動態(tài)余量對于現(xiàn)場擴聲、錄音甚至對于買輛舒服的車來說，都是一個非常重要的概念（headroom，在汽車上則翻譯為頭上空間）。我們可以忽略掉買車的部分，但是音頻相關的“headroom（動態(tài)余量）”是絕對不容忽視的。由于對于數(shù)字音頻和模擬音頻來說，“動態(tài)余量”有著不同的含義，因此在接下來的文章中，我會分兩方面來講。

模擬音頻中的動態(tài)余量

從技術層面來講，動態(tài)余量（單位是dB）指的是一個系統(tǒng)內不失真信號的最大電平值與系統(tǒng)設計的平均電平值的比。舉個例子，假設你有一套家庭錄音系統(tǒng)，平均電平值為-10dB。如果在保證信號不失真的情況下，還能再在平均值的基礎上將聲音提高8dB的話，那么這個時候的動態(tài)余量，便是18dB。

注意這里的關鍵詞是“不失真”，也就是說，當動態(tài)余量消耗完畢之后，便會發(fā)生失真。退一步說，在一個Marshall堆疊系統(tǒng)中，動態(tài)余量用盡反而是件好事。但是對于PA系統(tǒng)或者混音系統(tǒng)來說，這絕對不是一件好事。

在一個平均信號電平值為4dB的模擬調音臺上，它的VU儀表通常都是經過校準的，也就是說，它的0VU的刻度其實表示的是+4dB。不過，平均電平值為+4dB的專業(yè)設備，通常來講都能夠提供+24dB的輸出電平，因此在0VU的時候，你將會有20dB（24-4=0）的內置動態(tài)余量，來保證那些突發(fā)的電平增加（比如那些唱黑嗓的歌手）以及強烈的瞬態(tài)響應可以在不失真的前提下準確再現(xiàn)出來。

不過，我們真的需要全部的動態(tài)余量嗎？

我們不是應該希望信號電平盡量大一些，這樣才能提高信噪比嗎？是這樣，但是重點在于，盡管VU表上表示的平均電平值（也叫RMS），但是由于波峰因素的影響，音樂是沒辦法用一個單純的“平均值”來衡量。這也意味著音頻信號的峰值數(shù)和平均值的比，會比平均值高10-20dB。盡管這個數(shù)值對于監(jiān)聽平均電平值來講非常重要，因為它們與人的聽覺感知密切相關，不過你還是需要留意監(jiān)聽的峰值電平，以防會有突然突破動態(tài)余量的信號出現(xiàn)。

很多人沒有意識到，在音樂錄音中，峰值瞬態(tài)變化可以達到平均電平值（RMS）瓦數(shù)的十倍之多。這也意味著在一個模擬音頻系統(tǒng)中，如果一個音樂工程的RMS是40瓦特，那么它的峰值可能需要400瓦特才能做到準確再現(xiàn)。

動態(tài)余量，PA系統(tǒng)和混音

在PA系統(tǒng)或者模擬音頻錄音調音臺中，為了最大限度地降低噪音，您可能需要充分利用所用能利用的動態(tài)余量。而為了獲得最佳的增益分級，則需要將電平推到和輸入電平最為接近的位置。而使用麥克風的時候，將話放的增益調整好之后，將整個調音臺的其他部分的增益都設置在相應區(qū)域。使用諸如電吉他等等線路輸入設備的時候，將樂器的輸出設置為最大的安全電平，保證不失真，隨后再適當調整混音器即可。

我已經盡力了，長官！

如果你看過《星際迷航》的話，那么你一定知道這句首席工程師Scotty最常說的臺詞。（編者注：《星際迷航》的粉絲們也應該知道，在原作中，James Doohan其實從來都沒把這句話說出口過。）雖然這句話指的是無法達到足夠快的速度來擺脫某種可怕的問題，但它也同樣適用于動態(tài)余量——因為從根本上來講，限制動態(tài)余量的主要因素，是電源。舉例來說，如果系統(tǒng)的可用最大電壓是15V，那么就沒辦法再現(xiàn)超過15V的峰值信號。

那么功率放大器和揚聲器呢？

這才是最有趣的地方。首先，功率放大器的電平控制是不能調整輸出的。放大器可以從始至終以完全放大的模式運行。（錄音棚中的監(jiān)聽音箱的工作原理也是大同小異的。）輸入控制會改變放大器的電平，這很好，因為這使得整個動態(tài)余量在整個過程中都是可用的。但是同時這也意味著您需要格外注意不要將輸入電平提升過高，導致占用了動態(tài)余量。

