Запись образцов звучания и модуляционные эффекты. Искусственная обработка звуковых сигналов

Преобразователи динамического диапазона звуковых сигналов на осн о ве модул и рующих функций

Харитонов Владимир Борисович,

кандидат технических наук, профессор

Зирова Юлия Константиновна,

аспирант кафедры з вукотехники

Санкт-Петербургский государственный уни верситет кино и телевидения.

Преобразование динамического диапазона звуковых сигналов на основе модулирующих функций в теории модуляционного анализа-синтеза является безынерционным. Причем речь идет не о нелинейной обработке мгновенных значений сигнала, которая обладает безынерционностью, но вносит в обработанный сигнал нелинейные искажения. Обработка сигналов по их модулирующим функциям теоретически в ряде случаев решает проблему преобразования динамического диапазона сигналов без внесения в них искажений. На практике, как отмечают авторы , выполнившие аналоговую реализацию устройств обработки модулирующих функций, невозможно добиться теоретических результатов из-за ограниченной точности и нестабильности параметров аналоговых устройств выделения и обработки модулирующих функций. В данной статье изложены результаты исследования цифровой реализация устройства преобразования динамического диапазона на теоретической основе модуляционного анализа-синтеза, позволившей выяснить потенциал метода средствами точной цифровой обработки сигналов.

Изначально преобразователи динамического диапазона (ПДД) звуковых сигналов применялись в радиовещании для защиты звуковых трактов от перегрузок, согласования диапазона уровней сигналов с динамическим диапазоном каналов, по которым они передаются, и ослабления влияния шума носителей записи. По схожим причинам компрессировали звук для кинематографического канала звукопередачи, поскольку динамический диапазон аналоговых фотофонограмм, как правило, составляет 35–45 дБ, а диапазон уровней звуковой программы (воспринимаемый слухом) может достигать почти 110 дБ. Часто прибегают к компрессированию как речи, так и музыки для сглаживания динамики звука и повышения разборчивости речи на «живых» выступлениях, когда, например, выступающий по каким-то причинам значительно удаляется от микрофона или приближается к последнему. Можно привести еще много примеров применения только амплитудных компрессоров. Но преобразование динамического диапазона не ограничивается его сжатием, а включает еще лимитирование, шумоподавление и экспандирование звуковых сигналов. Все эти виды обработки звука сейчас широко применяются и предположительно еще долгое время будут помогать звукорежиссерам воплощать их творческие идеи и решать технические задачи.

Некоторые причины включения ПДД в звуковые тракты с переходом к цифровым способам записи потеряли свою актуальность: динамический диапазон цифровых носителей записи и звуковых трактов сопоставим с динамическим диапазоном человеческого слуха. Но в кинотеатре, если не сжимать динамический диапазон звукового сопровождения кинофильма при его прослушивании, то тихие фрагменты просто потонут в шумах зрительного зала. Также, если не ограничивать верхнюю границу уровня сигнала, можно оглушить зрителей или перегрузить усилители мощности и кинотеатральные громкоговорители. Таким образом, преобразованиединамического диапазона кинематографического звука необходимо для обеспечения комфортного прослушивания в зале кинотеатра. В формате цифрового звука Dolby Digital , применяемом для записи фонограмм большинства современных фильмов, предусмотрено формирование специального сигнала управления динамическим диапазоном. В аппаратуре воспроизведения предусмотрено использование этого сигнала для регулирования динамического диапазона, причем имеется возможность изменения степени компрессирования в зависимости от условий конкретного зрительного зала. В связи с этим сохраняет актуальность разработки преобразователей динамического диапазона, обеспечивающих высокое качество обработки звуковых сигналов при минимальном вмешательстве звукооператора.

По критерию быстродействия ПДД делятся на две группы: инерционные (с динамически изменяющимся коэффициентом передачи) и безынерционные (мгновенного действия).

Инерционные преобразователи используются в звукотехнике уже в течение многих десятилетий, принцип их работы, достоинства и недостатки достаточно подробно описаны в литературе . Их работа основана на выделении из сигнала огибающей, формировании на основе огибающей управляющего сигнала и последующем перемножении этих двух сигналов: входного звукового и управляющего:

где – входной сигнал, – управляющий сигнал, – выходной сигнал.

Перемножению во временной области соответствует свертка спектров названных сигналов в частотной области.

где – частотный спектр входного сигнала, – частотный спектр управляющего сигнала, – частотный спектр выходного сигнала.

Для формирования сигнала управления применяется низкочастотная фильтрация максимальных или среднеквадратичных значений входного сигнала. В результате такой фильтрации сигнал управления изменяется инерционно, по отношению к изменениям амплитудного или среднеквадратичного значения сигнала. Из-за противоречивости требований, предъявляемых к фильтрации функции коэффициента передачи, возникают недостатки инерционных преобразователей:

· плавное нарастание сигнала управления приводит к выбросам выходного сигнала при резком увеличении сигнала на входе. Эти выбросы могут выйти за пределы линейного участка характеристики передачи звукового тракта. При этом появятся нелинейные искажения;

· резкое нарастание сигнала управления избавит от выбросов, но в то же время сигнал управления приобретет крутой фронт – это обогатит его спектр, а значит, после свертки спектров входного сигнала и сигнала управления значительно обогатится спектр выходного сигнала. Это обусловит появление слышимых эффектов работы ПДД;

· замедленный процесс восстановления коэффициента передачи при резком уменьшении сигнала приводит к появлению эффекта «дыхания шума паузы». Этот эффект выражается в заметном на слух снижении громкости тихого фрагмента сигнала с постепенным последующим ее увеличением;

· резкое восстановление коэффициента передачи обусловит появление пульсаций в управляющем сигнале при обработке звукового сигнала с интенсивными низкочастотными составляющими. Эти пульсации вызывают амплитудную модуляцию обрабатываемого сигнала и приводят к появлению нелинейных искажений.

