室外錄音的降噪和污點去除實踐

摘? 要：隨著自媒體和視頻日志的興起，持照相機、智能手機、無線麥克風等非專業設備采集音視頻素材的方式已成為常態，由于室外錄音的環境通常比較復雜，各種背景噪音和需要錄制的聲音交織在一起，嚴重干擾了語音信號的錄制質量。該文先剖析了室外噪音的特點和類型，然后闡述了在Audition中各種噪音的降噪方法，最后介紹了去除錄音中污點的方法。

關鍵詞：室外? 錄音? 降噪音? 實踐

中圖分類號：TN912? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）10（c）-0001-03

Abstract： With the rise of self-media and vlog， it has become a normal way to collect audio and video materials with cameras， smartphones， wireless microphones and other non-professional devices. Because the outdoor recording environment is usually complex， various background noise and the voice to be recorded are interwoven， which seriously interferes with the recording quality of voice signals. This paper first analyzes the characteristics and types of outdoor noise， then describes the noise reduction methods for various kinds of noise， and finally introduces the methods to remove the stains in the recording.

Key Words： Outdoor; Recording; Noise reduction; Practice

自媒體人在室外錄制音視頻素材的時候，經常會遇到如下情況：室外錄的音頻素材帶回工作室做后期處理時發現語音素材中含有濃重的背景噪音，嚴重影響了后期制作效果。數字音頻技術的更新迭代，為我們解決室外錄音中的噪聲干擾問題和實現音頻污點修復提供了新的解決方案，該文將對此做出闡述。

1? 錄音中噪聲的種類

錄音噪聲從來源上可分為機外噪音和機內噪音，機外噪音是從錄制環境的噪聲，如人流的聲音、車輛的聲音、風聲雨聲、施工聲等，也可以稱為恒定噪音。機內噪音是各種錄制設備（如手機、相機、iPad等）中的元器件和電路中電脈沖聲音，稱為突發脈沖噪音。

1.1 恒定噪音

從頻譜特性上區分，恒定噪音可分為褐色噪音、白噪音、和粉紅噪音3種。（1）白噪音（其功率譜密度見圖1所示）。白噪音指所錄制音頻素材中，噪音的頻率分量功率在20 Hz～20 kHz內是均勻分布的。因為肉耳對高頻比較敏感，導致聽到的白噪音就是明亮的嘶嘶聲。白噪聲是由各種數碼采集設備中半導體元器件內部的電子布朗運動和電子發射的不均勻性而產生的噪聲，它們普遍存在，幾乎無法消滅。（2）粉紅噪音。這是自然界中最普遍的噪音，粉紅噪音的頻率分量功率主要集中在音頻的低中頻段。粉紅噪聲是分形的，在有限的范圍內音頻信號具有相似的能量。在確定噪聲音頻率范圍內，隨著頻率的提升，噪音的振幅從低頻到高頻進行衰減，一般為每7度下降2 dB，粉紅噪音在中低頻頻譜分布較多，聽覺上有點像瀑布聲。（3）褐色噪聲（其功率譜密度見圖2）。褐色噪音頻率的分量功率分布于低頻段，其能量下降曲線為1/f2，褐色噪音聽覺上和車間里機器運作的背景音類似。

1.2 突發性脈沖噪音

脈沖噪音是信號傳輸過程中產生的離散型噪音的統稱，由幅度大和持續時間短的噪聲尖峰和不規則脈沖組成。突發性脈沖噪音的維持時間不大于1 s、噪音強度均方根值小于其峰值10 dB，而重復頻率又小于10 Hz的偶發性噪聲。突然爆發又瞬間消失，持續時間≤0.5 s，間隔時間>1 s。從電話鈴聲和脈沖頻譜圖（見圖3）發現，脈沖噪音一般有較寬的頻譜，可從低頻一路延伸至高頻，頻率和能量成反比。

