Перекомпрессия при сведении и способы борьбы с ней


mixingtheory.online
returns.sound@gmail.com
eLibrary AuthorID: 4006-3956,
ORCID: 0000-0002-4481-5776


Автор.png

Дмитрий Дмитриевич Таранов – кандидат технических наук по специальностям
«Акустика» и «Радиотехника» (ИРТСУ 2014), практикующий студийный звукоинженер,
автор учебного пособия для высших учебных заведений
«Основы сведения музыки. Часть 1. Теория»

Компрессия при сведении, с одной стороны, является одним из наиболее важных инструментов, однако с другой стороны, – одним из наименее корректно интерпретируемых и применяемых. Наиболее частая ошибка применения компрессии – ее использование с утилитарной целью «собрать» динамику аудиотреков, используемых в фонограмме. Такой подход, во-первых, не соответствует основным целям сведения, а во-вторых, зачастую ведет к эффекту переобработки, в частности, перекомпрессии.

Простейшая форма перекомпрессии представляет собой чрезмерную степень динамического сжатия звукового сигнала, однако это понятие более комплексное. К примеру, сигнал электрогитары с большим количеством нелинейных искажений («гейна») подвергается перекомпрессии уже при значении сжатия в 2–3 дБ. Очевидно, что такое значение сжатия нельзя назвать существенным, но явление перекомпрессии наблюдается в таком случае совершенно отчетливо.

Почему это происходит? Частое заблуждение при использовании компрессии – в применении ее исключительно для нивелирования громкостных различий между отдельными участками данной волновой формы, т.е., простыми словами, зачастую компрессия применяется для «выравнивания» уровней громких и тихих частей сигнала. В чем ошибка такого подхода? Для неопытного звукоинженера может стать проблемой значительная разница в уровнях некоторого динамичного сигнала (например, отдельные громкие слоги в вокальном исполнении). 

Даже с применением изрядного количества компрессии эти отдельные слоги будут восприниматься как ощутимо более громкие, в связи с чем логичным может показаться применение большей степени компрессии вплоть до перекомпресии, что, разумеется, не решит проблему. Подобные ситуации решаются за счет физического управления параметрами чувствительности или громкости звукового сигнала с помощью автоматизации.

01 Автоматизация громкости.png

Рис.1. Автоматизация громкости динамичного вокала в секвенсоре Cubase 12 Pro

В таком случае, если громкость сигнала можно автоматизировать, имеет ли вообще смысл применение компрессии? Этот вопрос отсылает нас к понятию переходного процесса. Оно подразумевает процесс перехода от одного установившегося режима работы электрической цепи к другому, отличающемуся от предыдущего. Даже в период зарождения компрессоров как отдельных приборов звуковой обработки разработчики звукового оборудования столкнулись с тем, что из-за наличия переходных процессов любой компрессор «пропускал» некоторый (пусть и очень небольшой) начальный участок сигнала перед непосредственной его компрессией.

Очевидным решением в такой ситуации было сделать длину этого участка варьируемой. В дальнейшем это сформировало подход к созданию органов управления, которые позволяли влиять на амплитудную огибающую обрабатываемого компрессором сигнала.

Сегодня управление огибающей сигнала – наиболее приоритетное применение компрессии, однако это не означает, что в целом при использовании приборов динамической обработки можно пренебречь сокращением динамического диапазона, а следовательно, и некоторым «выравниванием» громкости, пусть и не всегда эффективным. Однако, если компрессия применяется для нивелирования громкостных различий в сигнале, стоит учитывать, что с наибольшей долей вероятности эта задача в полной мере выполнена не будет, и при сведении следует комбинировать компрессию и автоматизацию уровней сигнала.

Для эффективной борьбы с перекомпрессией следует учитывать физику работы динамических приборов, в частности компрессоров. Для лучшего ее понимания выделим основные составляющие огибающей аудиосигнала во временной области. С точки зрения динамической обработки особую ценность в пределах огибающей представляют ее транзиент, сустейн и релиз. 

В традиционном представлении огибающей, например, распространенном в сфере синтеза музыкальных сигналов, зачастую принято выделять четвертую составляющую – т.н. спад (от англ. decay), следующий сразу за атакой волновой формы. Однако в контексте применения динамических приборов понятие спада огибающей часто объединяется с понятием атаки, исходя из специфики органов настройки этих устройств.
Рассмотрим подробнее каждую из этих составляющих.

Транзиент – это область огибающей с наибольшей амплитудой, как правило, совпадающая с атакой сигнала. Атака сигнала может быть как быстрой, например, в случае ударных или клавесина, так и медленной, как в случае с тубой или контрабасом.

