动态声场处理在影视后期制作中的应用.pdf

当我们闭上眼睛，倾听周围的环境时，你就会听到各种声源，如果用更先进的仪器甚至可以检测到各种声音独特的性质，如果你觉得这些还不够，那么这些就是这个声音的全部吗？当然不是，这只是其一部分，还有更大的一部分是其在空间中的扩散，或者更精准地说，是一种膨胀，然后消失。声音从一个点开始扩散，直到消失，这才是一个声音的全部。而一个点音源，在相对稳定的状态下所产生的声音，在空间中所产生的声压级不随时间变化而发生变化，就可以视为静态声场，这样的声音几乎很少见。而大部分情况下声音都是各种频率相叠加，而且音源点也在各种空间之间不断转换，从而使研究越来越复杂，这样的情况可以视为动态声场，甚至可以叫做动态声场变换。而本文阐述的就是影视剧后期制作当中，如何将动态声场或者说是动态声场变换真正地体现出来。手法之多而且特别复杂，甚至不能用几句话来简单说清楚，因为声音本身看不见，只能通过听觉来感受，而每一个人的听觉都不尽相同，所以，声音的后期制作是一个非常带有主观色彩的工作，也可以理解为是一种艺术创作。但并不是所有的声音艺术形式都会被大众接受，而是在恰当的时间、恰当的空间及恰当的画面共同配合下，声音的艺术创作，才会凸显其独特的魅力。如果只是单独从音源的角度去欣赏，只能听见其部分，而并不是全貌，甚至更无法想象它在还原一个什么样的场景，声音本身可以单独作为一种存在，但是仅凭声音就去理解这个世界，本身就是一种盲人摸象的行为。毫厘之间，变幻万千。层叠效应（Stacking Effect淤）指的是多个音频信号混合在一起时，因相互干扰产生的叠加效应。简单来说，当多个信号叠加在一起时，其幅度将相加，因此，可能会发生削弱或增强的效应。层叠效应可能产生不同种类的影响，包括相位干涉、谐波失真、失真、动态范围压缩和空间效果。例如，2 个声波相遇时，其波峰和波谷可能会相互抵消或相互加强，从而导致相互干涉的问题。另一个问题是，当 2 个或多个信号同时共享一些频率范围时，它们可能会相互干扰，产生谐波失真或失真的声音。在音频混合中，了解层叠效应可以帮助混音工程师了解处理音轨的最佳方式，以避免在混音时产生不必要的干扰和失真，作者简介：海古力（1978-），男，工程师。研究方向为音频工程。摘要：当下的音频发展，已经从点音源发展到场音源，单声道的声音已经无法满足听众的欣赏要求，也可以理解为高清 4K 及以上的画面世界的清晰度越来越高，所展现的视频信息越来越庞大，而导致声音元素以及变化形式越来越复杂，也就是丰富的画面带来丰富的声音，音画同步的震撼效果已经远远超越单声道所能够呈现的范围。该文阐述的就是影视剧后期制作当中，如何将动态声场或者说是动态声场变换真正地体现出来。关键词：音频；动态声场；影视后期制作；自适应滤波器；层叠效应；遮掩效应中图分类号院J93文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤25-0186-04Abstract:The current audio development has developed from a point sound source to an on-site sound source.Mono soundcan no longer meet the appreciation requirements of the audience,and it can also be understood that the definition of the pictureworld with high definition 4K and above is getting higher and higher.The video information shown is getting larger and larger,which leads to more and more complex sound elements and changing forms,that is,rich pictures bring rich sounds.The shockeffect of sound-picture synchronization has gone far beyond the scope that mono can present.The purpose of this paper is