第六章 數字聲頻工作站

5。1數字聲頻工作站的構成

數字聲頻工作站的構成主要有兩種型別：一是建立一個專門的系統；二是透過在標準的桌面計算機上安裝或新增硬體和軟體，即以桌面計算機為基礎的系統。本章將以實際的系統為例來說明數字聲頻工作站中的數字聲頻儲存、重放和處理的方法。

5。1。1專門的系統

在早期的硬磁碟聲頻系統中，對於製造商而言，要開發出專門的系統是要投入相當大的資金的。這主要是因為批次生產的桌面計算機還不能勝任此項重任，並且大容量儲存媒體的應用也不如現在這麼廣泛，並且還需要各種不同的介面和專門的檔案儲存技術；另外一個原因就是在開發之初，市場的規模還小，可觀的研究和設計投入必須收回。

相比而言，專門的系統具有一些明顯的優點，這也是它們在專業應用中受歡迎的原因之一。專門的系統不單單只是一個滑鼠和一個鍵盤，而是透過為此目的而設計的一個專門介面來實現使用者對系統的控制，這樣可以使相應的裝置設計更加符合人體工程學的要求。圖5-1所示是這種系統的一個實物照片，它可以透過觸控式螢幕和專門的控制器實現各種功能的控制，其中也用到了連續可調的旋轉和推拉式控制器。目前將較便宜的專用編輯系統透過一個介面連線到主計算機上，以便進行更全面的顯示和控制。這種做法是十分普遍的。

5。1。2以桌面計算機為基礎的系統

近些年來，具有內建基本AV功能的桌面多媒體計算機已經面世，並具備了一定的編輯和聲音處理能力。雖然桌面計算機中內建的轉換器受到成本因素的限制，但是在許多情況下，它們均具備了44。1kHz聲頻取樣和16bit量化的能力。要想改善音質，則要採用第三方硬體廠商開發的硬體裝置。

許多桌面計算機均缺乏對數字聲頻和影片訊號直接處理的能力，但是可以透過增設第三方開發的硬體和軟體來將一個桌面計算機轉變成一臺AV工作站，使其具備對伴隨數字影片的幾乎無限數量的聲軌的聲頻訊號進行儲存的能力。通常的方法是在計算機的擴充套件槽上安裝一塊聲頻訊號處理卡。該卡利用一個或多個DSP晶片來執行所有的聲音編輯和後期處理工作，使主計算機成為一個主要的使用者介面。音效卡通常被接到一個聲頻介面上，這一介面可能包括了大量的A/D和D/A轉換器，諸如AES/EBU數字聲頻介面，也可能有SMPTE/EBU時間碼介面，在某些情形下還可能有MIDI介面。在聲頻擴充套件卡上常帶有可與一個或多個磁碟驅動器相接的SCSI介面，這是為了最佳化聲頻檔案交換操作而設的，同時為了達到這一目的，有些基本的系統使用了自身的SCSI母線。圖5-2所示為以桌面計算機為基礎的聲頻工作站的典型系統，圖5-3中的照片示出了這種系統中所用的聲頻處理卡。

目前，蘋果的Mac機系統成為聲頻工作站最受歡迎的一個機型。它採用了高速內部擴充套件匯流排，並具有出色的圖形使用者介面，而且從1986年開始已使用SCSI母線作為它與周邊裝置的介面。近年來，大量的以Windows作業系統為基礎的產品已經推出，同時面世的還有諸如以Unix為基礎的SGI這樣的其他平臺系統。後兩種平臺打算以所謂的PCI擴充套件匯流排來取代蘋果的MuBus，並且由於來自一個平臺的系統軟體正在被其他的平臺所模仿，所以硬體平臺間的差別變得越來越不明顯了。

5。2數字聲頻工作站的聲頻處理

5。2。1大容量儲存媒體聲音的記錄原理

1。聲音檔案

在數字聲頻工作站中，記錄是以聲音檔案的形式儲存在大容量儲存媒體上的。儲存媒體通常是磁碟，在某些情況下也可以使用諸如用於磁碟備份的其他媒體。這裡，將磁碟作為儲存的主要方式。聲音檔案是一種任意長度的記錄。就磁帶記錄而言，磁帶的部分可以以不同的時間來記錄，並且在這種情況下，磁帶被劃分成代表完全不同記錄的區域：它們可以是一個專輯中的“軌”，或錄音期間的“某次錄音”，或者是諸如聲音效果的一小段單獨的聲音。磁帶錄音過渡到“聲音檔案”概念的捷徑就是：所記錄聲音訊號的不同單元，安裝到可利用空間的單元的大小。

在聲頻工作站中，人們應將磁碟看成是一個“聲音的倉庫”，其中的某一部分與任何的其他部分並沒有特定的時間關係—不能說某一部分在另一部分之前，或在另一部分之後。這是一種隨機的特性，或直接訪問儲存。

一個磁碟可以存放不同長度的多個聲音檔案，每個聲音檔案可以是10min的音樂節目，也可以是1s的音響效果。最重要的是，人們能夠在可以利用的盤容量上存放盡可能多的聲音檔案，儘管有些作業系統對能夠由目錄結構處理的獨立檔案的數目有一個上限限制。每個聲音檔案是由眾多的獨立的資料塊組成的，並且資料塊的大小通常限制檔案所佔據的最小資料塊的大小，因為系統通常並不寫部分的塊。

