Reaper 小贴士：评说影响REAPER渲染性能的因素（三）

在REAPER中，完成编曲、混音工作后，就是通过渲染（render）来导出最终的Mix。每一次渲染，都见证着你的作品从Demo到定稿的精炼过程，也时时刻刻检验着电脑软硬件的性能。若能理解一些改善渲染性能的要素，并着手作出调整，那么编曲制作的体验将大大改善，尤其适用于需要经常打磨作品的场景。

上一篇文章，笔者纵深推进，全面展开讲解了两个看似微小的影响因素——插件性能、采样率，以自己的实测，揭示这两处细节如何“四两拨千斤”地影响渲染性能表现。而在此过程中，笔者还发现了另外几处值得留意的渲染参数，也将在这一篇继续给大家分享。若能给大家带来哪怕是小小的一点启发，笔者也荣幸之至。

系列文章：

数字音频的位深度，和采样率一样都影响音质表现。从音乐制作的一方，再到聆听音乐的一方，也都会留心这一参数。它影响的是音频的动态范围。

常见的位深度有16 bit、24 bit、32 bit整数，以及32 bit、64 bit两个浮点数规格。三个整数规格面向最终用户，其中16 bit广泛用于普通CD音频，24 bit、32 bit则用在Hi-Fi、古典、等对动态范围要求高的音频；而浮点规格则多用于音乐制作中。还有更为古老的8 bit整数，用在老式游戏机、计算机中，编码当代的音频时会带来收音机般噪声明显的“有损音质”。

更高的位深度，则意味着每个采样点能容纳更大的数据量，提升信号的量化空间：“装得下”振幅大的音频信号，不会因为位数不足而必须削减一部分数据。位深度较高的音频，在棚内录音，以及记录古典音乐现场与音频时会更有优势，无论是响亮到气吞山河，还是微小到针尖落地，都能得以如实记录下来，带来震撼的临场感。相反，如果位深度低，则编码器将必须舍弃一部分数据，使动态范围被压缩，音乐的表现力。

笔者猜想，与采样率一样，位深度与数据量的大小成正比——意味着其他条件不变时，渲染时间也会相应延长。然而实际是否真的如此？在REAPER中，位深度究竟如何影响渲染性能的表现？

与上一篇文章相同，笔者继续在以下平台进行评测：

• 计算机：ThinkPad R400
• 处理器：In Core 2 Duo P9500 @ 2.53G
• 操作系统：Arch Linux（内核版本6.6.14 LTS）
• REAPER版本：6.83。全程只使用一个音轨，不加载任何效果器。

为简便起见，本文以渲染速率来作为性能指标，以倍数表示，在渲染结果界面中会有显示。

注意：

• 所有编码器如未经说明，均采用REAPER的默认参数，排除其他因素对渲染性能的干扰。尤其是重采样模式（Resample mode）保持默认值“Sinc Interpolation: 192pt”。
• 渲染工作模式采用Full-speed Offline（全速离线渲染）。
• 关闭其他导致大量资源占用的程序，如Chrome浏览器、VS Code等。

下文如没有特殊说明，均采用这一测试环境。

1.2. REAPER支持的位深度

REAPER支持若干种位深度，不同编码器支持的位深度也有所差异，可以在渲染窗口中选择。就笔者的观察，通常分为以下情况：

• 其一，W、CAF（Core Audio Format，苹果推出的新格式）这两种不带压缩的格式，支持的位深度较为多样，同时支持8 bit、16 bit、24 bit、32 bit这四种整数位深度，以及32 bit、64 bit两种浮点位深度。而W编码器还支持ADPCM、u-Law这两类特殊编码方式（一般用于通讯等场景）。

 
图 1 W编码器支持的位深度，可见包含了4种整数规格、2种浮点数规格，还有3种特殊规格（ADPCM与u-Law）

 
图 2 CAF编码器支持的位深度，包含了4种整数规格、2种浮点数规格

• 其二，苹果的AIFF格式，仅支持4种整数位深度。

 图 3 AIFF编码器支持的位深度，只有4种整数规格

• 其三，无损压缩编码器FLAC，在REAPER中仅提供了16 bit、24 bit这两组整数位深度的支持。但REAPER在此基础上，还提供了诸如17/24 bit、23/24 bit这样的位深度选项，笔者将其称为“填充位深度（padding bit depth）”。选择这些选项会先生成指数的采样，然后在前面添加“0”，补齐到24 bit，适用于无须过高动态范围（如最大的144 dB）的音频，有助于提升压缩比率。

