什么是 Gain Match?
对混音来说,知道问题出在哪里,这其实就已经是大师心理了。而 Gain Match,就是大师心理的第一步

混音领域,有太多太多的术语,而里面最常出现的,就是 Gain 增益。我们常听到 Gain Staging,Make-up Gain,Auto Gain Compensate,都是围绕着 Gain 衍生的术语。因此,弄懂了 Gain,我们就能理解混音的很多概念。

Gain 增益

增益是一切音频信号捕捉与调整的基础。现实世界中,我们听到的任何声音,没有刻度,没有音量,均是自然的呈现响度。如果我们将声音捕捉进我们的数字音频系统 DAW,就需要通过录音设备进行录制。录音器材也许能够记录大部分常见的声音,但某些极限的声音可能会超出录音设备的工作范围,比如心跳声,我们需要距离心脏非常的近,同时需要将录音设备的功率不断不断放大,才能将信号增强到可以明显监听到的范围,这个靠近心脏的过程,叫做接近信号源,而增强放大录音话筒功率的过程叫做增益,Gain。

增益是控制音频信号的第一步,增益不仅仅提升信号的强度,让它能合理的出现在混音中,增益中增加功率的过程,还会影响甚至改变信号的质感。在混音中,增益几乎渗透于每个阶段。

在所有的外部硬件设备也就是英语常说的 Outboard Gear 中,几乎所有的增益都会同时改变信号的强度与音质。无论是话筒放大器,吉他放大器,硬件压缩和 EQ,都无一例外的在通过 Gain 调整信号大小的同时,赋予信号独特的质感。这也是为什么一些顶级的硬件效果器特别昂贵之处,比如 Fairchild 670 这款著名的顶级电子管压缩器,其内部塞进了 20 个电子管,11 个变压器,重量接近 30 公斤。当你将信号输入进去,并逐步增加 Gain 时,可想而知你的信号会遭遇什么。

而另一种全数字的工作模式,比如数字插件,则可以以完全无失真的形式对信号进行 Gain 增益。这种情况下,信号进入插件,进行增益放大,信号的本体特质几乎没有任何改变。这种也叫做透明增益。我所使用的音频接口 RME UFX+ 尽管也是硬件设备,但它能做到几乎无染的对信号进行放大。一些顶尖的插件,比如 Fabfilter 系列,也遵从对信号不添加任何染色而闻名。但并非所有的数字插件都会这样,毕竟有相当大一部分比例的数字插件,所做的是对知名硬件设备的复刻,这类插件会刻意加入模仿硬件设备的音染,当你加大 Gain 时,音质也在悄悄 (或者显著) 的发生变化。

简单的判断 Gain 是否有音染,可以从简单的方式来区分。模拟设备也就是通过 XLR 和 TRS 线路连接信号的这些外部供电硬件设备,都会给信号带来有染增益 (有益或有害的),当信号通过音频接口的数模转换 (Analog/Digital Convert) 后,进入了数字领域成为了数字信号,那么对它的 Gain 操作就可以是无染或有染的 (某些数字插件会刻意模拟硬件设备所带来的染色)。

简单一句话总结,Gain 可以放大信号,同时可以为声音染色。

Gain 和 Volume

很多人认为 Gain 增益就是 Volume 音量,两者是一回事,那就大错特错了。

增益,是一个音频信号通过电路逐步改变的过程,在放大过程中,随着元器件功率的加大,音频的响度,密度,信噪比都有可能会发生变化,反之亦然。而 Volume 音量,仅仅是控制回放时的信号大小。也就是说,增益,随着各个元器件的功率改变,信号的一些属性也跟着在改变,而到了音量,这个信号的属性并不改变,只不过通过音量展现不同的响度而已。

举个例子说,Gain 就是摄影中的变焦镜头,你扭动焦段,画面会放大缩小,但构图和空间感发生了变化,中心与周围的画面比例都在改变。而 Volume,就是一张刚刚拍好的照片,你只能改变这张照片的长宽高,缩小或者全屏,它并不会改变照片内的空间感,也无法将中心与周围的比例改变。

再举个例子,Gain,就像是你演奏琴键的力度,你通过使用不同的力度,让琴键发出强弱不同的声音,这些声音响度在改变,而音质也会发生显著的变化。而 Volume,则是你用同样的力度演奏琴键,只不过通过控制听众与钢琴的距离来听到声音的不同大小而已。

