梳状滤波效应对拾音的影响探究.pdf

102 数码音乐DIGITAL MUSIC随着音频设备的更新和后期制作技术的进步，声音的技术指标与质量也不断地得到提升，但在拾音过程时，梳状滤波仍然一直是录音师所面临的导致音质恶化的重要元凶。笔者根据声学理论，结合录音实践经验，从梳状滤波的产生、梳状滤波对声音的影响、如何减轻梳状滤波三个方面来进行探讨，以期为从业者提供系统的认识和参考。梳状滤波效应的产生声波在声场传播中总会存在梳状滤波现象，如果现在有两个频率相等的正弦波，一个正弦波相对于另外一个正弦波来说具有一定的延时，这时候，两个正弦波合成以后形成了彼此干涉的关系，如果他们俩相位差为 180或者360时会造成振幅的抵消或叠加，从而在听感上造成某些频率的减少或增加。在实际录音工作中，当上述正弦波之间的干涉关系发生在复杂乐音上时，两个复杂声波彼此进行干涉合成，最后形成了类似一把梳子形状的波形，这种一般称为梳状滤波效应。产生梳状滤波的主要原因是两个相同的信号具有时间差，时间差产生相位差，从而导致声波的相互干涉。一般来说有几种常见情况：第一，若干个声源被同一个传声器所拾取，几个声源之间与传声器有距离差，距离差产生时间差，例如使用一只传声器录制乐器重奏；第二，一个声源被两个或更多的传声器所拾取，单个声源与多只传声器的距离差，距离差产生时间差，例如使用多只传声器录制乐器独奏；第三，多个传声器拾取多个声源，每个传声器都和其他声源有距离差，从而产生时间差，例如吉他弹唱，一只传声器拾取人声，一只拾取吉他。理论上，单只传声器拾取单个乐器没有梳状滤波效应，但实际上在录音室中因为有四周的声反射，时间差发生在直达信号和它的反射信号之间，所以依旧存在梳状滤波效应。在实际工作当中，梳状滤波并不能消除，只能尽量减轻。梳状滤波效应对声音的影响为了测试梳妆滤波对声音频率以及具体听感的影响，笔者进行了简单的测试。测试使用了 Protools 音频软件，测试信号使用粉红噪声（粉红噪声在每一个倍频程的强度相等，在一定的范围内具有类似的能量，所以为了测得梳状滤波对各个频率的影响，选用粉红噪声进行测试），在Protools 内建立了两条加载相同粉红噪声的单声道轨道，其中 Audio2 插入了延时效果器，建立了一条立体声 Master 轨道，插入了 iZotope Insight 频谱可视化插件便于观测梳妆滤波效应对声音的影响。笔者以 1ms 为单位步进增加延迟，此时 1ms 延迟得到图 1（a）的频谱。此时笔者继续增加延迟时间，当延迟时间到达9ms时，从图 1（b）中可以看出整体曲线趋于平直。由此可以得出以下结论。第一，在梳状滤波效应当中，当其中一个信号延时时间小于 1ms 时，对声音的影响主要集中在中高频上。此时主观听感感觉声音缺乏明亮度与光泽感，并开始变得单薄。第二，随着其中一个信号延时时间大于 1ms 并且继续增加时，此时对声音的影响逐渐向全频段转移，对低频影响加强，且受影响的频率点数量也线性增加，对整体声音品质都有很大的影响。主观听感明显感到低频信号的衰减或者消失，声音缺乏厚度，且声场收缩不扩散，有贴于耳在录音过程当中，录制高质量的接近音源自然发声的声音一直是录音师的追求。录音中的每一环节都会对声音品质的最终呈现产生影响，作为最接近音源的拾音环节是影响声音品质最重要的环节之一。在拾音环节中，梳状滤波效应对声音品质的影响是拾音无法避免的一个重大难题，如何在拾音过程中削弱或避免梳状滤波效应的影响，是该文所要重点讨论的问题。梳状滤波效应对拾音的影响探究文/赵爽林暄云南艺术学院（a）1ms 延迟（b）9ms 延长图1protools 频谱图103DIGITAL VIDEO TIMES前之感。第三，当延迟时间到达 9ms 时，虽然可以看出整体曲线趋于平直。但是主观听感仍能感知到声音品质的恶化，频率已经失真。