Для чего нужен динамический процессор
Динамическая обработка звука
Динамическая обработка представляет собой процесс изменения динамического диапазона сигнала – разницы между самым громким и самым тихим участком аудиосигнала.
Динамическая обработка в современном продакшене является неотъемлемой частью процесса сведения. Если проанализировать популярные композиции в танцевальной стилистике, то можно отметить, что они звучат очень «громко» (правильнее сказать плотно). Такой эффект «громкого» звука – это следствие сужения динамического диапазона сигнала и последующее повышение уровня сигнала (увеличение среднеквадратического значение уровня сигнала – RMS).
RMS (root mean square) – среднеквадратическое(средневзвешенное) значение.
Динамическая обработка в большей степени применяется для упрощения процесса изменения громкости различных участков сигнала. Такую обработку также можно выполнить, используя автоматизацию громкости. Однако в некоторых случаях это занимает слишком много времени. Поэтому не является целесообразным.
Все процессоры динамической обработки, в той или иной мере, применяются для изменения уровня сигнала на определённых участках аудиосигнала.
Основными устройствами динамической обработки звука являются:
Рассмотрим подробнее каждый прибор.
Компрессор
Это самый часто используемый прибор динамической обработки. Он предназначен в основном для сужения динамического диапазона сигнала. Однако его применение этим не ограничивается. Часто компрессор применяется для выделения атаки сигнала, сайдчейн компрессии, склеивания инструментов в группах, а также для создания необычных эффектов.
Классический компрессор имеет следующие параметры:
Threshold – порог срабатывания (дБ). Если обрабатываемый сигнал превысит этот порог, то компрессор включится, и будет обрабатывать сигнал в соответствии с настройками.
Ratio – коэффициент компрессии или степень компрессии (относительная величина: 2:1; 3:1; 4:1 и т.п.). Показывает во сколько раз будет сжат сигнал, который превышает порог срабатывания. Например, если уровень сигнала — 4 дБ, порог срабатывания — 8 дБ (8-4=4 дБ), степень компрессии 2:1, то разница между уровнем сигнала и порогом срабатывания будет сжата в два раза (4:2=2 дБ). Таким образом, после компрессии уровень сигнала уменьшится на 2 дБ и будет составлять 6 дБ.
Attack – время срабатывания (мс). Указывает компрессору как быстро после превышения порога срабатывания необходимо сжать сигнал. Это время от момента превышения порога срабатывания до момента максимальной компрессии («плавность начала компрессии» если так можно выразится). Можно провести аналогию атаки огибающей и атаки компрессора.
Release – время восстановления (мс). Указывает компрессору, как быстро необходимо перейти в режим ожидания (выключится). Этот параметр отображает плавность выключения компрессора (по аналогии с параметром восстановления огибающей).
Make Up (Gain) – компенсация громкости на выходе компрессора (дБ).
После компрессии уровень сигнала снижается (в вышеприведённом примере на 2 дБ) в соответствии с настройками компрессора. Параметр Make Up позволяет скомпенсировать потерянную громкость.
Нужно отметить, что компрессор сжимает сигнал превышающий порог срабатывания (уменьшая его), при этом самые тихие участки (не превышающие порог) остаются без изменений. После компенсации громкости максимальный уровень возвращается на своё прежнее значение, при этом повышается уровень и на всех остальных участках сигнала (тихие участки становятся громче). Такая процедура сужает динамический диапазон сигнала. Это позволяет сделать аудиосигнал более читаемым в миксе.
Компрессоры различаются по алгоритму работы и функциональности. Также существуют многополосные компрессоры, позволяющие отдельно компрессировать различные частотные диапазоны (полосы) сигнала. В таких компрессорах для частотного разделения сигнала используется кроссовер.
Многополосный компрессор iZotope Ozone 7 Dynamics
Для большего понимания предлагаю посмотреть видео «Что такое компрессия звука?».
О том, как настаивать и использовать компрессор читайте в статьях:
Транзиент шейпер
Этот прибор представляет собой урезанную версию компрессора, предназначенную для работы с временными параметрами сигнала (Attack и Release). Классический транзиент шейпер позволяет увеличивать уровень атаки и восстановления сигнала в соответствии с выбранной кривой.
Ярким представителем этого класса устройств является плагин Transient Shaper 2 от компании Schaack Audio Technologies.
Transient Shaper 2
Чаще всего транзиент шейпер используется для усиления атаки.
