Audio Clipping（音頻削波）是我們許多人都遇到過的現象。“音頻削波”十分常見，在宿主軟件、揚聲器或聲卡上通常會表示為紅色的視覺來作為警示。遇到這種情況時，我們大部分的做法都是降低各種推子或旋鈕，以讓削波消失。當然這只是經驗之談，我們有必要把音頻削波的概念、聽感和處理方法也深入講解一下。
什么是音頻削波？
音頻削波，是指在模擬或數字系統中，音頻信號被放大到超出最大限制。這種情況也可以叫做Overdrive（過載），并且和吉他踏板效果器一樣（吉他效果器也有叫過載的），二者都可以產生失真并降低音頻信號的質量。
下面的圖示展示了發生削波時的情況，削波使音頻波形產生了失真。一般而言，音頻波形看起來應當是光滑圓潤的，但削波會直接“削掉”部分波峰和波谷，使之成為一塊“磚頭”。如果通過揚聲器來播放這種“磚頭”，就會產生刺耳的、不自然的噪聲，這種噪聲不僅聽起來很難受，還會損壞你的揚聲器。
當揚聲器削波時，產生的現象在聽覺上便可反映為“斷續感”或者“失真”。如果令揚聲器長時間處于削波狀態，那么就會開始過熱，并且損壞的風險會急劇上升。但很多揚聲器都內置有預防措施來避免這種情況的發生，比如預裝類似于限制器的軟削波電路來限制噪聲和失真現象。這些軟削波電路一開始是在80年代用來限制揚聲器的輸入信號的，比如輸入信號比揚聲器所允許的最大電平還要大10dB，那么軟削波電路就會限制該信號，以避免出現削波。
音頻削波后聽起來是什么樣的？
削波是一種會導致聲音失真的現象。失真在重金屬和搖滾吉他中十分常見，但那種失真一般都是故意的，而且聽起來也比較有感覺。在音樂行業中，有三種程度的失真，它們分別是：
Overdrive
Distortion
Fuzz
這三種程度聽起來都很明顯，但第二種和第三種的失真特別明顯，程度最輕的是Overdrive。有時候Overdrive只會帶來很少量的失真，甚至不會讓人注意到。當你開始注意到音頻質量有所損失，并且出現斷續感時，失真就發生了（實際上要小于人耳可聽聞的程度，這里是從實際應用出發）。Fuzz的程度最重，甚至可能會讓人感到不悅。對于應該避免的偶然削波，和故意做出來的失真吉他，主要的區分方式就是削波是否發生在整個音頻上（吉他和所有其它聲音），并且有沒有讓聲音變得難聽。
上面紅色的那條音頻非常清楚地表明了削波的視覺效果，也很好地說明了失真的后果。削波會使音頻損失辨識度和細節，使得聲音不再清晰，取而代之的是出現了噪聲、爆音、咝咝聲等對音頻無益的成分。
如何避免聲音削波？
最需要注意的是，如果在設備鏈靠前的階段產生了削波，那么不管你有沒有設置正確的電平，最終都會導致削波。
比較直觀的例子就是電腦上用來播放電影和音樂的VLC播放器，這種播放器允許用戶將音量設置到200以上。如果你把電腦的揚聲器聲音設置地特別小，但把VLC播放器設置到很大很大，那么聲音最后還是會削波，只不過帶著削波整體聽起來比較小罷了。
這個現象也叫做Gain Staging（增益分級），做好增益分級可以使削波消失，并確保后續不再發生削波。在處理削波的過程中，分清Volume（音量）和Gain（增益）的區別也是很重要的！
結論
導致削波的主要原因之一，就是音頻信號在前往揚聲器或耳機的過程中，在某個節點音量過大。這時在模擬系統中電壓就會過高（電壓代表音量和振幅），或者在數字系統中位深就會溢出。
要理解音頻削波的基本概念，或掌握避免削波的方法，并不需要你先去考個什么電氣工程師或者掌握特別高深的技術細節。只是這種現象時有發生，很多人都已經習慣了去處理它而已。
經過本文的介紹，你應該已經知道了什么是削波、削波的聽感和避免削波的方法，更加深入的東西需要大家繼續保持學習！
作者簡介
本文作者名為Samuel Matthews，今年33歲，居住于曼切斯特。他專門代寫雜志論文，并寫有自己的偵探小說。Samuel喜歡學習新事物，也喜歡認識不同的人。他的愛好是旅行、運動和打鼓。
本文出自《midifan月刊》2022年01月第190期
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