Gain 可以缩放信号和改变信号音质,而 Volume 仅能缩放信号。

RME UFX+音频接口的话放 Gain 相当透明无染

了解了 Gain 和 Volume 的区别后,恰当的使用 Gain 就尤为重要了。由于每个硬件设备的 Gain 都会带有自己元器件组合出的各式噪音,人们对不同设备上的 Gain 也就有了偏好。昂贵设备的 Gain 的质变非常小或者带有非常漂亮动听的质变,而普通设备的 Gain 可能会带来负面的质变,比如大量的恼人噪音。这一点在话筒放大器上尤为明显。很多人购买了入门级别的音频接口,但由于这些音频接口的低廉成本,导致话放部分非常简单粗糙,因而不得不单独购买昂贵的话放,为的就是话放上或纯净或有质感的 Gain。而专业的音频接口,有相当一部分的价格来自于自身的高级话放电路,这些话放中的 Gain 即使谈不上优美,但也能至少保证透明 (没有明显的噪音和失真)。

Level 又是啥?

OK,我们知道了 Gain 和 Volume 的区别,但还有个术语我们也常常见到,Level。它又代表什么呢?Level 在音频中代表电平,也就是实时的信号峰值。举个最简单的例子,一段人声,它最响的部分我们能从电平表上看到它的 Level 也就是峰值 为 -3dB。我们将话放增加 2 个 dB 的 Gain,这段人声的 Level 现在就来到了 -1dB。我们再通过轨道上的 Volume 推子拉低 2 个 dB,这段人声的 Level 又回到了 -3dB。也就是说,Level 是用来观测信号峰值改变的测量值,无论是 Gain 还是 Volume,两者对声音信号大小做出的改变都需要用 Level 来判断。

Level 在某些情况下也可以取代 Gain 或 Volume 的含义。这是源于早期的录音混音师们习惯了用 Level 来观察电平,慢慢就跳脱出了大量复杂的专业词汇,而是顺口就是“Level it down”、“Add a bit level”等等取代了这些原本应该用确切的 Gain 或 Volume 来描述的词汇。这种对语境的体验,当我们身处其中时便会自然的感受的。

Input Gain 和 Output Volume

另外,Gain 和 Volume 在某些时候,也是合作关系。Gain 既然叫做增益,那么一般是在需要对信号进行放大的时候使用,除了放大信号还能改变音质。而 Volume 仅用于控制回放时的信号大小,它无法改变音质。因此 Gain 常用于 Input 输入端,也叫 Input Gain,而 Volume 常用在 Output 输出端,也叫 Output Volume*。所以,千万记住,不要看到某个硬件上有 Input 和 Output 两个旋钮,就以为它们都是 Gain 或都是 Volume。它们分别是 Input Gain,和 Output Volume。

想想看,我们好不容易在 Input Gain 中利用元器件调节出了最美的音质,又在 Output 中通过去掉这些元器件的增益,将音质又变回了普通,有必要吗?所以,Input Gain 是改变音质*和信号大小,Output Volume 仅仅是改变信号大小。

*Output Volume 也通常被称为 Output Level 输出电平。理由参考上一节关于 Level 的说明。
*Input Gain 改变音质也分情况,纯数字信号也可能提供完全不明显改变音质的增益。

数字系统上的 Gain

数字系统可以为信号提供无染增益

信号在进入 DAW 数字音频系统后,就转变为了数字信号。软件效果器上的 Gain 就可以做到完全没有任何失真的放大信号,并不会引起音频信号的质变,所以感觉上和音量没什么两样。一些基础的 Gain 操作甚至直接可以在音频事件上直接完成。

Waves CLA-76 就是模拟 1176 的硬件框架,因此 Input Gain 带有音染

当然,也有某些数字效果器,为了一比一的模拟出硬件上的元器件通过 Gain 给音频信号带来的变化,会刻意的模仿出这些变化从而对信号产生质变。所以我们可知,在数字信号处理中,Gain 依然可以选择是否添加音染,而 Volume 依然无法插手染色和音质。

