Dynamic range compression что это
Просто о звуке: Обсуждаем сжатие динамического диапазона
Совсем недавно мы обсуждали старый новый звук высокого разрешения. Эту тему изначально поднял Стив Гуттенберг. Иногда мы отталкиваемся от оценок Стива в попытке найти свои решения и ответы на вопросы.
Сегодня мы решили привести основные моменты из очередного материала эксперта.
Стив говорит об альбоме Стивена Уилсона от MA Recordings и Reference Recordings. Он приводит его в качестве примера того, насколько хорошим может быть цифровой звук. Но это редкость в эпоху борьбы за громкость и сжатие.
Суть сжатия динамического диапазона в том, что оно уменьшает естественное соотношение между самым громким и самым тихим звуком на записи. Конечно, сильно сжатая музыка – это не новое веяние. Стив приводит в качестве примера альбомы Motown 60-х годов, Led Zeppelin и альбомы Wilco и Radiohead.
«Сжатие применяется на всех этапах создания музыки, поэтому часть динамического диапазона может быть давно утеряна к тому моменту, когда мастеринг-инженер выполняет последний прогон.
Когда люди говорят, что им нравится звук аудиозаписи, я считаю, что им нравится музыка, как если бы звук и музыка были неразделимыми терминами. Но для себя я дифференцирую эти понятия.
С точки зрения меломана, звук может быть грубым и сырым, но это не будет иметь значения для большинства слушателей»
На ГТ достаточно активно обсуждают тему компрессии. В одном из материалов были разобраны основные типы сжатия и рекомендации по работе с этим инструментом.
Стив замечает, что сжатие применяется непосредственно во время звукозаписи, во время микширования и только потом во время мастеринга. Исходя из данного положения дел, достаточно сложно сказать, как звучали инструменты и вокальная партия в самом начале процесса.
С помощью компрессии громкость вокала сохраняется на нужном уровне на протяжении всей песни или немного выделяется на фоне остальных звуков. Аналогичная ситуация и с инструментами но, чтобы понять, как пользоваться сжатием и не переусердствовать, уходят годы.
Парочка интересных обсуждений на основе наших материалов:
Динамическая компрессия
Динамическая компрессия (Dynamic range compression, DRC) — сужение (или расширение в случае экспандера) динамического диапазона фонограммы. Динамический диапазон, это разница между самым тихим и самым громким звуком. Иногда самым тихим в фонограмме будет звук чуть громче уровня шума, а иногда чуть тише самого громкого. Аппаратные устройства и программы, осуществляющие динамическую компрессию, называют компрессорами, выделяя среди них четыре основные группы: собственно компрессоры, лимитеры, экспандеры и гейты.
Ламповый аналоговый компрессор DBX 566
Понижающая и повышающая компрессия
Понижающая компрессия (Downward compression) уменьшает громкость звука, когда она начинает превышать определенное пороговое значение, оставляя более тихие звуки в неизменном виде. Экстремальным вариантом понижающей компрессии является лимитер. Повышающая компрессия (Upward compression), наоборот, увеличивает громкость звука, если она ниже порогового значения, не затрагивая более громкие звуки. При этом оба вида компрессии сужают динамический диапазон аудиосигнала.
Экспандер и Гейт
Если компрессор уменьшает динамический диапазон, экспандер его увеличивает. Когда уровень сигнала становится выше порогового уровня, экспандер увеличивает его еще больше, таким образом увеличивая разницу между громкими и тихими звуками. Подобные устройства часто используются при записи барабанной установки, чтобы отделить звуки одних барабанов от других.
Гейт, как и другие типы компрессоров, может быть частотно-зависимым (т.е. по-разному обрабатывать определенные частотные полосы) и может работать в режиме side-chain (см. ниже).
Принцип работы компрессора
Существуют различные аналоговые технологии управляемого усиления (variable-gain amplification), каждая со своими достоинствами и недостатками: ламповые, оптические с использованием фоторезистров и транзистрные. При работе с цифровым звуком (в звуковом редакторе или DAW) могут использоваться собственные математические алгоритмы или эмулироваться работа аналоговых технологий.
Основные параметры компрессоров
Threshold
Ratio
Степень уменьшения уровня определяется параметром ratio (отношение): ratio 4:1 означает, что если входной уровень на 4 дБ превышает порог, уровень выходного сигнала будет выше порога на 1 дБ.
