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摘 要：随着自媒体和视频日志的兴起，持照相机、智能手机、无线麦克风等非专业设备采集音视频素材的方式已成为常态，由于室外录音的环境通常比较复杂，各种背景噪音和需要录制的声音交织在一起，严重干扰了语音信号的录制质量。该文先剖析了室外噪音的特点和类型，然后阐述了在Audition中各种噪音的降噪方法，最后介绍了去除录音中污点的方法。
关键词：室外 录音 降噪音 实践
中图分类号：TN912 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）10（c）-0001-03
Abstract： With the rise of self-media and vlog， it has become a normal way to collect audio and video materials with cameras， smartphones， wireless microphones and other non-professional devices. Because the outdoor recording environment is usually complex， various background noise and the voice to be recorded are interwoven， which seriously interferes with the recording quality of voice signals. This paper first analyzes the characteristics and types of outdoor noise， then describes the noise reduction methods for various kinds of noise， and finally introduces the methods to remove the stains in the recording.
Key Words： Outdoor; Recording; Noise reduction; Practice
自媒體人在室外录制音视频素材的时候，经常会遇到如下情况：室外录的音频素材带回工作室做后期处理时发现语音素材中含有浓重的背景噪音，严重影响了后期制作效果。数字音频技术的更新迭代，为我们解决室外录音中的噪声干扰问题和实现音频污点修复提供了新的解决方案，该文将对此做出阐述。
1 录音中噪声的种类
录音噪声从来源上可分为机外噪音和机内噪音，机外噪音是从录制环境的噪声，如人流的声音、车辆的声音、风声雨声、施工声等，也可以称为恒定噪音。机内噪音是各种录制设备（如手机、相机、iPad等）中的元器件和电路中电脉冲声音，称为突发脉冲噪音。
1.1 恒定噪音
从频谱特性上区分，恒定噪音可分为褐色噪音、白噪音、和粉红噪音3种。（1）白噪音（其功率谱密度见图1所示）。白噪音指所录制音频素材中，噪音的频率分量功率在20 Hz～20 kHz内是均匀分布的。因为肉耳对高频比较敏感，导致听到的白噪音就是明亮的嘶嘶声。白噪声是由各种数码采集设备中半导体元器件内部的电子布朗运动和电子发射的不均匀性而产生的噪声，它们普遍存在，几乎无法消灭。（2）粉红噪音。这是自然界中最普遍的噪音，粉红噪音的频率分量功率主要集中在音频的低中频段。粉红噪声是分形的，在有限的范围内音频信号具有相似的能量。在确定噪声音频率范围内，随着频率的提升，噪音的振幅从低频到高频进行衰减，一般为每7度下降2 dB，粉红噪音在中低频频谱分布较多，听觉上有点像瀑布声。（3）褐色噪声（其功率谱密度见图2）。褐色噪音频率的分量功率分布于低频段，其能量下降曲线为1/f2，褐色噪音听觉上和车间里机器运作的背景音类似。
1.2 突发性脉冲噪音
脉冲噪音是信号传输过程中产生的离散型噪音的统称，由幅度大和持续时间短的噪声尖峰和不规则脉冲组成。突发性脉冲噪音的维持时间不大于1 s、噪音强度均方根值小于其峰值10 dB，而重复频率又小于10 Hz的偶发性噪声。突然爆发又瞬间消失，持续时间≤0.5 s，间隔时间>1 s。从电话铃声和脉冲频谱图（见图3）发现，脉冲噪音一般有较宽的频谱，可从低频一路延伸至高频，频率和能量成反比。
2 室外录音降噪音的方法
随着数字音频技术的不断发展，我们可以通过优秀的降噪音算法完成室外录音的降噪任务。这里以使用AuditionCC中降噪滤镜为例实现降噪效果。具体步骤如下。
2.1 降噪前的准备工作
首先将录音文件导入AuditionCC，再使用Window栏里的“振幅统计”扫描整个音频文件，检测文件中是否有DC偏移现象存在，如果有就采用AU预置的“修复DC偏移”的功能先进行偏移修复操作，再行降噪音，这样可以避免静音段可能会出现的咔嗒声。再观察声音频谱区分噪声类型，进行降噪作业前，打开AU的“频谱”显示器，观察频谱中不同区域的颜色和亮度的分布情况，对噪音的类型和范围进行大致的判断。
2.2 降噪的具体实施步骤
