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磁带开盘机插件中“Bias””功能的解释

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6725
#1 16-1-20 22:02

磁带开盘机插件中“Bias””功能的解释

本帖最后由 Salinx 于 16-1-22 15:02 编辑

              

              

   上世纪70 80年代 是磁带开盘机的尖峰年代, 太多的白金销量专辑是通过它来录音、混音完成的。
磁带开盘机可以产生温润的“染色”, 它不会像数字设备中那样容易产生高频毛刺、以及陡峭的音头。
而且它还具有随着频率而变的磁滞、饱和特性 ;150hz以下低频谐振特性 ;不同磁带介质下的频谱特性、动态特性;
可以为其录制的信号  增加中低频的扎实度、温暖度,高频的甜美度,以及增强Mixing的融合度。
    如今依然很多人喜欢它特有的模拟味, 以至于多个插件大厂争相建模。

               

    很多同学,都接触过UAD中Studer  800、Ampex 102、 板岩开盘机、
Waves Abbey Road的J37、Kramer Tape、Sequoia自带Track  、Protools 的Real Tape 等等,,
   但有不少同学 对其中的一个Bias旋钮感到困惑,
在了解Bias功能之前,首先要懂一些开盘机磁带录音、放音的知识。
概括的来讲这是磁与电的相互转换的工作过程。(机械电学工作原理这里就不做过多陈述了
     声音录制----->电信号------>磁(存储)   
      磁------>电信号------>声音回放。
                                       

        

       ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

                                      

              

              


Bias :偏置电压
Biasing :偏置电压校准或偏磁电平调整
   
      不同介质的磁带(氧化铁带、氧化铬带、 钴带、金属带) 不同生产厂家的磁带(3M、Sony、Ampex 等)产生的“失真度”都是不同的。

为了客服在录放时不同磁带摩擦磁头时所产生的 磁滞非线性失真, 开盘机的内部电路板上采用了DC、AC偏磁电路 ,在音频信号中叠加一个比音频信号最高频率高5倍以上(常为40KHz~150KHz),振幅大约5~25倍的高频调制电路   加以校正声音的变化。以及对灵敏度、动态范围的修整。(详情请参看本文最后两张图

也可以这么去理解:Bias是控制电平补偿的校准电路, 这个Bias旋钮可以使得开盘机的音色得以平衡或失衡!
很多开盘机Bias旋钮  默认值在中间为0dB, 当顺时针旋为+值时 称之为“过偏压 ”,   当逆时针旋为-值时 称之为“欠偏压”
选定不同类型的磁带后 调节Bias旋钮,可以改变声音的Warm亦或是Punch

   在我日常使用的经验中  这个Bias旋钮可以改变动态范围、改变音色
  对于Bass、Drum可以增加咬合力以及Punch,对于失真吉他的音色塑形有一定的改善。
    对于人声处理 可以增加些温暖的模拟味,磨去一些高频毛边。   当然了,这也还需其与他旋钮共同配合使用 方能完美。
(比如 磁带种类、IPS带速、高频Drive、 输入电平与输出电平的配比....)

以Studer A800开盘机插件为例 :
      选用250金盘+15 ips+ 10点钟的Bias    适用于怀旧的Bass、电吉他;
          250金盘+7.5 ips+2点钟旋钮位置的Bias 的组合方式 可模拟出70年代复古Rock的声音、以及Blues人声;
                 456白盘+15 ips+ 3点钟的Bias  适用Lo-Fi、 Vintage的音色;                  
                          GP9红盘+30 ips+ 12点钟的Bias  适用于鼓、贝司以及Bus轨\母带环节;
                                   900白盘+30ips+1点钟的Bias  适用于现代流行人声。

此外开盘机面板上 输入旋钮调节在9点钟位置,  输出旋钮调节在2点钟位置;或者 输入旋钮调节在2点钟位置  输出旋钮调节在9点钟位置 。
前后这两种不同的调节方式 ,对于声音的染色 也是存在很大变化的,  后者的饱和量要高于前者。
   
   Warning:偏压调整量、饱和染色量、磁带的选择  需依据歌曲风格适可而止,  各旋钮点到即好 不可贪杯也!
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~


( 以下是外网音频百科对Bias更为详尽的解释:)
https://en.wikipedia.org/wiki/Tape_bias#DC_bias
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/audio/bias.html