Лимитер и максимайзер
Лимитер представляет собой компрессор со степенью компрессии ∞:1. Задачей лимитера является ограничение сигнала превышающего установленный порог. Этот прибор имеет те же параметры, что и компрессор (Threshold, Attack, Release и Gain).
Максимайзер – это лимитер с автоматической компенсацией громкости. Это устройство позволяет повысить уровень сигнала на мастере, при этом избегая клиппирования.
Это прибор, который позволяет избавиться от различных шумов. Гейт (gate – с англ. ворота) пропускает сигнал, который превышает порог Threshold и не пропускает сигнал ниже этого порога.
Гейт часто используется при обработке вокала или других инструментов записанных вживую.
Основными параметрами гейта, являются:
Threshold – порог ограничения (дБ). Если сигнал опускается ниже этого порога, то гейт не пропускает этот сигнал (сигнал подавляется). Все что выше порога остаётся без изменений.
Ratio – коэффициент подавления (относительная величина). Показывает насколько сильно сигнал будет подавлен.
Attack – время срабатывания гейт (мс). Насколько быстро (плавно) будет подавлен сигнал.
Release – время восстановления (мс). Насколько быстро (плавно) будет восстановлен сигнал или как скоро полностью выключится гейт после того, как уровень сигнала превысит порог ограничения.
Одним из лучших гейтов на сегодняшний день является FabFilter Pro-G.
Экспандер
Это прибор, выполняющий противоположные компрессору функции. Он позволяет увеличить динамический диапазон сигнала (разницу между самым громким и самым тихим участком).
Существует два вида экспандеров – понижающий и повышающий.
Первый понижает уровень сигнала ниже установленного порога, а второй повышает уровень сигнала выше заданного порога.
Основные параметры понижающего экспандера:
Threshold – порог срабатывания (дБ). Если уровень сигнала будет ниже порога срабатывания, то экспандер включится и ослабит сигнал, не превышающий этот порог в соответствии с настройками.
Ratio – коэффициент ослабления (относительная величина). Показывает, во сколько раз ослабится сигнал, не превышающий порог срабатывания.
Attack и Release – время атаки и время восстановления (мс) (аналогично компрессору).
Основные параметры повышающего экспандера:
Threshold – порог срабатывания (дБ). Если уровень сигнала будет выше порога срабатывания, то экспандер включится и усилит сигнал, превышающий этот порог в соответствии с настройками.
Ratio – коэффициент ослабления (относительная величина). Показывает, во сколько раз усилится сигнал, превышающий порог срабатывания.
Attack и Release – время атаки и время восстановления (мс)(аналогично компрессору).
В качестве повышающего экспандера может быть использован компрессор Waves С1 comp с коэффициентом компрессии от 0,5:1 до 0,99:1.
Деэссер и депоппер
Деэссер – это прибор, который позволяет автоматически устранять шипящие звуки в вокальных партиях в соответствии с настройками.
Для того, чтобы не исправлять шипящие в вокальной партии с помощью автоматизации часто прибегают к помощи деэссера. Однако необходимо отметить, что автоматизация всё же является более приемлемым вариантом (хоть и занимает больше времени).
Депоппер – это прибор, который призван подавлять бубнящие звуки в вокале.
По сути деэссер и депоппер работают по одному и тому же принципу.
Одним из самых популярных деэссеров является FabFilter Pro-DS.
Ещё одним вариантом устранения огрехов вокалиста (шипящие и бубнящие) является использование динамической эквализации.
О том, что это такое читайте в статье «Что такое динамическая эквализация?».
Как я уже говорил, все приборы динамической обработки призваны автоматизировать и ускорить процесс обработки сигнала (выравнивание динамики, выделение атаки, устранение шумов и т.п.).
При сведении композиции динамическая обработка является необходимым этапом, даже если она выполнена без использования вышеописанных устройств.
Tube-Tech. Динамические процессоры
Звуковые компрессоры всегда были и остаются главным инструментом в музыкальной студии, позволяющим получить выразительную динамику вокала и сольных инструментов, плотную звуковую фактуру ударных инструментов, а также добиться сбалансированного, качественного звучания всей фонограммы.
Звуковым эталоном, как известно, является оригинальное, натуральное звучание голоса и различных музыкальных инструментов. К сожалению, большинство таких звуковых источников обладает чрезмерно большим динамическим диапазоном, заведомо превышающим возможности звукозаписывающего тракта современных студий звукозаписи. А динамические характеристики различных потребительских устройств звуковоспроизведения и вовсе отличаются от идеала в разы. Так как же сохранить и донести до слушателя все нюансы исходного звукового материала?