一般聲音檔案既可以是單聲道的，也可以是立體聲的。也就是說，一個聲音檔案可以是單獨一個通道，也可以是兩個相關聲音通道的組合。聲音檔案幾乎沒有立體聲雙通道以上的多通道形式，因為多通道的操作是透過儲存多個單獨的單聲道檔案來實現的。同時每個通道的立體聲聲音檔案包括了立體聲的左和右通道，通常採用聲頻檔案格式進行逐個樣本的交錯處理。這樣有利於兩個通道同時進行重放，而且保持固定的時間關係。訪問一個立體聲檔案與訪問單聲道檔案並沒有什麼不同，只是在相同的聲音持續時間內立體聲檔案需要傳輸的資料量加倍了。從使用者的觀點來看，系統在一個標題下可以表示一個立體聲聲音檔案，並且在檔案頁頭的註釋中表示為立體聲。在這種情況下，所有的緩衝將必須分成兩部分，以便使左通道的樣本讀寫於一組記憶體地址，而右通道的樣本讀寫於另一組記憶體地址。正如所預計的那樣，立體聲檔案所佔據的磁碟空間是對應的單聲道檔案佔據空間的兩倍。

2。RAM緩衝

計算機磁碟驅動器原本並不是為記錄聲頻訊號而設計的，儘管它們可用於此目的。通常，磁碟被格式化成扇區形式，並組成資料塊，而以塊構成的檔案不可能連續地儲存要求出入轉換器或數字介面的樣本是一個恆定的傳輸率，是一個不間斷的資料流。因此，數字聲頻軟體和硬體必須具備能將脈動的資料流轉換成連續的資料流，及其反向變換的功能，通常這要透過稱為短時間“緩衝器”或儲存器的RAM來取得。

RAM是臨時性的固態儲存器，它具有非常快的訪問時間和傳輸率，可以由聲頻工作站的CPU和DSP硬體直接進行定址，並且用於對進出磁碟驅動器的聲頻取樣的臨時儲存，如圖5-4所示。在記錄期間，聲頻樣本以規律的速率寫入到RAM之中，經過短時間之後，再從RAM中讀出並寫成磁碟的資料塊。在一次操作中，至少要傳輸完整的一個聲頻扇區，通常一次操作要寫多個扇區。傳輸進行了有效的時間壓縮，因為100ms的樣本，寫入到磁碟中只需要20ms的短脈衝，緊接著的是一個間隙。在進行簡單的重放時，資料塊以脈衝形式從磁碟傳輸到RAM之中，然後以穩定的資料率讀出並傳輸到D/A轉換器或數字介面。由緩衝器傳輸出資料的處理一般是在檔案被全部傳輸至緩衝器之前就開始了，因為不這樣，則在開始重放與正式聽到輸出的聲音間就有一個難以讓人接受的延時，並且緩衝器的容量必須足夠大才能盛得下完整的最大聲音檔案。

RAM緩衝的作用可以比作一個水箱。假定在水箱中存了足夠的水，它可以保證在其輸入和輸出口供給和變化的要求，同時能保持提供不間斷的供給。如圖5-5所示，它用一個底部有洞的水槽並且由一個水龍頭注水來模擬這一過程。人們可以將水龍頭看成是磁碟驅動器，而將流出洞的水看成是聲頻輸出。水龍頭可以間斷地向水槽注水，但是在某種限度內，它可以轉成連續的水流。如果水流入水槽的平均流量與流出底部的洞的平均流量相同的話，那麼水槽既不會流空，也不會溢位水。如果由洞流出的速度比水龍頭注入水槽的速度快，那麼它一定流空。另一方面，如果水龍頭始終開著，並且注水的速度比流出的速度快的話，則水槽就可能溢位水。

很顯然，在此需要一些控制機制，即在水槽裡面接上一個感測器，以檢測水位的高低，如圖5-6所示。這個感測器連線到控制控水線閥門開閉的控制邏輯之上。當水平面變低時，閥門開啟；而水平面上升時，閥門關閉。水槽出口的水龍頭可以控制水流停止和開始，其中的控制機理相當於聲頻工作站的軟體。在記錄和重放期間，指標遞增和遞減，以觸發RAM緩衝器充滿的狀態，根據充滿的狀態來決定是傳輸新的資料塊進出磁碟，還是停止傳輸。

這種模擬比較還可進一步進行下去。假定水槽有不止一個洞。

RAM緩衝還有許多其他的用途。首先，它可以保證來自儲存裝置的資料中任何短時間時基的不規則變化能被平滑掉，並且不會對音質有影響。從儲存器寫入記憶體的資料，即使存在時基抖動，仍然夠在準確的晶體時鐘控制下以一個恆定的速率從儲存器中讀出資料。緩衝帶來的唯一不足，是在緩衝器的輸入和輸出間引入了小量的延時，這一延時是由樣本寫入RAM，然後再從RAM讀出這一過程的延時造成的。延時的最大值是由緩衝器的容量決定時，就像小的緩衝器那樣，儲存器被充滿時，在新的樣本可以寫入之前必須將其部分騰空。緩衝器延時的影響在操作時可以被掩蓋掉。因為資料可以在所要求的時間之內從磁碟中讀出，並且在獲得樣本之後以適當的時間寫入。

其次，緩衝器還能用於同步目的。如果聲頻訊號要與時間碼這樣的外部基準同步，那麼從緩衝器讀出資料的資料率可以進行細微的調整，以確保維持鎖定。在實際應用中，要保證同步處理不會產生聽得見的副作用是一個相當複雜的課題，該問題將在介紹時基和同步問題中進一步討論。

在數字聲頻系統中緩衝器的容量可以由使用者來控制，也可以不由使用者控制，但是典型值為0。5～2MB。在這種應用中，工作的RAM區域可以不予考慮，因為它是在聲頻處理卡之中的，而不是主計算機的系統RAM。一般而言，要處理的通道越多，緩衝器就越大，因為每個通道均要有自己的記憶體空間；另外大一些的緩衝器有助於彌補較差的碎片儲存空間的影響，雖然它不能補償總體運動很慢的磁碟驅動器。

