聲音中振幅和響度的基本原理

在處理聲音時(shí)，必須牢牢掌握振幅和響度以及各種測(cè)量方法。關(guān)鍵是理解分貝（dB）。大多數(shù)幅度測(cè)量使用一種或另一種形式的分貝。Decibel是一個(gè)對(duì)數(shù)單位，表示與另一個(gè)值相關(guān)的值。換句話說(shuō)，分貝是相對(duì)的而不是絕對(duì)單位。更多關(guān)于這里的分貝。
對(duì)數(shù)標(biāo)度

最好測(cè)量人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)并用對(duì)數(shù)標(biāo)度表示，而不是線性標(biāo)度。線性標(biāo)度表示值的變化作為差異，而對(duì)數(shù)標(biāo)度表示變化作為比率。從我們對(duì)頻率的看法來(lái)看，這可能是最好的理解�？紤]下面看到的參數(shù)均衡器的布局。

振幅和響度的基本原理 
請(qǐng)注意，垂直線表示看起來(lái)不等間距的頻率值。例如，從100Hz到200Hz的間隔比200Hz到300Hz更遠(yuǎn)。這是基于10的冪的對(duì)數(shù)標(biāo)度。在此處查找對(duì)數(shù)的更多解釋。雖然100Hz和200Hz之間的數(shù)字距離與200Hz和300Hz之間的數(shù)字距離相同，但我們并沒(méi)有聽(tīng)到相同的距離。事實(shí)上，我們聽(tīng)到200Hz和400Hz之間的距離相同，即八度音程或頻率加倍或2：1比例的間隔。

使用對(duì)數(shù)標(biāo)度最佳地可視化這種人類(lèi)感知，因此在各個(gè)八度音程（例如，100-200Hz，200-400Hz或1000Hz-2000Hz）之間的圖上的物理距離是相同的。就頻率或幅度而言，線性標(biāo)度將不那么直觀。

振幅和響度
因此，分貝將幅度或響度級(jí)別表示為相對(duì)于某個(gè)參考值或起始值的值。例如，-12dBSPL本身就沒(méi)有意義。但是，如果我們將它與某個(gè)級(jí)別進(jìn)行比較，我們將其稱為0dBSPL，我們可以說(shuō)它大約只有一半。DAW中軌道上常見(jiàn)的電平是dBFS或滿量程。0dBFS是數(shù)字系統(tǒng)中的絕對(duì)峰值，之后樣本將被剪切。大多數(shù)人開(kāi)始聽(tīng)到水平的輕微變化，正負(fù)2dB到3dB。6dB的變化被認(rèn)為是水平的顯著變化，并且可以聽(tīng)到10dB到12dB作為響度的加倍或減半。
充分了解這些想法可以通過(guò)微調(diào)您的同構(gòu)映射能力來(lái)大大加快混音過(guò)程。也就是說(shuō)，在進(jìn)行調(diào)整之前，您將了解特定滑塊或旋鈕將產(chǎn)生的聲音效果。否則，它只是反復(fù)試驗(yàn)。

振幅和響度的基本原理 

資源

dBSPL指聲壓級(jí)并指示相對(duì)于人類(lèi)聽(tīng)力閾值的值，通常認(rèn)為該值是20微帕斯卡（.000020帕斯卡或百萬(wàn)分之二帕斯卡）。Pascal（以Blaise Pascal命名）是一個(gè)相當(dāng)于每平方米牛頓（以艾薩克·牛頓爵士命名）的力量單位。

Pascal是一個(gè)可以測(cè)量的絕對(duì)單位。但是說(shuō)1976年的The Who音樂(lè)會(huì)在距離舞臺(tái)105英尺的距離打破了126dBSPL的響度世界紀(jì)錄是沒(méi)有意義的，除非你將它與相同距離的0dBSPL進(jìn)行比較，這是人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)的門(mén)檻。這是一個(gè)最安靜的聲音，一個(gè)沒(méi)有損壞的聽(tīng)覺(jué)的人可以在1000Hz的測(cè)試音調(diào)下檢測(cè)到。這種感知水平受溫度等環(huán)境問(wèn)題的影響，并且還與頻率有關(guān)。的弗萊徹曼森等響度輪廓是我們對(duì)頻譜的各個(gè)部分靈敏度的圖形表示。