揚聲器和功率放大器不同，它沒有那么充足的動態(tài)余量。而發(fā)送過多信號也會造成諸如失真甚至燒掉揚聲器等等問題。由于現(xiàn)代的有源揚聲器，都是包含揚聲器本身和驅動揚聲器的功率放大器的，因此通常都會帶有一些保護措施（限制器），用來限制電平并保護揚聲器。而無源揚聲器搭配獨立的功率放大器，更容易發(fā)生這種問題——揚聲器和功率放大器“相處不融洽”。而如果功率放大器出現(xiàn)失真導致削波的話，則會提高信號的平均電平，產生更多的高頻能量，因此更容易發(fā)生類似高頻過載等情況。

數(shù)字錄音中的動態(tài)余量

接下來就會逐漸開始變得復雜了，您要穩(wěn)住陣腳，沉下心來，好好琢磨琢磨。

首先，數(shù)字系統(tǒng)中的0dBFS（FS的意思的滿刻度）意味著系統(tǒng)可以處理的最大電平值。因此和模擬系統(tǒng)中所建立的“不可見”的動態(tài)余量不同，0dBFS則是可以達到的最大電平。這也是為什么許多數(shù)字錄音的專業(yè)人士在低于0dBFS的-18dB這個點上來校準他們的錄音系統(tǒng)（DAW）的原因，因為它創(chuàng)造數(shù)字系統(tǒng)本身所沒有的動態(tài)余量。

雖然，在-18dB而不是0dB錄音的話，同樣也意味著放棄了3比特的分辨率。但是，對于24比特的錄音來說，只需要低至21比特即可，而這個數(shù)值還是比大部分硬件設備的真實分辨率要高很多的。（這是因為，由于轉換器本身的原因，比如嘶嘶聲，比如線路板布局的不準確性等，導致24比特的轉換器并不會真的有24比特的分辨率。）并且還可以獲得足夠的動態(tài)余量，來應對峰值、共振以及突然的電平增加。

但是，這并不是動態(tài)余量在數(shù)字系統(tǒng)中發(fā)揮作用的唯一地方。動態(tài)余量與動態(tài)范圍有關，一旦在計算機內部捕捉到了聲音信號，DAW就可以擁有一個帶有幾乎不受限制的動態(tài)范圍的音頻引擎。而在這個引擎中，是幾乎不可能出現(xiàn)超出動態(tài)余量的情況的。這也是為什么即使個別通道已經“躥紅”，而聲音并沒有失真的原因。

而且，每個DAW在通過數(shù)模轉換器來將數(shù)字信號輸送回硬件設備所在的模擬音頻世界時，都會有一個虛擬的結算日。因此便擁有了無限的動態(tài)范圍。普遍公認的最佳做法，是將主推子放在0dB，然后使用各個通道上的推子來創(chuàng)造平衡感。而不是把各個通道上的推子都推到最大，然后再下拉主推子以保持平衡。如果將主推子放在0dB，憑借著DAW的極高分辨率的音頻引擎，各個通道上的推子保持在-18dB左右通常是百利無一害的。

采樣失真

這是一種特別的，偷偷摸摸超越動態(tài)余量的方式。這種失真會導致很多問題，但是棘手的是無法確定它們的來源。

出現(xiàn)這種問題的原因，是由于大部分的數(shù)字儀表會將實際數(shù)值可視化。因此，數(shù)值如果是0dBFS的話，在儀表上顯示的便是0。然而，數(shù)字音頻轉換回模擬信號的時候產生的實際數(shù)值，可能會遠大于采樣本身。如此一來便產生了采樣失真的可能性。

如果部分采樣的電平已經用盡了最大可用動態(tài)余量的話，采樣失真便會發(fā)生。而這種高電平的采樣，此后會流經數(shù)模轉換器的平滑濾波器，由此來輸出模擬信號以重塑原始波形。這個重建的波形的振幅可能會高于采樣的峰值電平，這也意味著波形現(xiàn)在已經超出了播放系統(tǒng)的最大可用動態(tài)余量（圖二）。除非通道的儀表可以提醒你是否發(fā)生了采樣失真，否則，您必須多留出幾個dB的余量來避免這種情況。通常來講，母帶工程師們都會建議，絕對峰值電平不要超過-1.0dBFS。