3。磁碟驅動器的效能

作為主要的數字聲頻儲存器而出現的磁碟驅動器，其重要效能就是訪問時間和傳輸率，而且持續傳輸率比瞬時傳輸率更重要，因為它更適合表現實時檔案傳輸工作的效能。

如果以不同解析度的數字聲頻訊號所需的資料傳輸率和容量為依據，人們能夠制定出儲存裝置所應具備的效能。48kHz取樣、16bit量化的單聲道聲頻訊號的資料率大約為0。75Mbit/s，因此可以認為傳輸率為0。75Mbit/s的儲存器能夠取得一個聲頻通道的資料重放的滿意效果。如果儲存器是由可忽略訪問時間的固態RAM構成的，那麼0。75Mbit/s的傳輸率已足夠了。但是，通常情況下儲存器件是磁碟驅動器，其訪問時間嚴格限制了進出緩衝器的平均傳輸率。雖然由磁碟至緩衝器的脈動傳輸率可能比較高，但是當驅動器搜尋新的資料塊時在傳輸上產生的縫隙將降低有效的傳輸率。因此訪問時間和傳輸率的綜合作用的結果便是有效傳輸率。所需要的是快速的傳輸率和短的訪問時間。

緩衝器的作用就是要掩蔽掉訪問時間延時的影響，並且我們知道緩衝器的大小將取決於潛在的訪問延時。如果傳輸是無規律的，也就是在長時間的間隙之後是極快的傳輸，那麼緩衝器就可以在非常滿和非常空的狀態間變化，而不是在半充滿狀態附近徘徊。在前一種情況下，就可以需要一個大的緩衝器。

在使用一段時間之後，磁碟很可能碎片化，並且將導致檔案塊被儲存在許多分開的位置上。儲存被碎片化越嚴重，則資料檢查的效率越低。更進一步，訪問時間取決於資料塊的物理位置相距多遠，移動的物理距離短的比距離長的在檢查動作時所用的時間就短。所以，指標中所給出的訪問時間只是一個大概的表述而已。

某些儲存媒體在記錄時具有不同的訪問時間和傳輸率。例如，磁碟採用磁記錄方法進行記錄，它是用新的資料將原來的資訊完全覆蓋掉，而不用事先進行擦除處理；磁碟驅動器通常需要兩個階段的處理才能在原來的資料區上重新寫入新資料，即首先要將塊區域進行擦除處理，然後再寫入。雖然有各種不同的處理方法，但是都存在侷限性。有的可能需在寫入之後，還要進行“驗證”透過處理。這就是說記錄效能不可能總是與重放效能一樣出色，並且磁碟驅動器是可以同時重放比所記錄的更多的通道。

基於以上原因，通常很難計算出一個磁碟驅動器到底能處理多少聲頻通道。例如，假定磁碟驅動器的平均訪問時間為20ms，傳輸率為20Mbit/s，如果訪問時間趨於零，那麼傳輸率為20Mbit/s時將允許以上面假定的解析度來傳輸26個左右的聲頻通道，但是實際工作時的有效傳輸率將達不到這個數目，可能在大部分的工作環境下，可以安全可靠地工作的通道只有12個或更少。如在聲頻編輯中，編輯對磁碟驅動器的效能也有附加的要求，具體則取決於執行怎樣的編輯。正因為如此，有些廠家為了保證重放的安全可靠，將其系統限制為：每個磁碟驅動器可能只重放4或8個通道，儘管在有些情況下，驅動器有能力處理更多的通道。他們是寧願始終保持可靠的效能，而不去冒險去做一些危險的事。在其效能許可的範圍之外使用磁碟驅動器的影響通常是會產生重放時的失落，並且在打算重放多個編輯處理的大量通道時，會產生諸如“驅動器太慢”這樣的系統資訊。

4。分配單元或傳送塊

最佳化資料進出儲存器裝置的效率，將取決於對任何所給的檔案傳遞要保持磁頭尋道的數目最小，並且要求認真最佳化聲頻傳送塊或分配單元的大小和位置。一般而言，磁碟的扇區包括512B的資訊，但有些備選的驅動器採用了1024B的扇區。儘管如此，這個容量與中等長度的數字聲頻檔案的大小相對比還是太小了，並且如果一個檔案被分開來儲存到分佈於整個磁碟的512B的資料塊中的話，則由於要對磁碟的不同部分進行尋道，所以工作效率將不可想象地被降低。正因為這樣，通常要定義一個最小的傳送塊，這個傳送塊是可以一起被傳送的位元組數目，並且最好將它們相鄰儲存，以取得效率的改善。或許傳送塊應包括8KB的聲頻位元組，這種情況，它將佔用16個512B的扇區。為了在存在碎片的情況下提高磁碟空間的使用率，傳送塊的容量必須足夠小，而為了提高資料傳送速度，傳送塊的容量應大一些。如果在主計算機本身的檔案系統之下數字聲頻系統儲存聲音，那麼在對磁碟捲進行格式化期間，傳送塊的大小應該是固定的。

5。2。2多聲道記錄和重放

1。是多軌還是多聲道

重要的一點是要弄清多聲道工作的工作站與磁帶錄音機的多軌錄音概念間的基本區別。這一區別就是“聲軌”。

在工作站中，“軌”和“聲道”可以彼此分離，即在聲音檔案中，一旦存入了資料就可以根據使用者的選擇來重放任一聲音通道，甚至可以將軌的概念完全廢除，但這要取決於系統的使用者介面，並且大多數廠家均保留了軌的概念，因為它既方便又便於理解。在工作站的術語中，軌只是一種表示將聲音元素編組在一起在同一聲道上重放的方法，但在磁帶錄音中它們並不是固定的。圖5-7所示為對多軌包的模擬顯示，圖中軌用含有聲音檔案片段的水平條表示。左手方可以改變用於哪一軌重放的具體聲頻輸出安排。透過左右滑動聲音片段，可以將聲音片段在虛擬軌上沿時間軸移動，如果需要的話還可以將其複製或移至其他軌上。