Например:
Threshold = −10 dB
Входной сигнал = −6 dB (на 4 dB выше порогового уровня)
Выходной сигнал = −9 dB (на 1 dB выше порогового уровня)
Важно иметь в виду, что подавление уровня сигнала продолжается и некоторое время после того, как он упадет ниже порогового уровня, и это время определяется значением параметра release.
Компрессия с максимальным значением ratio ∞:1 называется лимитированием (limiting). Это означает, что любой сигнал выше порогового уровня подавляется до порогового уровня (за исключением короткого периода после резкого увеличения входной громкости). Подробнее см. ниже «Лимитер».
Примеры различных значений Ratio
Attack и Release
Компрессор предоставляет определенный контроль над тем, как быстро он реагирует на изменение динамики сигнала. Параметр Attack определяет время, за которое компрессор уменьшает коэффициент усиления до уровня, который определяется параметром Ratio. Release определяет время, за которое компрессор, наоборот, увеличивает коэффициент усиления, или возвращает к нормальному, если уровень входного сигнала падает ниже порогового значения.
Фазы Attack и Release
Во многих компрессорах параметры Attack и Release могут настраиваться, но в некоторых они заданы изначально и не регулируются. Иногда они обозначаются как «automatic» или «program dependent», т.е. изменяются в зависимости от входного сигнала.
Еще один параметр компресоора: hard/soft Knee. Он определяет, будет ли начало применения компрессии резким (hard) или постепенным (soft). Soft knee уменьшает заметность перехода от необработанного сигнала к сигналу, подвергнутому компрессии, особенно при высоких значениях Ratio и резких увеличениях громкости.
Hard Knee и Soft Knee компрессия
Peak и RMS
Компрессор может реагировать на пиковые (кратковременные максимальные) значения или на усредненный уровень входного сигнала. Использование пиковых значений может приводить к резким колебаниям степени компрессии, и даже к искажениям. Поэтому компрессоры применяют функцию усреднения (обычно это RMS) входного сигнала при сравнении его с пороговым значением. Это дает более комфортное сжатие, приближенное к человеческому восприятию громкости.
RMS – параметр, отражающий среднюю громкость фонограммы. С математической точки зрения RMS (Root Mean Square) – это среднеквадратическое значение амплитуды определенного количества семплов:
Stereo linking
Компрессор в режиме stereo linking применяет одинаковое усиление к обоим стереоканалам. Это позволяет избежать смещения стереопанорамы, которое может стать результатом индивидуальной обработки левого и правого каналов. Такое смещение происходит, если, например, какой-либо громкий элемент панорамирован не по центру.
Makeup gain
Поскольку компрессор уменьшает общий уровень сигнала, обычно добавляется возможность фиксированного усиления на выходе, что позволяет получить оптимальный уровень.
Look-ahead
Функция look-ahead предназначена для решения проблем, свойственных как слишком большим, так и слишком маленьким значениям Attack и Release. Слишком большое время атаки не позволяем эффективно перехватывать транзиенты, а слишком маленькое может быть не комфортным для слушателя. При использовании функции look-ahead основной сигнал задерживается относительно управляющего, это позволяет начинать компрессию заранее, еще до того, как сигнал достигнет порогового значения.
Единственным недостатком этого метода является временная задержка сигнала, что в некоторых случаях нежелательно.
Использование динамической компрессии
Компрессия используется повсеместно, не только в музыкальных фонограммах, но и везде, где нужно увеличить общую громкость, не увеличивая при этом пиковые уровни, где используется недорогая звуковоспроизводящая аппаратура или ограниченный канал передачи (системы оповещения и связи, любительское радио и т.п.).
Компрессия применяется при воспроизведении фоновой музыки (в магазинах, ресторанах и т.п.), где нежелательны какие-либо заметные изменения громкости.
Но важнейшая сфера применения динамической компрессии — музыкальное производство и вещание. Компрессия используется для придания звуку «плотности» и «драйва», для лучшего сочетания инструментов друг с другом, и особенно, при обработке вокала.
В инструментальных партиях компрессия также используется для эффектов, не связанных непосредственно с громкостью, например, быстро затухающие звуки ударных могут стать более продолжительными.
