潜力无限的数字混响效果器——调制混响器(1)

1 混响效果器的发展及现状
多年以来，混响效果器为音频制作、声学工程等各种大大小小应用层面注入了活力。

混响器是用于为声反射相对较小的声音信号添加空间感，从而增强声音悦耳程度的“神奇”的声音工具。

对于所有音频相关从业者来说是再熟悉不过的工具了，也是现代音乐录音制作、影视声音制作中必不可少的得力助手。

古老的板式混响器是人工混响器的始祖，体积大而且重，只能固定使用，安装时要有一定的隔声和防振措施才能使用。

随着近年来计算机技术的飞速发展，数字音频制作技术及工具也发展到了一个前所未有的新层面，数字混响器早已取代了当年繁杂的板式混响器，并有了更广泛的应用。

单就数字混响器本身来说，美国Lexicon 的PCM 480L、960L，
[摘　要]　现在算法混响和采样混响效果器俨然可以达到过去无法想象的悦耳逼真的混响声，而 基于声音调制合成技术的混响效果器——调制混响器的出现，颠覆了传统的混响器反 射声建立方式，将控制功能强大的合成调制功能引入到混响器的设计当中，通过强大 的路由功能，实现对混响器效果及效果器本身的控制。

通过对IK Multimedia CSR-1调 制混响效果与传统顶级混响效果器的功能及听感比较，展望今后混响效果器的发展方 向。

[关键词]　声音合成技术　调制混响器　混响器控制功能
丹麦TC Electronic 的Reverb 4000、Reverb 6000等硬件混响器凭借其各自的优秀算法和优异听觉效果，多年以来仍然是世界各大录音棚、工作室、电影混录棚里应用最为广泛的混响制作工具。

随着数字DSP 技术的不断进步，把包括混响运算在内的音频效果运算任务交给专门的DSP 芯片的解决方案得到了Universal Audio、TC Electronic 以及SSL 等音频设备知名厂商的大力推广，大大减轻了不能胜任多任务运算计算机CPU 芯片的负担，从而保证了数字音频工作站(DAW)更为稳定的运行，而且由于出品此类DSP 效果卡的厂商都有各自基于混响效果的看家本领，其DSP 效果卡也继承了许多真实硬件混响效果器的衣钵，此外这些产品能够作为VST、RTAS、AU 等插件格式与主流音频工作站无缝链接，因而受到了许多录音师、工程师的追捧。

近年来CPU 运算速率的不断提高，64位运算以及多核计算机中央处
潜力无限的数字混响效果器
——调制混响器(1)
理器的出现更让曾经由于运算量过于庞大而无法实现于CPU运算的优秀混响效果器得以问世，拥有非常好的发展前途。

不论硬件还是软件数字混响效果器重新塑造真实空间的反射声衰减特性不外乎两种：(1)完全通过计算机CPU或DSP效果处理器的数字算法构建混响器相应的早期反射声、混响声脉冲响应时间、密度、扩散程度等参数特性，这样的混响效果器被称为“算法混响”；(2)通过载入现有的脉冲响应文件(Impulse Response简称IR)，根据IR的特性与欲添加效果的声音源进行卷积(Convolution)运算[注1]，卷积运算能够大大减轻CPU运算数量庞大的脉冲反射信号的负担，因而得到数量庞大的近似真实声反射特性脉冲，这种混响称为“采样混响”。

实际上，算法混响的工作特性与采样混响几乎完全一样。

算法混响的脉冲响应文件不是像采样混响那样可以更换，而是混响器厂商固化好的，这些脉冲文件并不如采样混响那样来源于各种全球顶级音乐厅、体育场馆等，而是一些相对普通的简单脉冲序列。

所以称为算法混响，是因为这些IR脉冲响应是经过各混响厂商固化并根据各家算法进行了整合简化，虽然这些IR并不是来源于真实的采样，但却提供了许多原始IR脉冲响应并进行修正，所以理论上可以获得无数种混响效果。

例如通过图形可以调整Pre-Delay与原始声音信号的距离改变混响空间感。

2010年初全球最大的机架混响效果器硬件制造商Lexicon发布了high-end级别的软件算法混响效果器Lexicon PCM Reverb(如图1)，该混响效果器集成了Lexicon公司35年来所有最优秀的混响算法，具有Chamber(混响室)、Hall(大厅)、Random Hall(随机大厅)、Concert Hall(演奏厅)、Plate(板式)、Vintage Plate(经典板式)、Room(房间)七种不同的混响算法，各算法声音各具特点，在保证逼真的混响效果的同时声音通透感非常良好。

业界同行均认为，其已超过Sony公司旗下Sonnox的Oxford Reverb，成为迄今为止效果最为出众的算法混响效果器，媲美Lexicon硬件混响器480L、960L等。

但是许多录音师和制作人依然期望在录音棚和工作室里得到维也纳金色大厅、纽约卡内基音乐厅等世界顶级音乐厅、歌剧院的混响特性，足不出户就让自己的作品能够得到这些大厅的修饰和“润色”，基于真实采样的混响器便拥有了相当数量的用户群。

