这篇文章我们来说说信号流。

首先让我们感受一下这张图片。

很抱歉要让你看到这个，我想，不论多么专业的音频工作者，看到上面这张图片都会感受到深深的痛苦。

信号流是个很宽泛的话题，它可以事无巨细，也可以高瞻远瞩。这个名词，是一个术语，但也是一种工作方式，理解信号流的工作方式，它会在你迷失在一大堆线材与设备中时，保持一个清醒冷静的头脑。

Signal Flow 信号流

我们都知道，至少在这个世界中，能量是会传递的，任何事物，只要发生了，就会产生结果。而声音信号也是一样，只要有了声音信号，它就必然会传递下去。中途可能会转换不同的形式，会弱化或加强，但依然会继续传递，直到从你的音箱中播放出来或变成你电脑上的一个数字音频文件，那时它可能才会安静的躺着。而这个信号经历的过程，我们就称之为信号流。

那么我们就来看看，在音频世界中，一个信号到底会经历哪些奇妙的旅行，最后传递到人们的耳中吧。

The Signal 信号的产生

声音信号有好几个来源。自然声音，来自于物理撞击后产生的通过介质振动传递的声波，我们称之为原声。电路放大或合成器生成的声音，我们称之为电声。

“；那电锯启动后产生的声音也是电声吗？”；呃，那仅仅是链条快速摩擦的声音，还是原声。

Acoustic 原声

原声需要传递时，我们先要捕捉它，这是信号流的第一步，我们通过话筒捕捉原声。话筒中的金属振膜，在接收到空气振动后，由内部的电路板记录下这些振动的频率与幅度，并转换为电流信号。再由尾部的 XLR 线材，将这个电流信号传递出去。由于用电流的大小来模仿声波的频率和幅度，这种传递方式被称为模拟*电路传输。

*需要记住的是，我们所说的模拟 Analog，并不是我们所想象的模仿（英语中的 Simulation 或 Mimic），而是类比的意思。类比也是最准确形象的翻译。实际上模拟这个词在中文中被过于泛化导致产生了很多误解。Analog 在音频领域，指的是声音信号的传播通过电流来传导，而电流可以在传递中等比例且连续的完成对声音信号幅度（也就是振幅）的再现，没有断层。换句话说，就是 Analog 模拟是物理世界最真实的传递信号的方式。相对的，就是 Digital 数字。数字反而是真实物理世界被切片取样后的传递方式。数字传递由于要归纳为数据，就必然局限于容量和处理速度，一旦真实世界的内容被转换为有容量限制的数据，就必然经历选择性的切片，这就叫采样。

Electric 电声

那么，电声信号是如何传递的呢？其实很好理解，电声信号分两种，前面说过，一种是电声乐器如电吉他，一种是合成器。电吉他的声音信号，也类似于话筒对原声的捕捉。电吉他在弹奏时，引起的琴弦振动产生声波。而就在琴弦下方，安放着若干电磁拾音器，它们就像微小的话筒一样，也通过捕捉空气振动来拾取声音并转化为微弱的电流，接着，这些电流在经过吉他上的一些音量音色旋钮的调节后，从电吉他尾部的接口输出。由于这些电流极为微弱，以至于必须通过放大器来放大电流。因为，电吉他的输出一般会先连接吉他放大器，再由放大器传递到吉他音箱。而吉他音箱和所有音箱一样，内部将电流转化为振动，造成声波回放出来。这又回到了话筒拾音的那一步，话筒继续将吉他音箱的声音捕捉并转换为电流，再传递到调音台或录音台等其他设备。

而合成器会有一点点区别。合成器其实没有任何外界的声波信号，它的声音是由内部的声音发声器生成，合成器分为两种，模拟合成器与数字合成器，模拟合成器通过制造各种电压来产生震荡和音高，再通过各种参数改造声音，最后以模拟方式，即电流，输出。而数字合成器则是通过内置芯片，能产生更多复杂的频率，这些数字信号同样会经过各种调整，最后在末端转化为模拟信号，即电流输出。

