压缩效果器在音频处理中的应用

朱籽豫

一、声音的动态范围

动态范围（Dynamic range）被定义为一个系统所能容纳的最小和最大声音之间的差值，人类的听觉系统、数字音频系统等都与动态范围息息相关，直接用db来表示。

为什么要控制音频的动态范围呢？首先，声音的载体是不能承载动态范围过大的声音，大部分音乐的动态都在120～140db范围内，但在早期模拟磁带时期，只支持60db的动态变化（除非是带有降噪功能的系统，能将动态范围提升15～30db），而CD光盘也只是可以支持90db的动态变化。其次，如果系统工作在20或24bit下，则系统或每条音轨的动态范围都远超于人耳所感知的动态范围，如此宽的动态范围内，除非音频能够在完全没有噪声的环境下重放，否则一些细小的声音细节都会被掩盖在环境噪声中。而较高音量会过大让听众无法承受，难以聆听。如果过宽的动态范围在有限的媒介系统重放时，往往会丢失了很多声音的信息，如今，随着磁带录音机使用的越来越少，我们也会在各种重放系统中来回切换，为了让声音适应媒介系统如：手机、汽车、剧场、广播等，我们就必须要控制音频的动态，调整音频信号最小音量和最大音量的差值。动态处理器就是用来实现控制声音信号电平的效果器。常见的动态处理器有：压缩器（Compressor）、限制器（Limiter）、扩展器/门限器（Expander/Gate）、齿音消除器（De-Esser）等。然而本文将对压缩器进行主要的分析探究。

二、压缩器的发展史

压缩器最早产生在1930年代，是为了服务于广播行业，当时早期广播的传播一直遇到一个问题就是，如果节目的电平超过某个特定电平阈值时，发射机就会过载烧坏保险丝，所以工程师们一直努力的解决这个问题，为了让收听端的听众听到正常的声音，就这样，压缩器因此产生，其实早期的压缩器更像是限制器。1937年，著名的WesternElectric西电公司发布了一款真正意义的音频放大限制器，这也是最早的限制器/压缩器的鼻祖。1950年Fairchild的首席设计师Rein Narma设计出了Fairchild 660/670电子管压缩限制器，成为了Vari-Mu（Variable-Mu）电子管压缩器的鼻祖。接着在60年代中期，大名鼎鼎的LA-2A问世，它的原理是利用光信号于光敏电阻之间的相互作用来对压缩器的增益进行调整，光阻会处理压缩电路的信号。但是，这种Opt（Optical）光电效果器的一大问题就是响应速度较慢。1967年UREI公司设计并发布了以FET场效应晶体管为原理的1176压缩器，它的反应速度有了很大提升，它使用的是半导体的晶体管，适合处理瞬态变化较大的声音。1971年David E.Blackmer设计了以VCA为原理和RMS信号探测技术的dbx160压缩器，自此打开了VCA压缩器的大门。1980年代末，这时出现了数字音频工作站，压缩器进入到了数字领域，它不会再受到实时反应的电路元件的束缚。直至今天，数字世界的压缩器——压缩器插件，变成了混音师们最常用的压缩器工具。

就这样，其实早期，录音师们就很快将压缩器运用在录音棚和混音工作中，与广播服务行业一样，在录音过程中也同样要将音频信号进行增益的调整。当时，录音师们会使用压缩器来抑制峰值，因为只有这样做，才不会让刻录在唱片的声音内容出现失真。随后，压缩器的使用也用来保护录音磁带不出现过饱和，再后来用于防止数字录音系统出现削波的问题。除此之外，压缩器同时也用于减小音乐演奏的动态变化或者用于控制将人声由较弱增强到较强音量的变化。到了20世纪60年代，Urei 1176、Fairchild660/670或LA-2A这一类型的压缩器已经成为录音棚内的常见的硬件设备。