На помощь могут прийти специализированные динамические процессоры, задача которых корректно сжать динамический диапазон, сделать тихое несколько громче, а громкое, наоборот, тише. Разумеется, важно, чтобы алгоритм работы таких процессоров имел широкие пределы регулировок от «мягкого» компрессора до «жесткого» лимитера. Но главное, чтобы студийный динамический процессор мог существенно влиять на характер звучания, улучшать деталировку и четкость во-
кала, подчеркивать атаки ритм-секции, а также в зависимости от задачи формировать необходимую динамику звуковой картинки.
Ламповые компрессоры/лимитеры Tube-Tech (Дания) уже десятки лет используются в лучших студиях по всему миру. Схемотехнические решения и технологии процессоров Tube-Tech, созданные еще на заре становления индустрии звукозаписи, по-прежнему не теряют своей актуальности, обеспечивая превосходное качество звукового тракта, а также творческий потенциал, необходимый для достижения разнохарактерного и по-настоящему художественного звучания.
CL 1B Opto Compressor
По мнению большинства проаудио экспертов, CL 1B является наиболее востребованным и значимым студийным компрессором в истории всех времен и народов. Начиная с 1987 года было выпущено более 16 тысяч таких устройств, которые и по сей день успешно используются лучшими студиями мира. Алгоритм компрессии CL 1B использует метод оптического усреднения управляющего сигнала VCA, что чрезвычайно благоприятно сказывается на характере его работы – чистая музыкальная компрессия, без каких-либо негативных звуковых оттенков. CL 1B идеально подходит для динамической обработки вокала, а также сольных музыкальных инструментов в самых различных стилях и жанрах музыки.
Ламповый монокомпрессор CL 1B имеет выдающиеся характеристики качества звукового тракта, классические регуляторы управления, наглядный стрелочный VU-метр и возможность внешнего управления посредством SIDECHAIN входа и выхода. Высота устройства составляет 3U.
CL 2A Dual Opto Compressor
Двухканальный ламповый компрессор CL 2A во многом базируется на своем легендарном предшественнике CL 1B, что вовсе не означает его стереоверсию. Имеется ряд отличий во входном трансформаторе, ламповом каскаде усиления и органах управления компрессора. Кроме того, в отличие от CL 1B, CL 2A имеет другой оптический элемент, рождающий более «округлый» характер компрессии. В сумме эти изменения позволяют шире использовать CL 2A как для работы с солистами, так и для динамической обработки аккомпанемента (клавишных инструментов, гитар и т.п.). Тем не менее компрессоры CL 2A и CL 1B имеют сходный характер звучания, позволяющий получить замечательный звуковой результат.
LCA 2B Dual Channel Tube Compressor
Двухканальный компрессор LCA 2B обладает радикально иным характером компрессии благодаря использованию лампового алгоритма VCA, часто называемого Vari Mu. Этот вид обеспечивает самую мощную звуковую компрессию, прекрасно подходящую для работы с ударными инструментами, ритм-секцией, а также динамичным вокалом. В некотором смысле LCA 2B можно назвать аналогом компрессора Fairchild 670, так обладая отличной от Fairchild схемой, LCA 2B реализует тот же принцип, когда не происходит потери высоких частот в момент срабатывания компрессора.
LCA 2B имеет независимые алгоритмы компрессора и лимитера на каждом канале, что позволяет лучше контролировать уровни импульсных звуковых сигналов. Для визуального отображения быстрых динамических изменений компрессор LCA 2B имеет LED-индикаторы уровня сигналов.
SMC 2BM Multiband Mastering Opto Compressor
В отличие от традиционных компрессоров, предназначенных для индивидуальной обработки звуковых каналов, SMC 2BM способен работать с микшированной суммой звуковых источников, что делает его превосходным динамическим процессором для звукового сведения, а также мастеринга.
Входной стереосигнал внутри SMC 2BM разделяется на три частотные полосы (НЧ/СЧ/ВЧ) для их независимой динамической обработки с последующим обратным суммированием на выходе процессора. Таким образом, появляется замечательная возможность дифференцировано подойти к вопросу сжатия динамического диапазона на различных участках частотного спектра фонограммы. Например, можно, не трогая оригинального звучания средних частот, существенно изменить динамические характеристики крайних частотных диапазонов (НЧ и ВЧ), что в этом случае позволит, с одной стороны, сохранить естественную динамику фонограммы в целом, а с другой – добиться насыщенного и вместе с тем стабильного уровня звучания низких и высоких частот.