2。輸入、輸出、軌和聲道

由於軌、聲道和聲頻輸入及輸出間有鬆散的關係，所以經常引起混淆。首先，應該牢記的是，這些概念中沒有一個必須與其他相關聯，雖然有時設計者可以決定讓它們聯絡起來。在24軌磁帶錄音機中，有24路輸入、24路輸出、24條聲軌和24個聲道，所以能很容易地看出它們之間的直接關係，甚至可以準確地說出磁帶的第13軌是在什麼時刻開始錄音的；在工作站中，例如，可以有2個輸入，8個輸出，99軌和8個聲道，所以幾乎不可能準確地說出第13軌是在什麼位置開始錄音的，或者說在它上面錄了什麼資訊，因為這完全取決於使用者的決定。在這個例子中，由於設計者允許使用者在任何一個時刻進行記錄，所以可能僅提供了2個輸入，但是這非常像將這2個輸入分配至任何一“軌”或任何輸出通道上。兩個聲道允許記錄立體聲或單聲道聲音檔案，這些聲音檔案可以儲存在任意的位置上，並且可由使用者來為其取名。儘管一次僅能記錄兩軌，但是這個操作可以執行多次，以便在儲存器中建立起大量的聲音檔案。

在有些系統中，軌的概念被認為是很重要的。在上面的例子中，有99個聲軌，但卻只有8個輸出或聲道。這是因為允許使用者在任何一軌上記錄資訊，但是使用者僅可以同時重放其中的8軌。同時輸出聲道的數目是受儲存器件上傳輸率、系統的資訊處理能力和所用的D/A轉換器的數目的限制。透過擴充系統，即增加更大或更快的磁碟和增強處理能力，可同時重放的聲軌數可以超過99個。許多廠家在系統設計中已經採取這種模組化方案，允許使用者從簡單的開始起步，待時間和資金允許時，再擴充系統的能力。

3。軌的使用、儲存容量和磁碟安排

對於多通道而言，儲存的容量會隨著通道數目的增加成正比地增加，但是有許多“軌”在大部分時間是空白的，所以實際上的8軌錄音並不需要8倍於單聲道錄音的容量。如果考查磁帶上的多軌錄音，就會發現在沒有記錄內容的磁帶段上留下很大一段空隙。所要用的總的儲存空間將取決於節目中所用的單聲道檔案的總體持續時間，而不必去理會軌或聲道是怎麼安排的。例如，Anderson已經估計過，故事片成片中的音響效果軌大約有1/3是無聲的寂靜段，而對白軌只有2%～20%被利用。

人們常說，以磁碟為基礎的系統並不在軌上記錄無訊號的寂靜區，所以也就不會佔用相應的儲存空間，但是寂靜段所節省的儲存時間只是輸出的聲音檔案間所存在的空白段落，在這一段落沒安排重放的聲音檔案，如圖5-8所示。所記錄的寂靜段落佔用的磁碟空間與記錄音樂佔用的空間是相同的。

多聲道磁碟記錄系統常常使用不止一個磁碟驅動器，並且一個單獨的驅動器僅能用於有限數目的聲道，所以必須首先確定一個儲存器件實際能處理多少聲道，然後再製定出所必需的總容量。有些早期的系統打算採用將某些磁碟驅動器固定安排給某些聲軌組的方式來模擬多軌磁帶錄音機的做法，如圖5-9所示，但是這樣限制了操作的靈活性。如果一軌上的聲音檔案另一軌也需要，那麼就要花一定的時間將其複製到相應的驅動器上。如今這種方案已很少見了，而磁碟驅動器的效能正變得重要了，人們可以用一個單獨的驅動器來同時重放大約16個聲道。在模型化的系統中，如果需要更多的聲道記錄和重放能力，則只需簡單地增加磁碟I/O卡，將它們與單獨的磁碟相連即可。如果需要更大的儲存容量，則可以將更多的磁碟驅動器接到相同的SCSI總線上，如圖5-10所示。這樣檔案儲存在哪個驅動器上相對而言並不重要，只要軟體能夠處理多驅動器的定址就可以了。

4。多聲道儲存和緩衝

非線性記錄的基本效能之一就是能夠隨時在任何輸出通道上重放檔案。原有的檔案間固定時間關係的概念已不再成立，並且檔案記錄的順序與其重放時的順序沒有必然的關係。對此，實際上是一個磁碟驅動器能夠為多個輸出提供檔案，實際使用中，可以同時訪問大量的檔案。任何的檔案可由系統隨時使用，以及可分配到任何輸出上的思想，就是為什麼以塊構成檔案的物理位置，並且在盤面上彼此相對“鄰近”存放的原因之一，這樣可以減少問題的發生。在多聲道工作時，尤其是影視後期製作時，小的和大的檔案以各種不同時間關係重放，在聲頻磁碟驅動器上的磁頭定位器被希望能夠在各個地方工作，以滿足重放每個“軌”的要求。

如果原本在時間上捱得很近的記錄的塊被存放在儲存器件中相距很近的區域上，那麼將有助於在它們之間取得良好的特定時間關係。在這些檔案同時需要時，這種做法可以具有訪問時間上的優點，但它也有一個缺點，即在同樣的時間上只需要它們中的一個時，就沒有相距一段空間儲存的優勢了。由此認為任何一種將某一檔案比其他檔案更靠近另一檔案存放的方案將有助於在這些檔案間取得良好的特定時間關係。看來似乎唯一可行的方案是將資料塊隨機地分佈於整個儲存器中，在這種情況下，無一個固定的關係將優於任何其他的處理。