Для того чтобы перечисленные искажения не были заметны на слух, необходимо подбирать оптимальные параметры фильтра для определенного вида звукового материала: речи или музыки.

Известны безынерционные ограничители уровня сигнала, в них ограничению подвергаются мгновенные значения сигнала, превышающие некоторое заданное пороговое значение сигнала. При этом изменяется форма сигнала и появляются большие нелинейные искажения, поэтому такие устройства практически не используются. Их применяют, в основном, как средство защиты от перегрузки тракта передачи сигнала.

Безынерционное преобразование динамического диапазона звуковых сигналов на основе модулирующих функций в теории модуляционного анализа-синтеза свободно от перечисленных недостатков инерционных устройств и вышеупомянутых безынерционных ограничителей уровня сигнала. В теории модуляционного анализа-синтеза все преобразования, в том числе преобразование динамического диапазона, основываются на выделении из сигнала и последующей обработки модулирующих функций: амплитудной и/или частотной. Кроме преобразования динамического диапазона сигнала, на основе модуляционных преобразований возможно осуществить: безынерционное управление тембром звуковых сигналов , сжатие частотного диапазона звуковых сигналов на основе выделения и нелинейной обработки их мгновенной частоты и другие виды преобразований .

Аналоговый безынерционный компрессор на основе модулирующих функций оказался довольно сложным в реализации. Результаты его работы, представленные в , показывают, что все недостатки инерционных компрессоров в данном случае отсутствуют. Но из-за ограниченной точности и нестабильности параметров аналоговых устройств выделения и обработки модулирующих функций результаты далеки от теоретически возможных. В связи со сложностью аналоговой реализации, безусловно, огромный интерес представляет создание цифрового безынерционного ПДД на основе модулирующих функций. Во-первых, это позволит улучшить качество обработки звука за счет использования алгоритмов преобразования динамического диапазона, недоступных или труднореализуемых с необходимой точностью в аналоговой форме. Во-вторых, в связи с повсеместным использованием цифровых способов записи, обработки и воспроизведения звука наиболее естественно выполнять преобразование динамического диапазона также в цифровой форме. Точная цифровая реализация ПДД на основе модуляционного анализа-синтеза позволит в полной мере выяснить потенциальные возможности метода, чему до сих пор препятствовали принципиально неустранимые погрешности аналоговой реализации.

Перед изложением результатов работы цифрового безынерционного компрессора имеет смысл рассмотреть подробнее модулирующие функции и основы модуляционных преобразований сигналов.

Согласно теории модуляционного анализа-синтеза, произвольный сигнал можно представить как результат совместного применения амплитудной и частотной модуляции:

если удачно выбрать пару модулирующих функций – амплитудную модулирующую функцию и – частотную модулирующую функцию. В теории доказано, что для однозначного выбора этой пары функций необходимо исходный сигнал дополнить опорным с помощью преобразования Гильберта. Понятия о модулирующих функциях сигнала были введены еще в 1945 г. Д. Габором .

Огибающей (амплитудной модулирующей функцией) пары сигналов, сопряженных по Гильберту , называют неотрицательную функцию времени

.(1)

Мгновенной частотой (частотной модулирующей функцией) пары сигналов называют производную от текущей фазы:

Введенные Д. Габором понятия нашли широкое применение при описании преобразований узкополосных сигналов.

Ю. М. Ишуткин в предложил обобщить введенные Д. Габором определения модулирующих функций, не накладывая ограничений на ширину частотного спектра сигналов.

Идея обработки звукового сигнала путем воздействия на его модулирующие функции, предложенная Ю. М. Ишуткиным, состоит в том, чтобы:

1. По известному вещественному сигналу с помощью преобразования Гильберта создать комплексный сигнал

где – Гильбертово отображение сигнала .

2. Для этой пары сигналов вычислить модулирующие функции: амплитудную модулирующую функцию и частотную модулирующую функцию сигнала.

3. Преобразовать модулирующие функции в целях обработки с помощью линейных и нелинейных цепей.

4. По измененным модулирующим функциям синтезировать новый звуковой сигнал.

Совокупность первых двух операций, в результате которых становятся известными модулирующие функции сигнала, называют модуляционным анализом. Последняя операция носит название модуляционного синтеза. Структура канала полного модуляционного анализа-синтеза представлена на рис.1 .

Для построения цифровой системы необходимо произвести требуемые преобразования цифрового представления звукового сигнала. Цифровой безынерционный ПДД может быть построен по схеме с прямым регулированием. С учетом дискретизации аналоговых сигналов его структурная схема изображена на рис.2.

Рис.2. Структурная схема цифрового безынерционного компрессора с прямым регулированием.

Исходный сигнал представлен как

где - дискретная мгновенная амплитудная модулирующая функция, а - дискретная мгновенная фаза сигнала. В демодуляторе огибающей выполняется преобразование Гильберта и вычисление амплитудной модулирующей функции. Частотный спектр исходного сигнала, в соответствии со свойством спектра произведения образов, будет равен

,(2)

где - частотный спектр амплитудной модулирующей функции, - символ прямого преобразование Фурье, его выполнение в данном выражении формирует в качестве второго операнда свертки частотный спектр косинуса мгновенной фазы сигнала, а - частотный спектр сигнала.

В результате нелинейного преобразования мгновенной амплитудной модулирующей функции, выполняемого в блоке возведения в степень, получаем новую дискретную амплитудную модулирующую функцию , где - некоторая нелинейная функция, в данном случае - степенная, реализующая амплитудную характеристику ПДД требуемого вида. Новой амплитудной модулирующей функции будет соответствовать новый частотный спектр . Частотный спектр синтезированного по измененной амплитудной модулирующей функции сигнала будет иметь вид

Введение линии задержки необходимо для синхронизации исходного сигнала с сигналом огибающей, вычисление которой неизбежно сопровождается временной задержкой.