Для оптимального выбора точки раздела полос SMC 2BM имеет соответствующий НЧ/СЧ-селектор кроссовера на 12 положений в диапазоне 60-1200 Гц, а также СЧ/ВЧ-селектор кроссовера на 6 положений в диапазоне 1,2-6 кГц.
Для чего нужен динамический процессор
Уроки музыки на компьютере
Урок 11.
Динамическая обработка аудиосигналов на ПК.
Часть II
Виртуальные приборы динамической обработки звука
Сегодня я познакомлю вас с двумя виртуальными устройствами динамической обработки: Dynamics Range Processing (неотъемлемый элемент программы Cool Edit Pro) и FX Dynamics Processor (DirectX-плагин, входящий в поставку музыкального редактора Sonar).
Они могут делать почти все, на что способны их более дорогие железные «коллеги». Единственный недостаток в том, что компьютер, оснащенный этими программными средствами, нельзя использовать на концертах для обработки в реальном времени звука, поступающего с микрофонов. Просто пока еще не всякий компьютер обладает необходимым для этого быстродействием.
В окне Dynamics Range Processing программы Cool Edit Pro реализован виртуальный универсальный прибор динамической обработки. В зависимости от выбранных значений параметров он может быть гейтом, компрессором, экспандером, лимитером и деэссером. Причем вид обработки и значения параметров вы можете задавать как графически, так и численно. В окне диалога Dynamics Range Processing четыре вкладки:
Graphic служит для изменения графическим путем характера и параметров динамической обработки.
Traditional служит той же цели, но управление параметрами производится традиционным (численным) способом.
Attack/Release предназначена для выбора временных параметров включения и выключения процедуры динамической обработки.
Band Limiting обеспечивает выбор обрабатываемого частотного диапазона.
Если график представляет собой прямую линию, проходящую из нижнего левого угла рабочего поля в верхний правый, это означает, что динамической обработки сигнала нет. Каков уровень входного сигнала, таков и уровень сигнала выходного.
Щелкнув левой кнопкой мыши на графике, вы создадите узел (точку перегиба графика). Не отпуская кнопку мыши, перемещайте курсор. Координаты узла при этом будут отображаться под рабочим полем.
Двойным щелчком левой (или одинарным щелчок правой) кнопкой мыши на узле графика вы откроете окно диалога Edit Point, в котором можно совершенно точно численным способом задать координаты узла.
Кнопка Invert позволяет инвертировать график, то есть заменить на точную противоположность исходному: там, где раньше производилась компрессия, будет экспандирование, и наоборот. Если установлен флажок Spline, то «угловатый» график заменяется его сплайн-аппроксимацией (сглаживается).
Результат сглаживания характеристики
Установив флажок Create Envelope Only и нажав кнопку OK, вы создадите огибающую амплитуды сэмпла. Для того чтобы лучше представить себе, что такое огибающая амплитуды, сравните верхний рисунок (исходный сигнал) с нижним (огибающая амплитуды сигнала).
Исходный сигнал (а) и его огибающая (б)
Видно, что полученный сигнал лишен тонального заполнения, характерного для исходного сэмпла. Исчезли все периодические колебания, осталась только функция, график которой описывает закон изменения во времени амплитуды исходного сэмпла.
Можно сравнить не только графики, но и звучание исходного и полученного сэмплов. Скорее всего, вам не понравятся новые слуховые ощущения: кроме тресков и шелеста ничего не слышно. Но огибающая и не предназначена для того, чтобы ее слушали отдельно от тонального заполнения. Не случайно под надписью у флажка Create Envelope Only имеется приписка preview as noise, поясняющая, что при предварительном прослушивании с помощью кнопки Preview в качестве заполнения огибающей используется шум. Это позволяет на слух оценить «чистое», не замаскированное тональным заполнением слуховое впечатление от огибающей. Огибающую можно скопировать или сохранить в файле. Это ведь все равно сэмпл, правда, звучащий специфически. Какая же польза от него?
