什么是增益分级

数字音频世界似乎令人困惑。 例如，在声音物理学中，响度以分贝为单位进行测量，并且值始终为正，但在数字工作站 (DAW) 中，分贝突然变为负值。 而这个奇怪的魔法到底是什么？

另一个谜团：在 DAW 屏幕上，您有时会看到高于零的信号电平，有时甚至会出现“正”分贝。 这是什么意思呢？ 帮我理解一下！ 我们周围和 YouTube 上经常听到“音量”、“增益”、“电平”这些术语，但它们之间有什么区别？

让我们尝试在不使用复杂公式的情况下理解这一点。 毕竟，我们主要是音乐家，而不是工程师。 同时，我们将学习如何在使用 DAW 创建的音乐项目中正确组织所谓的“电平余量”。

数字音频录音基本上没有音量。 什么是“自然”分贝

“响度”不仅仅是一个试图描述施加到耳朵的声压强度的词。 对于每个人来说，安静和响亮的声音都是主观感知的。 对于一个人来说“响亮”的声音对于另一个人来说可能是“非常响亮”。

制作音乐总是需要考虑主观标准，这有时会干扰创作过程中参与者之间的理解。 因此，在从事音乐项目时对音量有更客观的理解非常重要。

在自然界中，没有像数字世界那样直接模拟体积。 声音在气态、液态或固态介质中通过弹性波传播。 声音的来源是经历机械振动的身体，例如弦或人的声带。

让我们尝试从视觉上想象这一点，尽管不是很科学：弦发出声音后，它以一定的频率和幅度横向振动（在三维空间中），在自身周围产生弹性波。

这些波会导致高气压和低气压区域在气体环境中传播。 物理学家将这些振动描述为“声压”。

为了测量声压强度，科学家们开发了一个公式，该公式考虑了压力本身、介质的声阻抗和时间平均。 这使得我们能够获得某一时间和空间点的声音强度的均方根值。

在音乐中，声音振动主要是周期性的，类似于弦的振动。 有时我们用“声压幅”的概念来评估它们的强度，但实际上这并不那么重要。

真正重要的是，物理学中的正分贝（用“+”表示）指的是声压强度，但仅相对于标度上的特定点。 分贝是相对、对数或约数单位，只有存在“起点”时才有意义。

在物理学中，这个起点是 20 微帕 (μPa) 的压力水平——这是人类尚未感知到声音并感到安静时听力的平均阈值。 虽然猫可能不会同意这一点。

使用自己的测量单位（例如资金、频率组成和其他因素）单独研究一个人感知的响度程度。 但在使用 DAW 时，这些细节并不那么重要。 对我们来说最重要的是不要与分贝混淆。

0 分贝 SPL（声压级）意味着一个人的安静。 以下是一些用于比较的典型值：

• 15 dB – “几乎听不见” – 就像树叶的沙沙声；
• 35 dB – “清晰可闻” – 例如，低沉的谈话、图书馆的安静环境或电梯中的噪音；
• 50 dB – “清晰可闻” – 这就像中等音量的谈话、安静的街道或洗衣机的运转；
• 70 dB – “噪音” – 例如，1 m 距离处大声交谈，3 m 距离处打字机、嘈杂的街道或工作吸尘器的噪音；
• 80 dB – “非常吵闹” – 这就像 1 m 距离处响亮的闹钟、尖叫声、带有消声器的摩托车的声音或卡车发动机运转的声音。 长时间聆听此类声音可能会导致听力损失；
• 95 dB – “非常吵闹” – 例如，7 m 距离处地铁车厢的噪音或 1 m 距离处大声弹奏的钢琴声；
• 130分贝——“痛苦”就像警报器、​​锅炉铆接的噪音、最响亮的尖叫声或没有消声器的摩托车声；
• 160分贝——“冲击”是耳膜可能破裂的水平，例如靠近耳朵的霰弹枪爆炸、汽车音响系统比赛、或超音速飞机或0.002兆帕爆炸的冲击波。