Добавление к новой огибающей постоянного сигнала необходимо для того, чтобы преобразование начиналось со значения огибающей, превышающих пороговый уровень, задаваемый постоянным слагаемым.

Для частного случая реализации амплитудной характеристики компрессора со сжатием динамического диапазона в два раза сигнал на выходе безынерционного ПДД можно представить следующим соотношением:

Выполнение большинства требуемых математических операций цифровой системой осуществляется с высокой точностью. Пожалуй, наиболее сложным элементом цифрового ПДД является широкополосный цифровой преобразователь Гильберта (ЦПГ), входящий в состав блока демодуляции огибающей. От него во многом зависит качество ПДД. Для достижения высокого качества преобразования ЦПГ должен в широкой полосе частот, от 32 Гц до 16000 кГц, обеспечивать частотно-независимый фазовый сдвиг сигнала на с погрешностью порядка . Величина фазовой погрешности выбирается такой, чтобы возникающие из-за нее пульсации мгновенной амплитуды тонального сигнала не были заметны на слух. При такой фазовой погрешности их уровень не превысит -80 дБ. Реализация такого преобразователя рассмотрена в [ 10 ].

Компьютерная модель цифрового безынерционного компрессора на основе модулирующих функций, построенная по схеме рис.2, при проверке работоспособности на тестовых однотональных сигналах дала положительные результаты, показав тем самым правильность найденных алгоритмических решений, а также успешное решение проблем, неизбежно возникающих при переходе от аналогового представления сигналов к цифровому. Амплитудная модулирующая функция исходного однотонального сигнала представляет собой постоянную функцию времени. В результате нелинейного преобразования амплитудной модулирующей функции получается новая временная амплитудная модулирующая функция, но в случае с однотональным сигналом это будет снова постоянная функция времени. Спектр исходной амплитудной модулирующей функции и нелинейно преобразованной для однотонального сигнала состоит из одной гармоники на частоте сигнала. Результат свертки синтезированного по измененной амплитудной модулирующей функции однотонального сигнала заведомо будет подобен по форме исходному сигналу.

Проверка работы безынерционного ПДД на реальном звуковом сигнале дала неожиданные результаты, а именно временами очень плохое качество звука прошедшего нелинейную обработку. Для поиска причины, вызывающей заметные на слух артефакты при прослушивании обработанного сложного звукового сигнала, был выполнен анализ форм модулирующих функций (сравнение значений на выходе цифровой модели с расчетными значениями), а также сопоставление форм их частотных спектров. В качестве тестового сигнала для такой проверки был выбран сигнал, состоящий из двух гармонических компонентов с частотами Гц и Гц:

где, - частота дискретизации сигнала, равная 44 100Гц.

Ниже приведена расчетная временная диаграмма тестового сигнала и его частотный спектр (рис. 3а), а также временные диаграммы и частотные спектры его амплитудной модулирующей функции (рис. 3б) и косинуса фазы (рис. 3в). Спектры амплитудной модулирующей функции и косинуса фазы состоят из множества компонент, но в результате свертки таких спектров остаются всего две составляющие.

Рис.3. Временные функции (справа) и частотные спектры (слева): а) сигнала биений с частотами 1000 и 1500Гц; б) амплитудной модулирующей функции сигнала биений; в) косинуса фазы сигнала биений.

Аналитическое выражение для временной амплитудной модулирующей функции имеет вид:

Для вычисления ее спектра удобно воспользоваться табличным косинус-преобразованием Фурье функции при


	(3)

Табличные значения гамма-функции для аргументов в диапазоне от 0 до 2, а также формулы для вычисления гамма-функции для больших и отрицательных значений аргументов представлены в . В таблице 1 сведены результаты аналитического расчета спектральных составляющих амплитудной модулирующей функции на угловых частотах от 0 до с периодом равным . В дискретной области частоте соответствует частота , равная отношению частоты дискретизации к количеству отсчетов на периоде сигнала. Практически полное совпадение значений, обозначенных на диаграммах рис. 3, с результатом аналитического расчета подтверждает правильность построений рис. 3.

Таблица 1.

Аналитические значения спектра амплитудной модулирующей функции.

	Дискретная частота
		–3,93
		–13,47
	1000	–27,45
	1500	–34,82
	2000	–39,94
	2500	–43,88
	3000	–47,1

Сжатию динамического диапазона в два раза соответствует степенная обработка амплитудной модулирующей функции с показателем степени равным 1/2. Для этого случая на рис. 4 показаны различия временных функций и частотных спектров исходного (штриховая линия) и обработанного (сплошная линия) сигналов (рис. 4а), а также их амплитудных модулирующих функций (рис. 4в). Спектры исходных и обработанных сигналов сдвинуты на диаграмме относительно друг друга на 30 отсчетов для более наглядного представления их различий.

В табл. 2 представлены результаты аналитического расчета спектра нелинейно преобразованной огибающей, вычисленные по формуле (3) для . Они практически точно совпадают со значениями, обозначенными на диаграммах рис. 4, что подтверждает точность последних.

Рис.4. Временные функции (справа) и частотные спектры (слева): а) сигналов на входе и выходе безынерционного преобразователя; б) амплитудной модулирующей функции входного сигнала и результата ее степенной обработки.

Таблица 2.

Аналитические значения спектра нелинейно преобразованной амплитудной модулирующей функции (степень 1/2).

