音頻編輯軟件在音頻降噪方面的應(yīng)用

郇睿

【摘 要】 本文以音頻編輯軟件Audition CC為例，介紹了音頻編輯軟件對于不同類型噪聲的去除方法。

【關(guān)鍵詞】 音頻編輯軟件；Audition CC；同期聲錄制；降噪

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.01.016

【Abstract】Taking audio editing software Audition CC as a example， this paper introduces noise reduction methods for different types of noises.

【Key Words】audio editing software ； audition CC； location sound recording； noise reduction

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、播放和處理數(shù)字化的音頻素材，克服了音頻材料的連貫性、速度和音量等不易改變的弊端，也能解決擴(kuò)展音軌、聲音反相檢測、提取人聲或伴奏、改變節(jié)拍和音高、回聲效果處理、制作特效音效以及降噪處理等實(shí)際問題。

目前，計(jì)算機(jī)音頻編輯軟件很多，在功能應(yīng)用上也各有特色。本文將重點(diǎn)探討音頻編輯軟件Audition CC在音頻降噪方面的應(yīng)用，為個(gè)性化計(jì)算機(jī)音頻制作提供技術(shù)支持。Audition CC是Adobe公司于2013年6月發(fā)布的一款用于錄音、編輯和混錄的音頻應(yīng)用軟件，可以采用可視化的手段消除各種惱人的噪聲，對多軌的對白、音樂和音響進(jìn)行混錄，還可以用內(nèi)置的各種音頻效果器提升音頻質(zhì)量。

1 錄音中的噪聲

通常，同期聲的錄制以錄制到清晰可懂的對白或采訪聲為目的，但受到拍攝環(huán)境的影響，很多時(shí)候錄制的人聲中總會(huì)摻雜一些干擾聲，這些聲音都可以看作噪聲。噪聲的存在不僅會(huì)降低錄制人聲的清晰度與可懂度，還會(huì)破壞觀眾本來連貫的觀影狀態(tài)。

從不同的角度可對噪聲進(jìn)行多個(gè)層面的分類。按照噪聲來源的不同，可將噪聲分為室內(nèi)噪聲和室外噪聲。如室內(nèi)的空調(diào)或冰箱壓縮機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的嗡嗡聲屬于室內(nèi)噪聲；而在馬路邊拍攝時(shí)，過往車輛所形成的交通噪聲則屬于室外噪聲。按照噪聲頻率的不同，可將噪聲分為低頻噪聲和高頻噪聲。如由于音頻線屏蔽不良而產(chǎn)生的電流嗡嗡聲屬于低頻噪聲；而由于錄音電平設(shè)置過高產(chǎn)生過載失真而形成的咔嗒聲則屬于高頻噪聲。按照噪聲持續(xù)時(shí)間的不同，可將噪聲分為短暫噪聲和穩(wěn)態(tài)噪聲。如錄制人聲過程中出現(xiàn)的咳嗽聲或電話鈴聲都屬于短暫噪聲；而在一個(gè)喧鬧的環(huán)境里錄音時(shí)，持續(xù)不斷的嘈雜背景噪聲則屬于穩(wěn)態(tài)噪聲。

由此可以看出，在同期聲的錄制過程中，各種不同類別的噪聲都有可能出現(xiàn)，從而對錄音形成干擾?？朔@些噪聲受到多方面因素的影響，如拍攝所處的環(huán)境、拾音傳聲器的選擇、同期錄音設(shè)備的選擇、傳聲器拾音的方法和位置等都會(huì)影響噪聲出現(xiàn)的強(qiáng)度和次數(shù)。由于在前期拍攝現(xiàn)場沒有控制好上述因素，使得噪聲出現(xiàn)在錄制的人聲中，這時(shí)，即可利用Audition CC音頻軟件在后期制作環(huán)節(jié)對噪聲進(jìn)行降低和消除，對人聲進(jìn)行最大程度的修復(fù)。

2 降噪方法

2.1 利用頻譜頻率顯示窗口的選擇工具

Audition CC在音頻顯示上最為突出的特點(diǎn)是可以對音頻的頻譜、頻率進(jìn)行顯示。以往的音頻編輯軟件在顯示音頻方面一般僅能顯示音頻的幅值信息，即音頻信號幅值隨著時(shí)間變化而變化的波形。但該軟件除了可以顯示音頻信號的幅值波形外，還可以顯示音頻信號的頻譜頻率信息，即音頻信號在不同頻率上能量隨時(shí)間變化的頻譜圖。這對于分析和查找出一些頻率較為固定的噪聲提供了很大的幫助。圖1中顯示的是同一段音頻的兩種顯示方式。