Biasing in Tape Recording
A music signal alone cannot be used to produce a faithful tape recording of a sound because the magnetization of the tape is so sensitive to its previous magnetic history, even the effects of the signal recorded just ahead of it. A high frequency bias signal is typically applied to the tape through the tape head along with the music signal to remove the effects of this magnetic history. This large bias signal (typically 40 to 150 kHz in frequency) keeps "stirring" the magnetization so that each signal to be recorded encounters the same magnetic starting conditions. The necessity for biasing has its origin in the magnetic property called hysteresis - the magnetic material tends to hold onto any magnetization it receives and must be actively driven back to zero to start over. Magnetic emulsions made with chromium dioxide require a larger biasing signalto make use of their wider dynamic range, so modern recorders have different bias settings for iron oxide, chromium dioxide, and metal tapes. With optimum biasing, the recorded magnetic image is proportional to the signal current applied to the record head.
One could become almost philosophical about the process by which one can produce the sound of a beautiful symphony from a "ribbon of rust". Biasing is critical to this process of imposing the design of the symphony upon a medium which would tend to have random variations because of thermal energy and a kind of "inertia" in the form of hysteresis that resists the production of an undistorted image of the music. Biasing plays the role of "scrambling" or "stirring" the medium dynamically so that each element of the musical image you intend to impose will have the same "blank slate" upon which to write. The scrambling process of biasing also increases the sensitivity for the recording of a clean signal, i.e., you can record with a much smaller input signal because the medium is more susceptible to the imposition of the pattern you intend.

                    
To record a sine wave on tape, you mix it with a high frequency bias signal. The bias keeps the magnetic domains "stirred", with an average magnetization in the direction of the signal voltage you wish to record. As the head passes, a net magnetization proportional to the sine wave signal remains.

                    
This is an active graphic. You may click on any of the bold text for further details.

                    

Because of hysteresis, an input signal at the level indicated by the dashed line could give a magnetization anywhere between C and D, depending upon the immediate previous history of the tape (i.e., the signal which preceded it). This clearly unacceptable situation is remedied by the bias currentwhich cycles the oxide grains around their hysteresis loops so quickly that the magetization averages to zero when no signal is applied. The result of the bias signal is like a magnetic eddy which settles down to zero if there is no signal superimposed upon it. If there is a signal, it offsets the bias signal so that it leaves a remnant magnetization proportional to the signal offset.
   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Bias(来自Waves 官网的其他解释)
Defined: Bias is a high frequency signal, typically between 40 kHz and 150 kHz, applied to the record head along with the audio signal when an audio track is placed into record. The bias current solves a critical problem when recording to analog tape. When the amplitude of an audio signal passes through the zero voltage crossing, the magnetic field created by the record head is not strong enough to polarize the magnetic oxide particles on the tape. Thus, a distortion of the original audio signal is introduced. To minimize this distortion, the bias current is applied to break down this resistance to polarization. The audio signal can then be recorded more accurately without the effects of low level distortion. The amount of bias current applied is critical to the frequency response and distortion characteristics of an analog recording.
Waves modeled and have provided you with two bias settings. “Nominal Bias,” the manufacturer’s recommendation for bias adjustment (directly from the original operator’s manual for the modeled machine) was recommended in the early years to try and reach the best recording levels with the minimum amount of distortion and the maximum frequency response. This setting produced a fairly low noise level (around 60 dB lower than the peak signal), and around 2 to 3 dB of high frequency loss with a moderate amount of high frequency distortion.
During the ’60s, after a number of years of working with these tapes, many professional studio engineers and technicians discovered that by overbiasing (increasing the amplitude of bias signal) by only a small amount, they could improve the high frequency response and at the same time lower the noise level. This was called “Over Bias” and each tape type, studio, recording engineer and technician had their own way of calibrating the bias to achieve their preferred sonic qualities.
For the Kramer Master Tape, we modeled the -3 dB over bias, which was agreed by most engineers to be the point where you got the best high frequency response, least amount of distortion and best signal to noise ratio on 3M Scotch 207 tape. (Actually -.7 dB at 700 Hz for 15 ips, but set at -3 dB at 15 kHz for accuracy. You adjusted nominal bias to accomplish the peak level of the signal and then continued beyond the peak until the level began dropping by the desired amount, therefore the term ‘over bias’. The bias adjustment for 7.5 was done one octave lower at 350 Hz or 7,500 Hz and at -20 dB to avoid excessive high frequency saturation.) When you switch from “Nominal Bias” to “Over Bias” mode, you should expect to hear a bit less noise, clearer high frequencies (reduced distortion), and a bit more overall dynamic range (and clarity, once again the result of less overall THD).

