音乐制作中的模拟与数字失真

官方新闻稿发布于 2024-02-12 ·

我们不会盲目地使用均衡或压缩，饱和与失真也如此。了解模拟和数字失真之间的差异，以及如何充分利用每种失真类型，才能制作出更好的音乐。

失真有很多形状、类型和色彩。我们需要了解磁带、电子管和晶体管等失真类型，以及失真与波形塑形、削波和限制的关系——所有这些都将帮助你理解如何去选择不同的失真，以达成不同的目标。让我们把温度升高吧！

失真对声音有何影响？

我们熟悉失真的声音，但从技术角度来说，失真——到底发生了什么？通常来讲，往正弦波中引入失真会在原始信号频率之上产生新的谐波内容。

失真的正弦波类似于方波或三角波

如果你对一个正弦波加失真，它会开始变得类似于三角波或方波。确切形状将取决于失真类型及其设置。

同样，如果你在示波器中观察方波或三角波的信号，然后运行低通滤波器，缓慢降低其截止频率，当截止值接近你正在演奏的音符时，你就会看到方波或三角波的形状会慢慢变回为正弦波。

基本数字失真——波形塑形

数字失真的最基本形式是很容易实现的。由于数字音频利用“数字”进行工作，并对这些数字施以算法，因此模拟“削波”失真就非常简单——只需阻止音频波形达到特定电平，使其保持在某一最大振幅即可。

我们可以用一种叫做传递函数的东西来表示削波阈值——一个不会被跨越的振幅。下面图示中就画出了输出电平（垂直）与输入电平（水平）的关系。

传递函数在失真中如何工作？

当传递函数是一条笔直斜线时，意味着输出与输入匹配且没有变化。但当线的顶部开始扭曲并变平时，就出现削波失真了。如图，顶步线是平的，就是完全削波。在斜率较缓的情况下，我们会看到每个波形周期都会出现类似压缩的情况。

数字波形塑形器及其传递函数在创建失真音色方面具有惊人的多样性。不过，还是不如模拟失真。

对用过许多压缩器的人来说，传递函数应该是非常眼熟的——失真的传递函数和压缩器的阈值与比率关系基本是一回事。而且理由充分。

失真对比压缩和限制

从根本上来说，失真的行为方式与压缩和限制的过程非常类似：一个音频信号一旦超过某个电平，它在电平提升时就会受到限制。

压缩和失真之间也有一个区别是，压缩器通常在比失真处理器能在更长的时间窗口内发挥作用。更温和、更有“粘合力”的压缩器不仅仅能作用于波形的单个周期。

从理论上讲，非常快的启动和释放设置可能会快到足以捕捉到低频波形的各个周期。因此当使用限制器或削波器插件比通常预期的更过激时，就可能会引发一些强烈失真。

使用CLA-76压缩器/限制器及其标志性的快速设置，我们可以实现一些非常有趣的失真音色。1176著名的“All-button”全按钮模式即“英式模式”就强调了这种效果。

模拟风格失真的代表性插件

对数字世界中的信号应用失真，只会改变1和0的序列。通过对模拟失真的理解，加上我们不断改进的建模技术，现在Waves可以尽可能精确地对模拟失真进行建模。这为我们保障了软件产品的可靠性、价值内涵和灵活性，以及硬件的音色和特性。

Waves Abbey Road J37 Tape是与Abbey Road录音棚合作开发的，以全电子管模拟设备Studer J37为原型建模。它可以为各条轨道、总线甚至整个混音添加的温暖感与粘合力。

同样，Waves原创Magma系列的BB Tubes可以实现的失真也基于模拟设备特性。它基于电子管的架构提供了插件输出端的丰富模拟音色。

为了获得更全面的失真，Waves Berzerk Distortion就采用了本文中讨论的科学原理，并将其应用于多样化、易使用且有时极具破坏性的失真打包方案中。

市面上有大批忠实建模于模拟硬件的插件，几乎涵盖了全部可能性。

模拟失真的魅力

那么，当我们在示波器和频率分析仪下观察模拟失真和数字失真时，失真实际上是长什么样子的呢？

下面你就能看到失真的原型图。就所通过设备的容量来说，声波过大时，设备会切掉它无法处理的波形顶部。理论上，它看起来像是这样：

但模拟音频以其缺陷而闻名，当真实电路处理真实波形时，理论与实践不易相符。一台设备可能会以任何方式产生失真。更有可能的是，你的波形将被以“不当”的形式被重新塑造，或者失真可能仅在音频波形的一侧出现。

发现这种事你可能也不必惊讶：在某些情况下，失真也可能具有频率意识——对低频的影响与高频有所不同。

因此，模拟失真存在诸多变化，并且通过不同失真源可以实现多种多样的声音。

非线性的失真谱系

失真的原始含义给了我们非常简单的定义：它就是进入和离开设备的信号之间的任何差异。这在电子设备仅发送信号进行通信的时代很有用，理想状态是它们能尽可能保持清晰……但在我们想要改变信号的新世界中，就需要完善失真所指。

我们今天所了解的失真，来自于一台设备的过载行为——输入信号过大，而无从正确处理。在模拟设备中，结果差异悬殊，并且取决于源信号本身及其电平，当然以及设备自身。一般来说，轻微的过载会导致信号稍微失真，其特征可被表述为温暖或饱满。而极端过载可能会导致信号失真或完全崩坏。

从六首歌读失真历史

在1940和50年代，过载通常出自于保险丝“烧坏”的吉他放大器。或者以Jackie Brenston和他的Delta Cats的《Rocket 88》为例，声音来自一个塞满了纸的破烂放大器低音扬声器。

50年代伊始，艺术家们通过改装吉他和放大器，或超越设备的极限，来追求前所未有的音色和质感。这些改造通常涉及到故意损坏设备，就像Paul Burlison在Johnny Burnette Trio的《The Train Kept A-Rollin》中所做的那样。

这首歌曲独特的吉他声音是通过卸开放大器的真空管来实现的。这种不可预测的、嘈杂的吉他质感是当时的代表性声音，但并不是谁都有实力为了一两首录音而去毁掉一台设备。

直到20世纪60年代，才开发出了一种专门来实现这种声音的设备。当时，录音棚乐手Grady Martin在一次录音时使用了一台出现故障的前置放大器，偶然得到了一种失真音色。后来，他用同样的设备自己录制了一曲《The Fuzz》——法兹效果由此而得名。1962年，Gibson Maestro FZ-1 Fuzz-Tone效果踏板就以此为基础开发而成。从此，吉他手们可以在需要时对信号施加失真，而不必再损坏或改造他们珍贵的设备。