录音。 音量和增益

当我们录制声音时，我们必须将空气中周期性的声音振动转换为电振动。 自 1857 年留声机发明以来，科学家和工程师尝试了各种录音方法。

事实证明，最有效和最便宜的方法是使用电子设备，如麦克风、磁性和压电拾音器（用于弦乐，有时也用于打击乐器，如钢琴）。

这些电声设备拦截空气声压波动（磁性拾音器记录琴弦振动，压电传感器记录身体振动）并将其转换为模拟电信号。

在这个转变的时刻，声音对我们来说“消失”了。 此后，我们在工作期间仅处理“安静”的电振荡。

正是这些振动在音乐设备（放大器、模拟效果器、录音机等）内部传输。为了使这些振动（无论是放大、处理还是简单地记录在磁带上）再次变成声音，必须将它们转换回来使用特殊装置将空气振动转化为声音。 该设备称为扬声器。

模拟信号具有主要特性 - 它在时间上是连续的，并且每毫秒 - 或至少百万分之一秒 - 它都有特定的参数。 比方说，在声音的模拟电子表示的情况下，这可能是幅度（平均值的最大分布）。

从麦克风接收到的模拟信号向我们展示了一段时间内声压频繁变化的历史。 比如说，我们唱一首歌曲，其中我们在歌词和副歌中计划了 2 分钟的人声，在录音时，我们可以说得到了麦克风膜上声压变化的记录。

通过转换声音振动获得的电模拟信号最容易以正弦图的形式表示。 事实上，音乐和非音乐声音是正弦曲线的复杂总和。

但它也可以很简单——当模拟音频发生器为我们提供一个频率为 440 赫兹（注释“A”）的正弦波时，我们会听到扬声器发出清晰但无聊的“嘟嘟声”。

最后，我们得到了收获。 增益这个词的意思是增益。 我们通过放大器和声卡上的调节器来设定其水平。 这与“音量”或“声压级”（Level）控制旋钮不同，我们可以将信号放大到超出其失真开始的极限。

现在让我们仔细看看：我们的正弦曲线（请记住，它象征并可视化了电器内部的模拟信号）是对称的圆形“山丘”和“山谷”，周期性重复。

我们可以增加“山”的高度和“谷”的深度（即幅度），或者换句话说，“增强信号”、“增加增益”，但不是无限期的。

我们不会在这里讨论这些设备的电路设计，让我们相信每个设备都有一个物理限制，设备可以按比例增加信号幅度，而不会“破坏”它。

当增益达到临界点并超出允许值时，器件的物理电路开始削“山”，自下削“谷”。

用工程术语来说，这称为“模拟削波”。 在这种情况下，除了有用的声音信号之外，还可以从扬声器中听到喘息声、嘎嘎声和噼啪声。 在音频工程中，这也称为“非线性失真”。

现在我们可以理解，音乐技术中的音量级别是信号幅度在超出极限之前的变化，信号开始失真。 而“增益”很容易超越这些限制。

矛盾的是，当增益显着增加超过允许值时，扬声器（处理后的信号输出到该扬声器）产生的声压并不总是增加。 上述情况对于数字音频处理来说是正确的。

比方说，在将处理后的信号发送到声卡的 DAW 内部，当将虚拟控制台上的增益剪辑并调高到疯狂值的区域时，音量级别不会发生真正的增加。 在音频监听器的扬声器中，我们只能听到越来越多的失真。 这是由于声音在“数字”中的特殊表现，我们下面会说几句。

现在，让我们回到“负分贝”。 请记住，dB 是相对单位，只有与某个参考点相关时才有意义。

在录音中，这样的点被视为信号电平，超过该电平就开始失真。 它被指定为“零”。 “归零”区域中的所有内容都是没有削波的信号，其电平以 dB 为单位，并带有“负”。 以上所有内容都是带有截止幅度（“峰值和谷值”）的失真信号。 他们用 dB 来表示，并带有“加号”。