上面所述的偽隨機儲存技術在對一個服務於大量通道的驅動器進行真正的隨機訪問時，會最佳化傳遞的效率，但是在系統試圖模仿多軌磁帶錄音機時，每個磁碟驅動器僅服務於很少幾個通道，可能對採取一種將聲頻資料以物理順序寫入磁碟的方案會更加合情合理，這樣可以建立起一個序列的時間關係。

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在多通道系統中，一個正在被訪問的儲存器件將為大量的通道提供輸出，系統將處於必須決定在什麼時刻提供哪個輸出的地位，並且必須為每個通道保持一個合理的緩衝器充滿狀態。這將與使用者所制定的聲音檔案重放次序一起取得，並且它將表示出哪個檔案在什麼時間分配到哪些輸出上。編排軟體將關注使用者的重放次序，並且以此決定為了實現這一重放次序從檔案存取角度看所必須做的工作。一旦重放處理開始，系統將始終參照每個通道緩衝器的騰空狀態，以瞭解哪個需要充滿到最大，並且將在是否要充滿最空的緩衝器。

Abbott提出，每個通道的緩衝器是處在某一充滿狀態之上時，系統應該集中於對相鄰資料塊的存取。從傳送率的角度來看，這樣也是最有效的，但是在一個或多個通道的緩衝器是處在某一“危險水平”之下的緊急情況下，系統應將注意力轉換到充滿最空的緩衝器之上，而將對最有效傳送的需要放在次要的地位，直到重放回到“安全”情況為止，此時所有的通道均在危險水平之上。採用這種方法，多通道系統將根據每個通道的緩衝器的騰空狀態連續不斷地在“安全”和“緊急”之間轉換，並且維持對所給的重放安排以最有效的傳送，如圖5-11所示。

5。插入錄音

在多軌音樂錄製系統中，插入錄音的能力是很重要的。插入錄音是指在觸鍵瞬間迅速進入錄音方式，並且在原有素材和新的素材間，即在插入錄音的起始點和再次插出到原有素材的時候是無縫隙的連線。

插入和插出確實與在編輯中的操作非常相似，因為在新舊素材的連線點之間必須加入交叉漸變。從檔案操作的角度來看，這可以理解為，人們不能簡單地在先前寫入檔案的中間開始寫入新的素材，而必須為“插入”部分寫一個新檔案。在內部，作為重放安排的一部分，系統將必須保留一段時間的記錄，這段時間裡必須進行從一個檔案至另一個檔案及反過來進行的交叉漸變。

5。2。3聲頻編輯

1。非線性編輯的優點

透過非線性記錄所獲得的最大益處之一，可能要算是編輯的速度和靈活性了。磁帶編輯也有一些優點，但對於數字聲頻而言，這常常是一件麻煩事，它需要將素材實時地從源素材磁帶複製到母帶上，並且對已完成的母帶進行細微的調整也非常困難。磁帶剪接編輯是一種既快又很廉價的方法，也是一種模擬磁帶慣用的主要剪輯方法，但是對於數字格式的磁帶就缺乏可靠性，並且很少實用。像DAT這樣的盒式磁帶，並不是針對編輯而設計的，它不能進行剪接。在剪接編輯的磁帶上，編輯器被固定到了要編輯的物理部分，並且彼此間有時間上的關係。如果使用者想改變所編輯的母帶的任何一個方面，那麼必須將它們剪開，並重新粘接起來，而通常母帶的最終版本只有一個。對於非線性編輯，在決定哪一個方案為最終方案前，編輯器可以預覽各種母帶製作方案的結果，這隻需簡單地改變編輯清單來更新母帶製作方案即可。編輯還可以預覽和試驗，以便決定最合適的定位和處理。

當今大多數的音樂編輯都是採用數字聲頻工作站來實現的。實際上現在這些編輯都是由專門的聲頻編輯系統來完成的，因為它可以比較快地進行比較，交叉漸變的改變和對均衡及電平的調整。非線性編輯也已廣泛地用於影視的後期製作中，因為它有許多是與電影后期製作技術相同的，其中就採用了大量的獨立單聲道聲音片夾。

非線性編輯是真正的無損傷編輯，所編輯的母版方案只是一系列的在某一時刻重放某一聲音檔案的某一部分的指令及某種訊號處理的疊加，如圖5-12所示。

原始的聲音檔案始終是保持不變的，並且單獨的一個聲音檔案可以根據需要在不同的位置和不同的聲軌上使用多次而不必複製真正的聲頻資料。編輯可以是簡單的段落連線，或者也可以是一個專輯中的一個節目與下一個節目間長時間交叉漸變這樣的較複雜的操作，或者是段落間的增益偏置。非線性編輯的優點就是所有這一切處理均不會對原始的訊號源素材產生任何影響。

編輯的處理包括不斷地進行不同“製作方案”間的比較，以便決定合適的一個。對於磁帶來說，這可能是一件很費時間的事，因為這需要不斷地收卷磁帶，找到定位點，甚至要更換帶盤。而在非線性系統中，製作方案的比較只需不到幾秒的時間，並且可以透過所要段落的實際標題來訪問系統，這樣可以找到這一段落，從而避免在製作過程中必須透過計數器或時間碼地址來檢索的操作。

2。聲音檔案和聲音段落

聲音檔案是存在於磁碟中單獨的聲音記錄資料，而每一個檔案在磁碟的目錄中均被列出。在進行音樂編輯的情況下，聲音檔案可以以時間分段，可以是幾個小節或整個一個樂章，並且在影片配音時，也可以是一段對白或一個音響效果。它們通常是與其對應的名字一起儲存起來的。在編輯期間，編輯人員可以將這些本身有用的聲音檔案的某些段落分離出來，因為人們可能只使用聲音檔案的一部分，而不是整個檔案。在這種情況下，能夠像識別整個檔案那樣識別出段落是很有用的，因為這樣便可以在需要它的任何地方為它起名並使用它，且在大多數編輯系統中均具備這種功能。

