你想了解什么是效果器吗? 或者, 在哪些情况下, 你该选用什么样的效果器呢?

在舞台与表演领域中, 应用范围最广, 衍生产品最多的, 就是效果器这个产业了. 最常见的就是吉他效果器, 我们经常看到吉他手演出中, 不时的伸出脚踩几下舞台上的一堆踏板, 吉他就立刻换了一种音色, 让现场气氛热烈起来. 吉他手用的这种就是效果器, 也叫做单块, 是由一块块生产不同效果的小块硬件手动组成. 这些模块承担不同的效果类型, 有的是失真, 有的是延迟, 有的是混响, 而有的是镶边. 但在音乐制作与混音领域中, 我们可能会涉及更广的效果器世界.

在了解效果器之前, 我们先要了解下效果器的主要区别, 硬件效果器和软件效果器.

硬件效果器与软件效果器

• 硬件效果器

因为使用电流传播音频信号, 也称为模拟效果器. 硬件效果器通常为标准机架的尺寸, 执行单一效果的功能. 硬件效果器昂贵, 占用空间也不停消耗资源, 但它依然有个两个巨大的优点, 低延迟, 和专用电路及元器件. 模拟信号的线材传输, 需要接近20公里的传输距离才会产生1毫秒的延迟, 同时由于硬件效果器内部也同样是电路转换, 这意味着信号进入硬件效果器再到传输出来, 完全没有延迟(尽管逻辑上信号流有先后顺序就一定会有延迟, 但这几乎是不可测的). 另外, 硬件效果器常使用专门设计的电路板及元器件, 能更好的完成指定工作, 比如一些话放就会使用高规格的变压器对信号进行增益, 这种实体元件的功率是无法用软件模拟出来的.

硬件效果器最大的缺点就是昂贵且存在使用寿命.

• 软件效果器

也称数字效果器. 软件效果器安装在数字系统中, 使用时直接载入就可启用. 相比硬件效果器, 软件效果器确实有很多劣势. 比如延迟. 我们都知道, 数字音频中, 任何新的声音的产生, 都需要通过CPU内部计算, 也就是说, 在一个音频信号上添加任何效果器, CPU都必须通过计算, 得出信号经过效果器后应该产生的声音代码, 而这个代码会发送给音频接口中的DA数模转换芯片, DA芯片再将声音通过线缆和监听发送为声音让我们听见. 数模转换的速度, 远远慢于电流传输的速度, 由此, 数字音频信号从产生到输出会有一定的延迟. 同时, 相比于硬件效果器, 软件效果器无法提供现实中的元器件, 一切声音都靠计算而非电路设计得出, 这意味着它并不能完全产生物理电路的全部特性, 逻辑上也就做不到百分百忠实于硬件. 不过, 软件效果器依然有数不尽的优点,

一是便宜, 它是编码成的一堆代码, 一旦开发出来后, 就可以大量复制, 零成本. 因此它的价格完全取决于品牌方的心情. 通常你可以以不到硬件效果器零头的价格, 得到一台几乎接近硬件效果的数字设备.

二是无形且永存. 硬件效果器是需要实体存放空间的, 不仅如此, 它们之间还需要大量线材连接, 还会疯狂耗电, 而其元器件是会损耗的, 加上很多高端的硬件效果器, 很难在市场上找到零配件, 一来二去, 这些高端设备很可能成为一堆废铁. 而数字效果器只需要你硬盘上很小一点存储空间, 这就够了. 哪怕你硬盘坏了, 也就是再到官网下载一次而已. 在未来, 网络速度与存储不断发展的情况下, 你的软件效果器甚至可以云工作.

三, 方便调节和调用参数. 数字效果器使用电脑屏幕作为显示与交互界面, 也称GUI, 这意味着你的屏幕足够大, 你就可以堆叠足够多的参数. 相比在硬件效果器上调节那为数不多的几个旋钮, 数字效果器可以观察几十甚至上百个参数, 这能大大提高工作效率. 而且, 数字效果器都支持自动化, 也就是说你可以随心所欲的让不同的参数随着时间轴运行制定好的数据. 数字效果器也可以保存无数的预置, 也就是存档, 为不同的声音执行不同的参数设置. 这些要在硬件效果器上操作, 效率肯定要低一百倍.

四, 更容易与AI时代接轨. 我们都知道现在ChatGPT已经爆火, AI时代的到来, 极有可能改变效果器市场. AI最大的优势就在于其咨询的储备和更新, 和算法的不断优化, 而这些反应在效果器上, 会是效果器的不断更新数据库与迭代. 互联网的数据库和算法更新, 这些都不属于硬件生存的土壤, 只有软件, 也就是数字效果器, 能紧紧跟随.

我并不会单为软件效果器吹捧, 毕竟我也有多个硬件效果器. 但现实就是这样, 我的日常工作中, 那些硬件效果器几乎没有打开过.

目前来说, 数字效果器最大的缺点, 就是需要占用CPU和延迟, 如果你组了一条复杂的效果链, 那你就必须小心的使用. 我们的数字音频技术如何在运算能力与延迟上得到突破, 也是当前最重要的问题.

