浅谈压缩中的Attack和Release

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这篇文章将从原理角度浅谈压缩。涉及理论部分较多,仅供为实际操作指导用。
本文难度极高观看前请确保自己已了解压缩的基本知识
本文仅代表本人自己的理解,仅做经验分享与思路提供,欢迎发表不同的意见。
使用的压缩为Live自带Compressor。

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1.压缩基础

这部分非常基础所以讲述较为简略。
本文以数字压缩器为例,不涉及各类模拟压缩器。
压缩器.jpg

我们可以把压缩器简单地看做一个自动电平推子,在Threshhold之上的部分将根据Ratio减少电平。
相当于在Threshhold之上时,把电平推子往下推(Volume-Threshhold)/Ratio。
而这个电平推子需要一个反应时间(Attack)开始工作,一个释放时间(Release)停止工作。
在Attack和Release期间压缩器将部分工作。

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2.宏观压缩基础

一般情况下,实际应用时的压缩使用我愿称之为“宏观压缩”。
Attack与Release针对一个采样或者较长的波形设置。
可以简单理解为:宏观压缩时,压缩器起的作用是控制动态、控制响度。
这时的Attack可以简单理解为控制音头。Attack较短时音头被压缩,Attack较长时音头在压缩器未完全工作时被放出。
所以压Kick时一般Attack较长(Body部分被压缩,音头压缩极少,因而音头的相对电平变大)。
而Release则可以认为是用于控制音尾的。Release较长,音尾时压缩仍在继续所以响度小;Release较短时,音尾处压缩器已不工作,因而相对电平较大。
比如用长Release控制Snare的音尾,或者用短Release突出Snare的音尾。
因此,在大多数宏观压缩的情况下,可以根据对音头和音尾的需求调整Attack和Release。

这种压缩理解足以支持大多数日常使用场景。但是,压缩的意义远远不止于此。
下面我将从一种理想化压缩情况开始拓展。

请确保对【宏观压缩基础】章节完全理解再继续阅读。

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3.微观压缩、削波与压限

在【宏观压缩基础】时,我们关注的是一整段采样音频。但如果我们使用极端的AR值时呢?
让我们把视野聚焦到一个最小的正弦波。
Sin.jpg

设想如果我们把Attack和Release都调成0(注意使用Peak模式以达到最快的反应),调整Threshhold后将Ratio调成无限大……
那么理论上就会发生削波。而众所周知,如果不论对动态的损失,压缩对音质的损失是相对于削波要小很多的。这不是矛盾了吗?
当然,目前基本是没有压缩器可以把Attack和Release都调成0的。不过我们可以通过降低正弦波至人耳无法听见的极低频率来减少Attack和Release的影响。
那么对比原波形,“压缩削波”出来的波形是这样的。
ComClip.jpg

如果不计Attack的音头的话,这个效果已经非常接近Clip了。
假设Attack真的可以设置为0的话,理论上我们完全可以用压缩来制作一个Clipper。

那么Limiter呢?压限器是不是如果在理想情况下也可以用微观压缩的方式理解成Clipper呢?
当然可以。
或许很多人没有注意到或者说很少用到,大部分Limiter插件是有一个Release的(有的插件甚至有Attack)。
QQ截图20220531031853.jpg
QQ截图20220531031915.jpg
QQ截图20220531031903.jpg

在把Release设置为极小值时,得到的效果类似(较硬的)软削波。
QQ截图20220531032148.jpg

而正常使用Limiter则是这样的:
QQ截图20220531032306.jpg

正常使用Limiter时,如果不论Lookahead,Limiter就相当于压缩比无限大的压缩器,可以在尽量保留原波形的前提下控制峰值电平。
而既然本质是压缩器,那么当Release极小时自然能做出类似微观压缩中的削波效果。
而Lookahead则可以理解为侧链一个略微提前的信号以确保音头不过阈值。

压缩Clipper和压限Clipper造成的波形区别可以帮助我们理解压缩和压限的区别
压缩的Attack(即便是最小)远远大于压限(参考音头对比)。
Release较小时,失真较大(参考压限Clipper)。
压限正常使用(Release较大)时,可以保留顺滑的音尾,但是对音头损伤较大。