振幅和響度的基本原理

每條線代表在不同頻率下相等的感知響度級(jí)別。從這些通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室測(cè)試編制的輪廓中，我們可以推斷出我們對(duì)大約1kHz到6kHz之間的頻率最敏感，并且必須在較低和較高頻率上向上調(diào)整電平以獲得相同的感知響度。例如，根據(jù)圖表，為了在20dBSPL時(shí)聽(tīng)到與1kHz音調(diào)相同的100Hz音調(diào)，您需要將100Hz音調(diào)提高到大約19dBSPL到39dbSPL。
理解的關(guān)鍵是，隨著參考值或總體水平的提高，輪廓會(huì)發(fā)生顯著變化。（旁注：在1kHz處感知的dB水平也稱為Phons）曲線在更高的強(qiáng)度下變平，這意味著我們?cè)谳^大的整體水平上感知到整個(gè)光譜中的差異較小。

那么誰(shuí)在乎呢？你應(yīng)該和這里的原因：

假設(shè)你在非常大的水平上混音，一切聽(tīng)起來(lái)都很棒。采取相同的混合，并在非常柔軟的水平聽(tīng)它，它會(huì)發(fā)出低音光。同樣地，在非常低的水平下混音會(huì)導(dǎo)致嘈雜的低音，因?yàn)樵谳^低水平的低端缺乏靈敏度的過(guò)度補(bǔ)償。

那么該怎么辦？許多人認(rèn)為中等水平的混合是一種很好的做法，介于65和75dBSPL之間是一個(gè)很好的起點(diǎn)。然后試聽(tīng)各種級(jí)別的混音，看看它的翻譯效果如何。雖然許多家庭立體聲系統(tǒng)具有響度控制，旨在補(bǔ)償?shù)图?jí)別聆聽(tīng)情況下的低音，但是你不能指望你的聽(tīng)眾有這種控制，知道它做什么或如何使用它，即使他們這樣做。當(dāng)然，如果你的混音注定是合格的母帶工程師的耳朵，他們就會(huì)很清楚這些問(wèn)題。但是，在工作時(shí)理解聽(tīng)力極限仍然至關(guān)重要，這樣您就可以提供均衡的混音，而不需要進(jìn)行重大調(diào)整。

常見(jiàn)的幅度測(cè)量和響度
根據(jù)我的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和許多人不必要地強(qiáng)加于自己的數(shù)學(xué)焦慮，我將抵制在本文中提出公式的沖動(dòng)。相反，我已經(jīng)匯總了您可能在設(shè)備規(guī)格，插件和音頻應(yīng)用中遇到的幅度測(cè)量列表。

dBSPL  - 聲壓級(jí)，0dBSPL表示人類(lèi)聽(tīng)力閾值或20微帕斯卡。

dBSIL - 聲強(qiáng)級(jí)別：每單位面積聲音的功率（這與SPL相反，SPL與影響麥克風(fēng)的壓力更緊密相關(guān)）。

加權(quán)濾波器用于調(diào)整整個(gè)頻譜的人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)靈敏度，包括：dBA，dBB，dBC，dBD。


“A加權(quán)曲線是一組四個(gè)中的一個(gè)，在與聲級(jí)測(cè)量相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)中定義為A，B，C和D.曲線A，B和C用于低，中和高響度聲音。D專門(mén)用于測(cè)量非常大的飛機(jī)噪音。“（來(lái)源）

LKFS和LUFS  - 響度K加權(quán)滿量程使用K濾波調(diào)節(jié)低頻以適應(yīng)我們的耳朵靈敏度，這種方法與A加權(quán)相似但不相同。

dBFS  - 滿量程：與設(shè)備或系統(tǒng)（通常是數(shù)字系統(tǒng)）在削波發(fā)生之前可以處理的最大值相比的幅度。DAW中軌道上的儀表始終指示dBFS級(jí)別。