 
图 4 FLAC编码器支持的位深度，包含16、24 bit整数规格，以及多种填充位深度规格

• 其四，另一款无损压缩编码器WPack，则支持16、24、32 bit这三种整数位深度，32 bit浮点位深度，以及与FLAC相同的填充位深度。除此之外，还支持附带高通滤波器的3种32 bit浮点规格，低于-144 dB、-120 dB或-96 dB的音频数据会被过滤掉。注意，FLAC与WPack都不支持8 bit整数编码。

 
图 5 WPack编码器支持的位深度，包含整数、浮点数规格，以及填充位深度规格。末尾的3项是自带高通滤波器的浮点规格

• 其五，MP3与Ogg Vorbis、Opus这几款有损压缩编码器都不支持设置位深度，只能使用它们内部的默认设置。

图 6 MP3、Ogg Vorbis这两种编码器不支持设置位深度

通常编码器支持的位深度取决于文件格式本身的性质，以及REAPER能支持的完整性。

1.3. 测试素材

若编码器支持，我们就可以在渲染过程中，自行设置REAPER的位深度。例如，将16 bit的CD音频上升为24 bit的位深度格式，或者是向下编码为8 bit的“战损”音质。

测试用的素材是一段4分40秒的音乐（南方二重唱《风吹风吹》），FLAC格式，采样率为44100 ，位深度为16 bit，是典型的CD音频格式。

首先，笔者测试最常用的W编码。其中，笔者将分门别类地测试整数、浮点数PCM编码的位深度，以及另外几种特殊的非PCM编码。

1.4.1. 整数编码

• 第一步，新建一个工程，创建一个空的音轨，把测试素材导入到音轨上。

 
图 7 创建新工程并将素材导入REAPER中

• 第二步，按Ctrl+Alt+R打开“渲染到文件”窗口（Render To File），调节渲染参数。全程我们只调整编码器与位深度的设置，保持其他参数不变。特别要注意的是，采样率要保持默认值44100 ，重采样算（Resample Mode）也保持默认值“Sinc Interpolation: 192pt”：因为它们也会影响性能。
• 第三步，将编码器设置为W，然后设置位深度（在W bit depth一栏）为16 bit，连续渲染5次，观察渲染速率的变化，并进行记录。

 
图 8 渲染设置。只修改红框内的两项：Format（编码器格式）、W bit depth（位深度）

■ 结果如下表所示：

表 1  W格式下，以默认的16 bit位深度渲染的速率

• 第四步，再把位深度分别设置为另外3种整数值（8 bit、24 bit、32 bit PCM），每种位深度下再分别进行5次渲染，将结果整理到下表中：

表 2  W格式下，以另外3种整数位深度渲染的速率

在测试过程中，笔者留意到，8 bit位深度下，渲染速率一度超过200.0x，即使渲染结束时没有达到该速率，188.0x 以上的成绩也足以体现其性能。其余几种整数位深度，渲染过程中的性能表现比较平均，没有大起大落，稳定保持在最终落脚的速率值附近。

从上述两个表格来看，虽然这4种整数位深度每次渲染的速率相差并不大，其中24 bit与32 bit甚至有几次存在不到1.0x的差别；但从平均值看，依然印证了笔者的猜想——位深度越高，渲染速率越慢，注意这是从整体表现来说的。

1.4.2. 浮点数编码

接着上面的步骤，我们继续测试REAPER W浮点数位深度的性能。

保持编码器设置为W，然后分别设置位深度为32 bit FP、64 bit FP（FP即float point的缩写）。各自连续渲染5次，观察渲染速率的变化，并记录。如下表所示：

表 3 W格式下，两种浮点位深度的渲染速率

对比表 1、表 2可以发现，渲染浮点音频的整体性能要强于整数音频。采用相对更常用的32 bit浮点音频，其渲染平均速率达到了192.64x，即使速度最快、音质最低的整数8 bit位深度也不及它（后者平均速率只有189.02x）。而64 bit浮点的渲染速率，其平均值也达到了185.38x，甚至也快于16 bit整数音频。

