动态效果器与设计原理

1其实类似的文章，在台湾已经写过很多篇了，但当时﹝約三至五年前﹞发表的内容，绝对不会比现在新发表的文章能来的更完整。

而这里，直接用一篇文章解释 Compressor、Limiter、Expander、Gate 等四项动态效果器的使用及其设计原理：

Compressor 和 Limiter，其实是相同的内核，但主要差别在于压缩比，所以若运用到 Expander、Gate，也有同样的意思，他们的差别也只在于压缩比。

Limiter = Compressor 压缩比无限大。
Gate = Expander 压缩比无限大。

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动态效果器的全部控制項目如下﹝以下全部以 Compressor 做解釋﹞：

Threshold
用以决定动态效果器的处理临界值，在一个标准的 Hardknee Compressor 里面，以 dB 为单位，由高信号量往低信号量调整，通常决定的数值都是 -dB。

Ratio


在 Ratio 尚未决定之前﹝1：1 的情况下﹞，Threshold 是不会有任何作用的，Ratio 用来决定压缩比例，我们假设 0 dB 是上限值，那么假如你的 Threshold 设定为 -30 dB，Ratio 设定为4：1。

公式= Threshold dB - (Process dB + Threshold dB) / 4 * -1

也就是在 0 到 -30 这 30 dB 的 Dynamic Range 里面，将所有的信号值都除以 4。

那么处理成果便会如下：

-20 dB => 30 - (-20 + 30) / 4 * -1 = -27.5 dB。
-4 dB  => 30 - (-4 + 30) / 4 * -1 = -23.5 dB。
0 dB  => 30 - (0 + 30) / 4 * -1 = -22.5 dB。

所以，若用同样的公式来计算-30 dB，Ratio 20：1，则会变为：

-20 dB  => 30 - (-20 + 30) / 20 * -1 = -29.5 dB。
-4 dB  => 30 - (-4 + 30) / 20 * -1 = -28.7 dB。
0 dB  => 30 - (0 + 30) / 20 * -1 = -28.5 dB。

-40 dB，Ratio 2：1，则会变为：

-20 dB  => 40 - (-20 + 40) / 2 * -1 = -30 dB。
-4 dB  => 40 - (-4 + 40) / 2 * -1 = -22 dB。
0 dB  => 40 - (0 + 40) / 2 * -1 = -20 dB。

同理，1：1 的情形下就变为：

-20 dB  => (-20 + 40) / 1  => 20 dB -40 dB = -20 dB。

Range
通常情形下，压缩器都被设计为 Full Range Compression。

不过偶尔会出现特殊需求，Compression Range 也许可以自行调整，或一般被设计为 Opto Ratio 的压缩器，为了增加声音的 Punch，可能将 Compression Range 设定在比较听的到效果的 -30 至 -24 dB 左右。

除了 Opto Compressor 内藏 Low Range 以外，Range 的控制项目，最常出现在 All In One Compressor，如 Sonalksis SV-315 插件里，就有一个 0 - 100% 的「Crush」旋钮﹝等同 Range﹞，或者是 SSL Duende X-Comp 里面，也有一个直接称为 Range 的旋钮。

在 Compression Curve 里面，Range 的显示方式就是 Ratio 上方再加一条 Expander 曲线，衔接点同样也能 Soft Knee。

Knee
Knee 就是彎曲點。

而 Soft Knee 的主要功能，在于缓冲临界值以上到以下的声音变化，目的是让 Process 之前和之后的声音衔接时能呈现的比较自然，不要变化的太突兀。

Knee 的计算范围，通常以 Input 为主，如 Input Signal -30 到 -20 dB 这个范围内都是 Soft Knee 的话，那么 Knee Range 就是 10 dB。

Attack time
压缩器的启动时间，快速度启动可以增加 Peak 的衰减值，并且制造一些温暖肥厚的感觉，但压缩感也会相对变强烈。

慢速度启动则可以增加声音的 Punch 和自然度。

Release time/Recovery
压缩器的回放时间，也同启动时间，快速度会增加压缩感，并且扼杀 Headroom，慢速度则能让声音维持的比较自然。

Hold/Decay
介於 Attack time 和 Release time 之間。

在 Attack 结束之后，可以通过 Hold 来缓冲开始 Release 的时间，效果上听起来会和 Release 很相似，但其实还是不同的，Long Hold time 可以让声音听起来更具特色。

著名的 Sonnox Oxford Dynamics 插件，就有提供 Hold 控制项目，而 Softube Tube-Tech CL-1B，则是内藏约 300 ms 的 Hold time。

RMS length/RMS/Peak
RMS length 决定 Release 的最大範圍，Length 短的话，声音听起会比较自然﹝因为 Release 不必回放到原点﹞，但压缩感也相对降低。

知名的圣机 Fairchild 660/670 的设计当中，就内藏了相当短的 RMS length。

由于这个物件是大部分 Developer 在设计 Compressor 的时候所持有的主要密技，所以非常非常难可以在 Compressor 里面找到这个控制项目。