圖1中的上半部分顯示了一段音頻的幅值波形，下半部分顯示了同一段音頻的頻譜頻率。在幅值波形顯示窗口中，音頻信號的幅值以分貝值為單位，-∞代表絕對的無聲，而離-∞越遠(yuǎn)，表明此處的信號幅值越高、音頻響度越大。在頻譜頻率顯示窗口中，音頻信號的顯示以頻率為單位，圖中顏色越明亮的部分，代表音頻信號在那一區(qū)域?qū)?yīng)的頻率范圍內(nèi)具有的能量越多；反之，顏色越暗淡的部分，則代表音頻信號在那一區(qū)域所對應(yīng)的頻率范圍內(nèi)具有的能量越少。通過頻譜頻率顯示，可以清晰地看出一段音頻信號在不同頻率上能量的變化情況，尤其可以顯示出頻率單一的噪聲信號。

圖2是一段采訪聲中夾雜著電話鈴噪聲的頻譜圖。從圖中可以明顯看到，在頻率3 kHz附近有兩條交替出現(xiàn)的折線狀頻譜，該頻譜顯示的就是夾雜在采訪聲中的電話鈴聲。在波形顯示窗口卻無法看到如此清晰的噪聲顯示圖形。

頻譜頻率編輯器可提供三種選擇工具：“框選工具”、“套索選擇工具”和“畫筆選擇工具”。每種工具都可以在頻譜頻率顯示窗口中對某一區(qū)域進(jìn)行選擇。“框選工具”適用于選擇形狀規(guī)則的矩形區(qū)域；“套索選擇工具”適用于手動(dòng)畫出不規(guī)則形狀的區(qū)域；“畫筆選擇工具”適用于使用畫筆手動(dòng)畫出希望選擇的區(qū)域。由于上述電話鈴聲頻率的形狀比較規(guī)則，所以采用“框選工具”來將其選中，如圖3所示。選中此區(qū)域后可以按播放鍵來播放選中區(qū)域的音頻信號，進(jìn)一步確定所選擇的范圍是否為噪聲所在的頻譜范圍。

利用選擇工具選中噪聲的頻譜范圍之后，就可以對噪聲進(jìn)行刪除。刪除電話鈴噪聲之后的頻譜圖見圖4。由于刪除的噪聲部分僅占整個(gè)頻率范圍中很小的一部分，因此，從聽感上基本聽不出刪除的痕跡。若在幅值顯示窗口中刪除此電話鈴噪聲，在這一時(shí)間范圍內(nèi)的采訪聲也將被刪除。而在頻譜頻率顯示窗口中刪除此電話鈴噪聲，對于采訪聲基本沒有影響。因此，頻譜頻率顯示窗口的選擇工具特別適用于去除頻率較為單一的短暫噪聲。

2.2 利用頻譜頻率顯示窗口的污點(diǎn)修復(fù)畫筆工具

先利用“污點(diǎn)修復(fù)畫筆”畫出頻譜圖中的噪聲區(qū)域，然后軟件自身會(huì)自動(dòng)分析畫筆所畫區(qū)域附近的頻譜特點(diǎn)，并利用這些特點(diǎn)來覆蓋畫筆畫出的噪聲區(qū)域，從而使音頻信號在噪聲出現(xiàn)的位置盡可能受到最小的影響。如圖2所示的電話鈴噪聲，也可以使用“污點(diǎn)修復(fù)畫筆工具”對其進(jìn)行處理，如圖5、圖6所示。endprint

對比圖6和圖4，可以看出，采用“污點(diǎn)修復(fù)畫筆工具”對噪聲區(qū)域進(jìn)行處理之后，除了噪聲被消除，在噪聲原有的區(qū)域，軟件自動(dòng)填充了與相鄰區(qū)域類似的頻譜信號，從而增強(qiáng)了有噪聲部分音頻信號的修復(fù)效果，在聽感上更不易被察覺。這一方法不僅適用于去除頻率單一的噪聲，對于頻率范圍分布較為廣泛的寬頻短暫噪聲也有很好的去除效果。

2.3 捕捉噪聲樣本

在喧鬧的環(huán)境錄制人聲時(shí)，由于存在大量的背景噪聲，削弱了對白或采訪聲的沖擊力，這種嘈雜的噪聲是不被觀眾所接受的。很多時(shí)候，如果不努力仔細(xì)聽，根本聽不清楚字詞，只能通過加字幕的方式彌補(bǔ)。對于這種穩(wěn)態(tài)噪聲，由于其頻率覆蓋范圍廣、持續(xù)時(shí)間長，采用前文介紹的兩種方法均不能獲得理想的去除效果，而是需要通過“捕捉噪聲樣本功能”來去除此類噪聲。

首先，需在音頻片段中選中只有穩(wěn)態(tài)噪聲存在的片段，一般可以選取人聲的間隙部分或開頭結(jié)尾處沒有人聲的部分。如圖7所示，用時(shí)間選擇工具確定了一段音頻中的噪聲部分。

接下來，選擇效果→降噪/恢復(fù)→捕捉噪聲樣本，或者選擇效果→降噪/恢復(fù)→降噪（處理）進(jìn)入降噪處理對話框，單擊對話框左上方的“捕捉噪聲樣本”，則可以把當(dāng)前所選擇的區(qū)域作為噪聲樣本。完成上述步驟之后，軟件會(huì)對所選噪聲樣本進(jìn)行頻譜分析，然后在對話框中顯示出分析結(jié)果，如圖8所示。