效果器类型

在音频领域, 常用的效果器主要来自以下几种类型: 增益, 滤波, 均衡, 压缩, 限制, 染色, 延迟, 混响, 其他

• 增益

Gain, 增益. 听上去并不像跟效果器有关, 但实际上, 大部分增益都会改变信号, 将它纳入效果器毫不为过. 我们最常见的增益, 来自于话放, 即话筒放大器. 话放就是最有代表性的增益设备. 话放的主要用途是给话筒信号进行增强, 也可以说就是前级. 而不同品牌的话放会有极大的设计区别, 如元件为电子管, 晶体管或集成电路等. 比如真空电子管会带来温暖的偶次谐波并软化信号, 而分离式晶体管则能添加具有冲立力的精准声音, 集成电路则由于声音过于纯净无暇因而会缺少一些个性. 不光是话放, 很多高级调音台上的增益, 可以用来改变一切信号, 比如作为电声乐器的染色等等. 总之, 增益, 就是信号经过的第一道效果器.

• 滤波

滤波器, Filter. 是用来对频率进行切除的效果器. 它用来在频率中设置某个频段, 然后以一定的斜率进行切除. 虽然看起来它的作用很小, 但在一些音质相近的乐器中, 对一些乐器的频率进行切除, 能大大降低乐器群声音的混浊或嘈杂感. 滤波器的常见形式, 是低切LowCut, 高切HighCut, 或也称HighPass高通, 或LowPass低通. 滤波器还有个参数, 叫做斜率Slope. 斜率通常以频率里的八度(十二音)里衰减多少个dB的响度作为设置值, 也就是*dB/Octave, 一个八度中衰减的响度越大, 这个斜率就越接近垂直, 对频率的切除就越干净. 滤波也会出现在一些话筒上, 某些话筒会有80Hz LowCut开关, 意思是将80Hz以下的低频切除以避免录入厚重而无效的低频噪音, 当然, 切除的斜率你得看说明书了.

• 均衡

EQ, 全称Equalizer, 均衡器. 均衡器常常是最能感受到明显区别的效果器之一. 均衡器就是进化版的滤波器, 因为除了可以进行低切和高切, 均衡器还可以改造选定频率的响度. 均衡器分为参数式均衡与图形均衡, 图形均衡由无数个微小的推子组成, 这些推子平均分割各个频率, 你可以直观的对需要的频率进行增益控制, 图形均衡器可以快速的完成粗略的均衡设置. 而参数均衡, 一开始会像一张白纸, 但你可以细心的绘制直到声音变得完美无瑕. 参数均衡可以自由的选择频点, 可以根据Q值选择频宽, 这意味着你可以仅用一个参数点, 制造一个尖锐的频率突起或一个巨大的频率洼地. 均衡器还有通道条上的半参数均衡, 它们有一定的选择自由度, 但也缺少一些自定义的空间, 但优秀的半参数均衡往往已经在仅有的选项中埋藏了最多的宝藏. 同时还有大家熟悉的被动式均衡, 如EQP1A一类的经典均衡, 它通过无源的电路元件, 对频率进行音乐性的调整, 虽然选择空间不大, 但色彩感极强.

• 压缩

Comp, 全称Compressor, 压缩器. 压缩器属于动态效果器的一类. 压缩器使用阈值Threshold这个参数, 对阈值响度以上的信号, 以Attack, 启动, 指定的速度进行音量压缩, 当响度低于阈值以下时, 以Release, 释放, 指定的速度停止压缩. 对响度的压缩量, 由Ratio比率这个参数来决定. 也就是说, 当阈值设置在-6dB时, 信号一旦超过-6dB, 比如到达-2dB, 就超过了阈值设定+4个dB. 压缩器就启动, 而在30ms也就是Attack启动时间的设置下, 音量超出的这+4dB, 会按照设定的Ratio, 比如4:1, 也就是4dB压缩成1dB的比率, 被压缩成1dB. 因此阈值-6dB加上+1dB, 信号的音量最终被控制在-5dB左右. 当然, 这是个理论值, 压缩器还有很多参数比如Knee的曲度, 也会左右最终响度. 但按照这个概念去了解压缩的工作原理是非常有必要的. 压缩器还有个衍生产品, 多段压缩器. 多段压缩器更进步的一点, 就是可以对多个频率进行不同设置的压缩, 这能改造声音信号的特点.

