山东秋妍信息科技有限公司 2025-08-12 16:28:04 69 0
这两种设备对于在任何现代录音室中捕捉和重现声音都至关重要。它们是模拟世界和数字世界之间的桥梁，确保你的人声、吉他旋律或全频段录音准确无误地转换到计算机中，并确保数字音频信号干净利落地离开数字领域。
我们常常依赖于转换器，却没有仔细考虑过它们。然而，它们对录音声音的清晰度和特性起着决定性的作用。当你将麦克风插入音频接口，并将录音输入 DAW 时，你是在信任 A/D 转换器将电压波转换成比特和字节。相反，当你按下播放键并通过录音室监听器听到音乐时，你需要依靠 D/A 转换器将数字音频重构为可移动扬声器振动的模拟信号。
在音乐制作中，要获得好的音效，不仅需要昂贵的麦克风或专业的房间。还需要让这些信号流经稳定、高质量的转换器。不合格的转换器可能会使瞬态变得暗淡或增加噪音，从而削弱你努力捕捉的微妙细节。如今，即使是中档音频接口也能提供不错的规格，但还是值得了解其基本原理，以便做出明智的选择并避免常见的陷阱。
了解 A/D 和 D/A 转换器
首先要明确定义。A/D 代表模数转换，D/A 代表数模转换。在音乐制作中，A/D 转换器捕捉模拟音频信号，以周期性的间隔对其进行测量，然后将其编码为数字数据。D/A 转换器则反其道而行之，获取数字数据并将其重建为连续的模拟波形。
它们为何重要
无论是录制单人声轨还是混音复杂的制作，你所使用的转换器都将在最基本的层面上塑造信号。模拟信号是声音的连续电子表示。数字信号是一组离散的数字样本。转换器是连接这两个世界的桥梁，它必须能处理演出中的每一个细微差别。
如果你听过粗糙的磁带传输，你就会知道保真度有多重要。在数字音频中，保真度取决于位深度、采样率和转换器设计等技术因素。现代设备通常具有出色的规格，但差异依然存在。高端转换器可能会显示更深的低层次细节，产生更低的噪音，或具有更透明的滤波功能。这可以带来更多的净空和清晰度，在叠加许多音轨或应用微妙处理时尤为明显。
你在哪里可以找到它们
在音乐制作中，你会在音频接口（如 USB 或 Thunderbolt 设备）、专用独立设备（如高端 A/D 或 D/A 机架）甚至硬件采样器或数字混音器中遇到转换器。每当信号从模拟设备传输到电脑，或从电脑传输到扬声器时，转换器都会发挥作用。由于转换器在多个阶段都至关重要，因此我们有必要了解一下它们的基本工作原理，以及如何从中获得最佳效果。
转换原理
A/D 和 D/A 转换器都围绕着两个关键概念：采样率和位深度。它们决定了如何精确测量和存储音频波形，以及在回放时如何流畅地重建波形。
采样率
模拟波形随时间不断波动。转换器必须每秒多次测量该波形，以形成数字表示。采样率就是这些测量的频率。例如，44.1 kHz 表示每秒采样 44 100 次。
显示模拟波形和采样点的波形采样表示法。
奈奎斯特-香农定理指出，要捕捉高达 20 kHz（约为人类听力上限）的频率，至少需要 40 kHz 的采样率。44.1 kHz 或 48 kHz 等商业标准可以满足这一要求。96 kHz 或 192 kHz 等更高的采样率可为超声波内容提供更多的 “余量”，并能在大量数字处理过程中最大限度地减少某些伪影。不过，更高的采样率也会产生更大的文件，需要更多的 CPU 资源。
位深度
采样率与测量频率有关，而位深度则与每次测量的存储精确度有关。深度越高，波形的振幅细节就越多。16 位音频和 24 位音频之间的差别很大：24 位音频的动态范围更大。它还能将量化噪声（将振幅舍入到最接近的可用值时产生的噪声）大大降低到可听阈值以下。
显示量化水平的 16 位和 24 位音频波形比较。
录音时，24 位是大多数录音室的标准。这为每个采样提供了约 1670 万个电平，有助于保留较安静的细节，并降低出现嘈杂或失真信号的风险。相比之下，16 位音频虽然仍在 CD 中使用，但动态范围较小，如果不仔细设置电平，可能会变得更加嘈杂。
A/D 转换的工作原理
在 A/D 转换过程中，转换器以设定的采样率对模拟电压进行采样。然后将电压量化为位深度所允许的最接近的值。这样就产生了代表波形随时间变化的振幅的数字流。转换器及其周边电路越好，就越能准确捕捉微小的细微差别。
D/A 转换的工作原理
D/A 转换采用一系列采样值并再现波形。转换器在每个采样瞬间产生相应的输出电压，模拟滤波器将这些阶跃电压平滑成连续信号。这些信号被传送到扬声器或耳机，让你重新听到流畅、真实的数字音频。
为什么转换质量很重要
