淺談音頻特效

淺談音頻特效音頻特效(一)各種mp3或mp4播放器都有音頻特效功能，可以實現(xiàn)幾種主流的音頻特效，如：3D效果，也就是立體環(huán)繞效果，大廳效果，就是充分利用回聲，控制好時間來實現(xiàn)各種室內(nèi)效果。音頻特效種類很多，有各種各樣的實現(xiàn)模型。對其深入研究既可以進(jìn)相關(guān)的知識，如音頻知識，數(shù)字信號處理知識得到更深入的學(xué)習(xí)，又可以將自己研究的各種音頻特效應(yīng)該到實現(xiàn)產(chǎn)品中。前段時間完成一音頻特效，項目主要是在一DSP評估板子上實現(xiàn)一些基本的音頻特效。在這期間，對音頻特效當(dāng)前整體現(xiàn)狀有了一個較為全面的，同時也在這板子上實現(xiàn)了好幾種的音頻特效播放效果。這次就與大家一起共享一篇關(guān)于延時效果( DelayEffects):回旋(Flanging)、合唱(Chorusing)、回聲(Echo)文章，相關(guān)鏈接忘是那了。-概述時間延時效果可以產(chǎn)生回旋，回聲，合唱，延時，立體聲模擬(stereosimulation)等許多種效果。有些設(shè)備為每一種效果設(shè)定了一種獨(dú)立的效果算法，而另外一些則只是提供了很簡單的時間延時效果，然后對其進(jìn)行改變來實現(xiàn)各種不同的效果。相位(phrasing)、回旋和合唱是由很短的延時時間而產(chǎn)生的，因此你不會覺得它們與延時效果有過多的相似之處。雖然如此，延時效果畢竟還是這些效果中最最基本的。工作原理時間延時效果是將輸入信號錄制到數(shù)字化的內(nèi)存中，然后經(jīng)過一段短暫的時間之后再將其讀出來。將輸出信號的一部分反饋回輸入端，使之再進(jìn)入到延時的循環(huán)中去，于是得到一種重復(fù)的回聲效果。調(diào)制(modulation)參數(shù)，這是一種在某一特定范圍內(nèi)進(jìn)行延時時間變化的參數(shù)，它用來制造一種很活潑的變化效果--延時時間在最大值和最小值之間不斷地來回變化。重要的參數(shù)初始延時(initialdelay)參數(shù)：設(shè)定了延時的時間。在回聲效果中，這個參數(shù)決定了直接聲與第一聲回聲之間的時間間隔。在回旋和合唱效果中，調(diào)制參數(shù)控制了初始的延時時間。有一些設(shè)備允許你將延時時間與MIDI樂曲的節(jié)奏進(jìn)行同步。另外一些則是一種tap功能，即使用開關(guān)和按鍵來設(shè)定延時時間。平衡(balance)、混音(mix)和混合(blend)參數(shù)：這個參數(shù)調(diào)整了直接聲與延時聲音之間的平衡關(guān)系。如果你將一個合唱算法設(shè)定為100%的濕度(即全部通過效果器)，那么你將聽不到任何合唱效果，其原因是合唱效果是通過一個細(xì)微的音高偏置來產(chǎn)生的，而這種細(xì)微的音高偏置是由"干"信號(即不通過效果器)和經(jīng)過延時調(diào)制的信號共同生成的?？墒孤曇舾迂S滿的合唱效果算法使用了若干個延時，因此你將在平衡為100%時，依然可以聽到效果聲。反饋(feedback)、再循環(huán)(recirculation)或是再發(fā)生(regeneration)參數(shù)：這個參數(shù)決定了從輸出端返回到輸入端信號量值的多少。在回聲效果中，最小的反饋量提供了一種單一的回聲；而較大的反饋量值則增大了回聲的效果。在回旋效果中，增大反饋量會使效果變得尖利，這與增大濾波器的共振參數(shù)十分類似。掃描范圍（sweeprange）、調(diào)制量（modulation）或是深度（depth）參數(shù)：決定了使用多少調(diào)制量（有時也稱之為低頻振蕩或是掃描）來使得延時時間產(chǎn)生變化。