В электронной танцевальной музыке (EDM) часто используется side-chaining (см. ниже) — например, басовая линия может управляться бочкой или чем-то подобным, чтобы предотвратить конфликт баса и ударных и создать динамическую пульсацию.
Сжатие широко используется в широковещательной передаче (радио-, теле-, интернет-вещание) для повышения воспринимаемой громкости при одновременном уменьшении динамического диапазона исходного аудио (обычно это CD). В большинстве стран имеются правовые ограничения на мгновенный максимальный объем, который может транслироваться. Обычно эти ограничения реализуются постоянными аппаратными компрессорами в эфирной цепи. Кроме того, увеличение воспринимаемой громкости улучшает «качество» звука с точки зрения большинства слушателей.
См. также Loudness war.
Последовательное увеличение громкости одной и той же песни, ремастированной для CD с 1983 по 2000 гг.
Side-chaining
Этому можно найти несколько применений. Например, вокалист шепелявит и все буквы «с» выделяются из общей картины. Вы пропускаете его голос через компрессор, а в разъем side chain подаете этот же звук, но пропущенный через эквалайзер. На эквалайзере вы убираете все частоты, кроме тех, что используются вокалистом при произнесении буквы «с». Обычно около 5 кГц, но может быть от 3 кГц до 8 кГц. Если затем поставить компрессор в режим side chain, то компрессирование голоса будет происходить в те моменты, когда произносится буква «с». Таким образом получился прибор, известный как «деэссер» (de-esser). Такой способ работы называется «частотно-зависимым» (frequency dependent).
Brick wall limiting
Компрессор и лимитер работаеют примерно одинаково, можно сказать, что лимитер, это компрессор с высоким Ratio (от 10:1) и, обычно, низким Attack time.
СОДЕРЖАНИЕ
Есть два типа сжатия: вниз и вверх. Оба вниз и вверх сжатия уменьшают на динамический диапазон звукового сигнала.
Сжатие вверх увеличивает громкость тихих звуков ниже определенного порога. Более громкие звуки выше порога остаются неизменными.
Расширение вниз делает тихие звуки ниже порога еще тише. Шум затвора можно рассматривать как крайняя форма нисходящего расширения как шум ворот делает звуки тихие (например: шум) или даже спокойнее молчит, в зависимости от установки пола.
Расширение вверх делает более громкие звуки выше порога еще громче.
Дизайн
Элементы управления и особенности
Для настройки алгоритмов и компонентов обработки сигналов сжатия динамического диапазона используется ряд настраиваемых пользователем параметров и функций управления.
Порог
Соотношение
Атака и выпуск
Продолжительность каждого периода определяется скоростью изменения и требуемым изменением усиления. Для более интуитивного управления, элементы управления атакой и отпусканием компрессора помечены как единица времени (часто миллисекунды). Это количество времени, необходимое усилению, чтобы изменить заданное значение в дБ или заданный процент по отношению к целевому усилению. Не существует отраслевого стандарта для точного значения этих временных параметров.
Мягкие и твердые колени
Измерение пиков и среднеквадратичных значений
Компрессор с функцией определения пикового уровня реагирует на пиковый уровень входного сигнала. Обеспечивая более жесткий контроль пикового уровня, определение пикового уровня не обязательно связано с человеческим восприятием громкости. Некоторые компрессоры применяют функцию измерения мощности (обычно среднеквадратическое значение или RMS) для входного сигнала перед сравнением его уровня с пороговым значением. Это дает более расслабленную компрессию, которая более тесно связана с человеческим восприятием громкости.
Стерео связь
Компрессор в режиме стереосвязи применяет одинаковое уменьшение усиления как к левому, так и к правому каналам. Это сделано для предотвращения смещения изображения, которое может произойти, если каждый канал сжимается индивидуально. Это становится особенно заметным, когда громкий элемент, который панорамируется до любого края стерео поля, поднимает уровень программы до порогового значения компрессора, заставляя его изображение смещаться к центру стерео поля.
Стерео связь может быть достигнута двумя способами: компрессор использует сумму левого и правого входов для создания одного измерения, которое приводит в действие компрессор; или компрессор вычисляет требуемую величину уменьшения усиления независимо для каждого канала, а затем применяет максимальное уменьшение усиления к обоим (в таком случае все еще имеет смысл установить разные настройки для левого и правого каналов, которые можно было бы пожелать иметь. меньшее сжатие для левосторонних событий).