dBTP  - 真峰值：此測(cè)量計(jì)算可能存在的樣本間峰值。例如，雖然dBFS水平可能為0dBFS，但仍然可能使dBTP高于零，因?yàn)闇y(cè)量波形的自然曲線可能傾向于在樣本之間上升到零以上。這是不希望的，并且實(shí)際上不允許某些可交付物，特別是在廣播環(huán)境中。許多標(biāo)準(zhǔn)將-1dBTP或更低定義為最大值。下面的示例顯示了一個(gè)聲音文件，其樣本間峰值高于0dB。

dBVU - 音量單位：這是指通常經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的模擬電表，以便0KVU等于介于-18dBFS至-22dBFS之間的1KHz測(cè)試音，具體取決于系統(tǒng)的校準(zhǔn)方式。
這是關(guān)于馬修維斯的dBVU與dBFS的精彩視頻：

峰值幅度 - 波形中的最高瞬時(shí)電平。

RMS幅度 - 均方根幅度 - 這更多是隨時(shí)間變化的幅度的平均測(cè)量值，通過(guò)采用許多幅度樣本，對(duì)每個(gè)值求平方，將總和除以采樣數(shù)量，并取平方根得到結(jié)果。因此：Root-Mean-Squared。

波峰因數(shù) - 峰值幅度除以RMS值。如此高的波峰因數(shù)表明與RMS水平相比具有較大的峰值，反之亦然。這解釋了為什么在給定相等的峰值幅度值的情況下，正弦波比方波更柔和。方波的RMS等于其峰值幅度，而正弦波的RMS是峰值的.707倍。簡(jiǎn)而言之，Square將所有時(shí)間都花在了Peak級(jí)別，所以聽(tīng)起來(lái)更響亮。這個(gè)想法還強(qiáng)調(diào)了將RMS視為隨時(shí)間變化的更相關(guān)的響度測(cè)量的必要性。

響度標(biāo)準(zhǔn)
用于控制響度的軟件允許根據(jù)商定的響度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)整電平。例如，iZotope的RX響度控制 附帶以下標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)設(shè)：

AGCOM 219/09 / CSP ARIB TR-B32
ATSC A / 85
BS .1770-1
BS .1770-2 / 3
EBU R128
EBU R128 DPP
EBU R128 s1 - 瞬間
EBU R128 s1 - 短期
OP-59* B2 |/ j7 e2 @, {- U$ U
這些標(biāo)準(zhǔn)反映了歐洲和世界各種廣播和其他傳播系統(tǒng)的協(xié)議。有關(guān)這些標(biāo)準(zhǔn)的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱RX響度控制的在線手冊(cè)，這是有關(guān)響度的一般信息的重要資源。

iZotope使用的更多計(jì)算包括：

瞬時(shí)響度：  使用400ms窗口的 平均RMS測(cè)量
短期響度：使用3000ms窗口的 平均RMS測(cè)量
集成響度：整個(gè)節(jié)目或音頻長(zhǎng)度的平均RMS測(cè)量。對(duì)于這種類(lèi)型的測(cè)量，門(mén)控用于排除可能低于-70 LKFS的周期，這可能導(dǎo)致聽(tīng)者對(duì)響度的總體感知的測(cè)量不準(zhǔn)確。

注意：   所謂的響度戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始時(shí)，藝術(shù)家和工程師試圖在更高，更響的平均水平上制作音樂(lè)，以使他們的材料脫穎而出。這導(dǎo)致過(guò)度壓縮的記錄具有嚴(yán)重受限的動(dòng)態(tài)范圍（這是最柔和和最響的聲音之間的差異）。令人高興的是，許多聽(tīng)眾，藝術(shù)家和工程師都主張回歸更廣泛，更具音樂(lè)性的動(dòng)態(tài)范圍。查看此網(wǎng)站了解更多有關(guān)戰(zhàn)爭(zhēng)的信息。
合計(jì)
顯而易見(jiàn)的是，如果你已經(jīng)達(dá)到這個(gè)目的，那么幅度和響度問(wèn)題就比它們最初可能出現(xiàn)的問(wèn)題復(fù)雜得多。理解人類(lèi)感知的基本原理和限制不僅重要，而且還存在許多響度標(biāo)準(zhǔn)，您需要知道您的特定客戶在可交付成果和響度規(guī)范方面的期望。