声音记录的音频信号处理方法

在BQ,每当我们向市场推出新产品时,我们都在努力改进。 如今,相机,电池或性能非常重要,音频也很重要。 我不仅指的是如此华丽的播放,还指的是录音技巧。

每当我们使用Whatsapp发送语音备忘录,音频以单声道录制或录制视频(以立体声捕获)时,我们都会使用此录制功能。

在本文中,我将重点介绍立体声录音及其信号处理技术,但是相同的要点也可以应用于单声道录音。

我们可以根据声压级(SPL)区分两种不同的录音方案:

  • 高声压级场景:音乐会或夜总会期间的录音。 这些录音的特点是音频电平高,可能会导致很大的失真。
  • 低SPL场景:在无声室(如图书馆)中进行录音。 它们的特点是音频电平低,必须放大,从而导致本底噪声高。

这两种情况将决定我们的记录信号处理策略。

我们完整的录音处理链由不同的模块组成,每个模块都有特定的作用。 它们按特定顺序设置,如下图所示。

  • 模拟增益:可以将其设置为不同的值(0、6、12、18或24 dB)。 我们将其设置为0dB,并在数字部分应用了所有必要的放大,以提高精度。
  • 模数转换器(ADC):每个麦克风都有一个专用转换器。
  • 高通滤波器(HPF)IIR:用于衰减低频分量,例如风。 其截止频率设置为50Hz。
  • 数字增益:可以在-72.5至18dB之间以0.5dB的步长进行设置。 我们将其设置为11dB,以避免在压缩器之前出现饱和。
  • 无限脉冲响应(IIR)滤波器:用于制作扁平麦克风的频率响应。 由于某些麦克风在高频中具有峰值电平,因此这是必要的,因此可用于衰减它。
  • 动态范围控制(DRC):用于表征我们想要实现的记录类型。

现在,我们将只专注于DRC,它将确定不同情况下的行为。 我将解释该模块的工作方式,以及根据情况可以执行的不同处理类型。

该模块根据输入信号电平应用不同的增益。 如下图所示,它由四个部分组成。

  • 化妆增益:这是应用于中级信号的总增益。
  • 压缩器:它在信号太高并且需要减少或什至不需要衰减时起作用。
  • 噪声门:当信号太低时起作用,在大多数情况下是噪声,需要减少放大。
  • 限制器:仅当压缩器无法捕获某些特定音频样本时才起作用。 它更具侵略性。

解释完DRC的工作原理后,我们将介绍如何针对三种情况以及它们之间的差异进行调整。

我们将开始描述最终DRC中使用的主要DRC参数。 我们想要实现以下行为:

  • 补偿增益设置为18dB,这将导致足够的补偿增益以放大中低电平。
  • -34dBFS的软压缩将避免在高声压级情况下出现饱和。 对于0dBFS电平,将应用5dBFS的衰减。
  • -53dBFS的软噪声门将避免在静音情况下放大噪声。
  • 限制器设置为-4dBFS,然后放大3dB。

此处理的主要目的是获得更高的级别,因此非常适合于低SPL场景。 与处理使用的更改进行比较的是:

  • 化妆增益设置为24dB,这是最大电平。
  • 从-34dBFS进行更严格的压缩。 对于0dBFS电平,将应用5dBFS的相同衰减。
  • 噪声门从-63dBFS开始。 这会放大非常低的声音。
  • 相同的限制器。

这些变化将导致更多的噪声存在和更低的信号放大。 另外,由于压缩器较硬,因此在高SPL场景中会出现更多的饱和度。

这种方法的主要目的是避免空闲噪声和饱和,因此对于高声压级场景非常方便。 与调整使用的更改进行比较的结果是:

  • 化妆增益设置为8dB。
  • -19dBFS的软压缩。 对于0dBFS电平,将应用5dBFS的相同衰减。
  • -72dBFS的软噪声门具有更大的下降。 这将放大非常低的声音并减弱静音情况。
  • 相同的限制器。

牺牲如此多的电平将导致更少的噪声存在以及噪声门与放大区域之间更自然的过渡。 同样,将出现较少的饱和度。

下图显示了这三个DRC之间的比较。

在我们的实验室中,我们进行了一些测试来分析和验证记录性能。 这些测试始终在消声室内的稳定环境中进行。 在本文中,我们将展示其中的三个,以及每种方法的结果,以便您得出自己的结论。

第一个是一名女性,说话时音量很低,SPL很低。 我们建议在这些听力测试中使用耳机,以将音量调高。

注意:所有记录都是使用智能手机在纵向模式下完成的。 这就是右声道比左声道具有更多电平的原因。

第二和第三次测试是用同一首歌完成的。 在第二首中,以中等音量播放。 因此,我们建议您减少耳机的音量。

在第三个中,将音量设置为类似于音乐会情景的水平,因此我们建议减小耳机的音量。

您最喜欢的处理政策是? 你会改变什么? 我们愿意知道您的意见!