toexplain is how to transform the dynamic sound field or dynamic sound field in the post-production of film and TV series.Keywords:audio;dynamic sound field;film and television post-production;adaptive filter;cascading effect;masking effectDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.25.046186-技术 窑 应用科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 25 期并保持混合信号的清晰度和准确性。遮掩效应（Masking Effect于），又称掩蔽效应，是当一个音频信号对另一个相邻的音频信号产生影响，使人们很难听到后者的现象。当一个音频信号的声音比另一个音频信号更大，或者其频率范围与后者有所重叠，就可能发生遮掩效应。层叠效应和遮掩效应是声音信号处理中的 2 个不同概念，尽管它们在某些情况下可能会发生并产生相似的结果。一个音频信号可能包含多个频率，其中一个频率可能比其他频率更强或更突出。在这种情况下，较弱的频率可能会被掩盖，从而其声音几乎不可察觉，无法被清晰聆听到。这种情况称为前向遮掩。同时，当我们听一个音频信号时，较强的频率也可能会被周围较弱的频率所遮掩，这称为后向遮掩。了解遮掩效应对音频混合和后期制作非常重要，因为混音工程师需要了解如何处理被遮掩的频率，以确保音频信号在不破坏其他部分的情况下保持完整性和明晰度。在混合和后期处理过程中，可以使用动态范围处理、均衡器、自适应滤波器等技术调整频率范围，以解决由遮掩效应引起的问题。声音的层叠效应是由英国科学家霍华德 弗莱明（Howard Fleming）于 1894 年发现的。弗莱明通过将 2 个声源放置在不同的位置，并测量其混合在一起时产生的总声级，从而描述了声音叠加效应。这项发现在后来的音频技术和音响系统设计中发挥了重要作用。声音的遮掩效应是由美国的物理学家 Fletcher 和Munson 在 1933 年发现的。其研究了人类对于不同声音频率和强度的感知，并发现了一个统一的量化方法，后来被称为“Fletcher-Munson 曲线”，其描述了声音遮掩效应的规律。这项研究对于后来音频技术和音响系统的设计产生了重要影响。在影视后期音频制作环节中，单声道的混音过程中经常会遇到以上 2 种效应的干扰，而多声道的混音就会好很多，但是工作量会随着声道的增加而成倍增加。虽然现在市面上已经出现了将单声道转换成多声道的软件，而真正的多声道制作理念却是千变万化，不可能仅用几个固定模板和算法将其全部涵盖，而且多声道制作本身就是带有自主意识的创造，甚至可以理解为矩阵对矩阵的，或者是多层矩阵的最终运算结果，而这也仅仅是一场声音的制作，或者是几个类似音源点的制作，当画面的转换以及激烈程度不断增加时，整个的矩阵就会从静态转换为动态、甚至会在瞬时超越人耳所能承受的动态范围。海量数据处理和人工智能的介入有可能会提供更便捷的方法，但最终的声音才是想要的结果，而不同的人对不同频段的、不同空间感的声音都会有不同的感受，所以，最终的效果还是要经历人耳的检验。那么在动态声场制作中应该注意哪些环节呢？动态声场是相对于静态声场而提出的概念，静态声场的很多制作理念皆可以运用到动态声场的制作中，或者可以理解为多个静态声场的叠加，当然这也仅是一部分，动态声场的变换才最具挑战性。如果仅仅是单声道的音频，或许对空间、方向、时间的考虑还不是那么全面，但是到了多声道制作就完全不是一回事了，甚至在一些单声道中滚瓜烂熟的理念，进入多声道中几乎到了推倒重来的境地。在后期音频制作环节中还应该注意一下以下的要点。淤音量平衡，确保所有音轨在混音时有一个合适的音量平衡。确保所有音轨在混合过程中层次分明，听起来清晰。于频谱均衡：通过使用均衡器调整频率，确保每个音轨的声音在混音时能够互相补充，还要确保不会出现太多的频率交叉。盂空间感，使用混响等效器可以让混音具有更好的空间感。可以通过调整混响的大小和时长，来模拟不同的场所和空间。榆母带压缩，在混音后，应用母带压缩以增强整个混音的音量和动态效果。压缩应该是轻柔的，不要过度压缩。