Увеличение макияжа
Поскольку нисходящий компрессор только снижает уровень сигнала, обычно предоставляется возможность добавлять фиксированную величину подпиточного усиления на выходе, чтобы получить оптимальный выходной уровень.
Смотреть вперед
Использует
Общественные места
Сжатие часто применяется в аудиосистемах для ресторанов, магазинов и аналогичных общественных помещений, которые воспроизводят фоновую музыку с относительно низкой громкостью и нуждаются в ее сжатии, не только для поддержания постоянной громкости, но и для того, чтобы тихие части музыки были слышны поверх окружающий шум.
Сжатие может увеличить средний выходной коэффициент усиления усилителя мощности от 50 до 100% с уменьшенным динамическим диапазоном. Для систем оповещения и эвакуации это добавляет ясности в шумных условиях и позволяет сэкономить на количестве требуемых усилителей.
Музыкальное производство
Компрессия часто используется в производстве музыки, чтобы сделать инструменты более последовательными в динамическом диапазоне, чтобы они лучше «сидели» в миксе с другими инструментами (не исчезали на короткие периоды времени и не подавляли другие инструменты в течение коротких периодов). Вокальные выступления в рок-музыке или поп-музыке сжимаются по той же причине.
Компрессия также может использоваться для звуков инструментов для создания эффектов, не направленных в первую очередь на стабилизацию громкости. Например, звуки ударных и тарелок имеют тенденцию быстро затухать, но компрессор может сделать звук более устойчивым. Звуки гитары часто сжимаются для получения более полного и продолжительного звука.
Голос
Компрессор можно использовать для уменьшения сибилянтов (звуков эсса ) в вокале ( деэссинг ), подавая в боковую цепь компрессора уравновешенную версию входного сигнала, чтобы получить определенные частоты, связанные с сибилянтом (обычно от 4000 до 8000 Гц). ) активируйте компрессор еще раз.
Вещание
Чтобы помочь звукорежиссерам понять, из какого диапазона громкости состоит их материал (например, чтобы проверить, может ли потребоваться некоторое сжатие, чтобы поместить его в канал конкретной платформы доставки), EBU также ввел дескриптор Loudness Range (LRA).
Маркетинг
Большинство телевизионных рекламных роликов сильно сжаты для достижения почти максимальной воспринимаемой громкости, оставаясь в допустимых пределах. Это вызывает проблему, которую часто замечают телезрители: когда станция переключается с минимально сжатого программного материала на сильно сжатый рекламный ролик, иногда кажется, что громкость резко возрастает. Пиковая громкость может быть такой же, что соответствует букве закона, но высокая степень сжатия помещает намного больше звука в рекламном ролике, близком к максимально допустимому, делая рекламный ролик намного громче.
Чрезмерное использование
Другое использование
В слуховых аппаратах используется компрессор, чтобы довести громкость звука до диапазона слышимости слушателя. Чтобы помочь пациенту понять направление, откуда исходит звук, в некоторых слуховых аппаратах используется бинауральная компрессия.
Ограничение
Сжатие и ограничение идентичны по процессу, но различаются по степени и воспринимаемому эффекту. Ограничитель представляет собой компрессор с высоким коэффициентом и, в целом, быстрым временем атаки. Степень сжатия 10: 1 или более обычно считается ограничивающей.
Некоторые басовые усилители и усилители системы PA включают ограничители для предотвращения внезапных скачков громкости, вызывающих искажение или повреждение динамиков.
Боковая цепь
Параллельное сжатие
Многополосное сжатие
Многополосные компрессоры могут по-разному действовать на разных частотных диапазонах. Преимущество многополосного сжатия над сжатием с полной полосой пропускания состоит в том, что проблемы, связанные с конкретным частотным диапазоном, могут быть устранены без ненужного сжатия на других, несвязанных частотах. Обратной стороной является то, что частотно-зависимая компрессия вводит некоторую фазировку.
Программные плагины или эмуляции DSP многополосных компрессоров могут быть сложными, иметь много диапазонов и требовать соответствующей вычислительной мощности.
