录音中的噪声处理
西西里柠檬
我们知道，在自然界中，噪声是不可避免的，噪声与信号是共存的。在科技和工程上，为了比较感兴趣的信号与背景噪声的相对水平，引入了参量信噪比S/N(Signal to Noise ratio，有时也记作SNR)，来表征信号平均功率与噪声平均功率的比值, 这个比值并不是通常意义上的算术上的比值,信噪比的计算公式为:
信噪比=10lg(S/N)
式中lg为常用对数，S表示信号平均功率，而N为噪声平均功率。信噪比的单位为分贝（dB）。这个值越大，表明信号相对背景噪声越强。值越小，则相对而言，背景噪声越强，这是我们所不希望的。
我们在录音时，由于录音硬件（电脑、声卡、麦克风）和周围环境等因素，录出来的结果中，必然混有噪声，如果信号的幅度已达到混音的水平，在空白处的噪声还能听到的话，就必须找出噪声的来源，并尽量消除噪声来源。如果不能彻底消除噪声，则需要降噪。定量的说，如果录出来的结果用AU播放时，空白处的背景噪声在-40dB以下，信号幅度与噪声幅度比可达1000倍，那么通过耳机则基本上听不到噪声。
我们所说的噪声，从频谱特性来说，频率较低，主要成分往往在人声频率的低端以下。换句话说，噪声的频谱分布与感兴趣的音频的频谱分布可能不大重合。同时我们所说的噪声，随时间轴的分布来说是大致均匀的，具有一定的统计特性。因而，通过对噪声样本的分析，是可以预测下一时刻的噪声的。这就是我们在降噪时，可以在空白的地方取样的原理。消除噪声的原理，就是分析噪声样本的频谱特性，并将其滤除。如果噪声的频谱分布与感兴趣的音频的频谱分布重合的话，那么降噪会对感兴趣的音频产生不可忽略的影响。而对于随机产生的噪声，如脚步声，翻书所产生的噪声等，则是不能够被消除的。
降噪的另一个话题是：严格控制降噪量，防止过度降噪。如上所述，如果噪声的频谱分布与感兴趣的音频的频谱分布重合的话，那么降噪会对感兴趣的音频产生不可忽略的影响。而很多情况下，二者不重合是不太可能的。AU所带降噪器，降噪量的百分比是可以控制的，可以边听边调，只要听不到噪声，就可以了。这样可以兼顾降噪与信号的保真这两个方面。部分降噪的意义在于：当噪声消至听不到时打住，避免有用的声频与噪声同归于尽。
既然信噪比为信号平均功率与噪声平均功率的比值，那么在硬件一定的情况下，适当控制信号的水平，也可由获得较好的信噪比。举一个比较极端的例子吧。假设录音的环境噪声为录音总量的0.9%，录出的人声是9%。那么SNR= 9%/0.9%=10，即信号比噪声大10倍。如果能将人声录音的水平提升到90%，这可通过调节电脑麦克风的录音灵敏度设置来达到。在有话筒放大器的情况下，也可通过调节话筒放大器的灵敏度来实现。还有一个方案是录音时，离话筒适当近一点儿。并且假设这种调节不会引起噪声有意义的增加。此时的信噪比S/N= 90%/0.9% =100，即信号比噪声大100倍。
再假设混音时人声的水平正好在90%，那么，后者可以直接混音，混音后所包含的噪声为录音总量的0.9%。而前者的录音需要放大10倍后，才能达到混音时所要求的90%的水平。不幸的是，噪声也被同时放大了10倍，达到了9%。混音后，噪声将十分明显。一般录音时，人声的录音水平控制在50%到90%即可。
电器或干扰噪声：我们的录音间当中的电源大部分不会去用动辄十万元以上的高端稳压设备。而且，我们在录音的时候，是有很多设备都同时工作的，那么，就会无可避免的产生电器之间的干扰而导致噪声。其实，很多数字低端调音台的声音听起来有些脏，就有一部分是由于这个原因导致的。这种噪声在高频和低频部分都可能产生。我们可以分别用高通或低通滤波来消除它们，当然，这种噪声的消除，要建立在不损失原音频音质的情况下。比如，我们可以开启低通滤波，然后逐渐升高滤波频点，直到我们听到全部的乐器或人声的原声，然后，我们再关掉滤波，对比一下原声和处理后的声音，看看是否损失了什么。其实，我们要过滤掉的，也就是极高频那一小部分，或者极低频的一小部分。
除噪常用的方法有以下几种：
1. 门限降噪法：设定一个电平的门限值，低于这个门限的信号电平全部过滤掉，高于门限值的信号电平全部通过（这里信号电平指的是信号和噪音电平总和的电平），这种方法能很有效地除去演唱间歇的背景底噪，并且对原始声音无破坏作用），缺点是当人声出来的时候噪声门打开，噪音信号也跟着进来了，不能去掉整个素材的底噪。信噪比高的话信号强噪音越听不明显, 所以信噪比高的声音素材不需要再除噪。WAVE插件中的RVOX就是这么一个噪声门的效果器。参数调多少合适？一般在-50～-40dB左右，实际背景底噪的大小是不一定的，自己试吧，正确的位置是听不到背景噪音，但人声发出的最小声音不被滤掉。
2.采样除噪法：这是专业音频处理软件比较有效除去持续稳定的背景噪音的一种方法，除噪的原理就是对噪音的波形样本进行取样，然后对整段素材的波形和采样噪音样本分析，自动去除噪音。这种除噪的优点是能彻底除去噪音，缺点是对原始人声音质有破坏作用，信噪比越底破坏性越大。