                         备注:Bias的偏压量与 Saturation饱和量, 这两个名词,千万别弄混淆了! 详见本帖12楼的解释

                                                                                                                                                                        .
                                                                                                                                            
                                                                                                                                     转载请命名出处  Thank You
                                                                                                                                                    左弦  2016.1



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6725
#2 16-1-22 14:16
本帖最后由 Salinx 于 16-1-23 21:31 编辑
hk403158549 发表于 16-1-22 13:36
这个声音的饱和该怎么理解


Bias偏压量与 Saturation饱和量, 千万别弄混淆了!
虽然两者都影响着音色,  但完全是两个概念。

三大区别:
前者指的是开盘机特有的磁校正电路 , 后者却指的是开盘机的放音电路以及Mixer通道条中的Drive

   前者是升频调制的原理(电信号在40Khz-150Khz )  ,  后者却是 A类离散式非线性放大电路的原理 (音频信号频率在20Hz-25Khz)

前者的旋钮 有零位中间值 (比方讲  -3 -5、0 、+3 +5),后者却没有中间值  ,逆时针旋至最左端 代表着最小饱和量,最右则是最大饱和量

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
哈里森MixBus的调音台通道条上、以及Softube建模的英国三叉戟调音台的通道条上, 都具有Tape放大电路中的那种饱和电路, 如下图:




上图这两个旋钮 就是饱和量提升的旋钮, 而非Bias。
当这个饱和量继续增大 到上限值时,  我们会发觉出现了有些类似于压缩器的曲线效应,音头被少量的下压了,同时中低频 、12K-15K高频也随之变化了!
  


此外我以上文章中也说过  INPUT旋钮与OUTPUT旋钮的合理配比  也关联性的影响着饱和量的变化。
同样,这也并不意味着 INPUT的 Gian 增益量 也等同于Saturation饱和量! 这两者在电路设计上也是有分支的
    这就好比我们玩电吉他的那种电子管箱头一样, 音量增益是一回事  ,  Tube Drive又是另一回事了。
(不过也有少数500系列的硬件,会把InPUT与Saturation Drive 放到一个旋钮上)

总结:
          当某个设备的饱和量适度调整时,  电路将会产生出美丽的“失真”  ,让人愉悦
            但当过大调节后 则将会变为真正可怕的失真,,,,让人厌烦
   这里在引申谈一谈电子管话筒, 它的声音 不同于本帖磁带开盘机电路,  是另外一种偶次谐波“失真”, 但只要失真的不超过上限值,  那么声音将会是非常美好的。
          上个世纪那些模拟设备独特的品质   一直让很多的录音混音师为之青睐
                即便是数字当道,依然会有人花钱买“失真”   





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:感谢专业讲解

6725
#3 16-1-23 11:11
gggccc44 发表于 16-1-23 00:20
Positive.Grid.Pro.Series.Bundle也有Bias旋钮,那是干嘛的?也是一样的作用?

没有用过,不做评论
你去看一下官方PDF应该会有功能叙述

6725
#4 16-1-23 11:16

继续再添加 另一个知识点

本帖最后由 Salinx 于 16-1-23 20:04 编辑

http://www.audiobar.net/forum.php?mod=viewthread&tid=398765
这是我三年前发的一个关于谐波的帖子


http://blog.audient.com/post/31266771685/hmx-distortion
英国著名的音控台“聆听者”,其博客中 对不同电子元器件的齐、偶次谐波的解释 , 工程师手绘解释的很不错,  分享给大家!

电子管的谐波

变压器(输入牛 输出牛)的谐波

磁带开盘机的Bias+带速 对声音的影响



信号发生器测试仪中 实际测量的截图
我们可以清楚的看到, 不同谐波对声音  音头、音尾的改变!



最后我给同学们留下一些思考:
  常看到坛子里有很多同学去讨论混音,有的说压缩器动态控制最难,有人又说EQ音色最难,还有人说混响最难...

我上课会经常讲到, 其实混音中  “平衡”才是最难的。  
首先,EQ 需要各乐器各频带间的平衡  、压缩器扩展器限制器需要动态间的平衡、  混响则需要空间声场3D的平衡!
其次,  EQ 、压缩、 混响这三大件 表面上各自为战,但又同时相互影响着彼此 相互牵制着对方  ,三者环环相扣,动一发而牵全身(这种平衡是不是有些像魏、蜀、吴的三国鼎立呢

当你混音时会经常发现,当把人声轨EQ调整之后,为什么此时混响的空间感也会随之变化?
当把军鼓上的压缩器 启动时间与释放时间 都适当加快之后,为什么会发现此时军鼓的低频与中高频的比例 相比之前会发生了些微妙的变化?

有时为什么还会发现军鼓的调性也会随EQ、压缩的调整而改变?

当我们把弦乐组中的一提、二提、中提..BUS总线上的压缩器的压缩比增大 、
阈值减小之后, 为什么会发现 弦乐器组不仅仅是动态范围发生了变化,就连前后声场位置、场宽也会发生变化, 以至于整个的空间混响也随之变化了?

          那么问题又来了,谐波失真它到底是洪水猛兽, 还是13号天使?
           它是否同样也存在着平衡关系呢?  
             那么如何才能把谐波失真 这种特殊的声音染色   调到平衡呢???  
                        



                                                        多多思考为什么,这会让一个人更加强大。不懂的问题我将下节课统一解答
.