Вкладка Traditional содержит ту же информацию о преобразованиях динамического диапазона, что и вкладка Graphic, но информация представлена в числовой, а не графической форме. На вкладке Attack/Release вы можете отредактировать параметры усилительного и детекторного каналов виртуального прибора динамической обработки. В группах Gain Processor и Level Detector содержится опция Joint Channels (Обрабатывать оба канала совместно) и поля для ввода следующих параметров:
В реальном времени царит принцип причинно-следственной связи, нарушить которой можно лишь при наличии машины времени. Как отреагирует устройство динамической обработки, например, ограничивающее сигнал, на резкий перепад уровня? Естественно, при появлении такого скачка уменьшит усиление. Но на это понадобится некоторое время. Поэтому амплитуда сигнала будет уменьшена не точно в момент появления скачка уровня, а с некоторым запаздыванием. На выход успеет «проскочить» импульс, длительность которого определяется временем реакции устройства. Значит, в реальном времени, если искусственно не вводить задержку сигнала, избежать искажений при включении и выключении обработки невозможно.
Когда обработка ведется не в реальном времени, данной проблемы не существует. Программа анализирует и преобразует хранящиеся в файле звуковые данные за несколько проходов. Во время первого прохода выявляются отсчеты, соответствующие заданному критерию. Например, отмечаются точки резкого изменения значений отсчетов. Во время следующих проходов обработка ведется либо, начиная точно с выявленных
отсчетов, либо даже с некоторым упреждением. Таким образом, можно получить результат, характерный для безынерционных, идеальных устройств обработки, которых не существует в природе.
На вкладке Band Limiting следует задать нижнюю (Low Cutoff) и верхнюю (High Cutoff) граничные частоты обрабатываемого диапазона. Опции этой вкладки позволяют подвергать динамической обработке не весь сигнал в целом, а только его отдельные спектральные составляющие. Например, динамическую обработку можно вести в диапазоне частот, характерном для свистящих звуков в речи человека. Так реализован виртуальный деэссер.
В списке пресетов вы найдете реализации всех актуальных методов динамической обработки.
Окно DX-плагина FX Dynamics Processor
В правой части окна расположен график зависимости уровня обработанного сигнала (Output) от уровня входного сигнала (Input). На графике щелчком мыши можно создать любое количество узлов (точек перегиба), причем они могут располагаться не только на диагонали, но и в любой точке координатной плоскости. Это означает, что данный модуль обладает свойствами всех классических устройств динамической обработки звука: гейта, экспандера, компрессора и лимитера. Кроме того, он позволяет реализовать сложные комбинированные алгоритмы динамической обработки.
Перечислю основные параметры эффекта:
С помощью опций группы Detection Algorithm выбирается метод детектирования уровня сигнала.
Юрий Петелин. Динамическая обработка звука на ПК
Итак, динамическая обработка. Формально она заключается в изменении динамического диапазона аудиосигналов. Но для применения ее во благо качеству звука этой фразы явно недостаточно. Поэтому начнем с начала.
Уровень и динамический диапазон звукового сигнала
Источник звуковых колебаний излучает в окружающее пространство энергию. Количество звуковой энергии, проходящей за секунду через площадь в 1 м2, расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковых колебаний, называют интенсивностью (силой) звука.
Порогу слышимости соответствует интенсивность звука Iзв0 = 10-12 Вт/м2 или звуковое давление pзв0 = 2Ч10-5 Па.
Верхний предел определяется значениями Iзв. макс. = 1 Вт/м2 или pзв. макс. = 20 Па. При восприятии звука такой интенсивности у человека появляются болевые ощущения.
В области звуковых давлений, существенно превышающих стандартный порог слышимости, величина ощущения пропорциональна не амплитуде звукового давления pзв, а логарифму отношения pзв/pзв0. Поэтому звуковое давление и интенсивность звука часто оценивают в логарифмических единицах децибелах (дБ) по отношению к стандартному порогу слышимости.
Диапазон изменения звуковых давлений от абсолютного порога слышимости до болевого порога составляет для разных частот от 90 дБ до 130 дБ.
Если ухо человека воспринимает одновременно два или несколько звуков различной громкости, то более громкий звук заглушает (поглощает) слабые звуки. Происходит так называемая маскировка звуков, и ухо воспринимает только один, более громкий, звук. Сразу после воздействия на ухо громкого звука снижается восприимчивость слуха к слабым звукам. Эта способность называется адаптацией слуха.
Таким образом, порог слышимости в значительной степени зависит от условий прослушивания: в тишине или же на фоне шума (или другого мешающего звука). В последнем случае порог слышимости повышается. Это свидетельствует о том, что помеха маскирует полезный сигнал.
Слуховой аппарат человека обладает определенной инерционностью: ощущение возникновения звука, а также его прекращения появляется не сразу.