The Path 信号的传递

接下来，话筒、吉他与合成器的信号将进入不同的系统传递，一般分为 OTB （Out of the Box）模拟系统和 ITB （In the Box）数字系统。

Out of the Box 模拟系统

我们先来看 OTB 模拟系统。模拟系统就是我们之前说的，声音信号在转换为电流信号后，就主要以这个方式传递。

声音信号在进入话筒通过内部电路板转换为电流后，话筒尾部的 XLR 接口，会连接上第二道关口，调音台。我们常见的小型舞台表演，通常就是完全由模拟系统完成。歌手的话筒，连接到了模拟调音台顶端的输入。当 XLR 接口插上去，电流信号进入到调音台，就会在调音台里各个区域进行传递。信号会先进入一个增益区，在这里，微弱的电流信号被提升，变为一个强壮的信号，进入到均衡区域，在这里，均衡区将信号中太强的低音去掉一些，过于尖锐的高音也去掉一些，再打发给下一个区域：压缩。压缩将时而高亢时而萎靡的信号拿捏成粗细均匀的样子，再扔给音量区。音量区将推子推起来，一条强壮的电流就从调音台的背后传递了出来。

等等，不应该是声音被传递出来吗？不，你刚才看到的一切，都是电流。我们正对着电流操作这一切呢。我们能听到这一切，是因为我们的耳机和音箱。它们的内部恰恰是和话筒刚好反向的结构，调音台内部调整好一些电信号，再将电信号传递给现场音箱的喇叭驱动单元从而令喇叭振膜开始振动，从而形成声波，再次恢复成声音传到我们的耳朵。

而以上，就是纯模拟线路的完整信号流。声音，由声波转换为电流，再转换到声波，成为声音。

OTB 模拟系统的特点，就是不依赖任何数字音频与电脑系统的帮助，纯粹靠模拟硬件能力完成信号流的传递和记录。在数字音频还未普及全球的时候，大部分混音和母带工程师，就是依靠模拟设备，将信号流一步步的传递到磁带等保存介质上，再由听众由磁带机转化为电流，再转化到音响系统播放。

In The Box 数字系统

而 ITB 数字系统呢？In The Box 数字系统，就是我们目前广泛使用的数字音频系统，也称为盒子内工作流。在这种传输模式中，信号会由模拟信号转换为数字信号，以此完成大部分的传递，仅在最终再次转换为模拟并播放出来。

信号进入数字音频的第一步，就是进入音频接口，音频接口内置了两块芯片，模数转换和数模转换芯片（也称为 A/D 和 D/A 转换），这些将会在后面用到。我们将话筒的 XLR 接口，插入音频接口的输入通道，电流就开始向音频接口内部传递，这时，音频接口内部的模数转换芯片在收到电流后开始工作，它会将模拟信号转换为数字信号，继而通过音频接口和电脑系统的连接线如 USB 或雷电，传入电脑。

我们通常需要在电脑中安装特定的软件，用来将这些数字信号显示并记录下来。比如常见的 Audition。它在收到音频接口的 AD 芯片转换的数字信号后，将其解码为图形格式以让我们查看音频的波形。与此同时，音频接口也在随时待命，如果我们在 Audition 中进行监听，那么播放的数字信号就会再经由音频接口内部的数模转换芯片，被转换为模拟信号，发送到音频接口尾端的输出，此时信号在这里又转变为了模拟信号，顺着电线进入音响系统。音箱或是耳机在收到电流后，再度转换为振膜振动，将声音重现。

以上则是声音信号在 ITB 里，以数字的方式进行传递，只不过在回放的端口，信号会转换回模拟信号，和声波信号。

Analog 模拟与 Digital 数字

所以我们看，其实模拟信号，就是电信号。而数字信号，一般是二进制的一串数字。它们之间的区别最大之处在于，模拟信号理论上是无限的，模拟信号的值可以无限大，而中间的连续性是无限小的，也就是说模拟信号没有断层和断面。而数字信号受制于二进制的处理上限，在最大值上要以位数 Bit 为单位，是有数据上限的，同时也因此，数字音频有了 Sample Rate 采样率的概念，也就无法做到连续性，必须切片转换数据。这也是为什么声音信号进了数字系统，就要以规定的格式来记录了，比如 24 位 44.1kHz，意思是 24 位的宽容度下，每秒以 44100 个切片（采样）来进行传递。