关心转换器质量的最重要原因是最终音质。如果通过噪音大或不准确的 A/D 阶段采集音频，就会从一开始就丢失细节。如果你的 D/A 阶段不佳，你就无法准确听到混音。以下是影响质量的一些关键因素。
动态范围和噪底
高比特深度的优质转换器能提供更大的动态范围，这意味着你可以录制细腻和响亮的信号，而不会出现嘶嘶声或失真。这在分层音轨或使用大量处理时很有帮助。廉价的转换器仍能正常工作，但可能会在重复录制音轨或进行大量压缩后产生足够的噪音。
失真和透明度
转换器总是会产生少量失真。好的设计会将失真控制在最小程度，让人不易察觉。一些专门的转换器甚至会通过变压器或特定的模拟路径故意增加色彩，以营造更 “音乐 ”的氛围。另一些转换器则力求透明，使信号的捕捉或回放完全保持原样。
时钟和抖动
转换器依靠时钟为每个采样计时。如果时钟定时发生波动（称为抖动），就会导致声音失真或立体声图像不清晰。高端接口和专用设备通常包括先进的时钟设计，以确保稳定的定时。如果要运行多个数字设备，则必须使它们同步，以避免咔哒声或噼啪声。
比较理想时钟信号和有抖动时钟信号的插图。
监听和混音决策
在做出创意决策时，准确的数模转换至关重要。如果重放信号浑浊或上端刺耳，你可能会在混音时进行补偿，但事后才发现问题出在转换器上。干净的数模转换能确保你听到真实的声音，这样你就能放心地进行混音和母带制作。
音乐设备中的真实案例
转换器以多种形式出现。以下是你在音乐制作中可能遇到的常见情况。
音频接口
大多数制作人都使用内置 A/D 和 D/A 转换器的音频接口。热门品牌包括 Focusrite、Universal Audio、Audient、PreSonus 和 MOTU。即使是经济实惠的型号，现在也能实现 24 位转换和高达 192 kHz 的采样率。它们还包括话筒前置放大器、耳机输出和驱动软件。对于许多家庭工作室来说，一个配备优质转换器的可靠接口是完成所有录音和混音任务的基础。
独立转换器
专业工作室可使用独立或母带级转换器。这些设备纯粹注重转换质量，采用精心设计的模拟电路和时钟。Apogee、Prism Sound、Burl、Lynx 和 RME 都是高端转换器的制造商。与许多一体化接口相比，此类设备可提供超低噪音和更通透的声音。
Prism Sound ADA-8XR 模块化 AD/DA 转换器
转换器芯片和电路
每个接口或独立盒内都有一个实际的转换器芯片。常见的制造商包括 AKM、Cirrus Logic、ESS Sabre 和 Burr-Brown。虽然芯片很重要，但支持模拟电路和电源的设计也会极大地影响实际性能。由于模拟工程的差异，使用相同芯片的两个接口可能听起来仍然不同。
用于重放和监听的数模转换器
高品质的数模转换器在发烧友中也占有一席之地，他们希望获得纯净的重放效果。在录音室中，细腻的 DAC 可以揭示混音或母带制作过程中的细微差别。如果你听不到混响尾音或均衡器的细微变化，可能是因为 D/A 阶段不够精确。有些工程师会使用性能超过一般音频接口的专用 DAC，以确保在预览混音时不会丢失任何声音。
混合方法
Burl Audio B2 Bomber 或某些 Universal Audio 设备可能会在 A/D 捕捉时添加模拟色彩，然后为监听提供中性的 D/A。这种混合方法适合那些既想要一些模拟 “特性”，又不想在监听时牺牲干净信号路径的人。这些决定取决于艺术偏好和你希望录音听起来如何。
更好转换的技术建议
好的设备固然重要，但正确的技术也是实现干净、细致录音的关键。以下是优化设置和工作流程的一般技巧。
选择合适的采样率
选择适合你项目的采样率。许多专业人士使用 48 kHz 或 44.1 kHz 进行录音，以控制文件大小。96 kHz 在重型处理或极高频内容方面具有优势。不过，最终回放时的声音改善可能微乎其微。更高的速率也需要更多的 CPU 功耗，因此要在质量和实用性之间取得平衡。
以 24 位深度录音
现代制作中几乎每个人都使用 24 位录音。这给你提供了充足的余量。它能降低本底噪声，使增益分期更宽松。即使最终格式是 16 位（如 CD），也要以 24 位进行录音和混音，并在最后才进行转换。
保持适当的增益分期
确保输入电平不会夹住 A/D 转换器。-12 dBFS 或 -6 dBFS 左右的峰值可为你提供安全余量。有了 24 位深度，即使电平不高，也能获得很高的分辨率，因此没有必要将信号推近 0 dBFS。避免数字削波，因为它会带来无法修复的严重失真。
注意你的监听设备
在做出混音决定时，干净的 D/A 阶段至关重要。尽可能使用优质电缆和平衡连接。如果你怀疑你的音频接口的数模转换级不够好，可以考虑试听更好的音频接口或专用的数模转换器。即使是清晰度上的微小改进，也会对最终混音产生重大影响。