例如，一個延時效果具有2：1的掃描范圍，那么就可以掃描超過2：1的時間間隔（例如5毫秒到10毫秒，或是100毫秒到200毫秒）。一個較寬的掃描時間對于生動的回旋效果來說是最最重要的了；合唱和回聲效果則不需要過多的掃描范圍。在使用較長的延時時間的效果時，應(yīng)在合唱中增加一點(diǎn)調(diào)制，但是太多的調(diào)制量將會導(dǎo)致不和諧的效果。許多回聲效果（長延時）算法都是基于現(xiàn)在的效果器硬件設(shè)備來建立的，它們沒有調(diào)制參數(shù)。調(diào)制類型（modulationtype）參數(shù)：調(diào)制通常用于周期性的波形，例如三角波或是方波，但是一些設(shè)備包括了隨機(jī)波形和包絡(luò)（可以用于調(diào)制輸入信號的動態(tài)范圍）。調(diào)制率（modulationrate）參數(shù)：設(shè)定了可調(diào)制低頻振蕩器的速度。典型的速率范圍是從0.1Hz（即每10秒鐘一個循環(huán)）到20Hz。作為最標(biāo)準(zhǔn)的合唱效果，通常是使用2Hz或是更低的頻率；較高的速率則用于一些不大常用的效果。在回旋和合唱效果中，調(diào)制導(dǎo)致了被調(diào)制信號的音高變得比較單調(diào)，并且將其返回到原始的聲音（音高比較尖銳）中，不斷地進(jìn)行循環(huán)。令人煩惱的特性延時時間是從設(shè)備中讀出的，尤其是在有些老式的設(shè)備中，數(shù)據(jù)并不總是100%的正確。當(dāng)然，通過MIDI來改變延時時間，當(dāng)設(shè)備正在處理一個信號時，其結(jié)果總是出現(xiàn)問題。要點(diǎn)為了增加顫音，可以設(shè)置一個較短的初始延時（例如5毫秒等），監(jiān)聽延時時間，并且用一個5到14Hz的三角波或是正弦波來調(diào)制延時。為了創(chuàng)造出”梳狀濾波器"效果，可以將一個直接聲的信號與一個通過了短暫且未經(jīng)調(diào)制的延時效果的信號進(jìn)行混音。試著將初始延時時間設(shè)定為1到10毫秒，最小的反饋量，不進(jìn)行調(diào)制，將直接聲和經(jīng)過處理的聲音進(jìn)行等量的混合。然后打開反饋以提高濾波特性。為了進(jìn)行從單聲道到立體聲的轉(zhuǎn)換，你應(yīng)該設(shè)置立體聲的合唱深度參數(shù)為最大值，并且將比率參數(shù)設(shè)為最小值（或是關(guān)掉）。當(dāng)調(diào)制比率參數(shù)設(shè)置得較高時，將會導(dǎo)致立體聲展開效果缺乏動感。為了給特定的節(jié)奏（例如一個八分或是四分音符）校準(zhǔn)回聲的反復(fù)時間，下面的公式將為你把每分鐘的小節(jié)數(shù)（節(jié)奏）轉(zhuǎn)化為每四分音符多少毫秒（回聲時間）：60000/（每分鐘的小節(jié)數(shù)）=延時時間（單位為毫秒）一、微軟PlayFX音效技術(shù)微軟PlayFX音效技術(shù)包含3D環(huán)繞（3DHeadphone）、至純低音（PureBass）、音量均衡（AutoVolume）技術(shù)，讓聽眾沉浸在3D的音樂世界，享受充滿動感震撼的體驗以及音量協(xié)調(diào)一致的聽覺感受。通過這一音效瞬間提升了這款新品的音質(zhì)表現(xiàn)，也給消費(fèi)者帶來了全新的音樂感受。首先我們需要從理論上了解一下PlayFX音效技術(shù)。利用在人類感知領(lǐng)域的豐富知識，微軟開發(fā)出了融合最佳聆聽體驗功能的PlayFX技術(shù)。其結(jié)果是實現(xiàn)了一整套憑借容易部署的信號處理算法即可讓效率與音質(zhì)完美結(jié)合的音頻技術(shù)。