如果您創(chuàng)建了一個數(shù)字音頻文件（或者CD之類的）用來進行播放的話，都會有被潛在的采樣失真沖破動態(tài)余量，進而導致回放系統(tǒng)產生失真的可能。但是還有一個問題就是，在您混音的時候，如果忽視了存在采樣失真的可能性的話，那么您的監(jiān)聽系統(tǒng)也很有可能會產生失真現(xiàn)象，進而影響到您的混音質量。

而這個問題的嚴重程度，一般來說是取決于音樂素材本身的。我曾經見過沒有產生任何采樣失真的工程，甚至還見過動不動就超過+3.0dB的工程。幸運的是，現(xiàn)在的儀表系統(tǒng)也在不斷完善，很多都會使用基于歐洲廣播聯(lián)盟R128標準的True Peak計量，而這種計量方式可以顯示出是否發(fā)生了采樣失真。

因此，所謂采樣失真又成為了一個在混音的時候多在主推子上留出幾個dB的余量，而不要直接推到0dB的理由。把主推子推滿這個工作，還是留給母帶工程師吧。

直流偏移：動態(tài)余量小偷

直流偏移并不是一個讓人喜歡的話題，也不是一個常見的話題。但它卻是減少動態(tài)余量（主推子異常、剪輯時發(fā)出噼里啪啦的聲音、效果器無法正確運行等問題）的罪魁禍首。

在模擬電路時代，如果電路的輸入信號為零，理論上來講輸出信號也應該是0V。而當具有大量增益的運算放大器開始逐漸流行開時，芯片內部的缺陷或者運送放大器的輸出端直流電，有的時候會導致放大器的輸出會產生幾毫伏的靜態(tài)直流電壓。

通常情況下，這幾毫伏的電壓并不會造成什么應縣，但是如果直流偏移后面還跟著一個提供大量增益的元件的話，即使是微小的電壓，也會變成一個尤為巨大的輸出電壓。舉個例子，如果輸入端的直流偏移為+0.002V，而像麥克風前置放大器這樣的電路，具有60dB的增益（放大系數(shù)為1000），那么輸出端的直流偏移量便會成為2V（還記得我們剛才提到的限制動態(tài)余量的電源嗎？）。

比較簡單的解決方法是電容耦合——我們不需要徹底扎進這個亂麻中，只需要使用一個組織直流電壓的電容，比如抵消電容即可。但是不要使用交流電源，比如音頻文件�？偠�言之，有些元器件有著比直流電還低的頻率響應，這些電壓才是我們想要使用的。

對于數(shù)字音頻，直流偏移主要有兩種表現(xiàn)形式：

將具有直流偏移的模擬信號錄制到一個音頻接口中（例如MOTU、PreSonus等），將低頻響應降至比直流電低的水平，而不是將其滾將至20Hz之類的。

如果問題超出了您能控制的范圍，那么就將直流偏移添加到一個文件中，并傳輸進電腦。

無論是哪種情況，直流偏移都會表現(xiàn)為信號基準線，與“真正的”0V基準線是不匹配的。

想要解決這種基于軟件的數(shù)字音頻程序的直流偏移問題，主要有兩種方法：

大多數(shù)的專業(yè)級數(shù)字音頻編輯和多軌錄音軟件都會自帶DC偏移的校準功能。一般位于處理菜單下方，并帶有變化增益、反向、翻轉相位等等功能，或者也有插件的形式。此功能可以分析信號并加上或者減去所需要的校正量，以確保0dB真的就是0dB。

使用斜率較高的高通濾波器，切斷所有低于20Hz左右的信號（即使是相對溫和的12dB/倍頻程濾波器，0.5Hz的信號也會下降超過60dB）。在實踐中，切掉頻譜中不常用的部分永遠都不是一個壞主意。大多數(shù)的揚聲器都無法再現(xiàn)那么低的音頻信號，只會占用放大器功率和帶寬而已。

直流偏移通常不是主要問題，但是直流偏移的存在，時不時地會使音質變糟，并且悄悄減少可用的動態(tài)余量。

動態(tài)余量確實不是很讓人興致盎然，不過……

它依舊是我們所處的音頻世界的一部分，無論這個世界是模擬的還是數(shù)字的。而有的時候，動態(tài)余量問題可能不會造成什么后果，但有些時候又會對聽感造成極大的影響。因此，請確保您已經對您的系統(tǒng)進行了分析和增益分級，以保證可以最大化地利用動態(tài)余量，并且不會超過它。