通常在模拟和数字设备上都以“负”分贝显示音量级别。 既方便又直观。

数字音量会发生什么变化？

在我们的声卡中，模拟信号首先由前置放大器稍微放大，然后通过模数转换器 (ADC)。 简单来说，ADC 的作用如下：

1. Он отсекает полосу частот, убирая излишнее, например, звук ниже 20 Герц, который человек все равно не слышит;
2. АЦП разбивает непрерывный сигнал на определенное количество отдельных значений (дискретизация и квантование), то есть ф актически превращает нашу гладкую синусоиду в последовательность“столбиков”。

采样频率决定了此类“列”的数量。 量化位深度或“位深度”决定每个“列”表示的准确性。

采样率越高（更多条），数字信号越接近原始平滑的正弦波。

位深度影响某一时间点信号测量的准确性。 位越多，误差越小。 16 位音频还不错，24 位更好。

• ADC 对每个“列”进行编码或“数字化”，将其表示为带有序列号的特定数字。

在我们的数字音频站中，物理声音首先转换为模拟信号，然后使用 ADC 转换为数字信号，成为一组数学抽象。 理解声音只是数学很重要。 线路或软件中没有真正的“声音”。

数字音频站中的“零”音量水平（超过该水平就会出现失真）也是有条件的。 对于 24 位 ADC 深度，“数字零”只是 24 个二进制“单元”，每个单元包含值“1”。

由于第 25 个和所有后续单元都丢失，因此超过“零”的信号音量根本无法增加。 相反，它被添加了越来越多的扭曲。

在数字音频站处理音量时，避免失真非常重要。 因为从我们音频站的主总线收集的数字信号被发送到数模转换器（DAC），DAC将其输出到音频监视器或耳机。 在这里我们听到失真（削波），这表明音轨已损坏。 有时失真可以令人愉悦，例如当添加轻微的磁带（磁带）失真时，音响工程师可以有目的地使用。

如何处理 DAW 中的音量级别

无论是在西方还是在东方，拥有音响工程师或与他们签订合同的世界唱片公司通常都会要求音乐家进行混音，而无需进行母带处理，峰值音量不得高于 -6 dB。 他们需要这个才能拥有用于进一步处理的“容量余量”。

重要的是要明白，我们谈论的是峰值，而不是音轨的平均声压级，平均声压级以 RMS 或 LUF（正式平均响度与感知响度相结合）来衡量。

逻辑和经验表明，当通过声卡录制声音、现场乐器和合成器时，我们可以控制输入的增益级别并查看 DAW 内的 -dB 级别。

力求保证输入端记录信号的峰值永远不超过-6，-5dB是可以接受的，不允许“收入”达到0dB。

通过在 DAW 中使用虚拟合成器和采样乐器，您可以感到更加自由。 然而，虚拟仪器和处理插件的输出量始终需要留有“余量”。

在项目中开始编配时，建议立即将所有轨道的 DAW 控制台推子设置为 -10，或最好为 -12 dB。 这将创建体积储备。

重要的是要记住，配乐通常包含戏剧。 音乐活动不断发展，最终达到高潮。 当许多乐器同时进入强项时，主总线上的总信号电平必然会超过任何特定轨道的信号电平。 因此，最终处理（母带制作）的标签应提供峰值不超过-6 dB 的文件。

在编曲和预混音期间，最好避免在主总线上超过此电平，而不是稍后浪费时间降低每个轨道的电平。 您还应该意识到批量自动化的可能性，这可能会导致其他问题。 建议在初步混音中加入与最初预期相同的图片。

对混音听起来“安静”的担忧通常是没有根据的。 DAW 中的声音从来都不是真正的“安静”——它只是一种数学抽象。 给标签工程师提供 -8 甚至 -10 dB 峰值的干混音或干混音不会失望。 他将亲自进行所有必要的调整。

在 DAW 中处理音量级别时，需要遵循一些规则，这将帮助您避免大多数问题。