有如此性能差异，很可能是因为REAPER内部就使用32位浮点数作为每一帧采样的数据格式，因此编码开销会少一些；而浮点采样转换为16 bit等整数位深度规格，则涉及到量化、转换过程，需要进行专门的运算，开销略多一些。当然，64 bit浮点这样的高位深度，其渲染速率自然也慢于32 bit浮点，只是差异没有整数位深度那么明显。

1.4.3. 特殊编码

REAPER还额外支持3种特殊的位深度编码（非PCM）。它们均为有损压缩，主要面向通讯等低带宽传输音频数据的场合。在音乐制作中，这些格式很少用，甚至不是所有主流播放器都能完美支持。包括：

• 4 bit IMA ADPCM（Adaptive Differential PCM）：是一种有损音频编码格式，每个样本使用4个比特进行编码。最初由In和IBM共同开发，用于低比特率的音频传输和存储，例如在电话系统中用于压缩语音数据。
• 2 bit cADPCM（Continuous ADPCM）：也是一种有损音频编码格式，每个样本使用2个比特进行编码。常用于需要更低比特率的音频传输和存储，例如在低带宽环境下的音频通信中。
• 8 bit μ-Law（名称有希腊字母，常被写作“u-Law”）：一种非常流行的有损音频编码格式。8 bit μ-Law表示每个样本使用8个比特进行编码。最初由贝尔实验室（Bell Labs）开发，常用于电话系统中，特别是在北美地区，用于压缩和传输语音信号。

这些编码的性能表现，如下表所示：

表 4 W格式下，3种特殊编码的渲染速率情况

即使采样位数看似很低，4 bit IMA ADPCM与2 bit cADPCM的性能仍远低于整数与浮点编码，这是因为它们都是有损压缩算，编码器须进行额外的压缩计算，开销增大不少。8 bit u-Law的速率则大致与24 bit整数相当，却也远低于8 bit整数的189.02x。

可见，对于上述三种有损压缩的W格式，就不再适用“位数越低，渲染速率越高”的规律了。

1.5. 情景二：FLAC编码器

FLAC无损编码器，在不同位深度下的表现也有所不同。笔者将分门别类地测试16、24 bit这两种整数编码，以及17/24 bit等填充位深度的编码。

1.5.1. 整数编码

16 bit、24 bit整数编码，是最常用也是最基本的编码。

• 第一步，新建一个工程，创建一个空的音轨，把测试素材导入到音轨上。
• 第二步，按Ctrl+Alt+R打开“渲染到文件”窗口（Render To File），调节渲染参数。全程我们只调整编码器与位深度的设置，保持其他参数不变——尤其是采样率与重采样算。
• 第三步，将编码器设置为FLAC，先后设置位深度（在FLAC encoding depth一栏）为16 bit、24 bit，并始终保持压缩比率（Data compression）保持默认值“5”。两种位深度各自连续渲染5次，观察渲染速率的变化，并进行记录。

 
图 9 渲染设置。只修改红框内的两项：Format（编码器格式）、FLAC bit depth（位深度）

■ 结果如下表所示：

表 5 FLAC编码器，以16 bit、24 bit位深度渲染的测试情况

相较于无压缩的W编码器，在FLAC当中，16 bit与24 bit位深度的渲染速率相差并不大。虽然16 bit的渲染速率略快于24 bit，但平均下来相差不到2.0x，实践中几乎可以忽略不计。因此，笔者建议，若条件允许，优先选择24 bit编码。

1.5.2. 填充位深度

REAPER提供的“填充位深度”算，最终生成24 bit位深度的音频，但实际只会使用部分比特位来记录音频数据，其余未使用的位数全部填充为零。在FLAC编码器中，支持从17/24 bit到23/24 bit共7种填充位深度。

每种填充位深度连续渲染5次，结果如下：

表 6 FLAC编码器，以填充位深度渲染的测试情况

从平均值看，这些填充位深度的渲染性能彼此间相差不大。即使测试过程中，由于磁盘读写、后台任务等原因导致性能下降，不同填充位深度渲染速率的下探幅度也是相差不多。而与标准的16 bit、24 bit整数位深度（无填充）相比，填充位深度的性能还是略有降低的。