如何减轻梳状滤波效应在室内声场拾音过程当中，梳状滤波作为恶化音质的声干涉现象，是无处不在和不可避免的，当然它并不是完全无益的，适当的梳状滤波可以增加不同信号之间的融合度，但绝大多数情况下，梳状滤波都对声音的品质产生了不良的影响。而且在后期制作当中，对于已经产生梳妆滤波干涉，且已被传声器拾取进音频工作站或者其他记录载体的信号来说，现有制作手段基本上无能为力。因此在前期的拾音环节当中，制作者就应该尽量地减轻梳妆滤波对于信号的干涉，笔者结合实际经验和前人经验总结出一些减轻手段，并从原理上把它们划分为几类，分别是强度衰减类、延时补偿类和隔断法。强度衰减法通过减少某一信号（通常是串音和反射声）的信号强度来减轻梳妆滤波的影响。在实际测试中，图 2 是在 Audio 2 的轨道信号被延迟 1ms 的基础上衰减了 10DB。此时，由频谱图可以看出，梳妆滤波效应的影响已经大大减弱。因此，笔者归纳整理出以下几种强度衰减类的方法。1.3:1 原则。3:1 原则即传声器 B 与声源之间的距离应该三倍于传声器 A 到声源之间的距离（见图 3），假设传声器 A 到音源的距离为 D，那么另一只传声器 B 到音源的距离应为 3D。根据平方反比定律，听音者和音源距离增加一倍时声强衰减 6dB，那么 3D 的距离大概会衰减 9.5dB 的声能量，4D大概是12dB的声能量，所以在多话筒拾取声源时，一定要遵循 3:1 原则，减少串音，以减轻梳妆滤波的影响。2.近距离拾音。在录音室拾音过程当中，在保证拾取音源的音色饱满前提下，可把传声器尽量地接近音源进行拾音。如果距离过远，会拾取大量的来自地板和四周反射声，从而导致梳状滤波对音质的影响增加。此外，近距离拾音如果使用指向性话筒拾音时会存在近讲效应，导致低频的增加，这一方面也要注意。时间弥补法梳状滤波最主要是由于时间差造成的，所以在具体拾音过程当中需要不断调整传声器与音源之间的距离，尽量保证不同信号到达同一传声器或者音源到达多只传声器的时间一致，以减少梳妆滤波的影响。另外一种补偿手段是通过后期制作软件，人为地给信号添加延迟。例如在录制电吉他时，一般会同时使用两种拾音方法，一种是外录，通过传声器直接拾取电吉他音箱的声音，一种是内录，通过 DI 直接线路录音。因为涉及数模转换以及线路传输的问题，当把两种信号叠加在一起时，会存在一定的时间差，此时我们就需要通过软件查找出时间差，并进行补偿。这种情况在两支话筒录制单个声源时最为常见，例如录制底鼓和军鼓时同样会出现。隔断法通过对传声器数量和类型的合理选择，以及音源与声场之间的关系来减轻梳状滤波的影响。1.选用合适的传声器。正确选择合适的传声器也可以减轻梳状滤波的影响。第一，选用指向性传声器，指向性传声器在有效拾音范围内可拾取更多有用信号，减少其他串音对有用信号的干扰。第二，选用界面话筒。界面话筒来自音源的声音和有延迟的反射声都会同时到达振膜，因此也有效地避免了梳状滤波问题。2.合理选择传声器数量。合理设计拾音方案，选择适当数量的传声器进行拾音，传声器的数量越多，所拾取的信号相互干扰形成梳状滤波的情况也就越严重。因此，在设计拾音方案时，一定具体问题具体分析，合理选择传声器的数量。3.铺设吸声材料。通过在地面上铺设吸声材料也是有效降低反射声对直达声影响的一个好方法，例如铺设地毯。4.音源在声场中的位置。如果音源在声场中靠近墙壁，那么不可避免地会有通过墙壁的反射声来影响直达声，从而产生梳状滤波效应，所以在拾音过程中应当注意音源距离墙壁的距离，不宜过近。结语梳状滤波效应永远是从业者拾音时所面临的一个需要解决的难题，认识其产生的原因和对声音的影响可以有效地帮助我们更好地减轻甚至运用它，比如镶边效果，但是梳状滤波对音质的恶化也是毋庸置疑的，所以还是需要了解减轻它的一些方法，以便于获取良好的声音效果。图 33:1 原则图 2频谱图