02 Транзиент малого барабана.png

Рис. 2. Транзиент малого барабана


Сустейн следует за атакой сигнала и является его продолжающейся частью с примерно одинаковой амплитудой. Наиболее отчетливо сустейн огибающей виден на продолжительных фрагментах исполнения таких сигналов, как вокал, духовые инструменты и т.д. Очень частой терминологической ошибкой, особенно в среде музыкантов, является причисление к сустейну любой длительной части музыкального сигнала. Например, часто можно услышать от музыкантов словосочетание «сустейн малого барабана», «сустейн акустической гитары» и т.д. Такие определения ошибочны, т.к. никакого сустейна у огибающих подобного рода инструментов нет: сразу после атаки у них начинается постепенный спад амплитуды вплоть до полного затухания сигнала.

03 Сустеин флеиты.png

Рис. 3. Сустейн флейты

Часть сигнала, уходящая в тишину, называется релизом. Чем на более поздней стадии релиза находится временная отметка волновой формы, тем меньшую амплитуду она имеет. Однако при этом амплитуда сигнала может измеряться в любой его временной части, и для этого существуют несколько различных типов динамических измерительных приборов (VU-метры, RMS-измерители уровня и т.д.).

04 Релиз волынки.png

Рис. 4. Релиз волынки

Также для эффективного понимания причин возникновения явления перекомпрессии следует ввести понятия макро- и микродинамики.

Макродинамика учитывает значительные громкостные перепады во временной характеристике инструмента, голоса или целой фонограммы. Технически понятие макродинамики в равной степени имеет отношение как к композитору или исполнителю, так и к звукоинженеру. Характеризуется данное понятие значительными изменениями динамического диапазона в пределах заданного временного окна конкретного аудиосигнала. В строго музыкальной сфере изменения макродинамики сигнала, как правило, маркируется динамическими обозначениями: forte (f) – громко, сильно, piano (p) – тихо, слабо, mezzo forte (mf) – умеренно громко и т.д. В сфере звукорежиссуры воспринимать макродинамику стоит сходным образом: это глобальное изменение динамических характеристик сигнала в сторону увеличения или уменьшения в пределах большого временного окна.

Микродинамика характеризуется в первую очередь варьированием транзиентов аудиосигнала в пределах заданной макродинамики. Например, если в эстрадной композиции мы сосредоточимся на акустическом малом барабане, который был записан микрофоном в процессе непосредственного исполнения партии музыкантом, то в пределах аналогичных частей музыкального материала (условных припевов) макродинамика этого малого барабана с наибольшей долей вероятности меняться не будет, однако это совершенно не означает что его атаки будут одинаковыми. 

Более того, это наблюдение применимо и по отношению к абсолютному большинству современных сэмплерных библиотек акустических инструментов (далеко не только ударных), т.к. они включают в себя алгоритмы рандомизации – последовательного воспроизведения различных сэмплов в пределах заданной макродинамики – и даже физического моделирования.
На рис. 5 показана временная характеристика акустического малого барабана, полученного из барабанного сэмплера Steven Slate Drums 5.5 при значении параметра velocity каждого удара в 100 единиц.

05 Удары малого барабана.png

Рис. 5.Четыре последовательных удара малого барабана одинаковой силы

Как видно из рисунка, форма атак всех четырех ударов малого барабана при сходной амплитуде отличается. Из этого наблюдения можно сделать вывод: макродинамика в первую очередь характеризуется понятием динамического диапазона аудиосигнала, в то время как для оценки микродинамики гораздо важнее крест-фактор, представляющий собой разницу между пиковым и RMS-уровнями сигнала. Именно это различие и объясняет возникновение перекомпрессии при незначительном сжатии инструментов с малым динамическим диапазоном, таких, как упомянутая выше электрогитара с большим количеством «гейна».

С учетом этой закономерности логично предположить, что основная причина перекомпрессии – не столько большое значение сжатия сигнала, сколько нивелирование разницы между атаками соседних громких транзиентов инструмента или голоса.
Исходя из этой закономерности стоит выделить следующие критерии борьбы с перекомпрессией, исключая очевидные критерии выбора типа компрессии и варьирования порога сжатия:

• настройки огибающей сжатия
• настройка параметра ratio
• настройка колена компрессии.

Кратко рассмотрим каждый из перечисленных пунктов.