需要注意的是，REAPER提供填充位深度能，旨在提升较低动态范围音频的压缩率，并兼顾音质，其最终性能表现取决于音频输入。要想更进一步探究其性能变化，还需要用更多的音频素材来评测，尤其是Hi-Res古典音乐等高动态范围的音频。

1.6. 情景三：苹果音频格式

使用macOS编曲的制作人，可能也会用到AIFF与CAF（Core Audio Format）这两种格式。它们与W一样都不带压缩，并且也支持设置位深度——虽然支持的选项并没有W那么多。

根据上文“情景一：W编码器 ”的步骤，分别对这两种格式的各个位深度进行性能测试，结果如下列表格所示。

• AIFF格式（仅支持整数位深度）：

表 7 AIFF格式下，所有位深度的渲染速率测试情况

 
图 10 AIFF 32 bit整数位深度渲染示意

表 8 CAF格式下，所有位深度的渲染速率测试情况

 
图 11 CAF 32 bit浮点位深度渲染示意

从上面的测试可以发现，除AIFF 32 bit PCM格式之外，苹果的两种编码器在不同位深度之间的性能差异并不大。尤其是CAF格式，在处理16 bit、24 bit与32 bit这三种整数规格时，平均渲染速率倍数相差不到4.0x；而CAF的浮点位深度则拥有更佳的性能表现。能用较小的性能开销来记录更高动态范围的音频，对制作人来说，这未尝不是一种惊喜。

1.7. 小结

通过上面的一系列实验，笔者检验了位深度与渲染性能的关系（在其他条件不变时）。

总体上看，由于位深度的提升意味着数据量的提升，多数编码器都体现出“位深度越高，则渲染速度相对变慢”的规律，尤其是W这一最常用的格式。不过，由于实操中的影响因素众多（例如后台可能运行其他程序，或者是REAPER内部存在无预料的性能指标变化），这一规律并不严格遵循比例关系——有时会出现低位深度比高位深度渲染更慢的情况。

一些编码器表现出预想之外的性能。FLAC的24 bit整数编码，以及苹果的AIFF、CAF编码，即使在较高的位深度水平下，其性能表现与16 bit等较低位深度差异不大，可谓极具性价比。通过这次实践，笔者也发现了“新世界的大门”——原来也可以以低开销的方式，来记录位深度较高的高质量音频。这对于常使用高位深度记录高动态范围音频的专业制作人来说，也是好消息。

特别的是，W、CAF等编码器在处理浮点数据时，有显著的性能优势。在音乐制作流程中，如果追求极致性能，也不妨考虑浮点位深度。（不过，最终发布的作品通常采用至高24 bit的整数位深度。）

要想对音频进行重采样，就必须使用插值算来处理音频，依照特定的算对现有采样进行“多退少补”：上采样时，相同时间内的采样增加，形象的说就是在原有采样之间多出了不少“空位”，要用插值算来补齐；下采样时，也要使用插值算来舍去部分采样，使音频能够适应较低采样率下较少的采样数。

插值算的不同，直接决定重采样后音频的质量；不同的插值算，原理与复杂度各异，性能参差不齐。REAPER提供了多达11种插值算，在性能与音质上各有取舍，你可以根据自己的实际需要来进行选择。接下来，笔者将展开评测这些插值算的性能。

2.1. REAPER支持的插值算

你可以在渲染窗口的“Resample mode（重采样模式）”中，选择本次渲染用到的插值算。REAPER支持的11种插值算，可分为3大类，具体如下：

• Point Sampling：点采样，它的音质最低，音质具有80～90年代老式设备的特点（retro）。
• Linear Interpolation：线性插值，音质较低。支持3种模式：
• 标准模式（在列表中显示为“Linear Interpolation (low quality)”）；
• 带有IIR（infinite impulse response，无限脉冲响应）滤波器的两种模式（Linear Interpolation + IIR、Linear Interpolation + IIRx2）。