3.其他除噪方法：用频谱分析噪音所在的频段，通过对EQ的调整，衰减底噪所在的频段信号电平。这对原始人声这频段的信号也衰减了，形成新的问题，所以也用的比较少。
Audition降噪与Cooledit降噪的区别。尽管Cooledit也具有降噪的功能，但相对Audition降噪法，存在两个差别。一是操作复杂，同时降噪量为无条件的100%降噪。对有用的人声会有损害。在降噪时，可能杀敌100，自损80，而Audition降噪量可以人为设定，在降噪的同时，能最大限度地保持原音频。
Audition降噪的具体操作。在单轨模式下，选中录音空白处有代表性的噪声片段，长度有1秒就够了。然后在[效果][降噪（N）恢复] [降噪（N）处理]下，点击“捕捉噪声样本”；再点击“选择完整文件”，此时，文件的选择从原来的短时间的噪声扩充到整体；选择“降噪”下的降噪百分比。点击弹出界面左下角的播放键开始播放，试听降噪后的效果。在播放过程中，可调节降噪百分比，尽量采用较低的降噪百分比，同时达到满意的降噪效果即可确定最佳降噪百分比。找到最佳降噪百分比后，点击播放停止键，最后点击“应用”，开始降噪处理。此时，音频文件为降噪后的结果，可在此基础上，进行其它后期处理。用过Cooledit降噪的同学，一定会喜欢Audition更便捷，更优化的降噪手法。
有用的噪声。有些年代已久的电影片段，画质粗糙，录音中噪声严重。在做配音时，通常的做法，是利用视频处理软件，将原来的声音抽调，再换上新的录音。而新的录音一般会很干净，这样干净声音，配上画质粗糙的影像，感觉上会很奇怪。所以，如果能将原来录音中的噪声适当保留，最终效果会自然一些。利用AU的噪声处理中可以提取噪声的功能，可以实现这一目标，在最后合成时，适当加入一定量的提取噪声，以获得与陈旧的画面相一致的音频效果。
降噪的另一个用途，是降低在网络上下载的音频文件或视频文件的噪声。非常遗憾，在网上发布音像作品的播客，几乎所有的人都不懂噪声的危害性，更遑论降噪的手段和方法，只能拿到什么，就播什么。所以拿到这些作品后，可以利用降噪功能对音频文件或视频文件进行降噪处理。相对来说，Youtube上的作品的噪声要低一些，因为节目源比较干净。
人类在同噪声做斗争的过程中，积累了丰富的经验和手段，实现了一个个重大突破。最令人称奇的是主动降噪系统。我们知道：两个频率相同，相位相同的声波叠加后，幅度增大。而两个频率相同，幅度相同，但相位相反的声波叠加后，由于在每一点上相互抵消，幅度为零。如果对进入耳道的噪声进行分析，得出噪声的频率、相位以及幅度，再主动产生频率相同，幅度相同，但相位相反的声波，一并送入耳道，这两个波形叠加后，理论上可彻底消除噪音。这种方法被称为主动降噪法。而传统降噪方法，尽管采用了精心开发的吸音材料，被动地吸收噪声，但消噪效果十分有限。
大名鼎鼎的音响制造商Bose早已开发出出主动降噪系统的Bose QuietComfort系列耳机，为经常做火车，飞机的客人提供了最佳的消噪效果，并能在旅途中欣赏高品质的音乐。例如Bose Qc15降噪耳机，就是一个性能价格比非常好的降噪耳机的选择，佩戴舒适，降噪效果非常好。
降噪，是有了噪声才去降，是不得已而为之。降噪不应该成为后期处理中的一个标准流程，所以，最好是从更新硬件出发，从源头上，彻底消除噪声。有需求的同学，可参考柠檬撰写的硬件篇，里面有具体的硬件更新套餐，可供同学们选择，以有效地杜绝噪声。文章LINK:
http://bbs.wenxuecity.com/ktv/1350858.html
不少同学由于对噪声的危害性缺乏了解，更缺少降噪的手段和方法。殊不知，当别人听到您那些富含噪声的作品时，身心饱受噪声的折磨，确实有污染环境之嫌。所以，希望读过这一篇文章的同学，在思想上提高对噪声危害性的认识。并付诸于行动，少抽一点烟，少用一点儿化妆品，更新您的录音硬件，应该不差钱。力争早日脱离害人害己的噪声所带来的折磨。如果经济上不足以支持硬件更新，那么，至少要借助录音软件进行降噪处理，使发表的作品不再混有令人闹心的噪声。从明天起，与恶魔——噪声告别。这样利人利己的事情，何乐不为呢？
我的后期制作笔记的后续章节，会在这个月的每周2和周5在城里
发表，共计9个章节，敬请关注。
后期制作笔记之一 硬件篇 Link:
http://bbs.wenxuecity.com/ktv/1350858.html
后期制作笔记之二 软件篇 Link:
http://bbs.wenxuecity.com/ktv/1353371.html
后期制作笔记之三 过荷失真篇
http://bbs.wenxuecity.com/ktv/1356499.html
后期制作笔记之四 声音的基本知识
http://bbs.wenxuecity.com/ktv/1358359.html
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