这些只是混音指导的一些建议要点，在混音过程中，需要以实际情况为基础，并随时进行调整以达到最优的效果。在混音和后期处理过程中，可以使用动态范围处理、均衡器、自适应滤波器等技术调整频率范围，以解决由遮掩和层叠效应引起的问题。自适应滤波器是一种能够自动调整滤波器系数以适应不同输入信号的数字信号处理器。自适应滤波器可以用于信号降噪、频率响应均衡、预测修复等应用中。常见的自适应滤波器有以下几种。1最小均方误差渊Least Mean Squares袁LMS冤算法自适应滤波器LMS 算法根据所期望的输出信号与实际输出信号之间的差异来调整滤波器系数，并反馈到下一次迭代中。LMS 算法计算变化快速、实现简单，适用于实时应用，但是收敛速度缓慢，容易受到非线性失真的影响。LMS 算法：$w（n+1）=w（n）+mu e（n）x（n）$。其中，$w$表示滤波器系数向量，$x$表示输入信号，$e$表示期望输出与实际输出之间的误差，$n$表示当前时刻，$mu$表示步长系数。一些音频插件使用了 LMS 自适应滤波器算法。以下是几个常见的插件。187-2023 年 25 期技术 窑 应用科技创新与应用Technology Innovation and Application1.1Waves NS1 Noise Suppressor该插件可以自适应地学习并过滤掉背景噪声，使用LMS 算法来保留人声的清晰度和自然感。1.2iZotope RX 8 Advanced该插件是一款强大的音频编辑软件，使用了包括LMS 在内的多种机器学习算法，可以帮助用户修复损坏的音频信号，去除噪音、杂音、电流噪声等。1.3Antares Auto-Tune Pro该插件广泛用于音乐录制和制作中的声线处理和修饰，使用 LMS 自适应滤波器对声音信号进行强化或压制，帮助用户达到想要的音乐效果。2递归最小二乘渊Recursive Least Squares袁RLS冤算法自适应滤波器RLS 算法通过递归计算来尽可能减少方差的误差，可以在精确性和收敛速度之间取得平衡，但是计算量大，需要较高的硬件要求。RLS 算法：$w（n）=w（n-1）+K（n）e（n）$。其中，$K（n）$为滤波器增益向量，$e（n）$为实际输出与期望输出之间的误差，$n$表示当前时刻。RLS（递归最小二乘算法）是一种适应性滤波算法，常常用于信号预测、反馈控制和滤波等音频领域的应用。下面是一些市场上使用了 RLS 算法的音频插件。2.1Waves C4 Multiband CompressorWaves C4 Multiband Compressor 是一款著名的多频带压缩器，可以自适应地学习音频信号并滤除不必要的噪音。目前许多音频专业人士在现场表演和录音中广泛使用 C4，在音质和性能方面得到了很高的评价。2.2iZotope Ozone 9iZotope Ozone 9 是一款功能强大的音频母带处理软件，其使用包括 RLS 在内的多项自适应滤波技术。可以用于控制音频信号的饱和度、色调、动态范围和其他重要参数，以及去除噪音和失真。2.3McDSP 6030 Ultimate Compressor这是一款综合性多功能压缩器插件，其中包括了RLS 算法的实现，可用于处理声音的多个方面，包括动态、饱和度、控制等。3归一化最小均方渊Normalized Least MeanSquare袁NLMS冤算法自适应滤波器NLMS 算法以均方误差为目标函数，进行滤波器参数的调整。相对于 LMS 算法，NLMS 算法可以解决收敛速度慢的问题，并且不需要手动进行参数的归一化，通常是较为成熟的自适应滤波算法之一。但是在实际应用中，NLMS 算法在抑制噪声的同时，也可能误杀弱信号，因此需要进行合适的参数选择和针对特定场景的优化。NLMS 算法：$w（n+1）=w（n）+dfracmu e（n）x（n）|x（n）|2+delta$。其中，$|x（n）|2$表示输入信号向量$x（n）$的平方和，$delta$为正则化因子，通常设置为一个较小的值。NLMS 算法在音频处理中主要用于降噪和回声消除等方面。市场上应用 NLMS 算法的音频插件有很多，以下是一些常见的插件。3.1iZotope RXiZotope RX 是一款高级音频编辑和修复软件，可以进行噪声消除、修复损坏的音频和其他高级音频处理。其中有很多功能采用了 NLMS 算法技术，比如噪声消除和声学回声消除。