具體實現時，它不是要建立一個段落檔案的複製，而是將它作為一個獨立的聲音檔案儲存起來，通常是簡單地以一個“軟”實體的形式將這一段落儲存起來。換言之，它只是編輯表或過程檔案中的一些簡單命令，它們標誌出了所關心的片段的起始和終止地址，以及聲音檔案的出處。它也可以由使用者起一個名字，此後便可以像屬於其自己的聲音檔案來使用了。由原始的聲音檔案能夠建立幾乎無限數目的這種片段，而不需再佔用任何附加的聲音儲存空間。

3。編輯點處理

編輯點可以是簡單的對接連線或交叉漸變。對接連線是非常簡單的，因為它採用了由重放的一個聲音片段直接切換到另一片段的處理。由於重放是利用了RAM中聲音檔案塊的臨時儲存，所以它是一種確保在編輯區域的輸出和輸入檔案能同時在RAM中使用的相對簡便的方式。直到編輯開始，輸出檔案塊被從磁碟讀入到RAM，然後再產生聲頻輸出，當到達編輯點時，要在輸出和輸入素材間進行切換。這是透過對應於輸入素材的起始點實施的記憶體讀取地址的跳變來實現的。此後重放是藉助依次讀取輸入聲音檔案塊來連續起來的。通常可以將編輯點以一個取樣的精度來進行定位，如果需要的話，可以使時間解析度達到幾十毫秒。

對接連線的問題是相當不精細。由於波形上的不連續可能導致可聞的“咔嗒”聲和跳變，如圖5-13所示。所以通常在編輯點至少要採用一個短時間的交叉漸變以掩蔽掉連線的影響。實際上在模擬磁帶剪接時也用這種方法，因為採用角度的剪接可以取得與短時間交叉漸變類似的效果。大多數工作站在交叉漸變的區域上都相當的靈活，並且對短時間的持續是沒有限制的。實際上，如今普遍採用根據不同的應用來選用不同的漸變形狀和持續時間的做法，並且結合編輯的預演和編輯位置的微調，可以實現以前無法達到的準確編輯。

編輯點的位置是儲存在編輯決定表。

4。交叉漸變

交叉漸變與對接類似，只是它需要為實現交叉漸變處理從淡入和淡出檔案中讀取資料。交叉漸變計算採用的是簡單的訊號處理，淡出取樣的樣值要乘上一個逐漸減小的係數，同時淡入取樣的樣值要乘上一個逐漸增大的係數。兩個檔案在時間上一致的取樣被加在一起，產生輸出取樣，交叉漸變的持續時間和形狀可透過更改所用的係數和處理所用的比率來加以調整。

交叉漸變既可以在透過編輯點時實時地進行，也可以預先計算並以檔案形式寫到磁碟中。這兩種方案各有其優點。實時的交叉漸變可以隨時改變，並且可以以簡單的命令形式存入EDL之中，以表示出所執行的漸變的性質。這種處理與對接編輯類似，只是作為編輯點方案，取樣是同時來自裝入RAM的淡入和淡出片段的，以便可以進行準確的過渡疊加。在進行交叉漸變時，必須連續地將淡入和淡出片段裝入到其對應的RAM區域。交叉漸變處理的路徑如圖5-14所示，最終取樣是被分配到輸出上了。這樣做的結果是增大了對磁碟能力的臨時佔用，因為交叉漸變期間是要讀取兩個資料流，而不是一個。所以重要的一點是，磁碟驅動器和緩衝器大小應能滿足實時交叉漸變所要求附加負載處理能力。例如，在對所有8個通道進行交叉漸變期間，8通道的重放將相當於16通道的重放。如果要求同時執行多通道的長時間實際交叉漸變，則編輯系統最終將被推至其極限。

對這一問題通常的解決方案是，首先由使用者來決定編輯點和交叉漸變持續時間，然後對交叉漸變進行非實時的計算。在系統進行處理時，這種方案會帶來一個短延時，此後新的聲音檔案被儲存起來，這個聲音檔案只是簡單的交叉漸變期間的檔案，其他時間則沒有。編輯的重放也是比較簡單的，先是重放淡出的段落，直至交叉漸變開始，然後是交叉漸變檔案，交叉漸變則是淡入段落，如圖5-15所示。所以磁碟驅動器的負載並不比正常的高。這種方案有它的優點，因為它可以有任意聲軌組合的任意數目和長度的交叉漸變，並且能夠如實地重放。不足之處就是每當要改變編輯方案時都要給系統寫一個新的交叉漸變檔案，並且交叉漸變檔案要佔一定的磁碟空間。

交叉漸變的形狀常常是能夠改變的，以適合不同的使用目的。標準的線性漸變，那麼這樣兩個訊號相加通常會導致電平提高3dB，但是線性交叉漸變在其中心會產生6dB的電平跌落，故整體電平跌落大約3dB，如圖5-16所示。指數形式的交叉漸變和其他類似的形狀可能更適合這種情形，因為它們在中央處產生較小的電平跌落。也可以設計自己的交叉漸變法則。圖5-17所示是被廣泛採用的SonicSolutions系統的交叉漸變編輯控制圖。它能夠改變實際編輯點的漸變起始和終止點的編輯量，並進行更快的淡入和淡出。

許多系統還可以進行自動的增益變化，以產生類似的漸變，以便使在整個編輯上的電平偏差被校正過來。圖5-18顯示了交叉漸變的圖例，圖中編輯點之後訊號的電平比編輯點之前的要高一些，並且對於淡入和淡出有不同的斜率。編輯人員在進行編輯工作時的許多難題都可以利用這些功能組合加以解決。