以下是 PlayFX技術(shù)套件初步提供的功能：音量均衡(AutoVolume)通過在音樂播放列表過程中，提供感覺始終如一的音量水平，創(chuàng)造一種愉快、連貫的聆聽體驗。至純低音(PureBass)是為了改善以其它方式聽起來平淡無力的低音效果而特別設(shè)計的。專有的PureBass算法提供聽者希望通過優(yōu)質(zhì)喇叭所獲得的清晰、有力的低端頻率。3D環(huán)繞揚(yáng)聲器提供一種身臨其境的音頻體驗，身處家庭媒體室，就仿佛坐在現(xiàn)場音樂會的前排座位上。為多聲道家庭影院環(huán)境特別設(shè)計的3D揚(yáng)聲器汲取了雙聲道立體聲音樂的主要優(yōu)點(diǎn)，并將其拓展至中置、后置和側(cè)置揚(yáng)聲器中，從而打造出一個逼真的仿如音樂廳的環(huán)境。3D環(huán)繞耳機(jī)通過耳機(jī)和耳塞提供一個完整的三維音場。室內(nèi)校準(zhǔn)(RoomCalibration)對家庭揚(yáng)聲器的音頻體驗進(jìn)行優(yōu)化，以針對所坐的任何位置進(jìn)行調(diào)整。用戶選擇房間中的一個點(diǎn)；通過幾項快速的測量，室內(nèi)校準(zhǔn)功能就能對揚(yáng)聲器的擺放以及室內(nèi)的音效進(jìn)行補(bǔ)償，從而準(zhǔn)確地平衡聆聽位置上每一個揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)、音量和延時。低音管理（BassManagement）是為家庭影院環(huán)境而設(shè)計。低音管理功能可讓聽者控制由哪些揚(yáng)聲器播放低頻內(nèi)容。就目前我們所拿到的產(chǎn)品來看，微軟PlayFX音效最初在MP3上的應(yīng)用主要體現(xiàn)為：3D環(huán)繞、至純低音和音量均衡，而室內(nèi)校準(zhǔn)和低音管理則主要應(yīng)用于家庭影院設(shè)備，在便攜媒體播放器上暫時沒有應(yīng)用。（本人試過帶這種特效的播放器，有些效果并沒有宣傳中說的那么好，當(dāng)打開某種特效時，還會影響原音質(zhì)）二、SRS音效（珠海矩力和sigmtal解碼芯片都采用這種特效）一SRS的出身SRS是SoundRetrievalSystem的縮寫，意思是音響還原電路，能重現(xiàn)真實的現(xiàn)場立體感。是美國SRS實驗室的最新音響科技專利，SRS的主功方向是雙聲道環(huán)繞，SRS（）是它的注冊標(biāo)志。SRS技術(shù)的發(fā)明人是阿諾德，克雷曼（ArnoldKlayman）。他是個音響爰好者，在從事心理聲學(xué)研究時，發(fā)現(xiàn)了人類聽覺系統(tǒng)對三維空間的聲源的定位總是從而產(chǎn)生了SRS技術(shù)的雛形?？梢宰鲆粋€實驗，在前額處磨擦手指，然后慢慢地反手指移向頭的一側(cè)，使手指與前額和耳朵等距離，您會注意到音量的升高、且中、高頻更強(qiáng)一些。實驗中，磨擦手指相當(dāng)于產(chǎn)生一個穩(wěn)定的音量，您的耳朵相同聲的聽覺以及對大腦的批示是不同的，這了取決于聲音來自前方還是側(cè)面，從側(cè)面來的聲音比較響，這是由于耳庭造成的。當(dāng)聲音從前方來時，耳庭將很多頻率元素從耳道反射出去，而側(cè)面來的聲音其反射與之不同。這樣從側(cè)面來的聲音強(qiáng)度大，到達(dá)的時間短，耳朵就將這些信息傳到大腦，這被稱為與腦相關(guān)的傳播功能。由于這種傳播取決于聲音的音量和方向，所以聲波在傳播中始終是變化的，提供給您大腦也必須是變化的細(xì)節(jié)，使您知道正在聽什么，從什么方向聽到的。傳統(tǒng)的雙聲道立體聲不能營造三維環(huán)繞聲場，并不是因為只用兩個音箱，而是因為雙聲道錄音時的麥克風(fēng)沒有人耳的耳庭，所以通過麥克風(fēng)錄音時對側(cè)面的聲音總不能像人耳那樣，無論用多少麥克風(fēng)也無濟(jì)于事。