Последовательное сжатие
Программные аудиоплееры
Объективное влияние на сигнал
Ограничители
Испытанные лимитеры оказали на сигнал следующее влияние:
Другими словами, ограничители увеличивают как физический уровень, так и уровень восприятия, увеличивают плотность обрезанных сэмплов, уменьшают пик-фактор и уменьшают макродинамику (LRA), учитывая, что количество ограничений является значительным.
Компрессоры
Что касается компрессоров, авторы выполнили два сеанса обработки, используя быструю атаку (0,5 мс) в одном случае и медленную атаку (50 мс) в другом. Эффект подпитки отключен, но результирующий файл нормализуется.
Установленные с быстрой атакой, тестируемые компрессоры оказали на сигнал следующее влияние:
Другими словами, компрессоры с быстрой атакой увеличивают как физический уровень, так и уровень восприятия, но лишь незначительно. Они уменьшают плотность обрезанных сэмплов и уменьшают как коэффициент амплитуды, так и макродинамику.
Установленные с медленной атакой, тестируемые компрессоры оказали на сигнал следующее влияние:
Другими словами, компрессоры с медленной атакой уменьшают как физический, так и перцепционный уровни, уменьшают макродинамику, но не влияют на пик-фактор и ограниченную плотность сэмплов.
Цифровая коррекция пространственного звучания для аудиофила [перевод]
Какие проблемы решает цифровая коррекция пространственного звучания
Начнем с того, что попытаемся понять задачу цифровой рум-коррекции. Чтобы вникнуть быстро, нужно послушать, как ваши колонки отыгрывают низкие частоты. Давайте разбираться вместе. Нужно найти музыку с большим количеством баса. Чем больше будет разных низких нот — тем больше частот мы протестируем.
Я выбрал песню «Spanish Harlem» с альбома «The Raven» Ребекки Пиджон. Эта композиция отличается хорошим акустическим басом в соль мажоре с классической прогрессией «I-IV-V». Чуть позже я объясню, что побудило меня выбрать именно эту песню. Вы же выберете то, что нравится именно вам. Продолжим.
Что нужно услышать? Итак, сперва выкрутите громкость на комфортный уровень. Если есть измеритель звукового давления (можно использовать SPL-измеритель на смартфоне), настройте громкость так, чтобы уровень звукового давления в точке прослушивания составил 77–83 дБ(C).
Расположитесь поудобнее, закройте глаза и сконцентрируйтесь на басовой линии и басовых нотах. Все ли низкие ноты звучат на одном уровне? Возможно, некоторые ноты более выражены? Есть ощущение, что одна из нот превалирует?
Это непростое упражнение для ваших ушей — ведь мы уже привыкли к неровному воспроизведению низких частот. Возможно, многие вовсе никогда не слышали равномерную басовую линию, поэтому и сравнивать не с чем. В общем, придется потратить время для «настройки» ушей и концентрации на НЧ-партии музыкальной композиции. Помимо прочего, сфокусироваться может быть сложно из-за одновременного звучания разных музыкальных инструментов и вокала.
Вот почему лучше выбрать песню, где есть четкая басовая прогрессия с разными нотами. Эти ноты проще услышать и понять, какие звучат мягче или, наоборот, резче и громче. Такой подход помогает не только, когда вы собираетесь прослушать что-то спокойное с неплотной басовой линией (как в песне «Spanish Harlem»), но и если вы выбрали композицию с более насыщенными и громкими басами (например, «The Power of Goodbye» Мадонны). Как только подстроите свой слух — станет легче различать ноты.
Вернемся к «Spanish Harlem». Вот последовательность частот основных нот, на которых строится басовая линия (мелодия базируется на упомянутой прогрессии «I-IV-V»): 49-62-73; 65-82-98; 73-93-110.
Вот та отправная точка, когда у нас появляются конкретные данные и значения, которые помогут понять, какую же проблему решает DRC. Если коротко, то цифровая коррекция пространственного звучания призвана выровнять низкие частоты так, что все басовые ноты будут восприниматься одинаково отчетливо. Современные DRC-алгоритмы учитывают разные зоны прослушивания (точки) для обеспечения постоянных фазовой и частотной характеристик.
Почему, собственно, о неровном звучании басов нужно задуматься? Скоро мы получим ответ.