Уровень аудиосигнала характеризует сигнал в определенный момент и представляет собой выраженное в децибелах выпрямленное и усредненное за некоторый предшествующий промежуток времени напряжение аудиосигнала.
Под динамическим диапазоном аудиосигнала понимают отношение максимального звукового давления к минимальному или отношение соответствующих напряжений. В таком определении нет сведений о том, какое давление и напряжение считается максимальным и минимальным. Наверное, поэтому определенный таким образом динамический диапазон сигнала, называется теоретическим. Наряду с этим динамический диапазон аудиосигнала можно определить и экспериментально как разность максимального и минимального уровней для достаточно длительного периода. Это значение существенно зависит от выбранного времени измерения и типа измерителя уровней.
Динамические диапазоны музыкальных и речевых акустических сигналов разных типов, измеренные с помощью приборов, составляют в среднем:
При записи уровни необходимо регулировать. Объясняется это тем, что исходные (необработанные) сигналы зачастую имеют большой динамический диапазон (например, до 80 дБ у симфонической музыки), а в домашних условиях аудиопрограммы прослушиваются в диапазоне порядка 40 дБ.
Ручной регулировке уровней присущ недостаток. Время реакции звукорежиссера составляет около 2 с даже если партитура композиции ему заранее известна. Это приводит к погрешности в поддержании максимальных уровней музыкальных программ до 4 дБ в обе стороны.
Динамический диапазон сигнала нужно согласовывать с динамическими диапазонами устройств записи, усиления, передачи.
Для увеличения дальности действия FM радиостанций динамический диапазон аудиосигнала нужно сжимать. Для снижения уровня шума в паузах динамический диапазон желательно увеличивать.
В конце концов, мода, диктующая свои условия во всех сферах человеческой деятельности, в том числе и в звукозаписи, требует насыщенного, плотного звучания современной музыки, которое достигается резким сужением ее динамического диапазона.
Звуковая волна (огибающая громкости) фрагмента оперы С. Рахманинова «Алеко»,
и современной танцевальной музыки.
В классической музыке важны нюансы, танцевальная музыка должна быть «сильнодействующей».
Этим диктуется необходимость в применении устройств автоматической обработки уровней сигналов.
Устройства динамической обработки
Устройства автоматической обработки уровней сигналов можно классифицировать по ряду критериев, наиболее важные среди них: инерционность срабатывания и выполняемая функция.
По критерию инерционности срабатывания различают безинерционные (мгновенного действия) и инерционные (с изменяющимся коэффициентом передачи) авторегуляторы уровня:
Когда на входе безинерционного авторегулятора уровень сигнала превышает номинальное значение, на выходе вместо синусоидального сигнала получается трапецевидный. Хотя безинерционные авторегуляторы просты, их применение приводит к сильным искажениям.
Инерционным называется такой авторегулятор уровня, у которого коэффициент передачи автоматически изменяется в зависимости от уровня сигнала на входе. Эти авторегуляторы уровня искажают форму сигналов только в течение незначительного интервала времени. Подбором оптимального времени срабатывания такие искажения можно сделать малоощутимыми на слух.
В зависимости от выполняемых функций инерционные авторегуляторы уровня подразделяют на:
Амплитудная характеристика лимитера
Автостабилизатор уровня предназначен для стабилизации уровней сигналов. Это бывает необходимо для выравнивания громкости звучания отдельных фрагментов фонограммы. Принцип действия автостабилизатора аналогичен принципу действия ограничителя. Отличие заключается в том, что номинальное выходное напряжения автостабилизатора приблизительно на 5 дБ меньше номинального выходного уровня ограничителя.
Амплитудная характеристика компрессора
Экспандер имеет обратную по отношению к компрессору амплитудную характеристику. Применяют его в том случае, когда необходимо восстановить динамический диапазон, преобразованный компрессором.
Амплитудная характеристика экспандера
Авторегуляторы для сложного преобразование динамического диапазона, имеют несколько каналов управления. Например, сочетание ограничителя, автостабилзатора, экспандера и порогового шумоподавителя позволяет стабилизировать громкость звучания различных фрагментов композиции, выдерживать максимальные уровни сигнала и подавлять шумы в паузах.
Структура устройств динамической обработки
Основной канал в схеме с прямой регулировкой включает в себя усилители звуковых частот, линию задержки и регулируемый элемент. Последний под воздействием управляющего напряжения способен изменять свой коэффициент передачи. Основной канал в схеме с обратной регулировкой содержит в себе все перечисленные элементы за исключением линии задержки.