5。編輯方式

在編輯處理期間，編輯人員要裝入相應的聲音檔案並進行監聽，其中有本身的檔案和時序中的其他檔案。組織起所編輯時序的準確方式在很大程度上要取決於使用者的介面，但是一般而言，它都提供給使用者一個模擬磁帶走帶的視覺視窗。其中允許使用者進行“剪接”或“複製及貼上”操作，以使檔案放入虛擬磁帶的相應位置上。這些檔案此後便可以按照對應於該“磁帶”虛擬位置的時間碼地址進行重放。比較普遍的做法是顯示出聲音的波形，以便使用者在聽的同時，也能看到編輯點附近的訊號波形。

在採用數字磁帶錄音系統對音樂進行編輯時，通常是從組合一個要編輯的主版帶開始，依次將各次錄音片段從原版磁帶複製到主版上。典型的步驟是：從音樂片段的引子開始，第一段錄音將複製到主版帶上直至第一次編輯要用的稍長一點。然後編輯人員透過重放相近的點並標記出來在主版帶上找到編輯點，再對這一點進行微調，具體可以用稍微增減小的時間增量的方法，也可以模仿模擬“帶盤鎖定”法，用編輯輪以變速方式重放記憶體中編輯點附近的數字聲頻訊號。編輯點定下來之後，用相同的步驟：將原版帶的錄音接到這一點上，這一編輯效果現在就可以聽了。此外，在編輯點上淡出和淡入素材間存在交叉漸變，之後在編輯合適的時間以記錄方式插入到主版帶之前還可進行進一步的微調。

在非線性系統中，經常模仿這種做法，透過重放虛擬的磁帶，對編輯點進行初步的定位，然後用模仿的帶盤鎖定法對其進行微調。聲音檔案和片段被視為一個錄音素材，並且系統標註下每個片段中的那一點，在那一點上，一個片段停止重放，同時另一片段開始重放，進行交叉漸變所要求的交疊。

非線性系統還可以對完成版的中間某一部分進行插入或修改。例如，假定已經完成編輯的歌劇，製作人想改變其中某處的一段錄音，對於以磁帶為基礎的複製編輯必須重新複製改動錄音之後的所有內容，否則就不能插入所替換的錄音，因為新的錄音的長度不可能與原來的錄音長度是完全吻合的。在非線性編輯中，可以簡單地稍微拖動下面的素材以適應新錄音的需要，這隻需改變一個EDL就可以實現，而無須對所儲存的音樂做任何改動。檔案之後將會以與原來版本稍微不同的時間來進行簡單重放。

通常也允許將所編輯的段落準確地置入需要的地點，這樣在其他的段落插入時就不必前後拖動了。這種方式的段落“貼上”常用於畫面配音上，這時確定的聲音效果和對白必須對準關於畫面的某一固定的位置。

刪除編輯也容易實現。這種編輯方式是採用除去不想要的聲音部分。它與來自儲存部分的主版帶組合編輯正相反。這種方法通常用於從錄音中去除不想要的噪聲，也用於語言的編輯。利用剪下和貼上的方法是文字處理軟體最普遍的編輯手段，它可以重放到要刪除的每個段落的起始點，然後停止重放，最後透過選擇要被刪除的虛擬磁帶的磁帶部分檢索到這一段落的起始點和要剪下的段落的終止點。在重放時，系統將簡單地跳過包含不需要聲音檔案的部分，可能在接點上引入一個交叉漸變，如圖5-20所示。這種編輯是透過跳變檔案的指標，來決定下面要讀取的聲音檔案塊和取樣來實現的。另外RAM緩衝用來將磁碟讀取位置跳變所引發的不連續性平滑掉。原始的聲音檔案並不受任何影響，只是重放的方式變化而已。

6。“帶盤鎖定”的模擬

在非線性編輯中，常常要模擬帶盤鎖定的效果，以此為使用者提供一個聲音印象，即類似於模擬磁帶編輯時準確尋找編輯點所進行的對鎖定的模擬磁帶帶盤的前後移動操作。編輯人員常用這種方法監聽移動的磁帶，並且以此熟練地確定編輯點。

對在兩個方向上變速重放的模擬，通常是透過轉盤或滑鼠的橫向移動來實現的，這樣就可以在當前的放音位置附近前後移動“磁帶”。這種移動的幅度和方向通常是透過控制經緩衝器讀取磁碟檔案中取樣的速度來決定的，並且這時的時鐘取代了重放速率的控制器的固定取樣頻率時鐘。在這種方式下，系統的音質會發生很大的變化，因為要產生令人滿意的模擬效果，對系統來說是一項相當困難的任務。正是因為大多數方案的音質太差，所以許多編輯人員在非線性編輯器上並不採用這種編輯方法，而更喜歡用正常重放來精確定位編輯點，如果第一次不滿意的話，就再用微調或增減法來調整。好的模擬需要非常快的敏感的動作和符合人體工程學的控制，而滑鼠則不適合。此外還需要一定數量的DSP來對訊號進行正確的濾波，以避免改變取樣頻率所引發的混疊。

5。2。4時基和同步

在許多情形下，必須保證工作站所記錄和重放數字聲頻與某種外部標準取得時間上的同步。在同步的起始點，記錄和重放要鎖定到SMPTE/EBU時間碼源或MIDI時間碼源上，或者鎖定到外部的取樣率時鐘、影片同步標準或數字聲頻同步標準上。當工作站準確與其他聲頻和影片裝置一同使用時，這是必需的，而當工作於全數字化環境中，還必須保證互連繫統的取樣頻率一樣。另外，當工作站獨立使用時，所有要執行的操作均是在內部時間基準鎖定到主要聲頻取樣頻率情形下進行的。