而上面四者﹝Attack、Hold、Release、RMS length﹞，通常為 Envelope Follower Controls。

Side-Chain
当信号进入 Envelope Follower/Compressor 之前，通过 Side-Chain 调整 EQ 的话，可以决定 Compressor 针对各个频段的压缩量。

如果 Side-Chain 我们调整 100 Hz 为 -6 dB，那么 Compressor 就会在 100 Hz 这边减少 6 dB 的压缩值。

比较普遍可见的，为 High-Pass 或 Low-Pass Filter，而 Sonnox Oxford Dynamics 插件内部则可以自行决定 Side-Chain 的模式。

而如果 Side-Chain 加入的不是EQ，而是Gate 的话，则会出现Duck 效果。

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一些不同的控制项目：

Input
少数压缩器会用 Input 来取代 Threshold﹝方式為 Relative﹞，为的是压缩的同时也能增加 Gain。

Mix
如同 Reverb 的 Dry/Wet Mix 功能，较高的 Dry 比例可以增加声音的自然度，但也会损失动态的控制能力。

Gain/Output
由于Compressor 是减低动态范围，所以我们需要通过Gain 来增益，但如果是Expander，就不见得需要调整Gain。

Auto Gain/Auto Release
Developer 所加入的自动模式，通常也包含Developer 的个人口味，所以Auto 不一定就符合你的需求。

最常见的设计方式也是以上述 RMS length 为主。

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通常性设计模式：

Feed-Forward
Feed-Back


近代压缩器较常见的设计，为 Feed-Forward，输入信号分成两段，一段输出到 Compressor，一段直接输出，接着两者再相乘﹝这边称为 Amplitude﹞。

Feed-Back 则是过去比较常见的设计，也是最早出现的设计方式。
直接一段信号输出经过 Amplitude，再 Cycle 回来 Compressor 做处理。

两者处理声音的差别为，Feed-Back 听起来比较「老旧且自然」，Feed-Forward 則比较「近代且重度处理」，但是 Feed-Back 对于信号的处理精准度也比较不够﹝抓不著準確的 -30 dB 或 4：1﹞，所以现在的 Developer多半都选用 Feed-Forward 做设计，主要目的之一也是为了求精准。

Look-Ahead Delay
这项设计只适用于 Feed-Forward，也就是 Feed-Forward 输入的两段信号当中，在「直接输出」的那一段先加上 Delay，才进入 Amplitude。

而控制项目也是非常难能在压缩器内见到，通常都是 Developer 先设计好。

Varivble/Relative
连带控制和随机变化的设计原理相同﹝如 Vari-MU Compressor、FET Compressor﹞，都是由不相干的旋钮去改变另外一个数值的变化。

例如 Variable Knee，通常就是 Threshold 调整的同时，连带改变 Soft Knee 程度，或是 Attack time 放慢的时候，连带放慢 Release time。

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表头：

Gain Reduction Meter/GR Meter
增益变化表，可以告诉你现在 Compressor 的处理细节。

虽然 GR Meter以 Threshold Level 和 Envelope Follower 为主要变化因素，但有一些其他因素可以改变 GR Meter 的显示状态。

最主要的是 Soft Knee，当 Soft Knee 已经开始作用的时候，GR Meter 可能就会率先做变化了。

Input/Output Level Meter
输入和输出信号的显示表头。

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前置染色：

Distortion
Vacuum Tube
Saturation
Equalization
这些都是最前置的 Transformer 或 Vacuum Tube 信号染色﹝未压缩之前﹞，为的是让压缩处理后的声音听起来更有特色，染色通常只是很小的变化，但也通常是决定声音个性的主要因素之一。

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立体声分割：

Mono/Stereo
Mid/Side
Mono/Stereo 就不解释了，硬件压缩器比较会有需要做这样的区分，并且硬件的 Stereo 比较常见为 Dual Channel﹝Dual Mono﹞，而不像插件是 Direct Stereo。

Mid/Side 则是另一种立体声分割方式，Mastering Compressor 比较常见到这样的设计﹝最有名为 Fairchild 670﹞。

Mid 的信号处理公式为 Left + Right / 2，得到的声音为立体声中段。
Side 的信号处理公式为 Left - Right，或是 Left + Right / 2 = a，Left - a、Right - a，得到的信号为立体声侧边。





一些小补充：


Multiband Compressor，其实就是先将整体频率分割为多段之后，再个别通过多个 Compressor 来处理。


而 BrickwallLimiter 和 Limiter 不同的地方，在于 Brickwall 会将 0 dB 做彻底的输出限制，手法通常都是用在最后的 Routing加入 Softclip，并且 Brickwall Limiter 的 Attack time 会非常快，为的也是尽量不让 Peak 超过 0 dB。


Expander/Gate 方面没有多做说明，因为他和 Compressor/Limiter 意思是差不多的，只是将 Ratio 设定改为负值，并且信号方面改成由低信号量处理到高信号量﹝Compressor 则由高信号量处理到低信号量﹞。

转自音频应用 作者：antress