• Sinc Interpolation：正弦函数插值，音质胜过线性插值。根据精度的不同，得到的音质从中下到上等皆有。
• REAPER支持以下几种采样精度：16pt、64pt、192pt、384pt、512pt、768pt。其中192pt为默认值。
• r8brain free：REAPER名义上支持的最高质量插值算。根据官方描述，不仅音质高，性能还可观。

 
图 12  在渲染窗口中选择插值算

根据REAPER的描述，除r8brain free外，这些插值算的音质自上而下提升；相应地，为了获得更好音质，而导致计算量增加、性能降低。那么，实践中的具体表现究竟如何？

为了保证测试过程的严谨性，这一章继续在与“第一章1.1 测试环境 ”相同的环境进行测试。笔者将渲染采样率统一设置为最高的192000 ，以便充分检验算的性能。

测试时严格采用控制变量，确保影响性能的其他参数均保持一致，排除无关因素：

• 音频素材：4分40秒的音乐（南方二重唱《风吹风吹》），FLAC格式，采样率为44100 ，位深度为16 bit。
• 渲染采样率：192000 （在渲染窗口“Options”->“Sample rate”中设置，见图 12）
• 渲染编码器：W
• 渲染位深度：16 bit整数（16 bit PCM）
• 其余设置均保持默认值。

2.3.     点采样与线性插值

首先，笔者来测试理论上音质最低、性能最佳的点采样与线性插值模式。

• 第一步，新建一个工程，创建一个空的音轨，把测试素材导入到音轨上。
• 第二步，按Ctrl+Alt+R打开“渲染到文件”窗口（Render To File），按照上一节“2.2 测试环境”的要求来调整参数。
• 第三步，将Resample mode分别设置为下面4个值，各自连续渲染5次，观察渲染速率的变化，并进行记录：
• Point Sampling (lowest quality, retro)——点采样
• Linear Interpolation (low quality)——线性插值
• Linear Interpolation + IIR——线性插值，带1组IIR
• Linear Interpolation + IIRx2——线性插值，带2组IIR

上述4种插值算的渲染速率如下表所示：

表 9 点采样与3种线性插值的渲染速率测试情况

从上表可以发现，就平均值来看，点采样与线性插值（不带IIR）的性能相差不大，不到1.0x。而线性插值加上IIR后，由于多了IIR滤波器的运算，其性能会略有下降，印证了笔者的猜想。而从总体上看，这几种插值算的性能非常可观，即使是192000 也能达到43x以上，已经不低了——只不过是用音质换时间。

2.4. 正弦函数插值

在常用的插值算中，正弦函数的质量很可观。它的音质取决于精度，精度越高则理论上音质越好，相应地运算量增大、性能下降。

在渲染设置中，依次把Resample mode设置为6个以“Sinc Interpolation”开头的选项，其对应的精度由低到高。然后，各自连续进行5次渲染，结果如下：

表 10 正弦函数插值的渲染性能测试情况

从上表可以发现，随着精度的提升，渲染速率也随之下降，有时甚至降幅惊人。在16pt精度下尚且可以达到37x左右，但当精度升至192pt（默认值）时，渲染速率则降至6.36x，算是非常低了。而最高精度的768pt只能达到极为“可怜”的1.8x渲染速率，可谓用大量的时间来换取质量。笔者认为，正弦函数插值对渲染性能的影响程度，远胜此前测评过的其他参数。

2.5. r8brain free插值

r8brain free是由Aleksey Vaneev开发的高质量插值算，且开源。它是REAPER名义上支持的最高质量插值算，兼具音质与性能的优势。那么它的性能是否能完胜其他的插值算？

在渲染窗口中，把Resample mode设置为“r8brain free (highest quality, st)”，连续进行5次渲染，结果如下：

表 11 r8brain插值算的渲染性能测试情况

可见，同样是以高质量作为目标，r8brain free的性能远超正弦函数插值（精度192pt及更高）。即使是默认的192pt，6.0x左右的渲染速率也只有r8brain free的20左右。可见r8brain free的性能优势名不虚传。