2? 室外錄音降噪音的方法

隨著數字音頻技術的不斷發展，我們可以通過優秀的降噪音算法完成室外錄音的降噪任務。這里以使用AuditionCC中降噪濾鏡為例實現降噪效果。具體步驟如下。

2.1 降噪前的準備工作

首先將錄音文件導入AuditionCC，再使用Window欄里的“振幅統計”掃描整個音頻文件，檢測文件中是否有DC偏移現象存在，如果有就采用AU預置的“修復DC偏移”的功能先進行偏移修復操作，再行降噪音，這樣可以避免靜音段可能會出現的咔嗒聲。再觀察聲音頻譜區分噪聲類型，進行降噪作業前，打開AU的“頻譜”顯示器，觀察頻譜中不同區域的顏色和亮度的分布情況，對噪音的類型和范圍進行大致的判斷。

2.2 降噪的具體實施步驟

恒定噪聲的修復：將需要降噪音的文件導入AU，在波形編輯器中選擇一段時間長度至少2000 ms的純恒定背景噪聲（噪音特征是：波形振幅波形比較小，振幅在時間軸上分布均勻無起伏）。選擇好純噪聲范圍后，按Ctrl+C，全選整個聲音文件;在依次選擇“菜單欄”“效果”“降噪/恢復”“捕捉噪音樣本”，等待1～2 s后算機會將噪音的特征值存儲進內存并報告噪音樣本捕獲完畢。此時進入“效果”“降噪/恢復”下的“降噪處理”控制面板設置降噪音的具體參數，一般情況下，降噪幅度在5～25 dB之間比較好。為避免發泡失真，降噪幅度越低越好。在高級選項欄里，據筆者降低室外噪音的經驗：“頻譜衰減率”設為50%～67%值時效果比較好。低于35%值時，就會產生失真的發泡音;高于67%值時，噪音去除不完全。“精度因數”控制音量變化。設置為6～9值時效果最好。“噪聲樣本采集”，FFT決定了所處理單個頻段的個數，頻段越多，去除噪音越精細。設置值為3 996～7 985時降噪效果最號。最后，點擊降噪“應用”按鈕，即完成降噪操作。

突發脈沖噪聲的降噪音的修復：由于脈沖噪聲的不連續性和突發性，所以只能借助于頻譜圖形完成噪音修復工作，采用“污點修復畫筆工具”去除突發的脈沖噪聲準確高效。它采集污點修復畫筆工具選定點附近的音頻作為樣本。再對樣本音頻的頻譜分布狀況、頻率和振幅與要修復的脈沖噪聲音頻區域進行克隆填充。處理后的音頻片段的與前后音頻融為一體不留痕跡，背景聲也完美地保留了下來。具體操作步驟如下：導入音頻文件進入AU，打開頻譜顯示器，用縮放工具放大疑似噪音的區域進一步確定噪音所在位置，使用“污點修復畫筆工具”涂抹噪音區域（涂抹區在保證覆蓋噪音的前提下越小越好）。完成涂抹后松開鼠標，計算機會花費數秒鐘（時間由涂抹區大小決定）完成降噪填充運算。至此完成突發脈沖噪聲的降噪音任務，此方法也適用于去除特定雜音（如手機撥號音）等。

3? 結語

隨著自媒體以及Vlog的興起，持各種設備（手機、照相機等）在室外拍攝音視頻素材的情況十分普遍，隨之而來的音頻降噪音問題也變得十分突出，該文所介紹的AU降噪方法經歷了多次實踐的檢驗，操作簡單效果良好，歡迎讀者進一步探討交流。

參考文獻

[1] 劉偉波，曾慶寧，羅瀛，等.低信噪比環境下語音識別的魯棒性方法研究[J].聲學技術，2019，38（6）：650-656.

[2] 程小偉，王健，曾慶寧，等.噪聲環境下穩健的說話人識別特征研究[J].聲學技術，2017，36（5）：479-483.

[3] 袁弘倩，姚加飛.抗噪聲源物理噪聲引起的尖峰噪聲的抑制[J].噪聲與振動控制，2015，35（1）：195-199，213.

[4] 鐘爭平.多媒體教室音頻系統的調校[J].科技資訊，2019，17（23）：252-253.

[5] 謝輝，吳會飛，鄧智驍.大中型報告廳的建筑聲學改造技術研究[J].聲學技術，2018，37（4）：337-343.

[6] 魏彤，吳彥琴，桑晉秋，等.雙揚聲器近場聲源重放實驗研究[J].應用聲學，2020，39（2）：178-188.