模拟和数字的区别也可以延伸到生活中。模拟信号传输，通过电流，类似于光学传输，信息无穷而且速度极快。就像真实的你反射到镜子中的你，凑近了看，可以发现每个毛孔，皮肤的每个褶皱，每根头发丝，如果你加上放大镜，甚至能看到螨虫。而数字信号传输，必须先通过模数转换 — Analog Digital Conversion （ADC），这就导致一旦信息量巨大引起转换芯片负载，就会加剧延迟。这就像目前最棒最棒的 3D 游戏，再逼真的人物，只要你持续放大，你总会发现马赛克（不是那个意思），因为采样分辨率不足，而且想要更真实的反映世界的光影，你的延迟就开始不断增多，甚至崩溃。

模拟信号从概念上来说，是无限小和无限大的，理论上，它甚至可以传递太阳爆炸的声音，只不过，现实中，这个概念一旦开始被传输或记载，它就变得有损耗和限制了（毕竟电信号传输依然是有折损的，载体也有容量上限的）。而数字信号，从它产生的那一刻，它就是有损和有上下限的。因为打一开始，它就必须将任何素材，做成 0 和 1 的切片，即使这个 0 和 1 的间隔无限小（不然为什么叫做数字），它依然是有间隔的。

但数字信号也并非没有优点，数字信号最大的优点是，没有损耗。虽然在模数转换的过程中，模拟信号的无限性已经被数字转换成了有限性，造成了巨大的损失，但自此开始，这个信号将不再损失*，不论你如何在网站，服务器，U 盘，SSD 等介质中反复传递，这个信号都是完整的（介质故障，寿命到了或摔坏了不能算），而且还具备可复制性，因为数字信号传输不论快慢，都必须等待数据链全部传输完毕才会确认，且数据无法出现模糊值。况且在数字系统中，我们使用的各种数字效果器，也永远不会因为时间的流逝而出现错误或失效。而模拟信号则不同，模拟信号虽然理论上无敌，但它只要开始传输，就开始损失，因为电流会随着距离的延伸或一个个接口的衔接而衰减，而反复进行电流放大则会添加过多的电气噪音从而干扰原始信号，而且很多硬件音频设备元件，也会随着时间而损耗逐步失效，这些不确定性也导致了纯粹的模拟信号无法保证始终如一的质量。

*数字信号理论上是不会出现损失的，在数字时代刚刚来临之际，出现过一些奇特的论点，据称数字信号会在多次传播后出现损失，但无论从理论上还是事实应用中，这种论点都不太站得住脚。我猜测这种言论的起点，可能来自于早期数字文件的传递，大多是通过中转网站，而这些网站会对图片，音频和视频文件进行一定程度的压缩，导致质量降低，而被误解为数字文件在传递中会出现损失的言论。事实上，在现在网络传输的高速高流量下，我们以源文件进行完整的复制传输，就不会再出现质量损失的问题了（或者说，数字文件的质量损失，多来自于人为刻意的压缩或是载体的损坏）。

信号流程图

信号流，是看起来复杂，实际应用中也依然复杂的信号流通概念。但只要我们掌握一个最基本的原理：一个信号，始终要走一条单一的传输路线；与此同时，保持头脑的冷静，也许在下次进行线路连接或故障排查时，就不太容易急火攻心焦头烂额了。

以下是两张 iZotope 公司制作的录音与混音中信号流流程的图片，也许能帮助你用最直观的方式弄懂信号流。

扩展阅读：不同专业的信号流

我们已经了解了信号的来源、处理过程、和最终去向。那么如何为我们自己的音频工作环境，选择最适合的信号流呢？

工作性质与需求

不同的专业领域，我们会涉及到完全不同的工作流，这将决定我们如何面对信号。

录音师

录音最重要的是处理好前端的信号，由于录音品质是声音唯一的外部来源，设备的准备比什么都要重要。录音的工作要点是捕捉原声和电声，这是一套几乎 OTB 的工作流。

话筒：可能会需要多支不同特色的话筒，对话筒与话筒线做好标记。
音频接口：尽可能的选购多通道的音频接口，以便于随时切换话筒或乐器或同时混合使用它们。
话筒放大器：一到两个通道以上的话筒放大器能很好的激发话筒的特质，这样可以在话筒进入 ITB 之前能获得最好的音质。
模拟设备：和话放一样，对音色有明显的改变。录音师有时面对客户的不同需求，也需要提供一定的模拟硬件设备以实现特定的音色。
数字设备：通常来说，少量的数字效果器能处理人声领域的细节即可。
跳线盘：Patchbay，用于快速在音频接口的输出输入通道和外部模拟设备之间串联。
监听环境：高于民用级即可，这一点上并无上限。录音师只要能保证自己听到的声音足够准确，能完成对人声关键频率的正确调整，就是一套合格的监听环境。

