什么是音频削波？为什么它很重要？
- 作者：Max McAllister
- 出处：https://producelikeapro.com/blog/audio-clipping/
- 译者：安小匠
我们都听说过那个令人畏惧的术语“音频削波（audio clipping）”。它经常以DAW上的警告红灯、音频接口上的标志，或者扬声器上的指示灯的形式出现，提醒我们注意。这几乎总是导致我们赶忙调整旋钮或推子，试图让红灯消失。但是，当音频发生削波时，究竟发生了什么？为什么理解这个基本的音频现象对我们来说如此重要？
音频削波的定义
最简单的说，音频削波是波形失真（waveform distortion）的一种形式。当放大器被推到超过其最大极限时，它会进入过载状态。过载的信号导致放大器试图产生超出其能力的输出电压，这时削波就发生了。
图 1 这个示波器展示了一个被削波的正弦波信号。（图片来源：Wikimedia Commons）
如果以扬声器为例，当它发生削波时，这种现象在听觉上可以被理解为失真或破音（break-up）。从物理角度来看，如果扬声器长时间处于削波状态，由于过热，可能会造成损坏。然而，许多扬声器都内置了预防削波的措施，比如像限制器（limiter）那样起作用的电路。
自20世纪80年代以来，“软削波（soft-clip）”电路就被应用于扬声器中，在输入阶段限制信号。当输入信号比扬声器规定的最大功率高出一定的值，比如说10 dB时，软削波电路就会启动，限制信号以防止削波。
数字削波
就像扬声器被推到超出其物理极限一样，数字系统在输入阶段也可能过载到发生削波的程度。当信号在仪表上达到0 dBFS（分贝全量程）时，我们已经没有足够的余量（headroom），就可能会遇到数字削波问题。这是因为我们的系统已经没有足够的1和0来准确地将信号转换成数字信息。任何超出的数据都会被忽略，这可能导致数字削波——正弦波达到其上限并变成方波。
（这里涉及到数字信号转换：信号的每个采样都是一个二进制数，该二进制数的位数即“位深度〔bit depth〕”，例如16-bit、24-bit。每个位深度能记录的信号动态范围是有限的，如果采样位深度不足，且信号超出动态范围，那么采样就会直接填满二进制数的全部位数，也就是作者所说的“没有足够的1和0”。于是，数字削波就产生了。——译者注）
与模拟削波在将圆形波形切割成方形时较为宽容不同，数字削波会精确地削去我们优美的正弦波的顶部，导致刺耳的失真。
数字削波有多糟糕？
可能并没有看起来那么严重。仅仅因为：信号在我们的DAW中达到或超过了0 dBFS，实际上并不意味着它正在失真。最好依靠你的耳朵来判断，并将红色仪表视为一个温和的提醒，而不是我们录音中任何危险迹象的指示器。这当然是针对我们的通道推子而言的。如果主推子持续亮起红灯，它可能会成为混音的问题。
还有一个事情值得考虑，那就是在许多DAW中发现的32位浮点处理（32-bit float）（即，每一个采样使用32位浮点数来记录。主流的DAW，以及VST 2.4、VST3、CLAP等插件格式，在内部都使用32位浮点处理。——译者注）。从基础层面上讲，32位处理提供了更多的余量——高达1680 dB的动态范围，相比之下，24位只有144 dB。有了这么大的余量，我们的信号肯定不会削波，对吧？差不多是这样。
使用32位浮点处理，只要你的音频保持在DAW中，你就永远不会遇到削波问题。一旦你的音频素材离开了DAW并被转换回16位或24位，那么一切都变得不确定了。如果32位浮点的实用性似乎值得怀疑，那么最好还是谨慎行事，坚持使用24位处理。
音频削波：关键的要点
偶尔出现一点红色并不会伤害任何人。如果你的扬声器在重放音频材料时，响应到材料中的峰值而偶尔闪烁（指示灯），不要将其视为内部器件正在自我毁灭的迹象！然而，如果红灯持续亮起，并且可以听到严重的失真，那么最好限制你的输入信号，以防止扬声器过热。幸运的是，大多数扬声器都内置了安全措施，以防止这些情况发生。通常情况下，最坏的情况是扬声器在过热和自我损坏之前就自动关闭了。
图 2 一个简单的图表，展示了正弦波超过由红线标示的阈值时发生的削波。（图片来源：Wikimedia Commons）
同样地，如果你的DAW通道推子偶尔发生削波，不要惊慌！如果你对整体的混音效果感到满意，但是某个部分在某些地方出现了峰值，首先用你的耳朵去评判。信号是否出现了明显失真？如果答案是“没有”，那么就不必觉得你必须拉低推子或更改插件参数来避免偶尔出现的峰值了。
话虽如此，如果你的混音总线（mix buss）推到了0 dBFS或以上，你会想要把所有东西都拉低一些，以防止任何可听到的数字削波。关于在混音总线上留多少余量，每个人的见解都大不相同。我听说过在母带处理前，有人建议将峰值保持在低至-10 dBFS，也有人建议高达-3 dBFS或更低。
总的来说，削波是完全可以预防的，绝对不是扬声器或DAW的祸根。用你的耳朵去听，相信你的判断。你肯定能知道什么时候素材削波过度，这种情况下，微小的调整就能解决问题。
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