MakeNoise09 - 压缩 Compression

在音频处理中，压缩可以指数据压缩格式（如 mp3 格式），如何压缩可以减少文件大小。本文学习的则是动态范围（Dynamic range）的压缩。

EQ（均衡器）和 Compressor（压缩器）是 Sound engineering 里面最基础最常用的效果器。压缩器是动态处理器的一种。动态处理器最简单的形式就像一个自动的音量控制器（gain control），当音量太大时减低音量，当音量太小时调高音量。

想象一下，你家的电视有两个不同的频道。一个频道总是很小声，需要用遥控器调整到 20 才听得清楚。另外一个频道却很大声，必需用遥控器调到 12 才不会吵到邻居。

Compressor 的作用，就相当于每次切换这两个频道的时候，自动帮你调整声音大小，使之保持在合适的范围。

在音频处理中，压缩的目的是让乐器、人声或录音的动态范围保持在我们想要的范围：

控制动态性能
填补漏洞
声音包络控制/塑形
调控音色
调整峰值和失真
Sidechain compression(ducking/dipping/pumping)

更直观来说，压缩处理可以：

使音频的动态范围更平整（even out）
融合两种乐器的声音（如bass 和底鼓），听起来更为整体
提亮音量比较小的声音
控制太响的声音
使声音获得特定的音色效果
创造特别的声音

所有的动态处理器基本上都是指定一个开始工作的信号电平，然后对信号做出某种形式动态变化。

不同压缩方法对 dynamic range 的影响：

在 MakeNoise 06 中我们学习了均衡器(EQ)。那么在处理音频时，应该是先调 EQ 还是先调 Compressor 呢？

Placing an EQ before a compressor can have the effect of exaggerating the applied EQ. Placing an EQ after a compressor you can often attain more audible results with less EQ, producing results that often do not "sound EQ's EQ" -- Chuck Zwicky

一般来说，EQ 在 Compressor 之前，主要为了调整 Compressor 的反应；EQ 在 Compressor 之后，是为了调整波形达到更好的混音效果。当然也要取决于声音素材和想要的效果。

在 Ableton Live 里压缩不同的音轨

进入 Ableton Live，在效果库里面找到 Compressor，拖到音轨上，就看到 Compressor 面板中调整压缩的参数：

[Ableton]compressor.jpg

Threshold/Input：控制何时触发压缩
Gain reduction (GR)：有多少 dynamic range 被去掉
Output/Makeup gain：补偿因压缩导致的音量减小，设定输出的最高电平
Attack：当信号达到阈值时，压缩器在多少时间内开始处理。Fast attcak 0.01~10 ms, slow attack > 50 ms
Release：当压缩时，原始信号被保留多久。通常以音频的 tempo 为基准
Ratio：以输入为基础，按比例设定输出值
Link：连接双声道/单声道压缩器到另外一个单声道，形成立体效果
Side chain：使用信号而不是主输入来控制压缩
Bypass：压缩过滤

如何调整不同乐器音轨的压缩器，请看下面视频里的详细讲解：

Compressor in Ableton Live_腾讯视频

用 Max/MSP 实现 Compressor

更进一步，我们到 MSP 里拆解 Compressor 是如何实现的。

官方文档里提供了详细的说明和例子。00 调整和补充了一些注释：

[Max]compression.png

压缩器主要有三部分构成：参数、压缩流程和处理算法。下面分别看看每一部分的实现。

可控制的参数主要有 Input gain, Threshold, Ratio, Attack time, Release time，之前我们在 Ableton Live 的 Compressor 面板里都看到了：

[Max]compression-para.png

压缩处理的主流程：先实时监测 input level，把信号从 amplitude 转换为 dB，然后跟阈值参数比较，判断是否进行压缩：

[Max]compression-compressor.png

如果达到阈值后开始压缩，需要降低的 gain 由以下部分计算。公式是 (Threshold - Level) * (1 - 1/ratio)：

$[Max]compression-math.png$

然后将计算值再换算为 amplitude，输出到 compression 的主流程中，最后再加一道 rampsmooth~ 来平滑 gain 的变化。

MakeNoise09 - 压缩 Compression

在 Ableton Live 里压缩不同的音轨

用 Max/MSP 实现 Compressor

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