恒定噪声的修复：将需要降噪音的文件导入AU，在波形编辑器中选择一段时间长度至少2000 ms的纯恒定背景噪声（噪音特征是：波形振幅波形比较小，振幅在时间轴上分布均匀无起伏）。选择好纯噪声范围后，按Ctrl+C，全选整个声音文件;在依次选择“菜单栏”“效果”“降噪/恢复”“捕捉噪音样本”，等待1～2 s后算机会将噪音的特征值存储进内存并报告噪音样本捕获完毕。此时进入“效果”“降噪/恢复”下的“降噪处理”控制面板设置降噪音的具体参数，一般情况下，降噪幅度在5～25 dB之间比较好。为避免发泡失真，降噪幅度越低越好。在高级选项栏里，据笔者降低室外噪音的经验：“频谱衰减率”设为50%～67%值时效果比较好。低于35%值时，就会产生失真的发泡音;高于67%值时，噪音去除不完全。“精度因数”控制音量变化。设置为6～9值时效果最好。“噪声样本采集”，FFT决定了所处理单个频段的个数，频段越多，去除噪音越精细。设置值为3 996～7 985时降噪效果最号。最后，点击降噪“应用”按钮，即完成降噪操作。
突发脉冲噪声的降噪音的修复：由于脉冲噪声的不连续性和突发性，所以只能借助于频谱图形完成噪音修复工作，采用“污点修复画笔工具”去除突发的脉冲噪声准确高效。它采集污点修复画笔工具选定点附近的音频作为样本。再对样本音频的频谱分布状况、频率和振幅与要修复的脉冲噪声音频区域进行克隆填充。处理后的音频片段的与前后音频融为一体不留痕迹，背景声也完美地保留了下来。具体操作步骤如下：导入音频文件进入AU，打开频谱显示器，用缩放工具放大疑似噪音的区域进一步确定噪音所在位置，使用“污点修复画笔工具”涂抹噪音区域（涂抹区在保证覆盖噪音的前提下越小越好）。完成涂抹后松开鼠标，计算机会花费数秒钟（时间由涂抹区大小决定）完成降噪填充运算。至此完成突发脉冲噪声的降噪音任务，此方法也适用于去除特定杂音（如手机拨号音）等。
3 结语
随着自媒体以及Vlog的兴起，持各种设备（手机、照相机等）在室外拍摄音视频素材的情况十分普遍，随之而来的音频降噪音问题也变得十分突出，该文所介绍的AU降噪方法经历了多次实践的检验，操作简单效果良好，欢迎读者进一步探讨交流。
参考文献
[1] 刘伟波，曾庆宁，罗瀛，等.低信噪比环境下语音识别的鲁棒性方法研究[J].声学技术，2019，38（6）：650-656.
[2] 程小伟，王健，曾庆宁，等.噪声环境下稳健的说话人识别特征研究[J].声学技术，2017，36（5）：479-483.
[3] 袁弘倩，姚加飞.抗噪声源物理噪声引起的尖峰噪声的抑制[J].噪声与振动控制，2015，35（1）：195-199，213.
[4] 钟争平.多媒体教室音频系统的调校[J].科技资讯，2019，17（23）：252-253.
[5] 谢辉，吴会飞，邓智骁.大中型报告厅的建筑声学改造技术研究[J].声学技术，2018，37（4）：337-343.
[6] 魏彤，吴彦琴，桑晋秋，等.双扬声器近场声源重放实验研究[J].应用声学，2020，39（2）：178-188.
关键词：室外 录音 降噪音 实践
中图分类号：TN912 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）10（c）-0001-03
Abstract： With the rise of self-media and vlog， it has become a normal way to collect audio and video materials with cameras， smartphones， wireless microphones and other non-professional devices. Because the outdoor recording environment is usually complex， various background noise and the voice to be recorded are interwoven， which seriously interferes with the recording quality of voice signals. This paper first analyzes the characteristics and types of outdoor noise， then describes the noise reduction methods for various kinds of noise， and finally introduces the methods to remove the stains in the recording.
Key Words： Outdoor; Recording; Noise reduction; Practice
自媒體人在室外录制音视频素材的时候，经常会遇到如下情况：室外录的音频素材带回工作室做后期处理时发现语音素材中含有浓重的背景噪音，严重影响了后期制作效果。数字音频技术的更新迭代，为我们解决室外录音中的噪声干扰问题和实现音频污点修复提供了新的解决方案，该文将对此做出阐述。
1 录音中噪声的种类