SRS系統(tǒng)則考慮到這些持續(xù)變化的傳播功能，使聽者聽到的與原始演奏效果更接近。二基本原理RS根據(jù)立體聲信號中能體現(xiàn)監(jiān)場感的環(huán)繞聲（反射聲與混響聲）分別記錄在左、右聲道中，將R、L兩個信號相加產(chǎn)生一個總信號（R+L）,然后再將兩個信號互減產(chǎn)生兩個差分信號（R-L）和（L-R），經(jīng)SRS處理后的總信號、差分信號及周圍的環(huán)境信息（反射音場和混響聲場），提供給人耳系統(tǒng)。對于麥克風(fēng)和常規(guī)的立體聲音響來說，由于〃L-R〃和“R-L〃的差分信號麥克風(fēng)〃聽〃不到，立體聲音響系統(tǒng)也不能復(fù)制，所以重放時沒有空間感。SRS對差分信號和總信號進(jìn)行處理，最終的聲音符合人的聽覺系統(tǒng)并使空間信息得以恢復(fù)。從而通過對真實演奏環(huán)境的恢復(fù)，增強(qiáng)了立體聲像，使人從主觀上感覺到聲像的空間方位和分布。三應(yīng)用SRS對于現(xiàn)場錄制的節(jié)目（音樂會、電影）經(jīng)處理后有非常驚人的效果。如果播放的節(jié)目源中本身就沒有給人的現(xiàn)場感的環(huán)境聲，如采用多聲道前期錄音和后期合成制作的CD片，或是電腦合成音、效果就不像現(xiàn)場音樂會那么明顯了。SRS可以播放普通立體聲節(jié)目源，也可以播放杜比環(huán)繞聲編碼節(jié)目，還可處理將單聲道信號源，用立體聲功放和兩個音箱營造具有空間感的三維環(huán)繞立體聲場。SRS的音箱擺放和聆聽位置沒有限制，即使兩個音箱擺得很近，或在房間任意走動，都可以聽到空間感很強(qiáng)的三維環(huán)繞聲場。 SRS可與現(xiàn)有的各種立體聲音響組合成一套具有三維環(huán)繞聲的音響。實踐表明檔次越高的音響，越能體現(xiàn)SRS的風(fēng)采。我認(rèn)為，一對幾百元的較好的有源一體化間音箱配上SRS即可成為一套性價比很高的SRS家庭影院音響系統(tǒng)，絕對符合個人消費(fèi)原則。SRS目前已獲美國專利保護(hù)，在國外已獲得17國專利權(quán)，還有45項專利正在世界范圍內(nèi)審理。已有的授權(quán)公司有SONY.RCA、NEC等。SRS5250S由SRSLABS開發(fā)并許可，為執(zhí)行SRS聲音復(fù)制系統(tǒng)的三維音效處理器，由美國斯分尼克斯(SEPONX)公司生產(chǎn)。前市場上已經(jīng)有一些號稱具有SRS功能的處理器，購買時首先應(yīng)注意有無SRS實驗室的注冊商標(biāo)，其次，是否有SRS特有的中置調(diào)整Center和空間控制Space控制電位器。實際使用SRS5250S時，要將它接在音源與功放之間，如果功放前面有頻率均衡器或音調(diào)電路，SRS5250S應(yīng)接在頻率均衡器前面。四與杜比解碼環(huán)繞聲系統(tǒng)比較我們來談一下SRS環(huán)繞聲系統(tǒng)的杜比解碼環(huán)繞聲系統(tǒng)(DolbyPrologic)進(jìn)行比較試聽的結(jié)果：使用相同的兩個音箱，并用開關(guān)對SRS和杜比進(jìn)行多次切換，在使用SRS時專業(yè)人員常常檢查后置音箱是否在工作，其實SRS就是前方主音箱在工作。SRS放聲清晰度比杜比邏輯高，環(huán)繞聲為一連續(xù)的三維聲場，充滿整個空間;而杜比環(huán)繞聲則來自五個音箱，聽者感覺到的是一平面二維聲場。若將SRS置于杜比前面，使原來平面化的二維聲場變化為具有空間感的連續(xù)性的三維聲場，使人感覺到具有真實的監(jiān)場感。 