• 限制

Lim, Limiter, 限制器. 限制器就是极致意义上的压缩器, 所以也会被称为压限器, 它和压缩器最大的区别是Ceiling天花板, 我们都知道压缩器是在阈值的基础上再加上压缩后的响度, 最终响度依然会有部分失控或无法预知的情况. 但限制器的Ceiling相当于在头上加了层水泥天花板, 无论信号多么膨胀都无法穿透头顶. 但我们也不能仅仅通过Ceiling来切掉信号的峰值, 这样音频在到达峰值响度后被硬生生的削波, 会损害听感, 因此限制器还会加上压缩的部分, 比如Threshold, 以Ceiling为基础, 在信号到达峰值之前, 进行一部分压缩, 以软化峰值部分的切割感. 通常软件限制器我们应考虑带有True Peak真实峰值功能的, 这类限制器会在内部观察数字信号中的采样连接点, 并得出更真实的读数, 以避免部分数值瞬间超过了Ceiling的设置, 而并没有被DAW测出来, 导致实际音频失真的情况. 限制器通常用在总输出上, 以确定总的混音信号不会失真, 因此不要滥用.

• 染色

Coloration, 染色. 染色并不是一个具体的效果器, 而是一类效果器的统称. 染色也包括前面说的话放, 但话放的染色并不会过份强烈, 因为它还处在信号链的初级, 依然需要较无损的声音做后续操作. 这里说的染色, 则是一些对声音特点的改变影响较大的效果器. 比如饱和效果器, 通过添加谐波失真, 来弱化低频和高频的紧密感, 让频率呈现松散弥漫的效果, 比如磁带模拟器, 通过模拟磁头和转速甚至包括底噪, 来得到复古的音质, 也有一些电子管模拟器, 通过让信号经过各种不同的管体得到不同的失真, 以生成奇妙的特质等等. 某些过于干净的采样, 比如MIDI乐器, 人们会试着通过一些染色效果器将它变的脏一点, 来模仿真实录音的效果.

• 延迟

Delay, 延迟. 延迟是一种非常常用的效果器, 它通过复制原始信号, 然后将第一次延迟信号在指定的时间后发出. Delay一般有多个参数, 但最主要的参数, 就是Delay Time, 也就是第一次延迟的发生的时间. 这个时间可以用毫秒ms或当前DAW的节拍单位来设定. 接着延迟还会根据Feedback回馈来决定多个延迟陆续出现的数量. 立体声延迟还可以设置左右延迟声交替发声, 产生类似于乒乓效果.

• 混响

Reverb, 混响, 无疑是每一首音乐都会用到的效果器. 混响可以用来营造空间感和层次感, 让声音听起来更有画面感. 混响常见的三种类型为大厅与房间混响, 板式混响和卷积混响. 大厅与房间混响用来模仿室内混响效果, 板式混响通过金属板的震动来制造混响声, 而卷积混响是一种采样式的混响, 它通过读取在任何环境下录制的脉冲信号, 分析并识别信号从而模拟出这个环境的空间效果. 混响通常有几个关键参数, Pre-Delay预延迟, 表示原始信号和第一次反射声之间的时间, Early Reflections早反射, 表示第一次反射时混响的强度, Decay衰减, 表示早反射之后混响在多久以后归零.

• 其他

其他效果器代表一些专用于特定领域的效果器, 它们并不一定必需, 但使用它们能解决特定的问题. 比如噪门和扩展器, 这两种都属于信号开关类效果器, 通过阈值来允许信号通过或是禁止, 并通过启动来控制开关的快慢. 如去齿音效果器, 则允许你设定特定频率比如人声中较尖锐的5000Hz左右的齿音, 在此频率上进行大范围的动态压缩. 瞬态效果器通过改变Attack启动和Sustain延续两个参数值来对声音的瞬态塑形, 用在打击乐上能改变打击乐的颗粒感. 音高效果器通过识别当前信号中的主要频率和谐波, 来确定信号音高, 再通过用户设定的音阶, 将识别音高自动靠近最近的音阶内音, 从而达到音高矫正的效果. 还有诸如相位Phaser, 镶边Chorus, 失真Distort等效果器, 也并不常用在工作中, 就按下不表.

效果器的使用方式

• Insert插入

常规的使用效果器, 我们一般选择直接在信号通道上进行插入.

• Send发送

• Side-Chain侧链

效果器的串联与并联, 及效果链

• 串联

• 并联

• 效果链

效果链. 就和吉他手踏板上的效果模块群一样, 音频制作中, 也会将一堆效果器串联起来, 组成效果链. 简单的效果链就像通道条一样, 由增益, 均衡, 压缩几个主要模块组成, 复杂的话也可以加入去齿音, 染色, 混响和限制等等等等. 通道条, 一般指的是一些高端混音台, 如Neve或SSL这些混音台, 上面的一条音频通道. 由于Neve和SSL这些品牌的混音台, 通常能给声音带来非常美妙的音质提升, 所以这些混音台上的每一个通道, 都成了音质的代名词, 也于是被单独拿出来改造成可以上架的1U型机架设备. 当然, 模拟这些硬件通道条, 开发出软件形式的通道条也成了一种趋势.

尚未完成中

参考文献:How Do Microphone Preamps Differ? – The Broadcast Bridge – Connecting IT to Broadcast

Stereo Preamp – Vocal Preamp – Audio Preamp – Vintage King

An Introduction to Limiters (and How to Use Them) (izotope.com)

Effects 101: Delays explained – Blog | Splice

What is reverb? How to use digital reverb in your music – Blog | Splice