Gain 和 Volume 永远是两个物种,前者是强化 Enhance,后者是量化 Scale。

以上只是些与 Gain 增益相关的话题,我们回到 Gain Match 上来。

Gain Match

Gain Match 增益匹配是什么意思?我们之前说过 EQ Match,大意是两个不同的声音,通过套用其中一个声音的频率曲线后,尽量让另一个声音频率曲线也做到相似。而 Gain Match 则是说的,在同一个声音在被效果器处理的前后,尽量让处理前的信号振幅和处理后的信号振幅达到一致。 Gain Match 也可以称为 Level Match,电平匹配。

补充解释:尽管我们前面介绍了 Gain 、 Volume 、 Level 之间的区别,但在 Gain Match 这个讨论语境中,Gain 则没有之前那么神圣的光芒了,它在这里和 Volume 、 Level 的意义是一样的,代表着振幅大小。在 Match 语境中,我们不需要考虑音染、谐波失真等等只有 Gain 能带来的音色变化,我们只考虑信号峰值或振幅的匹配,而大家常说的 Gain Match 更多是出于表达习惯,也就说说顺嘴了,就形成了这么一个特殊的词组。我们完全可以用 Volume Match 、 Level Match 来取代,都是一回事。

也就是说,一个声音,比如说经过了均衡也就是 EQ,我们大幅修改了它的频率曲线,去掉了大篇幅的低频,提升了某频段的高频,声音达到我们的期望了,这时我们会发现,添加均衡之前的 Level 电平约在 -10dB,而修改均衡后声音在输出时的 Level 却约在 -4dB。我们就需要手动调整输出出的 Output Volume,将它降低 10dB,以达到和输入时的 Level 一致。压缩器也是一样,我们的声音在进入压缩器时是 -6dB,经过压缩器一番调整,输出时的 Level 达到了 -2dB,那我们就需要将 Output Volume 降低 4 个 dB,也达到 -6dB。虽然前后两个响度可能无法 100%的匹配,但大体上相差不到 1 个 dB,这样就完成了意义上的 Gain Match。

使用 EQ 进行大幅调整后,利用 Ouput Level 将失控拉回来

但这样做有什么意义呢?其实,Gain Match 并不是混音时必须进行的步骤,如果你使用了某个效果器,对声音进行了处理,声音不仅变好听了,响度也变大了一点,这也算不上是坏事,尤其是最终这个声音并没有影响到混音,反而成为了一个亮点,那更要进行鼓励。

Gain Match 的终极目的

我们强调 Gain Match,并不是为了一定要进行 Gain Match 这个步骤,而是要养成一个好的习惯,这个好习惯能让你,一,不被更响的声音所欺骗,二,有一个健康的效果链。

其一,不被更响的声音所欺骗。

人类听觉世界存在一个巨大的陷阱,我们的听觉在没听到声音的时候,便会认为这声音不存在,但事实上很多超声波次声波,在这个世界中一直存在,只不过人耳听不到而已。举个例子,请告诉我上次你听到海豚们聊天的声音是什么时候?

等响感知曲线图
Equal Loudness Contours

左图是经典的 Fletcher-Munson 曲线,又被称为等响感知曲线,它是奠定现代音频响度判断标准的最高理论依据。

通过观察等响感知曲线图就能发现,在不同的声压下,我们对不同频率的感知是不同的。这种听觉陷阱就导致我们在听到响度不同的同一个声音时,对频率的判断会出现失误。这种听觉上基于响度而对频率的偏袒。这就导致了我们在操作效果器时,当听到效果器的声音大于原始声音时,我们就会感知到更多信息 (主要体现在能听到更多中高频细节),从而乐于在无形中接受这个调试的结果,这会导致我们无法操控效果器做出更准确的调整,但实际上,也许你的效果器什么都没做,仅仅是提高了 Gain 或者 Volume 而已。

因此,我们需要使用 Gain Match,将输入响度与输出响度调到一致,在这个结果上再反复 Bypass 效果器,来确定效果器的作用是否达到。

在相同响度上调出的满意的声音,才不会让声音利用人耳缺陷来欺骗你,这是最有说服力的原因之一。

其二,有个健康的效果链。

你可能会觉得,音频最终也是为人类服务,我只需要听起来感觉良好就够了,为什么要在意 Match 不 Match?出于感性,我赞同你的观点,在简单的录音模式中 (比如贴唱这类),我们只要大体顾及好人声部分的最终呈现,确实可以跳过 Gain Match 这种繁琐的步骤。但在大规模的混音工程中,如果没有建立 Gain Match 的潜意识,会最终导致相当混乱的局面。

