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预加重

有时,我们会遇到「预加重」处理的音频,简单来说,预加重用于加强录音的高频。

预加重是什么?

部分 CD 在写入时就预加重了:

Ken Pohlman - The Compact Disc Handbook 中写道:

CD 系统中含有一个加重特征标准。使用该选项,可以预加重母带,也就是加强音频的高频部分,如此,所有碟片复制品都将带有同样特征。CD 的子码中会标记预加重,每个 CD 播放器都会在其输出阶段配备去加重电路。在播放时,CD 播放器将检测子码中的预加重标记,然后自动切换到它的去加重电路以产生逆均衡。通过衰减高频而不影响整体信号频率响应,可以提高信号的信噪比。预加重和去加重曲线的时间常数为 50 和 15 微秒,对应于均衡曲线上 3183 和 10610 Hz 的频率点,这些点之间的斜率为 6 dB/倍频程。

简单来说,预加重做的工作是加强录音的高频。

预加重的作用是?

预加重是一种提高信号高音端音频保真度(提高信噪比)的技术。 每个 CD 播放器都有一个去加重电路,通过应用音频信号的负变换(或去加重)进行补偿,某些早期的 CD 播放器可以选择将原始信号发送到一个单独的 DAC,以执行去加重。

哪些 CD 有预加重?

它是 红皮书音频标准 的一部分,但它始终是可选的。在 CD 面世之初,处理 CD 再版前已经到手的母带时,提供与黑胶和盒式磁带预加重相似的预加重选项似乎是一个颇吸引人的选项。 这一点特别重要,因为 CD 最初是一种 14-bit 媒介,但在公开发行之前已更改为 16-bit。 与 16-bit 信号相比,14-bit 信号的高音具有更低信噪比的倾向。

确定的列表是没有的,但有几种概括适用:

  • 这种情况多存在于 1984 年之前的早期 CD 中,尽管我下面的测试是从 1987 年开始的。甚至早在 1982 年至 1984 年,它仍然非常罕见。
  • 它在日本和其他几个国家/地区压制的光盘中更为常见。最著名的例子之一是 Pink Floyd《月之阴暗面》的日本首版

预加重音频还是校正后的去加重音频:我该选哪一个?

这是一个有趣的问题,它取决于文件的类型以及你打算如何使用它。

如果这是用于聆听的 FLAC 副本,则可能需要校正后的去加重音频。如果是 MP3,则肯定需要校正后的去加重音频。

这是与实际 CD 播放器中的 CD 听起来最相似的音频。如果你在媒体播放器中播放预加重的 FLAC 而没有进行任何形式的校正,那么你听到的高音将比艺术家或监督母带制作过程的人要响亮得多。

如果这是你打算刻录到 CD 的 FLAC 归档,则可能需要未校正的预加重音频。

将其刻录到 CD 后,所有符合红皮书音频标准的软件和硬件都知道可以使用其去加重电路或逻辑来校正预加重音频。

我要如何获知我的 CD 是预加重的?

启用后,预加重位会存在于音频每个帧的子码头中。在 Windows 系统中,EAC 专门有一列用于显示音轨的预加重状态(EAC 称之为「预增益」)。我不知道是否存在部分音轨预加重而剩下的一部分没有预加重的 CD,但是理论上是肯定可以做到的。这是一个例子:

由于 EAC 会读取此信息,因而也会将之写入 Cue 文件中,因此,如果你以前已经抓过 FLAC,则可以通过 Cue 文件来检查。这是一个例子:

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REM GENRE Experimental
REM DATE 1990
REM DISCID 2E061A05
REM COMMENT "ExactAudioCopy v0.99pb5"
FILE "01 - Norsch Tauss.wav" WAVE
TRACK 01 AUDIO
FLAGS PRE
INDEX 01 00:00:00
FILE "02 - Norsch Baelmaen.wav" WAVE
TRACK 02 AUDIO
FLAGS PRE
INDEX 01 00:00:00
FILE "03 - Norsch Virang.wav" WAVE
TRACK 03 AUDIO
FLAGS PRE
INDEX 01 00:00:00
FILE "04 - Norsch Imirsch.wav" WAVE
TRACK 04 AUDIO
FLAGS PRE
INDEX 01 00:00:00
FILE "05 - Norsch Vorvah.wav" WAVE
TRACK 05 AUDIO
FLAGS PRE
INDEX 01 00:00:00

由于此数据在 Cue 而非 Log 中,因此我们可以进行相应的编辑。

删除 Cue 中的「FLAGS PRE」行对于已去加重校正 FLAC 文件非常重要。

如果利用经过校正的去加重 FLAC 文件刻录 CD,但其 Cue 仍包含 PRE 标签,则将假定校正的去加重音频是预加重过的,并且将重新应用去加重电路或逻辑,这将导致音频被去加重两次:高频会变得过轻。理想情况下,如果用户正在用 FLAC 源写入音频 CD,则他们应使用预加重的原音频以及包含预加重标志的 Cue,但了解此事的人并不多,即使用户了解此事且文件已正确标记,他可能并不希望下载两种版本的 FLAC,一个用于刻录,另一个用于直接播放。

我要如何禁用预加重?