三、压缩器的基本原理和常用参数解析

（一）压缩器的基本原理

压缩器简单来说可以理解为一个调整音量大小的自动推子，工作原理是将侦测到的音频信号的电平根据压缩器阈值的设定，对于超过阈值的部分，按照一定比例进行音量的降低，也会将音量过小的部分提升放大，使得音轨的音量变得更加流畅、平均、圆滑。使用压缩器可以达到以下目的：（1）控制信号动态；（2）使重放的或输出的动态范围与整体的动态范围相互匹配；（3）使某件乐器与整首歌曲或者节目的整体动态相匹配。其实压缩器的本质就是上文中提到的缩小动态范围。

（二）压缩器常见的控制参数

无论是使用软件或者硬件，它的操作原理都是通过改变参数来控制信号动态，所以要想真正使用好压缩器，就要了解它的关键参数以及使用技巧，下面我们来了解一下压缩效果器的几个核心的参数。

Threshold阈值：阈值决定了压缩器从哪一个电平值开始对输入的信号进行增益衰减的处理，只有当电平信号超过阈值，压缩器才进行工作，相反，低于阈值的信号通常不工作，相对于高一点的阈值线，压缩在低一点的阈值线时工作会更加活跃。阈值作为动态类效果器来说是很关键的一个参数，也分为两种方式：可变阈值和固定阈值。在数字混音领域中，通常是以峰值电平来进行控制的，往往以db为单位。

Ratio压缩比：压缩比决定了压缩器在启动压缩后实际的压缩量，也就是说它决定了超过阈值的信号向阈值线衰减的程度。例如，当压缩比为3:1时，超过阈值的电平信号每3db，就只有1db的信号输出，信号超过阈值9db，则超出的部分将被压缩为之前的1/3，输出电平为3db。这也就是压缩器会将超出阈值的信号按比例进行衰减。压缩比的值越大，实际的压缩量也就越大。值得注意的是，压缩比是只对音频信号超过阈值的部分起作用。当信号低于阈值的时候，压缩器是不会将这个压缩比施加于信号中的。也就是说，实际上，低于阈值的信号是不会产生压缩的。

Attack启动时间：Attack决定了信号在超过阈值时，压缩器需要多久开始完全进入压缩状态。它决定了增益衰减产生的速度，也就是增益衰减到最终增益值的一定百分比（通常为63%）时所需要的时间。较长的启动时间意味着更多的声音信号在通过阈值后是没有被压缩的，而较短的启动时间则意味着很少的未被压缩的原始信号通过阈值。根据笔者的使用经验来说，对一些起振时间较长的乐器，如Bass等，如果Attack的时间较短，会让听众感受到一种很突然的声音变化。当遇见一些起振时间快的乐器，以军鼓为例，如果将压缩器的Attack设置越长，则原始起振过程保留的越完整，对于整个军鼓信号来说，长的建立时间让整个信号几乎不受影响。所以，这个要靠自己不断的尝试，在不改变声音音色的前提下，根据内心想要的声音，设置出最合适的Attack。

Release释放时间：Release决定了当信号低于阈值之下时，设备需要多长时间将压缩动作恢复到关闭状态，不再压缩信号。过短的释放时间会使得动态变化的过快，使得人们能够感知到声音变化，而过长的释放时间会影响声音由大变小的动态过渡。笔者发现，有些恢复过程都是在信号静音情况下进行的，这说明了，释放时间对于很少有静音状态的乐器来说显得更为重要，例如吊镲，对这一类型乐器进行压缩时，过短的释放时间可能会导致抽吸现象。

Makeup Gain增益补偿：压缩器在工作后会将声音信号中响度过大的部分变小，因此，被压缩过的信号在响度上听起来可能会降低，Makeup Gain增益补偿就是可以将控制的输出电平信号进行补偿，对压缩产生的增益衰减做响度的提升。注意，这种补偿操作不是单一的，无论是低于还是高于阈值的信号均会被提升。