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6725
#5 16-1-27 11:10
本帖最后由 Salinx 于 16-1-27 20:56 编辑

声音混音中的平衡是宏观的!  比例只是其中的数学微观。
我们在战略上需要宏观,而在战术则需要微观
混音需用不同的效果器参数比例 来塑造出不同的平衡!


有时五五开的比例 貌似平衡,实则并不平衡。
反之, 有时维持在三七开的比例   也会成为一种平衡。
北京一带烧糖醋鱼, 通常是10克糖 10克醋左右,     1:1的比例   ---这是一种平衡的味道
而比较偏爱甜的苏杭 同样烧糖醋鱼,却是 10克糖  5克醋。 2:1的比例  ---这也是另一种平衡的味道

平衡是个动名词,    调整配方的比例  是为了平衡。
对于烹饪而言,佐料间比例的平衡  源于食客们的地域性口味、以及饮食结构的差异。
同理, 对于混音而言,同样也需要根据不同曲风的类型   相应调整各参量间的比例,已达到平衡


RAP说唱这种类型的混音,  很多时候人声压缩比值会在5:1,还可以用1176压缩器 调成8:1, 而非通常的4:1,
甚至还会经常加大染色的比列 使用两台不同类型压缩器, 组合成串联式压缩法,
(  OPTO类型光电压缩器 配VCA类型压缩器。 或者是OPTO类型光电压缩器配FET类型压缩器  等等组合)  
此时混响、延时与人声的比例  也偏干一些,这种音乐需要人声凸显在鼓声之前一点点的位置,来加强语言的辨识度。
  它很多时候需要一些“攻击性”来宣泄情感。
  这种看似不和-Xie的比例, 却是一种平衡。

又比如说我在混童声歌曲时   我希望她们的声音雕琢的痕迹小、染色少,
经常会保持在3:1  、2:1的压缩比, 另外我还会用到并联式压缩法。因为这类儿歌  需要人声的Clean的律动感 。
此外混响与人声的比例 相比Rap ,就不能那样凸显了,  而是需要相对要湿一些的包容的声场关系。   
把动态还给歌手   把纯真还给歌手  这也是另一种平衡。

我们还会经常发现 ,在很多类型的摇滚乐的混音中   
人声与Snare、Kick的响度比列、以及与各乐器的声场关系,相对于流行乐发生了巨大变化,
这时的人声已变成了一种“配器 ”。 而非Rap那种人声为主体的架构了。这种比例还是一种平衡。

总结:
        值得初学者留意的是,混音中熟练比例的组合运用,需要常年的摸爬滚打,
同学们先从基础的饱和度、Bias、等等参量旋钮逐个入手 这也是没有捷径的必经之路!
一上来就去谈论什么飘渺玄幻的混音大道理  往往也是不切实际的空谈主义
边理论边实践,  再总结再实践   混音是一个积累经验的重复进行ing 。当混完500首之后,才会发觉自己刚刚学会混音      手机不好发音频素材,以后我将用一些实际混音个例已作讲解。





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lxd
:左老师说的太棒了!!!

6725
#6 16-1-30 13:06

插件效果器中的谐波 感兴趣的同学们可以看看

本帖最后由 Salinx 于 16-1-30 13:20 编辑

对于一个硬件效果器、或是一个插件来说 都存在着偶次谐波 亦或是奇次谐波 ...... .......

有的老外混音师 从科学的角度 、图形分析、  线性非线性的失真
来阐明数字时代 不同厂家插件对声音的影响......    “插件也是一种音频放大器! 做点客观合理的测试,为什么不呢?”

而有的老外则持反观点 :“  声音要看耳朵听,  就如同放大镜来看杯子中的水,  那会有巨大的微生物, 那是不是我们就不敢再喝水呢?? ”

还有的人说 “我还是喜欢老设备的经典失真,   用现代技术来解读这些波形,有时没有让我听得舒服 来的实际一点..........”


再次推荐大家翻墙看看这篇外网的文章,认真看2小时,会有些新的启发。
http://www.gearslutz.com/board/music-computers/418022-lets-do-ultimate-plugin-analysis-thread.html
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6725
#7 16-5-12 11:19
xiaoluo_dj 发表于 16-5-6 11:49
那如果用硬件的开盘机来过一遍 是不是声音更好了?


那是肯定的, 但是前提需要有“带源”  很多开盘带已经停产多年了, 库存货不掉磁、未老化的  已经非常难得了。。。
另外伺候开盘机很不易,需要懂的维护、保养技术、定期给机械部件上油,,,,,

另外,开盘机需要有DOLBY  SR降噪器配合使用,现在这设备也是极其难拥有的。

综上所述。 历史已经翻过新的篇章, 老的经典硬件  该放手就该放手了
采样式开盘机插件  必会成为将来的主力
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