	Дискретная частота
		2,35
		16,33
	1000	25,87
	1500	31,25
	2000	35,03
	2500	37,95
	3000	40,33

Нелинейное преобразование амплитудной модулирующей функции видоизменило ее спектр (рис. 3б). В результате свертки такой нелинейно преобразованной огибающей и входного сигнала выходной сигнал будет иметь существенно обогащенный спектр по сравнению со входным (рис. 3а). В синтезированном по измененной огибающей сигнале биений появятся дополнительные составляющие, которые можно рассматривать как интермодуляционные искажения. Они меняют субъективное восприятие преобразованного сигнала. Очевидно, что в любом другом случае, кроме обработки однотонального сигнала, из-за изменения только одного из операндов в выражении (2) будет получен спектр преобразованного сигнала, отличающийся от исходного. Степень обогащения спектра выходного сигнала зависит от широкополосности огибающей: чем шире спектр нелинейно преобразованной огибающей, тем сильнее обогащается частотный спектр преобразованного сигнала.

Таким образом, в чистом виде безынерционное преобразование динамического диапазона звуковых сигналов на основе модулирующих функций непригодно из-за изменений частотного спектра преобразованного сигнала, в ряде случаев, отчетливо заметных на слух. Можно, конечно, отфильтровать спектр нелинейно преобразованной огибающей, примерно до ширины критической полосы слуха в низкочастотной части звукового диапазона. Тогда дополнительные составляющие окажутся впределах одной критической полосы с составляющими спектра исходного сигнала и окажутся замаскированными. Но ПДД при этом потеряет свойство безынерционности из-за ограниченной длительности переходной функции фильтра мгновенной огибающей.

Выводы:

· Цифровая модель ПДД позволила избавиться от неустранимых погрешностей аналоговой реализации и выяснить потенциальные возможности метода ПДД на основе нелинейной обработки модулирующих функций.

· Прослушивание фонограмм после обработки цифровым ПДД на основе модулирующих функций обнаружило возникновение в некоторые моменты слышимых грубых искажений звукового сигнала.

· Анализ временных функций и частотных спектров сигналов, возникающих при ПДД с использованием модулирующих функций, позволил объяснить возникновение слышимых искажений обогащением частотного спектра обработанного сигнала вследствие изменения спектра амплитудной модулирующей функции. Для уменьшения заметности искажений необходимо фильтровать преобразованную амплитудную модулирующую функцию. При этом ее спектр сужается, и при условии, что дополнительные составляющие оказываются в одних критических полосах слуха с основными составляющими, первые эффективно маскируются вторыми. Правда при этом ПДД теряет свойство безынерционности.

· В связи с наличием у безынерционных ПДД на основе модулирующих функций принципиальных недостатков, представляется, что создание более совершенных ПДД должно идти по пути улучшения инерционных преобразователей.

Литература.

1. Основы модуляционных преобразований звуковых сигналов: Монография/ Ишуткин Ю. М., Уваров В. К.; Под ред. В. К. Уварова. – СПб.: СПбГУКиТ, 2004.

2. Радиовещание и электроакустика: Учебник для вузов/ А. В. Выходец, М. В. Гитлиц, Ю. А. Ковалгин и др.; Под ред. М. В. Гитлица. – М.: Радио и связь, 1989.

3. Udo Zoelzer. Digital Audio Signal Processing. John Willey & Sons. Chichester , New York , Weinheim, Brisbane , Singapore , Toronto , 1997.

4. Осташевский Е. Н. Разработка метода и аппаратуры управления нестационарными фазами сигналов для преобразования тембра при создании звуковых эффектов: Автореф. дис. канд. тех. наук. – Л.: ЛИКИ, 1987.

5. Уваров В. К. Точное компандирование частотного и динамического диапазонов звуковых сигналов. – СПб.:СПбГУКиТ, 2002.

6. Плющев В. М. Разработка метода и устройств безынерционного преобразования динамического диапазона звуковых сигналов: Автореф. дис. канд.тех.наук. –Л.: ЛИКИ, 1986.

7. Применение модуляционных преобразований звуковых сигналов: Монография/ В. К. Уваров, В. М. Плющев, М. А. Чесноков; Под ред. В. К. Уварова – СПб.:СПбГУКиТ, 2004.

8. Перспективы обработки звуковых сигналов по их модулирующим функциям. Ишуткин Ю. М. Труды Ленинградского института киноинженеров, 1977 г., вып. . –с. 102-115.

9. D.Gabor, J.IEE 93, (pt3), (1946).

10. Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, ISSN 1991-3087, 2008 г., № 9. – с. 213-218.

11. Интегральные преобразования и операционное исчисление, В. А. Диткин, А. П. Прудников, Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», М., 1974 г.

12. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Г. Корн, Т. Корн. – М., 1977.

Кроме того, к цифровым фонограммам применяются различные математические методы, например, интерполяция отсчетов (Repair) или их пропорциональная коррекция (Normalize).

Спектральные преобразования воздействуют на тембр звука. К ним относятся различные фильтры: high pass, low pass или band pass (полосовой) и эквалайзеры - параметрические или графические.
Важным частным случаем спектральных преобразований являются формантные преобразования - манипуляции с формантами - характерными полосами частот, встречающимися в звуках, произносимых человеком. Изменяя параметры формант, можно подчеркивать или затушевывать отдельные звуки, менять одну гласную на другую, сдвигать регистр голоса и т.п.

Эффекты задержки основаны на временнóй задержке одной копии сигнала относительно другой. Такие эффекты могут создавать иллюзию пространства или помещения, как реверберация, эхо и т.п., иллюзию множественности источников звука (хорус) или иллюзию движения (фейзеры, фленжеры).

Модуляция параметров сигнала . В таких эффектах, как, например, фейзер, фаза сигнала модулируется низкочастотным колебанием (с частотой значительно ниже минимальной звуковой частоты 20 Гц). С помощью модуляции амплитуды реализуется эффект тремоло, а с помощью модуляции частоты - вибрато.

Звуковые редакторы

К этому типу программ относят ПО, позволяющее редактировать и генерировать аудиоданные. Звуковой редактор может быть реализован полностью или частично в виде библиотеки, приложения, веб-приложения или модуля расширения ядра ОС.