SRS環(huán)繞聲使人從主觀上感覺各聲源分布在整個三維空間音箱不再是聲源的點(diǎn)，各聲源之間的掩蔽效應(yīng)比傳統(tǒng)的聲源僅來自幾個〃點(diǎn)〃的多聲道系統(tǒng)要弱得多，所以SRS清晰度高于多聲道環(huán)繞。常規(guī)的立體聲放音，背景噪聲從兩個音箱（兩個點(diǎn)）重放出來，噪聲集中在兩個點(diǎn)上，而SRS系統(tǒng)放音時噪聲分布在整個空間，與普通立體聲系統(tǒng)的集中噪聲相比，SRS的背景噪聲對聲音的信號干擾作用就顯得很小了，所以 SRS從聲還原、放音清晰度和降低噪聲方面均優(yōu)于立體聲放音。（注，這一種國際音頻特效還有相關(guān)的軟件，大家可以下，但試用版的只能實現(xiàn)幾種效果，且有時間限制）三：BEE音效我們了解到BBE技術(shù)起源于1985年，而現(xiàn)在，BBE技術(shù)經(jīng)過數(shù)代的發(fā)展，已經(jīng)從最初應(yīng)用于功放上面的專利技術(shù)而發(fā)展到從 AV視聽、隨身聽、廣播、CD以及現(xiàn)在的數(shù)碼音頻技術(shù)等領(lǐng)域。由于BBESound公司一直對于BBE技術(shù)有著非常嚴(yán)格的質(zhì)量控制，簡單的說，雖然BBE技術(shù)的授權(quán)費(fèi)用非常低廉，但想要得到BBE的授權(quán)并不是那么簡單。在合作公司向BBESound提出申請后，BBESound首先就會派人對合作公司進(jìn)行調(diào)查，在公司實力得到認(rèn)可后，才會得到BBE的授權(quán)，而在使用了BBE技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計過程中，BBESound公司就會參于關(guān)于音效部分的設(shè)計，在最終的音質(zhì)得到認(rèn)可后，產(chǎn)品才可以加注BBESound的商標(biāo)。也正在這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪\(yùn)作方式，讓BBE商標(biāo)成為音響界象征高超品質(zhì)的識別標(biāo)志。不過遺憾的是，由于對于中國關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)方面的不信任，BBESound目前還不對中國的企業(yè)進(jìn)行直接的算法授權(quán)。因此，目前中國的企業(yè)大多都是通過購買第三方國家的芯片得到BBESound的間接授權(quán)。BBE技術(shù)對于音質(zhì)帶來的改善，主要表現(xiàn)在整個的音域似乎一下子比原音寬廣了很多，高低音的層次也變得非常清晰，這種感受與傳統(tǒng)的EQ所帶來的效果明顯不同。那BBE到底使用哪種方法來提高音質(zhì)的呢？需要說明的是通常說的BBE技術(shù)只是一個統(tǒng)稱，實際上，BBE技術(shù)在面向不同應(yīng)用的時候有不同的分枝，而BBE是最基礎(chǔ)的一項，根據(jù)應(yīng)用不同，還包含：BBE-最基本算法，所有其它分支都是建立在BBE的基礎(chǔ)之上的BBEMach3Bass-低音提升算法，適用范圍比較廣泛BBEViVA-BBE的3D效果，適用于立體聲電視、便攜單體聲音響等BBEMP-壓縮補(bǔ)償算法，適用于MP3、MD等使用有損壓縮音樂格式的產(chǎn)品BBEOptima-簡化的BBE相關(guān)算法，去除了調(diào)節(jié)項的BBE算法BBEK3/K1-壓縮/限制/自動增益控制，適用于專業(yè)節(jié)目錄制BBET2/T2R/T2C/T2M-BBE電話技術(shù)，綜合使用BBEMP及BBEK3技術(shù)來實現(xiàn)高質(zhì)量的電話通話效果用于MP3的BBE技術(shù)主要有：BBEMach3Bass：是建立在BBE之上，用于提升低頻能力的算法，它不同于一般的EQ方式的簡