前兩篇文章中，我們提到了高采樣率在避免錄音和混音中的混疊失真、避免采樣器信息缺失的作用。這些方面是偏向于技術(shù)性的，開發(fā)插件、音頻接口的工程師也會(huì)幫你考慮到，只要你買的接口和插件是盡可能新的，一般不會(huì)有問題。但是接下來的部分，可能會(huì)涉及到設(shè)計(jì)操作中的事項(xiàng)，即使開發(fā)者有考慮到，也需要音樂人本身留意。?

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4.?母帶制作中的過采樣

母帶制作的效果鏈中，最后一道關(guān)卡往往是限制器（Limiter）或者削波器（Clipper）。這里以限制器為例。?限制器的作用是在母帶師推高總線的響度的同時(shí)，確保音頻不會(huì)超過最大的0dB值。所以有人說限制器就是壓縮比為∞的壓縮器。在模擬時(shí)代的確是用很大的壓縮比實(shí)現(xiàn)限幅，如著名的LA-2A光電壓縮器，但現(xiàn)今的限制器已經(jīng)不只有這一個(gè)區(qū)別了。在數(shù)字時(shí)代，限制器的核心功能除了要保護(hù)好音頻文件的峰值不要炸、不產(chǎn)生削波，還要減少由于限制而帶來的動(dòng)態(tài)缺失的問題，因此很多限制器會(huì)對(duì)此有新的功能設(shè)計(jì)。

如何確保音頻不會(huì)爆音呢？最簡單的思路就是讓所有采樣點(diǎn)都保持在最高電平0dB以下——這樣的思路很直觀。但是，僅僅確保每個(gè)采樣點(diǎn)不超過0dB，就足以決定音頻不會(huì)超過0dB了嗎？?看看這個(gè)例子：

對(duì)于一個(gè)16bit的信號(hào)，我們知道它一共有65536個(gè)量化的單位，這些單位分配給正負(fù)兩邊，則單邊最大有32768個(gè)量化單位。如上圖中所示，每個(gè)小方塊就是采樣點(diǎn)的具體位置，可以看到他們都不超過32768，即他們每個(gè)采樣點(diǎn)都不會(huì)超過0dB的范圍，換句話說：在44100Hz采樣率下，這個(gè)文件的所有采樣都沒有產(chǎn)生削波。?

但是我們耳朵聽到的是聲音，而不是采樣。音頻接口的DAC利用采樣信號(hào)重建成模擬信號(hào)（圖中的藍(lán)色曲線），這個(gè)才是我們的模擬設(shè)備要播放出來的信號(hào)，這條藍(lán)色曲線的峰值是波形的真峰值（True Peak）。

可以看到，由于采樣率不夠大，真實(shí)的音頻峰值在兩個(gè)采樣點(diǎn)中間鉆出來了，但是軟件卻無法實(shí)時(shí)識(shí)別到真峰值（計(jì)算真峰值是不能實(shí)時(shí)的，這也是個(gè)非因果的計(jì)算）。這種情況下也可能對(duì)播放設(shè)備產(chǎn)生損害，或者產(chǎn)生模擬領(lǐng)域的失真。?

如何避開這種問題呢？FabFilter給出了方法：過采樣（Oversampling）。?

過采樣就是通過內(nèi)部重建信號(hào)的真實(shí)曲線，然后對(duì)這個(gè)真實(shí)的曲線進(jìn)行更高精度的采樣，通常是整數(shù)倍，比如2/4/8/16倍，F(xiàn)abFilter Pro-L 2 給出了最大32倍的過采樣倍率使得插件能夠識(shí)別真正的True Peak，進(jìn)而獲得理想的限制效果。?

Pro-L 2的說明書中也說到了這一點(diǎn)，并推薦用戶們使用4倍過采樣配合0.1ms的Lookahead來控制真峰值。感興趣的朋友可以閱讀一下。

5.?過采樣對(duì)信噪比的改善

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采樣率提升可以改善信噪比？是的。?這里的“噪”指的是量化噪聲。之前文章講過，量化噪聲通常是類似白噪聲的，量化噪聲的功率平均分布在所有頻段。當(dāng)信號(hào)進(jìn)行過采樣時(shí)，量化噪聲雖然總能量不變，但是由于它會(huì)散布到更廣的頻段內(nèi)，量化噪聲的一部分會(huì)被搬運(yùn)到人耳不可分辨的高頻率區(qū)域，相當(dāng)于在人耳可聽部分增加了信噪比。?

讓我們來看看下面例子：?這是一個(gè)輕柔的鋼琴和弦錄音，最后有松開踏板的聲音，采樣格式是44100Hz-24bit：?

對(duì)這個(gè)錄音直接降低比特精度，從24bit到8bit：?

如果對(duì)原始音頻先4倍上采樣到176400Hz，再降低到8bit精度，結(jié)果是這樣的：

通過四倍上采樣，可以看到量化噪聲一直存在著，而且在最高頻部分散布，超過20kHz的部分直接認(rèn)為不可聽，但它們分擔(dān)了大部分的量化噪聲功率。從頻譜圖可以看到，這種情況下的8bit采樣，鋼琴的自然延音依然可以保存下來。?

即使再重新降低采樣率到44100Hz，量化噪聲也相對(duì)更加友好一些，聽起來不會(huì)有明顯的頻率突出來，噪聲性質(zhì)比較平穩(wěn)，甚至還能存在更多的信息量。注意對(duì)比前面的8bit噪音。?

當(dāng)然8bit下什么樣的聲音都有點(diǎn)慘不忍睹：

說得再多不如聽聽吧，上面四個(gè)操作分別對(duì)應(yīng)下面四個(gè)音頻（全部標(biāo)準(zhǔn)化到合適的響度）分別是：

1. 正常的鋼琴錄音（44100Hz、24bit，微信中會(huì)被壓縮）：

2. 直接降低比特到8bit：

3. 4倍上采樣到176400Hz，降低比特精度到8bit：

4. 4倍上采樣到176400Hz，降低比特精度到8bit，再降采樣到44100Hz：

可以聽出來量化噪聲上的區(qū)別。需要注意的是，這樣的提升，雖然在工程上是被證明有效的，但是在音頻制作的范疇通常并沒有顯著的效果——畢竟你不會(huì)用8bit采樣深度去聽歌，也很難找到超過48kHz采樣率的音樂。所以這一點(diǎn)更多的是在電子工程領(lǐng)域被利用，而很少在音頻制作領(lǐng)域被提及，我們?cè)谡５闹谱鳝h(huán)境下也不需要作過多考慮。?

總結(jié)一下，超高的采樣率的意義已經(jīng)不在于人耳能不能直接聽到那些超聲波，而是在于：

1. 避免混疊（錄音過程、混音過程都需要考慮）；

2. 避免采樣器/變調(diào)器處理音色時(shí)降低聲音質(zhì)量；

3. 避免采樣間真峰值超過限制；

4. 提升信噪比。?

實(shí)際上，對(duì)于量化噪聲的處理，過采樣并不是最好的辦法。真正用于對(duì)抗量化噪聲的工具是——抖動(dòng)（Dither）。下期見。?*超高采樣率的探討到此告一段落，感謝大家的閱讀和批評(píng)指正。

本文作者：艾夫

音樂制作人、編曲人、混音師、艾楽音樂工作室主理人、華中科技大學(xué)光電信息專業(yè)碩士。