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數字系統與延遲
如何和諧共存

今天要討論的是由處理數字信號所需的時間引起的延遲——這是任何數字系統都無法避免的。在我們踏入數字領域的那一刻，延遲就注定如影隨形。

電信號必須轉換為數字信息，供數字處理器和計算機理解和操作，在輸出時再轉換回電信號。

而對數字信號的任何更改——即使是電平或 EQ 這樣的基本變化——都需要混音器或處理器執行簡單的數學運算。而運算是需要時間的。

在數字系統中，延遲以毫秒 (ms) 為單位，即 1/1000 秒。延遲在我們的大腦如何“定位”聲源方面起著重要作用。對于打擊樂的聲音或具有大量高頻內容的聲音（例如鈸的敲擊聲），即使是幾毫秒的延遲也足以改變定位判斷。

知名制造商往往會在手冊和規格表中列出延遲數據。通過查看 10 種常見的控制臺延遲時間，從專業級到巡回級，大都控制在2 毫秒。一些標稱“超低延遲”的設備，延遲不到 1 毫秒。

還有一點要注意的是：這樣的延遲與頻率無關——它對所有頻率的影響都是相同的。

FOH 與監聽

聲音在空氣中傳播需要時間。尤其聲音從FOH到達聽眾的耳朵需要相當長的時間。因此，前端信號鏈中的延遲幾乎可以忽略，一些音頻工程師喜歡添加許多有趣的效果，讓他們的聲音更加“特別”。與從 PA 到聽眾的傳播時間相比，許多插件在前端多幾毫秒延遲并不一定會被發覺。

然而，監聽音箱——尤其是入耳式監聽器 [IEM]——就在聽者的耳道內，信號會與音樂家演奏時顱骨的自然振動相互作用。此時，即使是輕微的延遲也會變得非常明顯。如果音樂家在演奏或演唱時感覺到他們的彈奏/唱歌動作和他們所聽到的內容之間存在延遲，會導致表演時產生時空錯位的脫節感，容易打亂節奏甚至跑調——這是我們永遠不想要的。此外，將 IEM 設為無線時應格外小心。

典型網絡音頻系統中的延遲

計算機通常會增加很多延遲。將音頻從控制臺運行到單獨的計算機，然后再次返回會增加巨大的延遲。這可能導致各種混音信號在不同時間到達主混音總線。如果一組信號被插件大大延遲，它將不再與其他未通過插件的信號同步。一些插件主機會使用延遲補償來確保未處理的通道被充分延遲以保持一切同步——因此如非特殊需求，盡可能使用控制臺的內置處理器。

無線網絡 (WiFi) 有一些基本限制，使其不適用于音頻信號傳輸——這就是為什么大多數支持 WiFi 的系統僅使用 WiFi 來傳輸控制數據，而不是實際的音頻信號。由于 WiFi 非常不可靠，不推薦你使用 WiFi 音頻——它的故障不是“有沒有”的問題，而是“什么時候有”的問題。

延遲在計算機的音頻信號鏈中產生的簡化圖

假設在軍鼓上放置兩個麥克風。在其中一個通道上插入一個插件（比如壓縮器），將會增加該通道的延遲。如果在隨后的混音中將兩個通道組合在一起，這可能會導致令人不快的干涉。因為一個通道已經有了延時（即使是非常微小的量），這兩個輸入信號之間的相位關系已經發生了變化。結果聽起來有可能很不錯，也可能很糟糕！

減少系統延遲的一個非常有效的方法是整套系統選擇同樣采樣率的設備。如果設備需要對傳入的數字信號執行采樣率轉換 (SRC)，這會增加延遲，我們可以通過將所有設備設置為相同的時鐘頻率來避免。這與選擇哪種采樣率無關，重要的是僅選擇一個采樣率并保持一致。

延遲是數字音頻的眾多組成部分之一，關注它可能會使事情變得復雜，但有助于更好地理解音頻工程。