Линия задержки, имеющаяся в основном канале схемы с прямой регулировкой, позволяет каналу управления работать с некоторым упреждением. Всплеск уровня сигнала будет обнаружен им раньше, чем сигнал достигнет регулируемого элемента. Поэтому существует принципиальная возможность устранения нежелательных переходных процессов. Перепады уровня могут быть обработаны практически идеально. Однако фазочастотная характеристика аналоговой линии задержки отлична от линейной. Различие фазовых сдвигов для разных спектральных составляющих сигнала приводит к искажению формы широкополосного сигнала при прохождении линии задержки. Цифровые линии задержки лишены этого недостатка, но для их применения сигнал необходимо сначала оцифровать. В виртуальных устройствах обработки сигнал обрабатывается в цифровой форме, а проблемы с алгоритмической реализацией функциональных элементов отсутствуют.
Временные характеристики
Итак, задача канала управления заключается в обнаружении момента пересечения аудиосигналом порога, измерении уровня аудиосигнала относительно порога и выработке управляющего напряжения.
Существо обработки зависит от вида характеристики регулируемого элемента основного канала. Например, если с ростом управляющего напряжения, подаваемого на регулируемый элемент, его коэффициент передачи уменьшается, то получается компрессор, если увеличивается, то экспандер.
В основном канале, как правило, можно также изменять коэффициенты передачи усилителей и время срабатывания регулирующего элемента при его включении и выключении. Чтобы реализовать сложные алгоритмы динамической обработки, нужно использовать не один, а несколько основных каналов и каналов управления.
Для оценки инерционности устройств динамической обработки введены две временные характеристики: время срабатывания и время восстановления.
На рисунке приведен пример резкого увеличения уровня сигнала (звуковая волна вверху) и результата отработки скачка уровня компрессором. Заметна задержка в срабатывании компрессора после появления скачка и запаздывание с выключением после завершения пика сигнала.
Проявление инерционности устройства динамической обработки
Выбор временных параметров устройств динамической обработки в основном определяется назначением и типом устройства.
Именно неправильный выбор временных параметров компрессора и является одной из причин плохого звука в фильмах, о которых шла речь в начале статьи. Кроме этого: не те микрофоны, не там расположены, не те устройства динамической обработки, шумящая аппаратура… Конечно, звукооператоры могут ссылаться на сложные условия записи звука в неприспособленных помещениях. Но все познается в сравнении. Если вы иногда смотрите сериал «Убойная сила 2», то не могли не заметить, что в нем речь персонажей разборчива, музыка в звуковую ткань вплетена очень естественно, а звук не замаскирован такими шумами, которые бы не соответствовали замыслу режиссера, даже в том случае, когда съемки ведутся на самом настоящем рынке.
Виртуальные приборы динамической обработки звука
Сегодня я познакомлю вас с двумя виртуальными устройствами динамической обработки: Dynamics Range Processing (неотъемлемый элемент программы Cool Edit Pro) и FX Dynamics Processor (DirectX-плагин, входящий в поставку музыкального редактора Sonar).
Они могут делать почти все, на что способны их более дорогие железные «коллеги». Единственный недостаток в том, что компьютер, оснащенный этими программными средствами, нельзя использовать на концертах для обработки в реальном времени звука, поступающего с микрофонов. Просто пока еще не всякий компьютер обладает необходимым для этого быстродействием.
В окне Dynamics Range Processing программы Cool Edit Pro реализован виртуальный универсальный прибор динамической обработки. В зависимости от выбранных значений параметров он может быть гейтом, компрессором, экспандером, лимитером и деэссером. Причем вид обработки и значения параметров вы можете задавать как графически, так и численно. В окне диалога Dynamics Range Processing четыре вкладки:
Graphic служит для изменения графическим путем характера и параметров динамической обработки.
Traditional служит той же цели, но управление параметрами производится традиционным (численным) способом.
Attack/Release предназначена для выбора временных параметров включения и выключения процедуры динамической обработки.
Band Limiting обеспечивает выбор обрабатываемого частотного диапазона.
Если график представляет собой прямую линию, проходящую из нижнего левого угла рабочего поля в верхний правый, это означает, что динамической обработки сигнала нет. Каков уровень входного сигнала, таков и уровень сигнала выходного.
Щелкнув левой кнопкой мыши на графике, вы создадите узел (точку перегиба графика). Не отпуская кнопку мыши, перемещайте курсор. Координаты узла при этом будут отображаться под рабочим полем.