在 Windows 系统中,有两种方法可以实现此目的:

我会简要讲解 WaveEmph,再给出使用 SoX 的更多实例。macOS 也能用 SoX,在 Linux 和 Unix 也可编译。对于 Windows 版本,请确保下载 -a 版,它包含 FLAC 处理能力。

WaveEmph 的 开发者页面 有充足的文献资料。要注意的一件事是它仅适用于 WAV 文件。因此,对于 FLAC,你必须将它转码为 WAV,使用 WaveEmph 处理你的 WAV 文件,然后将生成的校正后的 WAV 文件转码回 FLAC。由于这个原因和其他一些原因,我更喜欢 SoX,尽管你的偏好可能和我不同。

SoX 的 文档 超级全,尽管对于那些不熟悉命令行程序的人来说可能有点吓人。许多程序都足够灵活,可以通过抓轨或转码程序发送外部命令。

如果我要手动进行去加重,那么我会首先将预加重的 FLAC 文件复制到 SoX 的安装目录下,以消除不需要包含路径的情况,从而减少了键入次数。

假设 SoX 安装在 C:\sox,去加重的代码格式如下:

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sox -S "input file name.flac" "output file name.flac" deemph

-S 开关能在命令行界面上为你提供进度指示器。你想忽略它也可。

在 Linux 和 Unix 系统上,可以非递归地去加重当前文件夹中的所有 FLAC 文件。该脚本会将去加重的文件放入一个名为「deemph」的新文件夹中:

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mkdir deemph; for a in *flac; do sox -S "$a" "deemph/$a" deemph; done

如上一节所述,请确保对去加重了的 FLAC 的 Cue 进行更正。

区别要怎么看?

示例音轨是来自 Zoviet France 的专辑 Norsch。

原始的、未校正的预加重音频:

校正的去加重音频:

在预加重和去加重之间来回切换的动图:

如何在媒体播放器中调整设置以正确播放预加重的翻录

本指南是为 VLC 编写的,但这些配置也适用于其他媒体播放器。

前往**「工具」→「效果及滤镜」→「音频效果」→「均衡器」**,然后将滑块重设至如下图所示:

感谢 irredentia(本 Wiki 的原作者),他写道:

我仔细检查了 RIAA 去加重曲线的图,并得出了数字。X 轴的对数刻度意味着轻微的误差始终存在,但我认为 0.1 分贝太大了。这个问题需要的精细调整要求对于我(或者坦率地说,其他任何人)都太高,无法可靠地猜测。

注意:VLC 不能保留你的设置。 下次进入「均衡器」选项卡时,你会发现所有滑块都恢复为默认的 0 dB 设置。

如果你希望 VLC 保存设置,前往 「工具」→「偏好设置」,然后在「显示设置」中选择**「全部」**(而不是「简明」)。

随后前往 「音频」→「滤镜」→「均衡器」,复制下列数字,粘贴到「带宽增益」栏中(代表了上面截图中推荐的值):

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0 0 0 0 -0.2 -2 -5 -7.5 -8.5 -9

然后「保存」,搞定。

VLC 现已保存了滑块设置,你可以简单地通过勾选/取消「启用」选框来启用/禁用设置。

恭喜——你现在可以通过均衡器修正来聆听预加重的 CD 翻录了。

(注意:上述设置仅与 Windows 用户相关,因为——与所有实体 CD 播放器不同——Windows CD 驱动器不检测 PRE 标记。如果你用的是 Mac,我相信 Mac 的 CD 驱动器确实会检测预加重 CD 中编码的 PRE 标记,并会相应地在播放或翻录时纠正音频输出。)

资料来源

What.CD: irredentia.

Kind assistance and support from zen0.

Linux note from Etheryte.

Ken Pohlman, “The Compact Disc Handbook” ISBN 0-19-816327-4.

Gary Galo, “A De-Emphasis Test CD”

More notes on EAC and pre-emphasis in the blowfish guide to EAC.

Applying de-emphasis in Audacity.

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