电波教你玩音频:理解动态范围(dynamic range)就是极限和极限之间的距离(范围)

先讲一个故事

你饿了一天,要死的那种,突然,有人给你了一袋大包子,冒着热气,香味使劲往鼻子你钻,你拿起一个忍不住夸夸两口就没了,边吃边说:嗯,好吃。感觉很爽,开始吃第二个,觉得味道还不错,吃到第三个的时候,感觉吃的差不多了,有种吃饱的感觉。

对人来说,每个人的食量量不一样,有人吃2个就撑,有人吃5个才够,那么第一个人的动态范围就是从1-2个,第二个人的动态范围就是0-5个。为什么是0呢,因为很多人早上并不吃东西,我们可以说第二个人比第一个人的食量更大,也就是动态范围更大。

故事继续,你刚才已经吃饱了,没想到我让你继续吃,因为还有6个包子,不吃就浪费了,这几个包子吃起来,可就是越吃越痛苦了,搞不好还有去医院……

这就是经济学里的:边际收益递减规律,一开始,你的投入很有效果,但是当投入超过某一个值的时候,收益反倒会下降。


举个例子:

一个音箱额定功率100w,你输入功率从0-100W的时候,可以理解为收益都是增加的,因为声压在不断增加(当然失真度也会缓慢增加),但是当超过100W的时候,失真度会暴增,因为机械部分的行程已经超过线性范围,同时喇叭的散热系统速度赶不上热量累积的速度,虽然不会立即损坏,但是因为线圈温度升高导致的阻抗增加,以及高温带来的磁铁退磁,系统效率会变得越来越低,你的收益会越来越低,如果功率继续增加,喇叭的机械系统可能也可能会出现问题,比如说盆架断裂,音圈卡死,恭喜你,又烧了一个喇叭!

其实这些故事、例子讲的是极限,并不是讲动态范围的好例子,恰恰动态范围就是形容两个极限之间的范围。什么是极限?


极限小&极限大


狭义上的动态范围是对信号而言的,他的定义是:

可变化信号的(例如声音或光)【最大值】与【最小值】的比值。

看到没有,又是比值,也可以用分贝来表示!

音频设备输出的动态范围是固定的,有点像相机的宽容度,也有点像一把尺子:【失真前电平(能记录的最大亮度值)】与【高于底噪电平(能记录的最暗值)】的比值。

反过来说就是:无用信息越少(噪声越少),同时最大输出的信号越大,这台设备的动态范围就越高,比如说:

一台设备低于-120dB就全是无用信息(本底噪声),高于+24dB就会消波失真,他的动态范围就是144dB

所以说在我们使用除功放和音箱的设备的时候,尽可能的用满设备的动态范围,因为你的收益都是增加的。只要在这两条限制条件以内操作就没有问题:

1. 不能有消波失真(换句话说就是不能超过设备极限)

2. 输入信号电平越大越好。(换句话说就是盖住无用信息)

这就来到今天的第三个话题:为什么要把增益称为大Gain,怎样丝丝入扣的设置你的增益。

首先来说为什么叫大Gain,因为这是调音台上最重要没有之一的旋钮,他决定信号的输入质量,会影响到你所有后续的流程,声卡也适用这句话。

就像是用相机去拍照,如果拍的过亮、或者过暗,都会对最终的效果产生影响。

先来讲讲增益,增益就是指电压放大倍数,什么东西能提供电压放大呢,就是我们经常说的话筒放大器(话放),他可以将微弱的电压信号进行放大,比如说麦克风,电吉他。一般的话放能提供高达60dB的增益量。60dB是什么概念,可以将电压放大1000倍,sm58在94dB SPL下输出的电压只有可怜的0.0016V,通过话放可以将电压放大到1.6V,这约等于+6.3dBu电平了,可以轻易直接驱动任何专业功放了。

你可以把增益理解为拿着尺子的手,这个尺子能测量的范围是固定的,你只能通过移动尺子的位置,去适应环境变化。比如说录飞机起飞和录制泉水的声音,我的尺子肯定会放在不同的位置。


好了今天的内容就到这里了,有什么疑问可以在评论区留言哦,我们下次再见!

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