3.2Waves WNSWNS 是另一款常用的高级噪声消除插件，可以有效地降低各种类型的噪声，包括电源嗡嗡声、背景噪声等。WNS 使用了 NLMS 算法作为噪声模型。3.3Accusonus ERA Noise RemoverERA Noise Remover 是一款高级噪声消除插件，具有简单易用、高效和精准的特点。该插件使用了 NLMS算法技术，并且支持实时去噪。3.4Cedar AudioCedar 是一家专业的音频降噪软硬件厂商，推出了许多基于 NLMS 算法的降噪软件和硬件产品，被广泛应用于电影、电视、广播和录音等领域。4递归最大似然渊Recursive Maximum Likeli鄄hood袁RML冤算法自适应滤波器RML 算法是基于最大熵原理进行估计，可以提高滤波器的降噪性能和估计精度。但是该算法计算量大，实现复杂，通常在非实时应用中使用。递归最大似然算法是一种用于难以建模的有声成分的高级语音降噪方法，在音频处理中也有广泛的应用。以下是市场上一些应用RML方法的音频插件。4.1Cedar AudioCedar 是一家专业的音频降噪软硬件厂商，推出了基于 RML 算法的降噪软件和硬件产品。该产品主要应用于电影、电视、广播和录音等领域。渊下转 192 页冤188-2023 年 25 期技术 窑 应用科技创新与应用Technology Innovation and Application图 4检查点精度检测折线图按照现有规范 GB/T 159672008 1颐500 1颐1 0001颐2 000 地形图航空摄影测量数字化测图规范 可知，山区 1颐500 地形图，其平面位置中误差要求不大于0.4 m，高程中误差要求不大于 0.35 m，最大较差要求不超过 2 倍中误差。从图 4 可以看出，本次所有检查点其平面较差和高程较差均未超过 60 cm，对所有检查点按照高精度中误差计算可知，本次生产的地形图，其平面位置中误差为依0.377 m，高程中误差为依0.343 m，其精度符合规范要求。5结束语本文探讨了倾斜摄影仿地飞行技术在山区大比例尺地形图测绘中的应用，并以实际生产项目对该技术进行了验证。通过利用检查点对地形图精度检测，并对精度进行统计分析后可知，本文方案生产的地形图，其精度均匀，未出现超限点位，可以满足 1颐500 山区地形图测绘精度要求，而且外业工作量少，可以为同类项目数据的生产带来借鉴。参考文献院1 魏军，于洪雨，靳巧珠，等.无人机倾斜摄影技术在农村房地一体确权登记项目中的应用研究J.测绘与空间地理信息，2023，46（2）：60-63.2 黄利章.无人机仿地飞行在复杂地形水库倾斜摄影测量中的应用J.经纬天地，2022（4）：44-46，62.3 张强.仿地飞行在无人机倾斜摄影测量中的应用J.科技创新与应用，2020（7）：179-180.4 王炳乾，陈超，王华军，等.基于等高线构建无人机航线的新型仿地飞行策略J.测绘通报，2020（11）：104-107，115.5 冯锋.倾斜摄影实景三维模型在大比例尺地形图中的应用J.城市勘测，2022（6）：134-138.6 张懂庆，魏军，王萍.三种倾斜摄影建模软件对比分析J.测绘技术装备，2022，24（3）：114-119.ABAB平面较差 DS高程较差 DZ渊上接 188 页冤4.2Waves W43W43 是一款能够在录音室或广播环境中去除噪音的插件，采用 RML 算法提高噪音的估计精度，并且结合了专业声学处理的先进技术来实现噪声消除。4.3iZotope RXiZotope RX 是一款高级音频编辑和修复软件，支持多种不同类型的噪声消除算法，其中就包括基于 RML算法的降噪算法。该插件支持自适应噪声估计，可以应对多种不同类型的环境噪声和语言数据。4.4Accusonus ERAERA 系列是一系列音频修复插件，其中一些插件采用了 RML 算法技术，提供了高效、精准的降噪功能，可用于个人制作、自媒体等领域。总体来看，自适应滤波器可以根据不同的需求和场景选择不同的算法，通过自动调整滤波器参数，实现对信号的降噪、滤波和预测修复等各种处理。参考文献院1耿秀峰.新媒体时代下的影视后期制作J.中国新通信，2022，24（1）：149-150.2 李璟.影视后期制作在影视艺术中的应用J.艺术大观，2022（35）：97-99.3徐忆新.影视后期制作阶段的创作技巧研究J.电视技术，2021，45（12）：30-33.192-