荷兰的AudioEase公司的采样混响器Altiverb便是采样混响器中的佼佼者(如图2)。

Altiverb配备了世界上最优秀音乐厅的IR脉冲响应，加之AudioEase公司首屈一指的卷积算法，并且最新版本的Altiverb 6具有TDM[注2]版本，这也是迄今为止唯一一款可使用Avid Pro Tools HD Accel卡完成卷积运算的采样混响效果器，大大减轻了计算机CPU运算负担，并且能支持5.1环绕声，如此强大的功能特性以及优异的系统兼容性，让Altiverb在采样混响领域独占鳌头。

尽管有Lexicon的优秀算法和Altiverb真实采样，
[注1]卷积运算：在混响效果器中应用非常普遍，为达到数字音频制作最低标准，处理器要进行每秒数百万亿次的简单运算。

而为了简化这一系列多次简单运算，通常使用更实用的卷积方式处理，将输入信号看作数量巨大的时间极短的窄脉冲序列，输出信号为输入信号与脉冲响应的卷积。

但卷积运算量仍然巨大，其运算量的减轻以及混响效果的提高最终直接受算法是否优化的影响
[注2]TDM：Avid公司音频工作站Pro Tools HD专用的可利用Accel卡进行各类音频效果运算而不占用计算机CPU运算
性能的插件格式
图1　Lexicon PCM Reverb混响效果器图2　AudioEase Altiverb混响效果器
混响效果器市场并不平静，随着合成调制技术的进步，电子合成器上合成调制的工作方式被应用在了混响效果器上，成为具有合成调制功能的混响器，业界称为调制混响器。

由于合成调制的高度可编辑性和灵活性，调制混响器能够通过合成调制的原理获得更为丰富的混响特性以及更多的混响“制作”方法，甚至能“创造”出算法混响与采样混响无法实现的空间特性。

例如一个已经进入衰减特性反射脉冲经过调制合成模块中低频振荡器的激励，新的包络发生器产生的包络曲线再次构建新的反射脉冲能量。

许多人对于电子合成技术的载体——电子合成器并不陌生，其工作方式有基于模拟电路的简单加减法、频率调制合成到现今纷繁复杂的多重的数字环形调制、波形塑形、粒子合成等更为高级的调制合成方法。

如何将声音合成技术引入到混响器中，意大利的IK Multimedia 公司的Classik Studio Reverb ver.1(IK Multimedia 公司官方简称为CSR-1)给出了答案。

CSR-1提供了4种混响模型：板式(PLATE)(如图3)、房间(ROOM)(如图4)、大厅(HALL)(如图5)、反转(REVERSE)(如图6)。

可作为VST、DX、AU、RTAS、TDM 效果器插件运行在各类音频工作站中，4种混响模型分别以独立插件形式运行，并且均
具备了给创作者、编曲人以及乐手等用户提供最常用的混响控制参数的[EASY]简单模式，同时也为音频工程师、混音师、母带制作师等资深用户提供了[ADV]高级模式。

此模式提供有超过50个混响控制参数，并且在PLATE 板式混响与ROOM 房间混响模式下提供了功能强大的调制矩阵、两个基于声音合成技术的低频振荡器(LFO)模块以及两个包络发生器(ENV)模块。

并且包括所有调制矩阵参数、LFO/ENV 等几乎所有的调制参数都支持包括Avid Pro Tools，Steinberg Cubase/Nuendo，Apple Logic，Cakewalk Sonar 等主流数字音频工作站的Automation 自动化控制协议。

图6中CSR-1在[EASY]简单模式下的功能旋钮和按键与常见的混响效果器功能几乎完全一致，故本文中仅对[ADV]高级模式展开研究。

由于CSR-1强大的控制以及混响参数调制功能离不开声音合成技术，所以声音合成技术运用于声反射效果的调制才是该混响器的核心所在。

人们听到的声音绝大多数都是复合音，相对于单音来说，构成最终人耳可闻音响的基频及其泛音组成完整的复合音，而复合音的音质以及音高是由组成复合音的各个波形(普遍表现为正弦波)的振幅和频率的比例混合关系决定。

为了模拟甚
至再现生活中的音响，声音合成技术是以产生这种复合音的基频作为载波源信号，使用调制信号使载波信号产生相应的奇次或偶次谐波，组成复合音信号。

这种载波信号可以是真实的录制的声音也可以是由振荡器产生的按照一定振动规律发生的振荡信号：调制信
号包括声音包络塑形、滤波及人耳可听阈之外的低于20 Hz 的低频振荡信号等等在内的各类调制源。

声音合成技术应用得最为广泛的终端工具——电子合成器中使用的载波信号是振荡器产生的振荡信号，与之不同的是，CSR-1混响器的载波信号来源于需要添加效
果的“干声”。

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待续
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图3　CSR-1 Plate板式混响
图4　CSR-1 Room房间混响图5　CSR-1大厅混响
图6　CSR-1反转混响。