我们来看一张简单的工程照片,以下蓝色和红色两个音轨视觉对比很明显,不仅仅是各自的颜色,还有它们的音频振幅。乍看之下,我们的直觉是蓝色的音量偏小,红色的偏大。是的,看起来是这样没错。

你看到的振幅
你听到的声音

但如果我告诉你如果蓝色音轨在使用了大量的效果器后,实际发出比红色响得多的音量,会不会让你一时陷入迷糊?第二张图说明了一切。

事实上,这种单看信号很微弱,但它的真实听觉响度已经超载了的局面,在混音中每时每刻都在发生。你看到的微弱的蓝色信号,在一大堆效果器的作用下,说不定已经快把主输出的电平表撑爆了。

在混音中为了平衡两者,你要么需要继续拉高红色音轨的音量,要么就不断降低蓝色音轨的音量,但这些都会导致要么红色过爆,要么蓝色缺乏信噪比而让其携带的效果器统统乱了套。这就意味着你必须拆掉这座长城,再次重建。何况,这仅仅是两条简单的音轨。

在混音工作中,很少有声音是只需要插入一两个效果器就能得出最棒结果的。我们常常会在一些重要的声音和编组上堆叠很多个效果器,也是我们常说的 FX Chain 效果链。从第一个效果器开始,不管它是均衡还是压缩什么的,如果你没有开始做 Gain Match,你会发现,添加到第三个效果器时,声音已经开始饱和失真了,如果你很幸运,那也仅仅到第五个效果器才开始失真,但这一切终究会发生。这是因为你没有从一开始就 Gain Match,你会潜意识的 (你知道的,因为人耳听觉感知) 在每个阶段的效果器上加多一点增益,再多一点,最终导致电平表爆掉。

我们知道,效果链中的每个效果器,都是序列排列的,前一个效果器的轻微变化,就会导致后续效果器的指数级变化,尤其是一些模拟硬件的效果器,对信号的染色极为强烈。如果不积极控制这些串联效果器的每一个步骤,不但会造成你的音频信号失真,同时还会拉低总音量的顶部空间也就是 Headroom,导致你后期混音怎么都无法消除这种拥挤失真的感觉。更糟的是,如果你根本没有意识到问题出在哪儿,你会不自觉的开展响度竞赛,也就是每个通道的音量都内卷似的往上推,最后不得不用 Limiter 做出最糟糕的限制。

而这种情况下,最令人沮丧的是,等你意识到这一切都是因为前期忘记了每一步的 Gain Match 而必须一步步回溯时,你不得不一个个的将效果器的增益拉低,某些听起来还不错的染色特质和千辛万苦建立的混音框架则亲手被你自己毁掉。最后,你甚至都找不回之前那个最完美的混音状态了。

而只要你多用一点时间,带着 Gain Match 的思维模式进行效果链的搭建,最终这条效果链中的信号将会保持优雅而健康,你的混音也会听起来饱满且灵活,你甚至还能利用剩余的顶部空间做出更多的混音色彩。更重要的是,哪怕你发现了某一步错误的效果器设置,随时更换它也不会影响到你的混音,因为位于它前后的效果器都处于非常冷静的 Gain Match 中。

选择性的使用 Gain Match

当然,并非所有的效果链都要做 Gain Match。Gain Match 出现在你需要比对关键效果时,或是处于效果链的中间环节时,才格外的重要。而到了混音的尾声,就像前面说的,当你拥有足够的顶部空间去操作时,就可以放开 Gain Match 的束缚,尽情的享受比如混响,染色等带来的质感和响度的提升吧。

前期的自我约束,成就了后期的巨大自由,这些是 Gain Match 留给你的财富。

我也必须强调,Gain Match 并不是一个好的混音的决定性步骤,很多人依然用自己的方式,去感知和体会他们需要的增益,甚至依然能做出优秀的混音。但我们需要储备这个知识点,在混音进入死胡同时,有个清醒的头脑。对混音来说,知道问题出在哪里,这其实就已经是大师心理了。

而 Gain Match,就是大师心理的第一步。

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