Раз мы уже знаем частоты нот нижнего регистра в песне «Spanish Harlem», то можем соотнести эти басовые ноты с реальными акустическими измерениями НЧ-характеристики колонок в комнате. Для моих измерений я использовал акустику, собранную на базе комплекта Purifi SPK4, специальный микрофон и программу REW в стандартном режиме (500 мс, без сглаживания). Сабвуферы не были задействованы.
Стандартные настройки предполагали захват звука микрофоном напрямую из колонок, а также захват ранних отражений и поздних до 500 мс в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц. Все это было сгруппировано и отображено на диаграмме. Мы сосредоточимся на басовых частотах ниже 200 Гц:
Диаграмма показывает частотную характеристику от 20 Гц до 200 Гц по горизонтали и уровень звукового давления (SPL) с шагом в 5 дБ по вертикали. Для калибровки микрофона я использовал SPL-измеритель и розовый шум.
Обратите внимание на амплитуду. Самый большой скачок между двумя пиковыми значениями превышает 20 дБ. Для наших ушей разница в 20 дБ воспринимается как повышение громкости в четыре раза (или понижение — это зависит от конкретной басовой ноты). Кроме того, есть разница между двумя каналами.
Анализируя песню «Spanish Harlem», мы видим, что ноты между 70 и 100 Гц остались на низком уровне, а 110 Гц уже просто резонируют в моей комнате. Это видно и на графике. В зависимости от ноты я слышу некоторые НЧ-звуки в четыре раза громче или тише. Мое личное субъективное восприятие соответствует объективным результатам измерения, показывающим частотную характеристику в басовом диапазоне.
Мы слышим разницу в воспроизведении нот нижнего регистра — и мы видим ее на диаграмме. Почему же дело с низкими частотами обстоит именно так?
Почему басы звучат неравномерно?
Ответ кроется в размерах и пропорциях помещения. Роль играют также стройматериалы и акустическая подготовка, но в случае с длинными волнами важнее всего пропорции комнаты.
Чтобы проанализировать помещение, можно воспользоваться акустическим онлайн-калькулятором. Например, подойдет AMROC Room Mode Calculator. Введя размеры помещения в калькулятор, вы получите полный модальный анализ комнаты.
Очень неплохо, если звук с веб-браузера можно вывести на вашу звуковую систему. Так вы сможете выбрать любые комнатные моды (нужно просто навести курсор мыши) и услышать, как именно они звучат в помещении (не забудьте убавить громкость). Это хороший способ ощутить все своими собственными ушами. Попробуйте — ведь ничто не сравнится с реальным слуховым восприятием. Также имеет смысл перемещаться по комнате во время прослушивания мода: возможно, где-то моды будут казаться менее выраженными, а в других местах появится гудящий эффект.
Суровая правда такова, что немногие из нас владеют подготовленными комнатами для прослушивания музыки с правильными пропорциями. Короче говоря, наши музыкальные комнаты чаще обладают неправильной модальной плотностью. На некоторых частотах все комнатные резонансы собираются в кучу. Иногда такое происходит на самой «неподходящей» частоте. К примеру, на сабвуферной частоте среза 80 Гц.
Именно низкие частоты, идущие ниже переходной частоты (ее также называют «частотой Шрёдера»), образуют моды, а также стоячие волны и резонансы. Все это приводит к тому, что комната оказывается под властью басовых отзвуков, но не акустических систем. Перечитайте и вникните в этот абзац — в нем заложены суть и смысл использования цифровой коррекции пространственного звучания.
Вот вам пример измерений, сделанных в типичной комнате для прослушивания музыки. Измерительный микрофон всегда находился в одной точке прослушивания, а колонки три раза меняли свое положение, не увеличивая и не уменьшая радиус более чем на 60 см:
Как видно из диаграммы, басовая характеристика сильно скачет, и зависит это не только от изменения расположения колонок — АЧХ непостоянна при любом раскладе. Колонки контролируют ситуацию только выше 300 Гц. Помещение значительно меньше влияет на звуки от 300 Гц и выше.
Правильное расположение колонок и оптимальная точка для прослушивания могут изменить положение дел, однако чаще всего получается так, что АЧХ меняется лишь в плане распределения пиков по горизонтали, но комнатные моды никуда не деваются.
