音频母带处理中的响度

作者：Ian Stewart
编译：XueLian Xi From iKnowMusic
校对：Sing T From iKnowMusic
原文：https://www.izotope.com/en/learn/understanding-loudness-in-audio-mastering.html

今天我们将深入研究，为什么我们说“响度”要比您所想的更难定义。在此文中您将学到：

为什么回答“什么是响度？”这个问题，要比您想的更难？
声音平衡和频谱密度对响度有怎样的影响？
“足够响”到底有多响？

响度在您的大脑中

严谨地说，响度是真的全在您大脑中。我们其实很容易忽视这一点，认为“响度”是一种客观的东西，但是我们必须承认，所有的听觉，包括我们对响度的感知，都发生在我们的大脑和耳朵，尽管后者是次要的。这里与您分享两个小故事：

不同的人听到的声音不同

我和我的妻子经常对声音的响度产生分歧。比如，有时候她觉得有些东西听起来非常舒服，而我觉得太吵了。或者有时，当我聚精会神地听着电视里的对话和其他细节时，她会觉得太吵了。

我们感受到在空气中的声压级是相同的，那这究竟是怎么回事呢？这完美地说明了一个事实：听力不仅受到性别和年龄的影响，我妻子比我小六岁，还可能受到您当前的精神状态和警觉性的潜在影响。您是否有过这样的经历，早晨用前一天晚上相同的播放音量听某个音乐，结果却发现声音太大了，让人不舒服？这些都是同样的因素在起作用。

您的听力可能每一天都不同

这是另一个非常不同的例子:

前一阵子，我的压力很大，所以我在睡觉时都咬紧了牙关。这导致了我的肌肉发炎了，最终抑制了我的咽鼓管，也可能在一定程度上损伤了我的耳蜗。某天早上我醒来时，我的右耳无法听到超过8kHz的声音。这还不是最令人痛苦的事情，接下来发生的事情更加令人难受，而且真的很离奇。

在整个上午，我慢慢开始注意到我右耳的音高比左耳高半音，后来我才知道这种情况被称为“不协调性复听”（Diplacusis Dysharmonica）。即使是一个简单的单音，听起来也不是它原本的音调。这是不是很有趣？事实证明，这是我大脑弥补高频信息突然缺失的一种方式，即人为地改变传入的声音音调来填补空白。

值得庆幸的是，在发现问题后，我采取了纠正措施。这样才让我的高频听力恢复了，我的左脑也不再假装它是“环调制器”（Ring-Modulator）了。总的来说，这段经历迫使我了解了听觉在大脑中产生的方式。如果您的耳朵是将声能转换成电信号的麦克风，那么您的大脑就是信号处理器，它将这些信号转换成我们实际体验得到的声音。它会在运行中重新编写自己的程序。

是什么因素影响了响度感知？

相信现在您已经认同，即使是像响度这样简单的事情，也可能是非常个人的体验，这取决于您的大脑如何解读传入的信号。有哪些因素会导致大多数大脑认为某个声音比另一个声音更响亮或更轻柔呢？这些体验与我们在数字音频环境中所谓的“响度”又有什么关系呢?

音高

我之前虽然已经聊过等响曲线了，但在今天这样的情况下，我觉得它们仍然值得一提。简而言之，它们指出了这样一个事实，即在相同的声压级下，我们的耳脑系统并不能感知到所有的音高都是一样响的。这种关系很复杂，与个体有关，是非线性的。这意味着这些差异随着音高和整体声压级的变化而变化。但一般来说，我们认为极低和极高的声音，要比中音区（特别是在声压级相同的情况下在3 - 4khz左右进行演奏的声音）的声音更轻柔。

Fletcher-Munson等响曲线（蓝）与ISO 226:2003等响曲线（红）比较

从音频母带处理的角度来看，被人们感知为声音响的曲子，往往是声音的平衡在其中起着重要作用。特别是在使用电平表的情况下，与另一首歌曲作比较时，这种情况更甚。LUFS电平表，与Insight 2（电平表和音频分析插件）中某些工具一样，应用了一些近似等响曲线的频率加权，使它们能比RMS或VU表更好地测量感知响度。然而，由于个体差异，仪表无法全面反应整体情况，所以您还是必须使用耳朵和大脑的。