Программа типа Wave Editor это цифровой звуковой редактор, который обычно предназначен для записи и редактирования музыки, наложения эффектов и фильтров, назначения стереоканалов и т.п.

Digital Audio Workstation (DAW) это программа с более широкими возможностями, которая обычно состоит из множества компонентов, объединенных единым графическим интерфейсом. Практическим и самым очевидным отличительным признаком DAW является наличие полнофункционального MIDI-секвенсора. Во многих DAW имеются также инструменты видеомонтажа, предназначенные для создания музыкального видео.

Звуковые редакторы, предназначенные для работы с музыкой, как правило, позволяют пользователю:

импортировать и экспортировать аудиофайлы различных форматов,
записывать звук с одного или больше входов, и сохранять его в памяти компьютера в цифровом виде,
производить монтаж фонограмм на временной шкале (timeline) с применением переходов (fade in, fade out, crossfading),
смешивать несколько источников звука/треков с различными уровнями громкости, панорамы и т.п., и направлять на один или больше выходных каналов,
применять различные эффекты и фильтры, включая компрессию, экспансию, различные виды модуляции, реверберацию, подавление шума, эквализацию и т.д.
воспроизводить звук, направляя его на выходные устройства, такие как динамики, внешние процессоры или записывающие устройства,
конвертировать звук из одних аудиоформатов в другие и менять характеристики аналого-цифрового преобразования (разрядность и частоту дискретизации)

«Деструктивное» и «недеструктивное» редактирование

Звуковые редакторы позволяют осуществлять как «недеструктивное редактирование» в режиме реального времени, так и «деструктивное», т.е. как отдельный процесс преобразования, не связанный с воспроизведением или экспортом фонограммы, а также совмещать оба эти типа.

Деструктивное редактирование изменяет исходный аудиофайл, а недеструктивное лишь изменяет параметры его воспроизведения. Например, если в процессе деструктивного редактирования удалена часть трека, эти данные действительно удаляются. Если же используется недеструктивное или real-time редактирование, удаленные данные остаются, но не воспроизводятся.

Преимущества деструктивного редактирования:

В графическом редакторе все сделанные изменения можно наблюдать визуально.
Количество эффектов, которые могут быть применены, практически неограниченно (или ограничено только дисковым пространством, выделенным для History).
Редактирование обычно точное, в масштабе до отдельного сэмпла.
Эффекты могут применяться к строго определенному региону - с точностью до сэмпла.
Микширование и экспорт отредактированного звука происходит быстро, так как при этом не требуется расчета примененных эффектов.

Ограничения деструктивного редактирования:

После применения эффект нельзя изменить. Правда, есть возможность «отменить» последнее выполненное действие. Обычно редактор поддерживает множество уровней «истории отмены», так что несколько действий могут быть отменены в порядке, обратном тому, в котором они были применены.
Порядок отмены нельзя изменить (сначала отменяется последнее редактирование и т.д.).

Преимущества real-time редактирования (в реальном времени):

Эффекты обычно можно настраивать во время воспроизведения или в любое другое.
Редактирование может быть отменено или скорректировано в любой момент в любом порядке.
Несколько эффектов могут быть применены последовательно, при этом их последовательность может быть изменена, эффекты могут быть удалены из цепочки или добавлены.
Многие редакторы поддерживают автоматизацию эффекта, т.е. автоматическое изменения его параметров во время воспроизведения.

Ограничения real-time редактирования:

Форма сигнала, отображающаяся на Timeline остается прежней, примененные эффекты не влияют на нее.
Количество эффектов, которые могут быть применены, ограничено мощностью компьютера или устройства. В некоторых редакторах есть функция «замораживания» дорожки (разрушение стека эффектов).
Как правило, эффект не может быть применен только к части дорожки. Чтобы применить real-time эффект к части трека, эффект включается в одной точке и выключается в другой.
В многодорожечных редакторах, если аудио копируется или перемещается с одной дорожки на другую, звук на новом треке может отличаться от того, как он звучал на исходном треке, так как к каждому треку могут быть применены различные эффекты реального времени.
Микширование и экспорт происходит медленно, так как требуется дополнительно рассчитывать примененные эффекты реального времени.

Временные преобразования

Дилей (delay) и эхо (Echo)

Дилей (Delay ) - эффект, который добавляет к оригинальному сигналу его копии с временной задержкой (больше 0.5 сек), с определённой вами периодичностью повторений (обычно кратной темпу) и затуханием амплитуды.

Различают два вида этого эффекта:

Простой дилей (Simple Delay ), использует одну линию задержки оригинального сигнала.
Сложный дилей (Multi Delay ), использует более одной линии задержки оригинального сигнала.

Пример сложного дилея: повторение сигнала в правом канале с периодичностью n и повторение сигнала в левом канале с периодичностью 2n .

Дилей является хорошим инструментом для придания стерео-эффектного звучания композиции. Пользуясь дилеем имейте ввиду то что чрезмерное использование этого эффекта может сделать композицию неразборчивой и может получиться "каша".

В случае, если время задержки совпадает с темпом музыки, то глубина звучания возрастает, а эффект остается незаметным.
Большинство звукооператоров устанавливает время задержки в соответствии с темпом композиции. Дилэй подчиняют пульсу музыки и он добавляет пространства в звук. Кажется, что задержанное повторение сигнала исчезает, а звучание сглаживается.

Очень похожим на дилей является эффект эхо (Echo ). Если дилей просто добавляет к оригинальному сигналу его копии с определёнными значениями периодичности и затухания, - то в эхо копии сигнала подвергаются спектральному (частотному) изменению.

Вам ведь доводилось слышать эхо в жизни?

К примеру, вы что-то крикнули и услышали отражение своего крика через определённый промежуток времени.