在噪聲樣本的頻譜分析圖中，所有黃色的點(diǎn)表示的是噪聲樣本在每個(gè)頻率點(diǎn)上的最高幅值，對應(yīng)圖中標(biāo)示“高”的噪聲基準(zhǔn)；所有紅色的點(diǎn)表示的是噪聲樣本在每個(gè)頻率點(diǎn)上的最低幅值，對應(yīng)圖中標(biāo)示“低”的噪聲基準(zhǔn)；所有綠色的點(diǎn)表示的是在每個(gè)頻率點(diǎn)上實(shí)際設(shè)置的降噪程度，對應(yīng)圖中標(biāo)示“閾值”的噪聲基準(zhǔn)。所以，當(dāng)拖動(dòng)頻譜圖下方的降噪百分比滾動(dòng)條至100%時(shí)，所有黃色的點(diǎn)都會(huì)被綠色的點(diǎn)覆蓋，意味著全部的采樣噪聲都會(huì)被去除；而當(dāng)拖動(dòng)降噪百分比滾動(dòng)條至0%時(shí)，所有紅色的點(diǎn)都會(huì)被綠色的點(diǎn)覆蓋，意味著沒有任何的采樣噪聲被去除。

實(shí)際的降噪效果是由降噪百分比和降噪幅度兩個(gè)參數(shù)共同決定的，通常最佳的降噪效果并不是把兩個(gè)參數(shù)設(shè)置到最大值。當(dāng)把兩個(gè)參數(shù)設(shè)置得過高時(shí)，雖然噪聲得到了最大程度的抑制，但會(huì)嚴(yán)重影響到人聲的音質(zhì)，留下人工處理的痕跡。所以，上述兩個(gè)參數(shù)設(shè)置到令人滿意的程度，實(shí)際是對背景噪聲的抑制程度與對人聲音質(zhì)的損傷程度相權(quán)衡的結(jié)果，一般情況下都需要通過耳朵反復(fù)去聽處理過的音頻片段，不斷調(diào)整兩個(gè)參數(shù)，最終得到令人滿意的處理效果。

2.4 了解聲音模型

“了解聲音模型”功能可以移除錄制音頻中不需要的音頻源。這里所說的音頻源與上文提到的噪聲有所區(qū)別。上文中移除的都是背景中的噪聲，而“了解聲音模型功能”移除的則是前景中的音頻源，即這種聲音出現(xiàn)在與所錄制的音頻同樣明顯的聽感位置上。如某段采訪聲中始終夾雜著的周期性的警報(bào)聲就屬于這種情況，如圖9所示，通過頻譜頻率圖可以看出，在這段采訪聲中同一個(gè)周期性的警報(bào)聲重復(fù)出現(xiàn)了三次。

此時(shí)，可以通過“了解聲音模型功能”對這一警報(bào)聲進(jìn)行去除。首先，需要選擇合適的聲音模型范圍。由于警報(bào)聲是周期性出現(xiàn)的，所以，選擇聲音模型的范圍應(yīng)該恰好覆蓋一個(gè)完整周期，如圖10所示，用時(shí)間選擇工具確定了聲音模型范圍。

接下來，選擇效果→降噪/恢復(fù)→了解聲音模型，或者選擇效果→降噪/恢復(fù)→聲音移除（處理）進(jìn)入聲音移除處理對話框，單擊對話框左上方的“了解聲音模型”，就可以把當(dāng)前所選擇的區(qū)域作為聲音模型。然后，在聲音移除對話框的預(yù)設(shè)下拉菜單中選擇“移除警報(bào)聲”選項(xiàng)，之后軟件會(huì)根據(jù)所選擇的聲音模型對整段音頻中與和模型相似的音頻源進(jìn)行去除，去除效果如圖11所示。從圖中可以看出，明顯的警報(bào)聲頻譜波紋基本消失。

3 總結(jié)

通過以上論述，可以看到音頻編輯軟件在移除噪聲方面強(qiáng)大的功能和優(yōu)勢。針對不同類型的噪聲，使用的移除方法也有所區(qū)別。對于頻率較為單一、持續(xù)時(shí)間較短的點(diǎn)噪聲，可以使用頻譜頻率顯示窗口中的“選擇工具”，選中噪聲進(jìn)行刪除，或使用“污點(diǎn)修復(fù)畫筆工具”對噪聲進(jìn)行修復(fù)；對于頻率范圍較為廣泛、持續(xù)時(shí)間較長的背景噪聲，可以使用“捕捉噪聲樣本功能”對其進(jìn)行去除，設(shè)置好降噪百分比和降噪幅值是關(guān)鍵；對于音調(diào)周期性變化的前景噪聲，則可以使用“了解聲音模型功能”對其進(jìn)行去除，選擇合適的預(yù)設(shè)模式可達(dá)到較為理想的效果。

計(jì)算機(jī)音頻編輯軟件還可以應(yīng)用到其他更為廣泛的領(lǐng)域，有待于業(yè)內(nèi)同行共同探索。endprint