频谱密度及其对比

有一点与我们想象的有些不同，您可能会觉得使用很多乐器，进行较大编制的编曲，并涵盖整个频率范围的声音肯定会比独奏乐器或人声更响，对吧？毕竟，不可否认的是，整个交响乐团的声音要比一支长笛要响亮。嗯，其实在数字音频的世界里并不是这样的，在数字音频世界中有严格定义的最大音量。

频谱密度可以被认为是纯音和宽频噪声之间的连续统一体，为了达到我们的目的，我们选择粉噪。粉噪具有最大的频谱密度：所有的频率都是相等的。另一方面，纯音具有最小的谱密度：它只是单一的频率。

如果我们比较宽频噪声和1kHz纯音的峰值音量和平均音量，我们会注意到两个相当有趣的事情:

1. 如果我们将这两个信号的平均音量设置为相同，我们会发现噪声的峰值音量比纯音高10-11dB。我们很难对这些不同的信号进行感性的比较，但当它们以这种方式对比时，它们在空气中的声音听起来大致相同。

纯音和噪音都设置为-20 dBFS RMS

2. 如果我们同时播放这两种信号，然后降低纯音音量，直到我们在噪声中勉强能听到它，我们会发现纯音的峰值电平比噪声信号的峰值电平低整整36 dB。有趣的是，在频谱分析仪中观察时，纯音仍然比噪音在1kHz的位置音量水平高出大约6 dB。

纯音降低26 dB，才与噪音差不多响

总之，这些事实都表明了这样的现象：我们的耳脑系统在感知响度时更依赖于平均音量电平，而不是峰值电平，并且能够分辨出比噪声信号电平低得多的纯音。此外，随着频谱密度的增加，峰值电平相对于平均音量电平也会增加。这意味着随着频谱密度的增加，我们需要额外的峰值“动态余量”（Headroom），若没有，可感知的响度必然会降低。

在纯音和宽频噪声这两种极端声音之间，出现了其他有趣而复杂的心理声学现象。请注意，这就是所谓的“部分掩蔽”（Partial Masking）。虽然这一现象的细节仍在研究中，但其基本概念是，在某一频带范围内，不同类型的声音或多或少都能掩盖其他背景声音。

在某种程度上，这取决于声音的谐波，以及谐波与基频的“相位”（Phase）关系。这样就可以解释为什么在某些情况下，某些声音的组合可以提高整体的“客观”或测量所得的音量水平，而在主观听觉感知上没有音量的提高。

在体验响度时，对比和音色影响也是值得考虑在内的。例如，如果一首歌曲或一首歌曲的某一部分被较轻柔的素材围绕，人们通常更容易判断其为“大声的”。许多与音量有关的秘密也包含在声音的音色中。借用Jonathan Wyner的话来说，“无论您的母亲在卧室或厨房对你大喊大叫，让你起床或告诉你上学迟到了，你都能分辨出她在叫，尽管声压级有所不同。”

总结

希望您现在了解了，没有一种东西是我们可以指出称为“响度”的。我们对响度的感受是非常个体化的，而且很大程度上取决于很多因素，我们甚至没有谈到播放系统或音量控制!”如果您想知道这一切的意义是什么，它是如何真正被用于音频母带处理的，在这里我可以很简单地谈一谈。

作为创作者、混音师和母带处理工程师，我们真的很难控制听众如何感知我们所创作的音乐的响度。我们能控制的，在很大程度上，是他们如何看待整体质量，包括力度、声音平衡、密度、清晰度和空间感。因此，单纯为了追求额外的响度水平，希望增加音频的播放响度，这可能是一件傻事。

如果，在母带处理的过程中，您发现自己一直在问“我的唱片够响了吗?”或者“我应该为我的发行媒介制作多大声音的录音作品？”我们的Jonathan Wyner认为您可能问错了问题。他建议您问下自己：“我能不能把声音调大一点，让它听起来至少和现在一样好，甚至更好？”每首歌都有平衡点，在这个平衡点上您能达到音量和“作品好”的最佳平衡。找到它就是您的工作。

祝您好运，并祝您拥有愉快的母带处理时光！

本文出自《midifan月刊》2020年12月第177期