Почему это произошло?

Звуковая волна распространяется в воздушной среде (и не только), встречая на своём пути препятствия. В зависимости от частоты звука – она может огибать это препятствие или же отражаться от него. Чем ниже частота (больше длина звуковой волны) – тем лучше она огибает препятствия. Звук отражается различным образом от различных препятствий, именно это и учитывается в эффекте «Эхо». Дилей же просто добавляет копии оригинального сигнала без изменения их частотных характеристик.

Реверберация (Reverberation)

Реверберация - также является эффектом задержки звука, но в отличие от эха оригинальный сигнал повторяется с гораздо меньшей периодичностью и затухает соответственно быстрее.

Если эхо в реальных условиях может встретиться в горах и на улице, - то реверберация - в закрытом помещении. Звуковая волна отражается от стенок помещения, после чего опять отражается от стенок помещения – и так до тех пор пока она не затихает. Реверберация очень хорошо различима в длинных туннелях, пещерах, церквях, в объёмных помещениях с плохой акустикой (под плохой акустикой также понимается полное отсутствие реверберации, что лишает звук своей естественности). Звук различается после прекращения резонирования его источника – это Вы слышите отражения звуковой волны от поверхностей помещения. В начале к Вам возвращаются ранние отражения – непосредственно от поверхностей помещения, потом с меньшей интенсивностью поступают отражения от отражений.

T= 0.164V/A , где V – объём помещения, А – звукопоглощение (зависит от материала и типа поверхностей, их площадей). В Интернете есть калькулятор реверберации помещения.

Короткая реверберация или короткие задержки придают звучанию объём.

Реверберация с затуханием меньше 1 с и задержки меньше 100 миллисекунд (обычно их делают много короче) создают акустическое пространство вокруг звука, особенно, если они идут по обоим стерео каналам.

Часто время затухания реверберации ставят как можно меньше, а для цифровых устройств это очень трудная задача. Может получиться металлическое звучание. Если такое случилось, можно исправить положение, увеличив время затухания, или попробовать другой пресет, который даст более мягкое звучание, либо взять другой ревербератор, который сможет работать с такими параметрами.

Реверберация звучит значительно лучше, если привязана к темпу записи.

Реверберацию настраивают под песню по удару рабочего барабана, а время затухания подбирают так, чтобы звучание закончилось перед следующим ударом. Задача - заставить реверберацию "дышать" вместе с музыкой.
Лучше всего - сначала сделать всё как можно больше при минимальном времени реверберации, потом потихоньку прибавлять время, пока реверберация не встроится в темп.

Предилэй ревербератора (пространство между затуханием ноты на дорожке-источнике и началом реверберации) может значительно изменить звучание ревербератора и обычно тоже рассчитывается по темпу музыки.

Основные регулируемые параметры, встречающиеся в современных цифровых ревербераторах, представлены ниже:

Balance (Dry / Wet) - регулирует соотношение прямого звука (Dry) и звука, обработанного эффектом (Wet).
Gate Reverb - тип специального «нелинейного» эффекта.
Density - плотность ранних (первичных) отражений, характеризует геометрию имитируемого помещения.
Diffusion - плотность структуры ранних отражений, характеризует расплывчатость реверберации, при низких значениях ощущается ее дискретность или подобие эха.
Early Reflection Level - уровень ранних отражений, соотносится с отражающими свойствами материалов помещения.
Er/Rev Balance - соотношение уровней ранних отражений и остатка реверберации.
Feedback Level - уровень обратной связи.
Hight Cut - наличие фильтра НЧ (эквалайзера). Делает тембр реверберации более мягким.
Hight Damp (LPF) - возможность демпфирования высокочастотных составляющих спектра реверберации (иногда раздельно регулируется уровень и частота). Основано на естественном эффекте более быстрого затухания высокочастотного спектра звука в процессе акустической реверберации. В некоторой степени имитирует свойства материалов отражающих поверхностей помещения.
Liveness - характер затухания сигналов ранних отражений, их огибающая.
Low Cut - наличие фильтра ВЧ (эквалайзера).
Low Damp (HPF) - возможность демпфирования низкочастотных составляющих реверберации (иногда раздельно регулируется уровень и частота).
Pre-Delay (Initial Delay) - интервал времени между приходом к слушателю прямого, необработанного сигнала, и моментом появления самого первого «отраженного» сигнала (фактически имитирует размеры помещения с учетом месторасположения слушателя).
Release Density - плотность отражений конечной фазы реверберации.
Reverb Delay - промежуток между ранними отражениями и остатком реверберации, который в одних процессорах отсчитывается относительно прямого сигнала, а в других - относительно ранних отражений.
Reverb Send Level (Depth,Volume) - уровень реверберации. Основной параметр, управляющий глубиной эффекта.
Reverb Time (Decay) - время реверберации.
Shape (Early Type) - форма нарастания ранних отражений.
Size (Room Size, Hall Size, Height, Width, Depth) - размеры (объем) имитируемого помещения, ширина (Width), глубина (Depth), высота (Height).
Wall Vary - характеризует геометрию (неровности) отража¬ющих поверхностей. Большие значения придают реверберации более рассеянный характер.

Вибрато (Vibrato)

Вибрато - периодические изменения высоты, громкости или тембра музыкального звука. В струнных инструментах вызывается колебаниями пальца, в духовых инструментах и у вокалистов - пульсацией воздушного давления.

Как правило, высота, громкость и тембр при исполнении на конкретном инструменте не изменяются одновременно - какая-то из этих характеристик является преобладающей, а остальные - побочным эффектом основной. Вибрато широко распространено в рок-музыке, особенно в гитарных партиях. На электрической гитаре вибрато может быть исполнено 2-мя способами: с помощью тремоло-машинки и с помощью подёргивания прижатого к струне пальца.

