聊一聊一些荧幕和现场背后的音频故事(9)-失真和失真在实用领域的应用
先来聊下什么是失真啊,失真又称“畸变, 指信号在传输过程中与原有信号或标准相比所发生的偏差。 在理想的放大器中,输出波形除放大外,应与输入波形完全相同,但实际上,不能做到输出与输入的波形完全一样,这种现象叫失真。
一种最常遇到的失真情况就是所谓的削波,削波是一种失真形式,一旦超过阈值就会限制信号。信号由可以测量的数据范围受到限制的传感器记录时可能发生,当信号被数字化时,或者在任何其它时间发生模拟或数字信号转换时,可能发生剪切,特别是在的存在增益或过冲和下冲。

模拟电路
电路设计者可能有意使用削波器或钳位器将信号保持在期望的范围内。
当放大器被推动产生一个比它能支持的功率更大的信号时,它将放大信号直到其最大容量,此时信号将不会被放大。
一个集成电路或分立固态放大器不能给出输出电压比它由供电电压(通常是24或30伏的传播在线路级设备之间使用的运算放大器)放大。
甲真空管只能移动有限数量的电子在一定量的时间,这取决于它的尺寸,温度,和金属。
甲变压器时,其(在管设备级之间最常用的)将夹铁磁核心变得电磁饱和的。
数字处理
在数字信号处理中,当信号受到所选表示范围的限制时发生削波。例如,在使用16位有符号整数的系统中,32767是可以表示的最大正值,如果在处理过程中信号的幅度加倍,则32000的采样值应该变为64000,而是被截断为最大值为32767.在数字系统中,剪切优于数字系统的选择 - 包装 - 如果数字硬件被允许“溢出”,忽略幅度的最高有效位,有时甚至是样本值的符号,则产生信号的严重失真。
使用浮点数而不是整数可以大大减少限幅的发生。但是,浮点数的使用效率通常较低,有时会导致精度损失。

最常见的削波案例就是电吉他和软件的失真效果器

在原理上就是人为的将信号压缩入更小的动态范围中制造削波现象
实际效果上的体现是,.有两种,
一种是类似电子管饱和失真,指的是晶体管因Q点过高,出现的失真。当Q点过高时,虽然基极动态电流为不失真的正弦波,但是由于输入信号正半周靠进峰值的某段时间内晶体管进入饱和区,导致集电极动态电流产生顶部失真,集电极电阻上的电压波形随之产生同样的失真。由于输出电压与集电极电阻上的电压变化相位相反,从而导致输出波形产生底部失真。
另一种是线性失真,指输出信号中不会有输入信号中所没有的新的频率分量,各个频率的输出波形也不会变化。这种幅度的失真或者相位的失真是由该电路的线性电抗元件对不同频率的响应不同而引起的,所以叫线性失真。由于是射频器件对不同频率的信号处理结果上的偏差,又叫频率失真。线性失真主要是由滤波器等无源器件产生的。
1.overdrive——过载失真,主要源于电子管的饱和失真,失真阀值较软,声音比较温暖饱和
2.distortion——紊乱失真,源于晶体管的限幅失真,失真阀值较硬,声音谐波丰富但偏单薄
3.简单的说overdrive能量强,密度高,但延音较短;distortion塑料味重一点,但延音长。
2.饱和效果器(saturator)

晶体管有三个工作区:饱和区、截止区和线性区(放大区)。对于共发射极的基本放大电路,其输入波形正好与输出波形反相,就是相位相差180度,当输入正弦波正的部分时,应该输出负的部分,而当输入的峰值较大的时候,超过了电路的动态范围,就会出现失真。如果是输入信号的正半周超出了动态范围,那么就会进入晶体管的饱和区,造成饱和失真,对应的输出信号由于相位差180度的原因,所以输出信号的负半周的波形失真。
直观的听感影响就是,因为信号不再“干净”了,多余的非线性失真会带来非常“刺激”的“温暖”听感,所以饱和效果器常被用在体现温暖感的器乐和和人声的混音中。
3.磁带饱和(Tape Delay)
早年因为没有现在这样成熟的数字录音和混缩技术,所以50年代到80年代之间,为了制作可以保存的音频文件,音乐制作人们都是选择用磁带作为保存介质来保存音乐的,所以如果翻阅早年的音乐会发现工程师最早开发出来的效果之一就是磁带延迟。通过把信号输入有卷轴的磁带录音机,他们可以利用机器上的录音磁头录音,然后在带子通过同一台机器的放音磁头时进行回放。从放音磁头放出来的信号因为两个磁头之间的距离而产生了轻微的延迟。这一延迟信号在录音的时候可以加进原信号中,这样就造成了延迟的效果。通过把延迟信号在录音和放音磁头间循环,就得到了重复的延迟。

磁带饱和会带来非常复古而令人怀念的色彩感,适合用在木吉他,人声,鼓组上,但过多的延迟会破坏原音频听感,这个实际上需要酌情考虑
4.失真效果的种类
1.boost(直接提示音量)
2.FUZZ(均衡+失真)
3.OVERDRIVE(真空管功率放大)
4.DISTORTION(爆管失真)
5.CRUNCH(混合失真)
6.METAL(均衡+失真)
5.使用场合
失真本身并不是会破坏听感的关键,不合适的录音条件和不受控制的动态才是最终破坏听感的关键,所以如果为了制造更刺激的听感,失真效果器可以应用在非常多的领域,
1.用于在乐曲副歌的人声,提高副歌人声的“颗粒感”。
2.用于rock,metal,edm的音色处理,比如给鼓组,bass,lead 音色来制造兴奋感。
3.在最终混音的总线上添加磁带延迟效果来制造延绵的听感。

总结说点啥,设备和软件是死的,人是活的,学会使用手边的设备是调制音色和混音的首先条件,所以这本质是一个思路文而不是最终的做法,希望大家能对手边的设备得到跟多的理解
下次再见