Диаграмму я взял из работ канадского ученого-акустика Флойда Е. Тула (Floyd E. Toole). Он утверждает, что за годы исследований пришел к следующему выводу: около 80% помещений оказывают значительное влияние на окраску звука. Согласно Флойду, именно звучание басов в 30% случаев является решающим фактором при субъективной оценке той или иной акустической системы. Флойд также утверждает, что любая АС может звучать лучше, если использовать систему коррекции для басовых частот. Ученый, конечно, ничего не гарантирует, но предлагает попробовать.
Теперь, когда мы услышали и замерили «неравномерные» басы, стало ясно, что комната играет важную роль с точки зрения распределения модов. Также мы пришли к выводу, что помещение, по большей части, контролируется басами, если говорить о звуках ниже переходной частоты. Пришло время изучить принципы работы DRC-систем.
Как работает DRC?
Ниже приведен пример идеальной фазо-частотной характеристики. Только лишь ближе к 0 Гц есть некоторые отклонения. Напомню, нас сейчас интересует отрезок от 20 до 200 Гц:
Однако в реальной ситуации, когда у нас есть обычная комната, мы получаем что-то «стандартное» вроде тех измерений, о которых речь шла выше (скачки в 20 дБ):
Все комнаты разные — по крайней мере, большинство комнат отличаются друг от друга. Мне приходилось делать измерения во многих помещениях, и за годы деятельности я пришел к выводу, что на низких частотах, как правило, бывают перепады от 15 до 20 дБ. Случались исключения, но то были специализированные студийные помещения с просчитанными пропорциями.
Вот фазовая характеристика в точке прослушивания:
Как я уже объяснил, комната всегда оказывается под влиянием низких частот вне зависимости от используемых колонок. Измеренный акустический отклик помещения уже не может быть представлением минимально-фазовой системы, так как в комнате присутствуют НЧ-отражения, стоячие волны и резонансы. Реальная фазовая характеристика показана выше.
Вернемся к работе DRC-систем. Если в двух словах, то современная система коррекции не только способна улучшить АЧХ, снизив перепады, но и скорректировать фазу низкочастотных отражений.
Все DRC-программы работают на основе акустических измерений. Цифровая система делает анализ, выбирает минимальный фазовый отклик, а затем инвертирует амплитудную характеристику и использует ее как фильтр к измеренному ранее отклику. В результате получается плоская частотная характеристика. Эквализация амплитудной характеристики одновременно корректирует фазовый отклик.
Помимо прочего, DRC-софт независимо корректирует избыточную фазу — то есть низкочастотные комнатные отражения. Коррекция работает так, что в точке прослушивания фазовая и частотная характеристики (в басовой области) приближаются к идеалу.
Важное замечание: избыточная фаза — это разница между реальным сигналом и минимальным фазовым откликом.
Вот пример измерений, сделанных с использованием акустики, оснащенной двумя 15-дюймовыми вуферами и портами. Кроме того, были задействованы два сабвуфера по 18 дюймов. Вся система прошла через цифровую коррекцию:
Как видите, все получилось очень похоже на показанный ранее график с минимальной фазой. Более того, оба канала идентичны, несмотря на то, что я использовал ассиметричный сетап. К сожалению, в REW нет возможности вывести фазу и частоты на одну совмещенную диаграмму. Будь такая опция, я бы показал вам результат.
Как и в прошлый раз, микрофон был установлен в точке прослушивания, настройки REW не менялись (500 мс, без сглаживания). Таким образом, мы получили информацию о прямом звуке из колонок, ранних отражениях и поздних с ограничением в 500 мс. Было бы здорово, если бы существовал специальный аудиофильский прибор, который по нажатию одной кнопки менял бы воспроизведение низких частот. Цифровая коррекция — это замечательный опыт для уха.
За последние десять лет DRC-технологии сделали большой шаг вперед. Существующий в наши дни продвинутый софт с 64-битными КИХ-фильтрами обладает полностью прозрачным функционалом: пользователь сам может настроить все, что захочет.
Есть один важный аспект, который для многих не всегда очевиден — DRС подразумевает коррекцию частотной характеристики в зависимости от времени. В этом заключается важное отличие обычного параметрического эквалайзера (или другого эквалайзера, не учитывающего время) от профессиональной DRC-системы.