1. Настройки огибающей сжатия включают в себя управление параметрами атаки к релизу компрессора. Атака компрессора отвечает за время, через которое компрессор начинает свою непосредственную работу, – т.е. то время, в течение которого компрессор пропускает часть сигнала, не сжимая его. Малым временем атаки принято считать ее значение, выраженное в микросекундах, или единицах миллисекунд. Большим временем атаки принято считать десятки миллисекунд и бóльшие значения. В данном случае стоит отдельно отметить, что впечатление от идентичного времени атаки двух разных компрессоров может значительно разниться из-за различий в типах компрессоров, а также нюансов отрабатывания каждым отдельно взятым компрессором отдельного звукового сигнала.

При настройке атаки стоит учитывать в первую очередь именно критерий сохранения микродинамики. В качестве упражнения проще всего услышать «правильное» время атаки при сжатии перкуссионных инструментов, например, малого барабана. В ходе выполнения упражнения следует выставить значение порога компрессии (threshold) в минимальное значение: таким образом атака будет практически изолирована от всех остальных составляющих огибающей сигнала. Атаку также следует установить в минимальное значение и постепенно увеличивать до тех пор, пока не станет слышна разница между соседними транзиентами. 

Это и есть «правильное» время атаки, которое позволяет с одной стороны закрепить транзиенты инструмента до требуемой степени, а с другой – избежать перекомпрессии. Разумеется, от данной методики можно отходить, если этого требуют творческие задачи фонограммы. Учитывая вышесказанное, логично предположить, что слишком малое время атаки негативно сказывается на возможности перекомпрессии, из чего можно сделать вывод, что время атаки следует выбирать тождественно длине транзиентов исходного аудиосигнала, что достигается либо выбором типа компрессии, либо непосредственной настройкой параметра атаки (чаще всего это актуально для VCA-компрессоров).

Управление параметрами релиза компрессора также сказывается на возникновении явления перекомпрессии. Нормальный режим работы компрессора заключается в том, чтобы установить относительно короткое время восстановления без создания эффекта пампинга («подныривания» сигнала), который вызывается циклической активацией и деактивацией сжатия, что, разумеется, сказывается на перекомпрессии. Настройка релиза напрямую обуславливается физическими свойствами компрессора. Поскольку компрессор – это усилитель с переменным коэффициентом усиления, при превышении входным сигналом порогового уровня, установленного параметром threshold, уровень сигнала уменьшается, после чего его временная характеристика переходит в плавное восстановление. 

За время этого восстановления и отвечает параметр релиза, который в некоторых устройствах называется recovery (от англ. «восстановление») и таким образом обозначает восстановление уровня ослабленного сигнала до исходного. Время релиза, как правило, принято выбирать тождественно временному интервалу между двумя соседними громкими транзиентами в обрабатываемом сигнале. При этом важно сделать поправку на то, что время релиза, как и время атаки, может значительно разниться на слух у различных компрессоров при идентично выставленных значениях.

При качественном подборе времени релиза в процессе настройки компрессора на конкретном источнике звукового сигнала хорошей стартовой позицией является визуальная оценка поведения индикатора VU-метра, которыми укомплектовано большинство современных компрессоров и их цифровых прочтений. Простыми словами, если стрелка VU-метра движется в такт композиции – параметр релиза с наибольшей долей вероятности настроен верно.

06 Waves VU Meter.png

Рис. 6. VU-метр в прочтении Waves

Также параметр релиза влияет на тембральные характеристики обрабатываемого сигнала в зависимости от его настройки, типа используемого компрессора и т.д. Хорошим примером демонстрации настройки релиза, опять же, являются ударные. На примере малого барабана, FET-компрессия вносит существенную транзисторную сатурацию в сигнал, из-за чего релиз малого барабана, весьма вероятно, приобретет нарочито агрессивный характер. При этом у более нейтральных VCA-компрессоров малое время релиза при обработке того же малого барабана будет иметь более плотный, сфокусированный тембральный характер, а большое время релиза будет вносить значительно меньшее количество сатурации при общей «гладкости» звучания.

Наконец, настройка параметра ratio компрессора также непосредственным образом влияет на возникновение перекомпрессии при сведении. Как известно, параметр ratio показывает множитель ослабления сигнала, превышающего пороговое значение, установленное в компрессоре. В связи с этим чем больше значение данного параметра, тем больше крест-фактор аудиосигнала и тем выше вероятность перекомпрессии, однако в пределах значений ratio от 1,5:1 до 4:1 данная закономерность не является ярко выраженной. 

Значительное стремление к перекомпрессии наблюдается при увеличении данного параметра от 5:1 до ∞:1, однако даже в случае сравнительно больших значений ratio эффект перекомпрессии нивелируется формой колена компрессии, жесткость которого исчисляется параметром span, который измеряется в дБ и считается как проекция кривизны колена на горизонтальную ось графика компрессии, т.е. на ось уровня входного сигнала (см. рис.7). Чем больше параметр span – тем мягче колено, и тем ниже риск перекомпрессии при обработке аудиосигнала.