Двойным щелчком левой (или одинарным щелчок правой) кнопкой мыши на узле графика вы откроете окно диалога Edit Point, в котором можно совершенно точно численным способом задать координаты узла.
Кнопка Invert позволяет инвертировать график, то есть заменить на точную противоположность исходному: там, где раньше производилась компрессия, будет экспандирование, и наоборот. Если установлен флажок Spline, то «угловатый» график заменяется его сплайн-аппроксимацией (сглаживается).
Результат сглаживания характеристики
Установив флажок Create Envelope Only и нажав кнопку OK, вы создадите огибающую амплитуды сэмпла. Для того чтобы лучше представить себе, что такое огибающая амплитуды, сравните верхний рисунок (исходный сигнал) с нижним (огибающая амплитуды сигнала).
Исходный сигнал (а) и его огибающая (б)
Видно, что полученный сигнал лишен тонального заполнения, характерного для исходного сэмпла. Исчезли все периодические колебания, осталась только функция, график которой описывает закон изменения во времени амплитуды исходного сэмпла.
Можно сравнить не только графики, но и звучание исходного и полученного сэмплов. Скорее всего, вам не понравятся новые слуховые ощущения: кроме тресков и шелеста ничего не слышно. Но огибающая и не предназначена для того, чтобы ее слушали отдельно от тонального заполнения. Не случайно под надписью у флажка Create Envelope Only имеется приписка preview as noise, поясняющая, что при предварительном прослушивании с помощью кнопки Preview в качестве заполнения огибающей используется шум. Это позволяет на слух оценить «чистое», не замаскированное тональным заполнением слуховое впечатление от огибающей. Огибающую можно скопировать или сохранить в файле. Это ведь все равно сэмпл, правда, звучащий специфически. Какая же польза от него?
Вкладка Traditional содержит ту же информацию о преобразованиях динамического диапазона, что и вкладка Graphic, но информация представлена в числовой, а не графической форме. На вкладке Attack/Release вы можете отредактировать параметры усилительного и детекторного каналов виртуального прибора динамической обработки. В группах Gain Processor и Level Detector содержится опция Joint Channels (Обрабатывать оба канала совместно) и поля для ввода следующих параметров:
В реальном времени царит принцип причинно-следственной связи, нарушить которой можно лишь при наличии машины времени. Как отреагирует устройство динамической обработки, например, ограничивающее сигнал, на резкий перепад уровня? Естественно, при появлении такого скачка уменьшит усиление. Но на это понадобится некоторое время. Поэтому амплитуда сигнала будет уменьшена не точно в момент появления скачка уровня, а с некоторым запаздыванием. На выход успеет «проскочить» импульс, длительность которого определяется временем реакции устройства. Значит, в реальном времени, если искусственно не вводить задержку сигнала, избежать искажений при включении и выключении обработки невозможно.
Когда обработка ведется не в реальном времени, данной проблемы не существует. Программа анализирует и преобразует хранящиеся в файле звуковые данные за несколько проходов. Во время первого прохода выявляются отсчеты, соответствующие заданному критерию. Например, отмечаются точки резкого изменения значений отсчетов. Во время следующих проходов обработка ведется либо, начиная точно с выявленных
отсчетов, либо даже с некоторым упреждением. Таким образом, можно получить результат, характерный для безынерционных, идеальных устройств обработки, которых не существует в природе.
На вкладке Band Limiting следует задать нижнюю (Low Cutoff) и верхнюю (High Cutoff) граничные частоты обрабатываемого диапазона. Опции этой вкладки позволяют подвергать динамической обработке не весь сигнал в целом, а только его отдельные спектральные составляющие. Например, динамическую обработку можно вести в диапазоне частот, характерном для свистящих звуков в речи человека. Так реализован виртуальный деэссер.
В списке пресетов вы найдете реализации всех актуальных методов динамической обработки.
Окно DX-плагина FX Dynamics Processor
В правой части окна расположен график зависимости уровня обработанного сигнала (Output) от уровня входного сигнала (Input). На графике щелчком мыши можно создать любое количество узлов (точек перегиба), причем они могут располагаться не только на диагонали, но и в любой точке координатной плоскости. Это означает, что данный модуль обладает свойствами всех классических устройств динамической обработки звука: гейта, экспандера, компрессора и лимитера. Кроме того, он позволяет реализовать сложные комбинированные алгоритмы динамической обработки.
Перечислю основные параметры эффекта:
С помощью опций группы Detection Algorithm выбирается метод детектирования уровня сигнала.