混音师

混音的工作主要取决于改善总体音质，因此混音师大多是混合工作流，即盒子里外都需要的工作。

音频接口：混音师同样需要多通道的音频接口，因为需要复杂的串线的原因。
模拟设备：混音工作需要一定的外部模拟设备，进行均衡、动态与染色的工作。这些工作可以通过数字软件完成，但如果是品质顶级的模拟设备，市场上很难找到能完美复刻其色调的数字软件。这也是为什么混音同样需要多通道的音频接口，因为他们需要将大量的模拟设备的接线串来串去。
数字设备：大量的数字音频处理效果器，比如混响、EQ、压缩等等。它们要作为模拟效果器的补充。
跳线盘：必须的。
监听环境：到了混音这一步，监听环境变得更加重要，因为混音的准确度将导致音频在听众的回放设备中的还原度。所以有些混音师的监听环境中配备了不止一套的监听音箱及耳机。

作曲

作曲通常不需要特定的信号设备，作曲家使用一台钢琴就可以完成所有的创意，但如果要更进一步，作曲家可以选择一套 ITB 的工作流来将创意全面具象化。

音频接口：常规的基础音频接口即可。作曲通常是编创创意，而完成它通常需要录音和混音等专业人士的帮助。
模拟设备：也许一两只话筒就够了，偶尔录制点人声素材，偶尔录制点吉他或钢琴，作为编创来源。
数字设备：可能会需要大量的数字音色素材库，比如钢琴采样、管弦乐采样等等。
监听设备：并无特殊要求。作曲所重视的部分往往处于频率的中间段，他们更重视情绪甚于精准。

声音设计

声音设计则稍有不同，但风格类似于作曲与混音的合体。声音设计师有时候并不是音乐方面的专业人士，但他们非常理解与视觉搭配的听觉体验，并且同时要懂得影视音频的专业指标。以下是声音设计的信号流。

话筒：多支不同类型的话筒。声音设计师可能包含大量的拟音工作，需要连接多支话筒进行画面拟音。有时为了配合同期声里的话筒音质，声音设计师可能需要配备同样的指定话筒来拟音。
音频接口：多通道的音频接口，由于采用了多支话筒，因此多通道的音频接口必不可少。
模拟设备：这一点反而很少用到，声音设计中大量声音需要进行较真实的处理，模拟设备所带来的染色反而会让声音变得不干净而让工作棘手。
数字设备：如果要涉及到同期声录音，那么一两台 32Bit 的数字录音机可能是刚需。除了这些情况外，声音设计师大部分都是 ITB 工作，对商业音频素材的需求量反而才是最大的，所以，可能 SSD 的储备才是关键。另外，声音设计师需要运用大量的数字插件进行音频处理，来获取一些非常规的声音变形，软件库存也相当大。
监听设备：重头戏来了。取决于声音设计是否涉及到多声道，如果进行多声道的声音设计，那么一套接近或满足商业标准的环绕声监听则是刚需。如果只是立体声监听，监听设备的足够宽大的频率再现范围也必须满足，简单来说，就是要能真实的监听到低至 20Hz 的下潜，和高至 20KHz 的丝音。这一点上，接近混音领域的标准。

其实，通过对多种音频领域的工作总结，我们会发现，各个领域有太多相重合的地方了。简单概括，录音和作曲更重视前期，混音与声音设计更重视后期。同时，只要软硬件储备足够，这些领域可以相互覆盖。这其实也是现在大多数工作室的覆盖领域，优秀的混音师，将监听系统升级到多通道后，就几乎能完成声音设计工作，而拟音师的工作原理和录音师几乎一样，作曲家如果将自己的设备升级，也完全可以集编创与混音于一身。

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