失真。

  • 如何避免较大的低频失真:可以相对的将建立时间调慢,亦或者利用Hold来减少压缩器的反复触发,从而避免较大的低频失真。如果失真量比较小,又足以让人感受到,那么它就会为乐器的低频增加清晰度(更容易听清楚),这通常是我们想要的效果。

另外,较长的建立时间将会削弱信号的高频,换个方式思考,高频削弱,就意味著低频更加突出。当然,一切的理论基础都不及你上手反复操作感受,所以,要多动手去理解,因为实际情况可能比笔者说的还要复杂。以下是本章的配套视频,其中演示了抽吸效应与低频失真。

DAW:Studio One

压缩器:Fabfilter C2音频:一段鼓,一段bass,素材均来自《混音指南》。

视频封面

00:51压缩器的抽吸效应与低频失真特性

撰写本章著实耗费了笔者不少时间,这是因为有很多概念的资料太少,如抽吸效应,低频失真等等。也正因为资料少,所以本章的内容日后可能会持续修正更新,大家如果发现问题也可以及时指正一下,共勉。下一章中,还是接著说压缩器,预计内容会涉及到压缩器的侧链,多段压缩等等,另外会简单介绍一些常见的压缩器插件。

本文如有侵权,请及时告知本人,以下是本章的参考文献:

《混音指南》 theproaudiofiles.com/ho surfacedstudio.com/blog uaudio.com/blog/audio-c

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