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4.为什么微观压缩不能完全适用于宏观压缩

看到前面,可能很多人会怀疑“压缩音质损失较小”这个观点是不是错了。
在大多数宏观压缩情况下,这个观点是对的。压缩音质损失确实相对较小。
参考【微观压缩】章节中两种压限的对比,由此拓展,在Release大于一个波形的周期时,音质损失会非常小。
人耳能听到的最低频率是20hz,一个周期就是50ms。也就是说,只要Release设置在50ms之上时,就绝对不会出现微观压缩级别的削波失真(我猜测这也是部分压缩器默认Release为50ms的原因)。
所以正常情况下,一串正弦波在哪怕压缩比为无限大的压缩下,也不会出现类似Clipper的失真。

那么微观压缩就完全没用了吗?这种理想情况是不是太脱离实际而失去了意义呢?
不完全是。我认为还是可以从微观压缩里学到很多东西的。

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5.如何把微观压缩的经验推导至宏观压缩

从【为什么微观压缩不能完全适用于宏观压缩】中我们得知,当Attack和Release正常时,是不会出现微观压缩中的失真的。
但是要是这两个数值很小的时候呢?或者一个大一个小?
我们使用这段音频:
0.jpg

在Threshhold极低(-42dB)、压缩比无限的前提下,我们通过简单的排列组合得到了四种情况:
QQ截图20220531034610.jpg

这四段音频是使用同样的Threshhold和Ratio,仅调整Attack和Release得到。响度已进行过匹配。

1) 高Attack、高Release:宏观压缩
1.jpg

可以看到这个音频保留了大量的音头,包括最前方Attack生效前的超大音头(匹配响度后已削波)。
与正常宏观压缩的使用一致:保留音头、压音尾。
顺便一提并不是Attack Time之后压缩器就完全工作了,一般压缩器完全工作的时间略慢于Attack。
虽然压缩比是无限大,但Body部分的相对动态显而易见地,在宏观上得到了很大的保留。

2/3) 低Attack、低Release&低Attack、高Release:类比压限
23.jpg

232.jpg

在宏观压缩下,最快的Attack可以简单类比压限器的Attack。
与【微观压缩】章节处压限器得到的结论相似,极快AR呈Clip状;而较慢Release则可以保持音频本身动态,音质损失较小。
较快Release对于每个基波单位单独压缩,可以近似视为Clipper。
较慢Release会延留之前的压缩量至下一个音头,因此平均电平、峰值电平均较小,而且响度小的部分也可以因Release被额外压制,得到相对动态保留。

4) 高Attack、低Release:强化音头
4.jpg

因短Release而导致下一个音头不会被上一个音头延留的Release额外压缩,而高Attack同样可以保留音头。
非常极限的压缩量不代表低(相对)动态。
取响度较低的部分与低AR对比:
24.jpg

与低Attack相比,高Attack在微观上保留了更多的瞬态(这部分相对瞬态响度较低,在整段音频里甚至算不上瞬态)。

结论:
Threshhold和Ratio并不只是简单地理解为对整体动态控制的全部:Attack和Release可能比想象中更为重要。
Attack和Release在宏观上对整段音频的音头与音尾进行控制的同时,还必定对Body部分中较小的动态造成微观上的细微影响(前提:Body电平大于Threshhold)。
Attack较高可以从微观角度上保留每个波形音头的动态、Release较高可以从微观角度上保留每个波形Body的动态。
压缩、压限、削波的本质区别在于Attack和Release。

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本次浅谈以理论与实例为主,应用方法相对较少,还请各位自行发挥。

这篇文章是与别人讨论“压缩比无限AR为0的理想压缩和Clipper的本质区别时”有感而发。
可能会有人把从宏观压缩得到的结论与Clipper对比,这是错误的。
削波是对每个波形造成影响的微观上的事,想要弄明白压缩与削波的区别,必须从同一个角度出发。
以上。
 

子青

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非常好的文章。
有关压缩我也有一些心得体会,尤其是“人们普遍学习时了解到的理论压缩模型”与“实际上的压缩”在具体工作时存在差异这件事。
改天我也会分享出来。
 

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    太详细了,《浅谈》哈哈哈哈,谢谢老师
     

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      老师你好,最近遇到一个问题,DRC中Attack设置过小时频域上出现了不线性的结果,中高频压制幅度正常,低频压制过多。想问一下,这是什么原理,跟低频周期和attack的相对大小有关系吗