Knee拐点：拐点是压缩比由恒定的增益向已设置好的压缩比数值变化的那个点，它位置取决与阈值的位置。我们常将它分为两类——硬拐点和软拐点。

通过对上面几个参数的了解，我们也要逐渐的学会使用它，压缩器的理念是为了缩小音轨、音乐的整体动态范围，或者使整体电平提升到合适的响度，并不是要改变音轨的本身的声音。在不适当的使用压缩器或过分压缩都会影响作品的色彩，所以我们在使用过程中要注意好以上参数的细节。

四、压缩器在音频处理中的应用

混音是一门艺术，它没有绝对正确的答案和固定的参数，它不是模版可以解决的，只有我们通过使用效果器得到了自己想要的声音，那就是对的，是好的声音。在混音中，对人声信号的平衡处理是最为重要的，因为它们的电平幅度往往很大，同时它也是歌曲的中心。对于鼓来说，增加它的冲击力显然会放在首位。不同的乐器，电平平衡的处理方式也可能是不一样的，可能在这首歌曲中混音师们希望人声压缩的痕迹不要太过于明显，希望军鼓的压缩效果更强烈一些。另一首歌曲中他们想得到一个相对柔和的鼓。

对于人声来说，由于人声音色的特殊性，并且要符合歌曲的情感，合理处理歌曲副歌部分的动态范围显得尤为重要。有时人声听起来风格不符合歌曲的力量感，我们就需要使用压缩器来处理人声的动态，减少最大电平信号与音轨平均电平的差别，这样才能使得人声与歌曲更加协和，融入歌曲中，音乐才会更加饱满。

压缩器也可以被当作一种振幅包络工具来使用，混音师通过这种操作让声音更加完美的协调在一起。它控制着波形的外观和振幅特征。举个例子，增强军鼓的起振效果，首先我们的启动时间不要太快，不然军鼓的音头会被压掉。然后加大压缩比，慢慢的拉低阈值。这样的压缩方式可以得到一个音头瞬态变化很大的声音，它让军鼓的起振包络变得更加尖锐。改变压缩器的释放数值，这样我们还可以对振幅包络进行创造性的重塑。快速的释放时间能够让声音的振幅更快的恢复，即使是在声音衰减的部分也是如此，如果将军鼓的释放时间调至快速，它尾部的声音就会快速的恢复，也就是没有压缩。这种处理方式能够增加军鼓可闻的声音长度，让人们更容易在音乐中分辨出军鼓每一次的敲击，将各个乐器更协调的组织到一起。

其实压缩产生的声音效果并不是只有一种，就像我们所了解的一样，压缩可以用来防止声音过载、控制动态范围、增加响度、让演奏变得平顺、改变振幅包络等等，为了可以正确使用它，我们要知道我们在处理声音时追求的是哪一种效果。一个针对人声的压缩器与一个针对鼓组的压缩器，二者的目的可能是不同的。

当混音师们用一种压缩器来处理某一件乐器的时候，他们从不会直接说明针对这一件乐器能够正确发挥作用的全部压缩器的型号。之所以使用这个压缩器，是因为他们有目标，知道要达到什么样的音响效果。他们要去修正其中存在的问题，让这一音轨与其他音轨更加自然、协调的融合在一起，也或者他们想要更加突出这一音轨的某些吸引人的特性。所以我们更要多观察，多实践，慢慢学习理解压缩运用策略，针对特定音轨使用特定的压缩器。

结 语

本文通过论述压缩器的工作原理，常用参数和使用技巧等方面阐述了压缩器在音频处理中的重要作用，它也成为了混音过程中至关重要的一环。目前，市面上有很多种类的压缩器，在实际使用上，我们要针对不同的音轨选择合适的压缩器以得到我们想要追求的声音效果。与此同时，同类型压缩器的作用在实际使用上也是有所区别的，所以要在达到声音预期的前提下使用相对熟悉的压缩器品牌。但是最重要的还是要熟练掌握压缩器的使用原理与技巧。■