Изменение фазы (Phasing)

Фазовые преобразования выполняются либо путем постоянного сдвига фазы сигнала, либо путем наложения некоторой фазомодулирующей функции. Такие преобразования, например, стерео сигнала, позволяют реализовать эффект вращения или "объёмности" звука.

Фазер (Phaser) - устройство (аналоговое или программное) предназначенное для сдвига фазы подаваемой на него звуковой волны, путём задержки последней на незначительный временной промежуток (от 0.0001 мс до 20мс). В результате этого эффекта звук приобретает новый оттенок

Флэнжер (Flanging)

Флэнжер - это практически тоже самое что и хорус (происходит небольшая задержка сигнала), только с обратной связью (feedback), т. е. задержка еще раз посылается в себя. Следовательно флэнжер с выключенным фидбэком становится хорусом!

Инвертирование фазы (Phase Invert)

Фазоинвертор (от фаза и инвертор) - устройство, преобразующее входной сигнал в 2 сигнала, сдвинутых по фазе на 180°.

Хорус (англ. chorus) - звуковой эффект или соответствующее устройство. Имитирует хоровое звучание музыкальных инструментов. Эффект реализуется путем добавления к исходному сигналу его собственной копии или копий, сдвинутых по времени на величины порядка 20-30 миллисекунд, причем время сдвига непрерывно изменяется.

Частотные преобразования

Частотные преобразования могут проводиться над спектром сигнала или над частотой воспроизведения сигнала. На основе частотных преобразований спектра реализуются различные фильтры и эквалайзеры. Принцип действия их состоит в следующем. Входной сигнал раскладывается на частотные составляющие. Затем, в зависимости от производимых действий, какие-то составляющие могут быть полностью приглушены, а какие-то просто изменены по амплитуде. В результате на выходе получается сигнал с отфильтрованными частотами. Частотные преобразования применяются как для "технических нужд" (например, при очистке сигнала от ненужных постоянных шумов), так и для придания звучанию новой окраски. Как уже говорилось выше, разложение сигнала на частотные составляющие и их дальнейшая обратная свертка в сигнал - достаточно трудоемкая операция, поэтому частотные преобразования трудновыполнимы в режиме реального времени. Однако, мощность современных процессоров иногда позволяет производить такие действия.

Эквалайзер

Звук обладает как амплитудной, так и частотной характеристикой. Так, например, одни звуки располагаются в низкой частотной области (например бас и бас бочка), другие в высокой (наприер хеты и пищание комара).

С помощью эквалайзера можно подавить определённые частоты, тем самым подчеркнув другие.

Однако пользоваться эквализацией надо осторожно - потому что вырезав полосу ненужного инструмента, можно вырезать часть полосы нужного, тем самым ухудшив его качество звучания.

К тому же изменение частотной характеристики изменяет тембр, и например вокал не рекомендуется обрабатывать эквалайзером потому что наша слух. система слишком чувствительна к изменениям в этой области. Существует два типа эквалайзеров: параметрический и графический. Параметрический эквалайзер представляет из себя ряд бегунков, каждый из которых соответствует определённой частотной полосе. Передвигая вправо или влево мы усиливаем или ослабляем частоты в этой области (усиление частот - это плохо и если не ошибка, то не лучшее решение...). В графическом же эквалайзере частоты сигнала подавляются в зависимости от графика, который управляется с помощью мыши.

С помощью эквалайзера можно подправить частотную характеристику как отдельного инструмента, так и всей композиции, однако это также не лучшее решение, лучшее решение - изначально подобрать инструменты так, чтобы они не требовали последующей эквализации. Кроме того, непрофессиональные акустические системы обладают плохой АЧХ (Амплитудно-частотной характеристикой). Это значит то что одни частоты в них воспроизводятся громче положенного, другие - тише. Эту проблему можно решить выравниванием частот с помощью эквалайзера и приблизить АЧХ к "прямой" как на студийных мониторах, но подчеркну только приблизить. Выравнивание АЧХ рассмотрено позже.

Амплитудные преобразования (динамическая обработка звука)

Возьмите лист бумаги, сомните его в клубок - у него есть выступающие части. А теперь сожмите его ещё больше! Выступающих частей стало меньше, клубок стал более шарообразным! Со звуком во время компрессии происходит тоже самое - выступающие части обрезаются, в следствии чего уменьшается динамический диапазон (разница между самым большим и маленьким значением амплитуды). Вы можете задать вопрос: Какая разница между компрессией и понижением громкости? При понижении громкости клочок бумаги просто уменьшается в масштабе.

При компрессии же он увеличивается в той степени, в которой обрезаются его выступы. В следствии компрессии разница между самым громким и самым тихим звуком уменьшается, музыка звучит в целом громче. Что же теряется при достижении этой громкости? Широкий динамический диапазон - это когда нота имеет допустим 128 значений громкости. Узкий, когда она имеет допустим 12 значений громкости. Так, допустим в композиции из 1000 нот 20 имеют 128 значение громкости а 30 имеют 127-е значение громкости. При компрессии значение громкости 20 нот приравнивается к 127 и общая громкость повышается на один пункт. Компрессия позволяет добиться громкости звучания, кроме того она позволяет сделать звук более чётким (при правильных настройках компрессии). Так, например, когда происходит компрессия бас бочки важно начать компрессию не с самого начала а немного позже - чтобы бочка имела характерный "щелчок" в начале (это можно сделать используя параметры компрессии, о которых речь пойдёт позже). В какой степени компрессировать материал - зависит от его стиля и целях автора. Чем больше компрессии - тем меньше дышит музыка. Если Вы стремитесь к написанию коммерческой музыки - без компрессии Вам практически не обойтись.