录音噪声从来源上可分为机外噪音和机内噪音，机外噪音是从录制环境的噪声，如人流的声音、车辆的声音、风声雨声、施工声等，也可以称为恒定噪音。机内噪音是各种录制设备（如手机、相机、iPad等）中的元器件和电路中电脉冲声音，称为突发脉冲噪音。
1.1 恒定噪音
从频谱特性上区分，恒定噪音可分为褐色噪音、白噪音、和粉红噪音3种。（1）白噪音（其功率谱密度见图1所示）。白噪音指所录制音频素材中，噪音的频率分量功率在20 Hz～20 kHz内是均匀分布的。因为肉耳对高频比较敏感，导致听到的白噪音就是明亮的嘶嘶声。白噪声是由各种数码采集设备中半导体元器件内部的电子布朗运动和电子发射的不均匀性而产生的噪声，它们普遍存在，几乎无法消灭。（2）粉红噪音。这是自然界中最普遍的噪音，粉红噪音的频率分量功率主要集中在音频的低中频段。粉红噪声是分形的，在有限的范围内音频信号具有相似的能量。在确定噪声音频率范围内，随着频率的提升，噪音的振幅从低频到高频进行衰减，一般为每7度下降2 dB，粉红噪音在中低频频谱分布较多，听觉上有点像瀑布声。（3）褐色噪声（其功率谱密度见图2）。褐色噪音频率的分量功率分布于低频段，其能量下降曲线为1/f2，褐色噪音听觉上和车间里机器运作的背景音类似。
1.2 突发性脉冲噪音
脉冲噪音是信号传输过程中产生的离散型噪音的统称，由幅度大和持续时间短的噪声尖峰和不规则脉冲组成。突发性脉冲噪音的维持时间不大于1 s、噪音强度均方根值小于其峰值10 dB，而重复频率又小于10 Hz的偶发性噪声。突然爆发又瞬间消失，持续时间≤0.5 s，间隔时间>1 s。从电话铃声和脉冲频谱图（见图3）发现，脉冲噪音一般有较宽的频谱，可从低频一路延伸至高频，频率和能量成反比。
2 室外录音降噪音的方法
随着数字音频技术的不断发展，我们可以通过优秀的降噪音算法完成室外录音的降噪任务。这里以使用AuditionCC中降噪滤镜为例实现降噪效果。具体步骤如下。
2.1 降噪前的准备工作
首先将录音文件导入AuditionCC，再使用Window栏里的“振幅统计”扫描整个音频文件，检测文件中是否有DC偏移现象存在，如果有就采用AU预置的“修复DC偏移”的功能先进行偏移修复操作，再行降噪音，这样可以避免静音段可能会出现的咔嗒声。再观察声音频谱区分噪声类型，进行降噪作业前，打开AU的“频谱”显示器，观察频谱中不同区域的颜色和亮度的分布情况，对噪音的类型和范围进行大致的判断。
2.2 降噪的具体实施步骤
恒定噪声的修复：将需要降噪音的文件导入AU，在波形编辑器中选择一段时间长度至少2000 ms的纯恒定背景噪声（噪音特征是：波形振幅波形比较小，振幅在时间轴上分布均匀无起伏）。选择好纯噪声范围后，按Ctrl+C，全选整个声音文件;在依次选择“菜单栏”“效果”“降噪/恢复”“捕捉噪音样本”，等待1～2 s后算机会将噪音的特征值存储进内存并报告噪音样本捕获完毕。此时进入“效果”“降噪/恢复”下的“降噪处理”控制面板设置降噪音的具体参数，一般情况下，降噪幅度在5～25 dB之间比较好。为避免发泡失真，降噪幅度越低越好。在高级选项栏里，据笔者降低室外噪音的经验：“频谱衰减率”设为50%～67%值时效果比较好。低于35%值时，就会产生失真的发泡音;高于67%值时，噪音去除不完全。“精度因数”控制音量变化。设置为6～9值时效果最好。“噪声样本采集”，FFT决定了所处理单个频段的个数，频段越多，去除噪音越精细。设置值为3 996～7 985时降噪效果最号。最后，点击降噪“应用”按钮，即完成降噪操作。
突发脉冲噪声的降噪音的修复：由于脉冲噪声的不连续性和突发性，所以只能借助于频谱图形完成噪音修复工作，采用“污点修复画笔工具”去除突发的脉冲噪声准确高效。它采集污点修复画笔工具选定点附近的音频作为样本。再对样本音频的频谱分布状况、频率和振幅与要修复的脉冲噪声音频区域进行克隆填充。处理后的音频片段的与前后音频融为一体不留痕迹，背景声也完美地保留了下来。具体操作步骤如下：导入音频文件进入AU，打开频谱显示器，用缩放工具放大疑似噪音的区域进一步确定噪音所在位置，使用“污点修复画笔工具”涂抹噪音区域（涂抹区在保证覆盖噪音的前提下越小越好）。完成涂抹后松开鼠标，计算机会花费数秒钟（时间由涂抹区大小决定）完成降噪填充运算。至此完成突发脉冲噪声的降噪音任务，此方法也适用于去除特定杂音（如手机拨号音）等。
3 结语
随着自媒体以及Vlog的兴起，持各种设备（手机、照相机等）在室外拍摄音视频素材的情况十分普遍，随之而来的音频降噪音问题也变得十分突出，该文所介绍的AU降噪方法经历了多次实践的检验，操作简单效果良好，欢迎读者进一步探讨交流。
参考文献
[1] 刘伟波，曾庆宁，罗瀛，等.低信噪比环境下语音识别的鲁棒性方法研究[J].声学技术，2019，38（6）：650-656.
[2] 程小伟，王健，曾庆宁，等.噪声环境下稳健的说话人识别特征研究[J].声学技术，2017，36（5）：479-483.
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[5] 谢辉，吴会飞，邓智骁.大中型报告厅的建筑声学改造技术研究[J].声学技术，2018，37（4）：337-343.
[6] 魏彤，吴彦琴，桑晋秋，等.双扬声器近场声源重放实验研究[J].应用声学，2020，39（2）：178-188.