通常，要記錄和重放的聲頻取樣是採用標準頻率的某一種取樣得來的，所以必須精心控制任何外部時間基準和聲頻取樣頻率間的相互關係。時間基準是實施對磁碟進行讀寫資料時對資料率整體控制的標準，因為必須確保每秒鐘所傳輸的樣本既不能太少，也不能太多，否則將導致緩衝器溢位或取空。

1。對同步的要求

對工作站同步的要求，就是重放或記錄的速度要與外部時間標準保持一致，並且在重放聲頻訊號時該外部標準和時間的推移間沒有長期的漂移。當要求鎖定到一個外部標準時，該標準有可能發生速度上的漂移，即可能產生時基抖動，以及時間上的“跳動”。在這種情形下，要求工作站的重放速度和取樣頻率應有規律而連續地調整，以跟隨時間標準上的任何變化。由於取樣頻率的抖動將會導致可聞的失真，或者導致輸出取樣頻率的變化超出了系統中任何其他的數字化介面裝置所容許的容限。

為了取得與外部訊號源的同步，避免出現上述的這些問題，必須平滑掉時間標準的變化，並且可以採用可變速率的取樣頻率轉換以保證不論內部發生什麼問題時均能以恆定的速率輸出。在模擬介面的情況下，雖然伴隨輸出取樣頻率的變化而出現的一些問題可能並不重要，但是這也要取決於問題發生時的速度。

2。時間碼同步

在非線性記錄中，最常見的同步要求就是重放時鎖定到SMPTE/EBU時間碼源上，因為該時間碼廣泛用作聲頻和影片磁帶記錄，以及其他操作的時間標準。具備MIDI特性的大量桌面工作站是鎖定到MIDI時間碼上，它是SMPTE/EBU時間碼以MIDI資訊表示出來的形式，通常可由外部MIDI和時間碼介面提供。

時間碼形式廣泛地用作無磁帶系統中的一個內部標準，因為它提供了聲音檔案重放被執行時的時間計量標準。在扇區地址和時間碼增量間可能並沒有直接的整數關係，因為有許多種時間碼幀率，並且有多種取樣頻率。例如，在48kHz取樣頻率，每個取樣16bit量化時，512位元組的一個扇區對應的時間長度為5。33ms，但是44。1kHz取樣頻率時則對應的時間長度為5。8ms。很明顯，儘管希望在磁碟扇區和時間碼間有一固定的關係，但是這種關係只是針對一個特定的取樣頻率和時間碼幀頻才成立。

對這一問題的一個解決方案就是對於工作站採用不同的內部“時間碼”。該時間碼與數字聲頻取樣結構有關，並且可透過合適的偏置和“齒輪箱”比值將它與SMPTE/EBU時間碼聯絡起來。這樣一種時間碼採用了“取樣地址碼”形式，它是從通常的午夜開始，以經過的取樣週期的數目來計量時間的。在工作站中所有的內部標準均可以採用這種取樣地址碼，比如記錄段落的起始和終止點的時間、編輯點等，故對素材可以進行取樣精度的定位。對於顯示和同步目的，只要知道取樣頻率和幀頻，那麼取樣地址可以被轉變成任何一種適合應用的時間標準。

來自外部時間基準，可生成取樣地址，即將時、分、秒和幀的形式轉變成取樣地址。這是透過採用軟體化的“齒輪變速箱”來取得的。該“齒輪變速箱”將幀頻與取樣頻率聯絡在一起，如有需要，還可以引入一個偏置值。

在工作站與影片和電影配合使用的環境中，通常工作站在記錄檔案時，其聲音檔案頁頭或資原始檔夾中包含著諸如SMPTE/EBU起始時間和幀頻這樣的資訊，並且可能包含用於與MIDI時序器同步的音樂小節和拍子數。如果需要的話，它便允許檔案與其他節目中原始的時間地址同步起來，或者保持一個固定時值的偏置。

3。真正的同步還是簡單的觸發

重要的一點是要知道工作站採用何種同步方式。必須考慮的因素之一就是外部時間碼只是簡單用作觸發聲音檔案重放的時間基準，還是系統在重放期間連續地從屬於外部時間碼。在某些情形下，這些方式是可以轉換的，因為這兩種方式均在使用。在第一種情形下，當特定的時間碼被觸發時，重放就簡單地開始了，並且在這種方式中，在時間碼和重放聲頻間不能保持長期的關係。對於一些基本的操作，這是不錯的方法，但是這可能導致在檔案長於數秒時，聲頻重放和外部基準之間會出現逐漸的漂移現象。由於重放被持續鎖定到工作站的內部時鐘基準上，而這一內部時鐘又比外部基準更穩定，所以這種方法是比較有用的，它可以潛在地改善系統轉換器的音質。有些廉價系統在使用內部時鐘作為D/A轉換的取樣時鐘之前，並沒有很好地“清除”外部時鐘訊號，從而導致音質變差。

在第二種方案中，在時間碼和聲頻重放間建立起一個連續的關係，取得了長期的鎖定，不會出現漂移。要達到這一點是比較困難的，因為它要連續地對時間碼與系統的內部時間基準相比較，並且要求系統能跟隨時間碼的任何漂移或跳變。取樣被傳輸到磁碟記憶體緩衝器中或從緩衝器傳輸出來的速率是受外部基準控制的，而外部時間碼的抖動卻是常見的事，尤其是當該時間碼是由錄影機產生的時候，所以由外部基準產生的任何取樣時鐘訊號的抖動應該降至最低。這通常是透過採用高質量的鎖相環來達到的。外部時間碼的抖晃，在將時間碼轉換成取樣地址碼軟體中利用相應的時間常數處理平滑掉了，所以速度上的短期變化並不總能在聲頻輸出中反映出來，但長期的漂移則要表現出來。

高階音響師速成實用教程（第3版）

中國錄音師協會教育委員會， 中國傳媒大學資訊工程學院，北京恩維特聲像技術中心

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