2.6. 小结

从上面的测试可见，插值算对渲染性能的影响不容小觑。

其中，音质最低的点采样与线性插值，由于舍去了音质，即使在192000 下，其渲染速率也能达到43.0～45.0x这一区间。而音质相对更高、更常用的正弦插值，则存在很明显的性能瓶颈。在192000 采样率下，随着精度的提升，其性能堪称“断崖式下跌”；即便是默认的192pt精度，其性能也不甚理想。

所幸，REAPER还提供了“锏”：r8brain free，兼顾质量与性能。若名副其实，则它将是正弦插值的绝佳替代。鉴于本文评测的重点是性能，笔者尚未检验其音质表现，留待以后再叙。

当然，笔者测试的是极高采样率192000 的情形。实际渲染作品（尤其是渲染面向流媒体平台的作品）时，未必会用到如此高的采样率，因此你仍可以安心使用默认的正弦插值（相同素材，44100 、16 bit渲染速率可达150.0x以上）。

在渲染界面中，REAPER还提供了一些非常细小、容易被忽略的处理环节选项，面向特定用途。

其中，有两个选项，位于渲染窗口的“Options”一栏，它们分别是“Dither master（缩混时添加抖动效果）”与“Noise shape master（缩混时添加噪声塑形效果）”，如图所示：

 
图 13 红框处为本章要评测的“Dither master”与“Noise shape master”选项

将高采样率音频进行下采样（downsampling，通常目标为44100 ）时，启用这两个选项，可以使转换后的听感更为平滑。二者仅在渲染8～24 bit整数位深度的音频时可用，而最常用的场景就是渲染CD音频（16 bit，44100 ）。

这两个选项本身相当于效果器，将对音频进行额外的处理，所以同样会对渲染性能造成影响。

3.1. 测试环境

测试时严格采用控制变量，确保影响性能的其他参数均保持一致，不造成干扰：

• 音频素材：4分40秒的音乐（南方二重唱《风吹风吹》），FLAC格式，采样率为44100 ，位深度为16 bit。
• 渲染采样率：44100
• 渲染编码器：W
• 渲染位深度：16 bit整数（16 bit PCM）
• 重采样模式：Sinc Interpolation: 192pt

其余设置均保持默认值。

3.2. 性能测试

笔者对Dither master、Noise shape这两个选项进行组合搭配，每种组合各自渲染5次，记录它们的渲染速率，如下表所示：

表 12 Dither master、Noise shape这两种选项在不同组合搭配下的渲染性能

可见，仅仅是启用其中一个环节，就会显著降低渲染性能。其中，Dither master将渲染速率平均值拉低了约29.7点，降幅约14.5。而Noise shape对性能的影响更是惊人——原本200.7x的速率平均值，直接被拉低至117.74x，降幅直逼41！可见，抖动与噪声塑形这两个处理环节会占用大量的系统资源，尤以噪声塑形更为显著，这可能取决于内部算的复杂程度。

值得一提的是，如果同时将两个处理环节打开，其性能的降低反而不明显，渲染速率平均值仅比只启用Noise shape时降低约10.2点。

3.3. 小结

REAPER提供的附加处理环节，仅仅是抖动与噪声塑形，就能带来不可忽视的性能影响。通常它们仅用于特定用途，尤其是交付定稿时——例如，你要渲染最终用于CD出版的定稿，且你的工程采用高于48000 的采样率时，则有可能会用到抖动和/或噪声塑形这两个选项。

在日常创作中，尤其是团队合作时，如果非必要，笔者建议先不开启此类选项，以免影响性能、延长渲染时间。

到这里，《评说影响REAPER渲染性能的因素》系列文章就全部结束了。

在本系列的3篇文章中，笔者结合自身使用REAPER的经验与体会，以渲染速率作为评测指标，先后评说了硬件、软件对自身渲染参数对性能的影响，尤以深入评测不同采样率、位深度等常见渲染参数为重点。如果你对渲染性能有要求，想改善编曲制作的体验，那么相信通过阅读本系列文章，你就能够结合自身实际来做针对性的优化，找出适合你的软硬件与渲染参数方案。

由于笔者条件有限，还有很多影响因素不能一一评说，疏漏在所难免，敬请读者朋友多多指正。即使只能给读者朋友带来微小的一点启发，笔者也荣幸之至。

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本文出自《midin月刊》2024年07月第220期

 

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