07 Span.png

Рис. 7. Параметр жесткости колена span

Далеко не все компрессоры обладают возможностью настройки жесткости колена, однако данный параметр варьируется от компрессора к компрессору ввиду их различных свойств. Принято считать, что компрессоры с мягким коленом вносят меньше нелинейных искажений в сигнал, однако поскольку компрессия в них начинается раньше порогового значения, а устанавливается в полной мере – позже, их показания уровня сжатия на соответствующих индикаторах следует воспринимать как относительно неточные.

С точки зрения характера компрессии колено в первую очередь сказывается на ощущении «остроты» и «агрессии» атаки сигнала. Жесткое колено подразумевает более собранные и агрессивные атаки и больше подходит инструментам и голосам, нуждающимся в уверенном закреплении транзиентов при сведении. Мягкое же колено «сглаживает» общий характер компрессии и больше подходит для более деликатного сжатия.
Описанные в статье методики настройки компрессоров позволяют улучшить динамические характеристики фонограммы и с большой степенью вероятности избежать перекомпрессии при обработке аудиоматериала. 

Разумеется, это явление может использоваться как художественный эффект в различных сценариях (например, при применении параллельных цепей обработки); тем не менее, утилитарное применение компрессии при сведении не предусматривает повсеместное использование ее экстремальных форм, а отсутствие перекомпрессии положительным образом сказывается на общей естественности звучания музыкального материала.

Понятие и критерии естественной эквализации музыкальных сигналов

Понятие и критерии естественной эквализации музыкальных сигналов

Дмитрий Таранов –  кандидат технических наук по специальностям «Акустика» и «Радиотехника» (ИРТСУ 2014), практикующий студийный звукоинженер, автор учебного пособия длявысших учебных заведений «Основы сведения музыки. Часть 1. Теория»

Андрей Жучков о том, что ему интересно

Андрей Жучков о том, что ему интересно

Имя и фамилия Андрея Жучкова значатся в титрах более чем 40 художественных и 2000 документальных фильмов, ему доверяют свои голоса лучшие российские актеры, а режиссеры точно знают, что он ювелирно сделает достоверный или самый необыкновенный эффект для фильма. 

Новая серия радиосистем FBW A

Новая серия радиосистем FBW A

Компания FBW представляет серию A – профессиональные радиосистемы начального ценового сегмента с большим выбором приемников и передатчиков в диапазоне частот 512 – 620 МГц.
Все модели предлагают высокий уровень сервисных возможностей. Это 100 частотных каналов, наличие функции AutoScan, три уровня мощности передатчика 2/10/30 МВт, три уровня порога срабатывания шумоподавителя squelch.  Доступны два вида ручных радиомикрофонов A100HT и A101HT, отличающихся чувствительностью динамического капсюля.

Universal Acoustics  в МХАТе имени Горького. Длительный тест акустических систем  российского производства

Universal Acoustics в МХАТе имени Горького. Длительный тест акустических систем российского производства

Московский Художественный академический театр имени М. Горького – театр с большой историей. В ноябре прошлого (2022) года он открыл двери после полномасштабной реконструкции. Разумеется, модернизация затронула и систему звукоусиления. В ходе переоснащения известный российский производитель акустических систем Universal Acoustics получил возможность протестировать свою продукцию в режиме реальной театральной работы. На тест во МХАТ имени Горького были предоставлены линейные массивы T8, звуковые колонны Column 452, точечные источники X12 и сабвуферы T18B.

«Торнадо» в день «Нептуна»

«Торнадо» в день «Нептуна»

2019 год стал для компании Guangzhou Yajiang Photoelectric Equipment CO.,Ltd очень богатым на новинки световых приборов. В их числе всепогодные светодиодные поворотные головы высокой мощности: серии Neptune, выпускаемые под брендом Silver Star, и Tornado – под брендом Arctik.

Panasonic в Еврейском музее

Panasonic в Еврейском музее

Еврейский музей и центр толерантности открылся в 2012 году в здании Бахметьевского гаража, построенного по проекту архитекторов Константина Мельникова и Владимира Шухова. Когда этот памятник конструктивизма передали музею, он представлял собой практически развалины. После реставрации и оснащения его новейшим оборудованием Еврейский музей по праву считается самым высокотехнологичным музеем России.
О его оснащении нам рассказал его IT-директор Игорь Авидзба.