在降采样时使用抖动
如果需要降低比特深度（例如从 24 位降至 16 位），请使用抖动。这一过程以可控的方式添加低级噪声，以掩盖量化伪影。大多数 DAW 在弹跳或输出时都有抖动选项。它能让安静的细节更加平滑，而不是被粗暴地截断。
管理多台数字设备
当你使用多台数字设备时，必须同步它们的时钟。让一台设备作为主时钟，其他设备跟随。你可以通过字时钟电缆或携带时钟数据的数字音频链路（如 ADAT 或 AES）将它们连接起来。不一致的时钟会导致抖动或咔嗒和噼啪声。
避免不必要的往返
每次从模拟到数字（或返回）的转换都会增加轻微的噪音或色彩。在纯数字工作流程中，不要将音轨作为模拟音轨发送出去，然后再重新录制，除非你想要这种特定的模拟特性。如果使用外置设备，则应规划好路由，尽量减少重复转换。
常见陷阱和故障排除
即使有好的接口，也会出现问题。以下是一些需要注意的问题，以及解决或预防这些问题的步骤。
混叠
当频率超过采样率的一半时，混叠现象就会反射到可听范围，从而产生不必要的伪音。大多数现代 A/D 转换器都使用抗混叠滤波器来防止这种现象。但在插件处理中或降采样时，混叠现象就会悄悄出现。如果听到奇怪的高音或非音乐声，可考虑提高采样率或使用内部超采样的插件。此外，在转换文件采样率时，确保使用优质的重采样算法。
抖动和时钟不稳定性
抖动是采样时间的波动。它会导致微妙的失真或降低立体声的清晰度。大多数单接口设置都有足够稳定的时钟。如果试图在没有适当同步的情况下串接多个数字设备，就会出现问题。请确保有一个主时钟，并且其他设备都与之锁定。检查接口的控制面板或前面板以确认同步。
数字削波
数字域中超过 0 dBFS 会产生严重的削波。这种情况最常见于信号过大的录音过程中。如果组合音轨将主音轨推高至 0 dBFS 以上，在 DAW 的混音器中也会出现这种情况。保持音轨电平稳定。如果看到红色指示灯，请降低前置放大器增益或插件输出。与模拟饱和不同，数字削波并不令人愉悦，而且事后几乎无法修复。
噪声和干扰
有时，你会在录音中听到恼人的嗡嗡声或呜呜声。这可能不是转换器的错。接地回路或电气干扰会在模拟信号到达 A/D 之前对其造成污染。使用平衡电缆，检查接地回路隔离器，并让音频电缆远离电源电缆。如果笔记本电脑电源出现啸叫，请尝试不同的电源插座或 USB 隔离器。转换器会忠实捕捉一切，包括噪音，因此必须从源头消除噪音。
延迟和缓冲区大小
转换会在设备捕捉或播放采样时产生少量延迟。DAW 中的缓冲区大小也会影响整体延迟。如果缓冲区过大，监听就会有延迟感。如果缓冲区太小，则会有爆音或 CPU 过载的风险。找到一个可行的平衡点，如果你的音频接口允许，可以考虑直接监听。这样可以直接将信号从输入传输到输出，而无需在电脑上等待。
错误的采样率设置
如果你的音频接口设置为 48 kHz，但你的会话是 44.1 kHz，你可能会听到音频以错误的速度播放。请仔细检查所有硬件和软件是否对齐。不要在一个项目中混合不同速率的文件，除非你确定你的 DAW 转换正确。
Logic Pro
中的音频设置采样率选项
A/D 和 D/A 转换器是将真实世界的声音带入数字领域并返回的重要转换器。虽然它们看似技术性很强，但了解了它们的作用，就能获得更好的录音、更清晰的混音和更少的麻烦。通过选择功能强大的接口、以 24 位录音并遵守适当的增益分级，你可以捕捉到保真度高、余量大的音乐。通过保持准确的时钟，可以防止抖动模糊音频。确保 D/A 链足够好，你就能听到混音决策所需的每一个细节。
对于大多数制作人来说，一个精心挑选的音频接口既能为录音提供可靠的 A/D 级，又能为监听提供可靠的 D/A 级。如果使用得当，即使是现在的基本设备也能达到很好的效果。高端的转换器可以提高最后几个百分点的清晰度，或在需要时添加人们所追求的模拟味道。最终，适合自己风格、预算和工作流程的方法才是最好的方法。不过，请记住，转换器不是一个可以偷工减料的地方。任何瑕疵都会在捕捉信号的那一刻融入信号中，并影响你每次重放时对作品的听觉感受。
转换器设置优化后，你就可以专注于音乐制作的创意方面。你会知道进入 DAW 的信号是尽可能准确的，你也会相信混音和母带处理时听到的声音。这种信心可以转化为更好的录音、更明智的决策和更完美的最终混音。因此，请花些时间了解你的转换器，正确设置它们，并享受干净、透明的信号路径带来的好处。
图文来源：音频应用
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