Эффект стандартного эквалайзера распространяется сразу на все без разбора: прямой звук, ранние отражения, поздние отражения. Получаемый в результате звук не всегда соответствует ожиданиям, поэтому аудиофилы зачастую предпочитают вовсе не использовать эквалайзер.
Басы могут «накапливаться» в комнате, поэтому нам необходимо уменьшить амплитуду низких частот во времени. Также басовые частоты способны создавать отражения, громкость которых превышает прямые звуки. В любом случае, цифровая акустическая коррекция специально придумана для решениях сложных задач, связанных с низкими частотами и отражениями. Большинство программ, работая с низкими частотами, учитывают временные отрезки до 500 мс или 750 мс. Этого достаточно, так как потом слышимый уровень звука значительно падает.
Помните — мы имеем дело с резонансами и стоячими волнами. Некоторые частоты затухают быстрее других. Иногда низкочастотные звуки становятся причиной продолжительных резонансов, и создается впечатление, что этот гуд никогда не остановится.
Акустическая подготовка — это хорошо, но по факту достичь результата весьма сложно. Чтобы справиться с частотами ниже 100 Гц, нужно обставить всю комнату басовыми ловушками. А еще нельзя забывать о том, что басовые ловушки не всегда уместны с эстетической точки зрения, они стоят недешево и, будучи «пассивными» системами, не умеют различать частоты, поглощая их все — включая те, которые не следует.
Ловушки устроены так, что они могут привести к излишнему поглощению звука в области средних и низких частот — и музыка лишится теплоты. Я не противник акустической обработки помещений, но есть задачи, которые решаются специально созданными инструментами.
Что касается конкретных продуктов, здесь тоже есть сложности: не весь софт устроен одинаково. Я тестирую DRC-программы уже несколько лет — есть только три полностью коммерческие системы, которые правильно работают как с минимальной фазой, так и с избыточной. Я назову их: Acourate, Audiolense и Dirac. Из некоммерческого софта отмечу Denis Sbragion Digital Room Correction. Эта программа тоже работает корректно.
К вопросу, конечно, можно подойти с другой стороны. Некоторые пользователи-умельцы используют для акустической коррекции свои методы: Moving Mic Measurement, rePhase и уже упомянутый REW. Проблема в том, что не весь софт и не все техники подходят для правильной цифровой коррекции пространственного звучания. Не специализированные инструменты обладают ограниченным функционалом, что снижает качество результата. Отмечу, что REW и rePhase — это отличные инструменты для своих задач.
Как правило, DRC-софт создает коррекционные фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ/FIR). Смысл заключается в том, что коррекция магнитуды (амплитуда и фаза) может быть применена независимо от коррекции избыточной фазы. Для использования готового КИХ-фильтра понадобится специальная DSP-обработка. С этими задачами справляются, например, Roon и JRiver.
Надеюсь, статья получилась полезной и объяснила, почему 80% комнат для прослушивания музыки наполнены резонансами, которые окрашивают звучание низких частот. Помещение всегда контролируют низкие частоты — и это не зависит от используемой акустики. Надеюсь, что ваши уши смогут настроиться необходимым образом, чтобы выбрать правильный музыкальный материал и проанализировать звучание (об этом речь шла в начале).
Специализированный DRC-софт способен частично устранить стоячие волны, комнатные резонансы и моды. Для этого программы используют независимую коррекцию магнитуды и избыточной фазы.
Зная, какой должна быть характеристика идеальной АС, вы можете использовать цифровую коррекцию, чтобы оптимизировать звучание своей системы. Правильный результат — это четкие, собранные и разборчивые басы. Услышать такое воспроизведение низких частот у себя дома — вот настоящее аудиофильское удовольствие.
К DRC-инструментам стоит относиться как к способу решения проблем, связанных с НЧ-искажениями и правильной подачей прямого звука. Упомянутый мною софт можно купить за 300–400 долларов. Добавим сюда USB-микрофон за 100 долларов и получим действенный способ улучшения звучания домашней музыкальной системы.
В этой статье мы сфокусировались на низких частотах, однако DRC можно использовать для создания любых других фильтров и систем временного выравнивания. Также DRC подойдет для многоканальных сетапов.