Николай Лукьянов: звукорежиссура – дело всей жизни

Николай Лукьянов: звукорежиссура – дело всей жизни

Меня зовут Николай Лукьянов, я профессиональный звукорежиссер. Родился и вырос в Риге, там и начался мой путь в музыке. Джаз/госпел/фанк/асид джаз/хард рок/рок оперы/ симфонические оркестры – в каких сферах я только не работал.
В 2010 году перебрался в Россию, где и продолжил свою профессиональную карьеру.
Примерно 6 лет работал с группой Tesla Boy, далее – с Triangle Sun, Guru Groove Foundation,
Mana Island, Horse Power Band. Резидент джазового клуба Алексея Козлова.
А сейчас я работаю с группой «Ночные Снайперы».

Universal Acoustics  в МХАТе имени Горького. Длительный тест акустических систем  российского производства

Universal Acoustics в МХАТе имени Горького. Длительный тест акустических систем российского производства

Московский Художественный академический театр имени М. Горького – театр с большой историей. В ноябре прошлого (2022) года он открыл двери после полномасштабной реконструкции. Разумеется, модернизация затронула и систему звукоусиления. В ходе переоснащения известный российский производитель акустических систем Universal Acoustics получил возможность протестировать свою продукцию в режиме реальной театральной работы. На тест во МХАТ имени Горького были предоставлены линейные массивы T8, звуковые колонны Column 452, точечные источники X12 и сабвуферы T18B.

Звуковой дизайн. Ряд звуковых событий, созданных  в процессе коллективного творчества

Звуковой дизайн. Ряд звуковых событий, созданных в процессе коллективного творчества

Что вообще такое – звуковой дизайн, который и должен стать мощной частью выразительных средств современного театра? С этими вопросами мы обратились к звукоинженеру/саунд-дизайнеру Антону Фешину и театральному композитору, дирижеру, режиссеру и преподавателю ГИТИСа Артему Киму.

Понятие и критерии естественной эквализации музыкальных сигналов

Понятие и критерии естественной эквализации музыкальных сигналов

Дмитрий Таранов –  кандидат технических наук по специальностям «Акустика» и «Радиотехника» (ИРТСУ 2014), практикующий студийный звукоинженер, автор учебного пособия длявысших учебных заведений «Основы сведения музыки. Часть 1. Теория»

Андрей Жучков о том, что ему интересно

Андрей Жучков о том, что ему интересно

Имя и фамилия Андрея Жучкова значатся в титрах более чем 40 художественных и 2000 документальных фильмов, ему доверяют свои голоса лучшие российские актеры, а режиссеры точно знают, что он ювелирно сделает достоверный или самый необыкновенный эффект для фильма. 

Николай Лукьянов: звукорежиссура – дело всей жизни

Николай Лукьянов: звукорежиссура – дело всей жизни

Меня зовут Николай Лукьянов, я профессиональный звукорежиссер. Родился и вырос в Риге, там и начался мой путь в музыке. Джаз/госпел/фанк/асид джаз/хард рок/рок оперы/ симфонические оркестры – в каких сферах я только не работал.
В 2010 году перебрался в Россию, где и продолжил свою профессиональную карьеру.
Примерно 6 лет работал с группой Tesla Boy, далее – с Triangle Sun, Guru Groove Foundation,
Mana Island, Horse Power Band. Резидент джазового клуба Алексея Козлова.
А сейчас я работаю с группой «Ночные Снайперы».

Звуковой дизайн. Ряд звуковых событий, созданных  в процессе коллективного творчества

Звуковой дизайн. Ряд звуковых событий, созданных в процессе коллективного творчества

Что вообще такое – звуковой дизайн, который и должен стать мощной частью выразительных средств современного театра? С этими вопросами мы обратились к звукоинженеру/саунд-дизайнеру Антону Фешину и театральному композитору, дирижеру, режиссеру и преподавателю ГИТИСа Артему Киму.

Прокат как бизнес. Попробуем разобраться

Прокат как бизнес. Попробуем разобраться

Андрей Шилов: "Выступая на 12 зимней конференции прокатных компаний в Самаре, в своем докладе я поделился с аудиторией проблемой, которая меня сильно беспокоит последние 3-4 года. Мои эмпирические исследования рынка проката привели к неутешительным выводам о катастрофическом падении производительности труда в этой отрасли. И в своем докладе я обратил внимание владельцев компаний на эту проблему как на самую важную угрозу их бизнесу. Мои тезисы вызвали большое количество вопросов и длительную дискуссию на форумах в соцсетях."

Словарь

Среднеквадратическое значение

(RMS - root mean square) - параметр, отражающий среднее значение сигнала. Более информативен (по сравнению с измерением пиковых сигналов) пр...

Подробнее