Амплитудные преобразования выполняются над амплитудой сигнала. Такую процедуру можно проделать двумя способами: либо умножая амплитуду сигнала на некоторое фиксированное число, в результате чего получится одинаковое изменение интенсивности сигнала на всей его протяженности, то есть усиление или ослабление, либо изменяя амплитуду сигнала по какому-то закону, то есть умножая амплитуду сигнала на модулирующую функцию. Последний процесс называется амплитудной модуляцией.

Компрессия

Схематичное изображение работы компрессора

В компрессоре (Compressor) есть несколько основных параметров обработки звука:

Threshold - компрессор анализирует амплитуду (громкость) поступающего сигнала и начинает работать как только она достишает значения Threshold.

Ratio (коэффициент компрессии) - соотношение входного сигнала к выходному. Например, значение 4:1 означает, что при изменении входного сигнала на 4dB, на выходе мы получим разницу в 1dB.

Attack - задаёт промежуток времени, после истечения которого компрессор начинает работать (время отсчитывается после достижения значения Threshold).

Release - время спада (восстановления чувствительности эффекта).

Gain - При помощи этого параметра задаётся уровень сигнала на выходе компрессора. Значение задается в децибелах. Необходимо для восстановления того же уровня сигнала после обработки компрессором.

Вид сигнала до обработки компрессором

Вид сигнала после обработки компрессором

Лимитер (Лимитер, максимайзер ) отличается от компрессора тем, что он работает более грубо, срабатывает сразу же и обрезает всё что выше выставленного значения threshold:

Схематическое изображение работы лимитера

Пример работы лимитера

SideChaine

Также достаточно интересным является эффект SideChaine. Разница сайдчейна с компрессором заключается в том, что в сайдчейне параметр Threshold задаётся не громкостью входящего сигнала а наличием сигнала в другом канале. То есть, у нас есть, например, бас бочка и бас, с помощью этого эффекта можно их запрограммировать так, чтобы бас звучал когда нет сигнала в канале бас бочки. Также хочу заметить то что кроме амплитудного сандчейна существует частотный сандчейн. Благодаря использованию сандчейна можно добиться не только громкости - но и интересных эффектов!

Экспандер

Экспандер отличается от компрессора тем, что он начинает работать после того как сигнал станет не больше а меньше значения Theshold. Т.е. после того как уровень сигнала преодолевает этот уровень - под действием экспандера он становится ещё меньше (как долго - зависит от параметра Release). С помощью экспандера удобно вырезать из записи нежелательные шумы, однако это требует хорошей настройки параметров обработки а иногда и ручного управления. Лично я не встречал частотных экспандеров, а ведь это могло бы заметно улучшить качество его работы (экспандер продолжает работать до того как в оригинальном сигнале появляются определённые частоты).

Модуляция

Амплитудная модуляция - это вид модуляции, при которой изменяемым параметром является амплитуда. Т.е. звук дрожит с заданной периодичностью и амплитудой (в случае большого значения называется риппером).

Главными варьируемыми (настраиваемыми) параметрами являются:

Initial delay - начальная задержка входного сигнала.
Modulation freq (speed) - частота модуляции.
Delay modulation - глубина циклической модуляции.
Amplitude modulation - модуляции амплитуды сигнала.
Feedback - относительная величина обратной связи.

Distortion . Эффект дистошн (от англ. "distortion" - искажение) основывается на использовании амплитудной модуляции. Фактически это замена одних значений амплитуд сигнала другими значениями. За счет переусиления, когда происходит срезание верхушек входного сигнала, можно получить, например, классический вариант гитары heavy metal (то есть сигналу придается скрежетание или своеобразная "хрипота"). Применение такого эффекта приводит к довольно резкому искажению входного сигнала (в зависимости от глубины модуляции), в результате чего сигнал становится похож на прямоугольный, и как следствие происходит расширение спектра сигнала.

Параллельная компрессия

Параллельной компрессии (Parallel Compression, Upward Compression, New York Compression, иногда Side-Chain compression) приписываются многие чудеса. Это и прозрачность звука, и сохранение его первоначальной окраски, и нежное обращение с фронтами (transients) сигнала, и добавление такого «мяса» и «плотности» которое обычным способом (downward compression)
получить очень тяжело или даже невозможно.

Параллельная компрессия - это такой способ компрессирования сигнала при котором к необработанному (Dry) параллельно подмешивается компрессированный сигнал (Wet).

Другие преобразования

Вокодер (Vocoder)

Вокодер в первую очередь предназначен для работы с вокалом. Вам наверняка доводилось слышать голос "Робота" - это результат обработки вокала вокодером. Вокодер работает с двумя источниками:

Голос, который нужно обработать.
Источник синтезирующего звука - синтезатор, гитара, другой голос.

Наиболее распространённые типы вокодеров:

Полосные вокодеры. Спектр делится на 5 - 20 каналов полосовыми фильтрами. Чем больше каналов - тем натуральней и разборчивей звучит результат.
Формантные вокодеры. Спектр речи описывается комбинацией формант. Основные параметры формант это:
центральная частота, амплитуда, ширина спектра.
В ортогональных вокодерах огибающая мгновенного спектра раскладывается на составные части в
ряд по выбранной системе ортогональных функций. Рассчитанные коэффициенты этого разложения передаются на приемную сторону.
Также существуют гармонические вокодеры, которые используют разложение в ряд Фурье.

Модуляция - изменение одного из параметров звука при помощи другого, внешнего источника колебаний. Эффектвибрато - яркий пример модуляционной обработки. Суть эффекта вибрато заключается в периодическом изменении одного из параметров звукового колебания: амплитуды, частоты или фазы. Изменение параметра происходит с очень малой частотой - единицы герц. Далее приведены примеры некоторых видов модуляции.

Амплитудное вибрато включает в себя собственно амплитудное вибрато и тремоло. Сущность амплитудного вибрато состоит в периодическом изменении амплитуды звукового сигнала. Частота, с которой это происходит, должна быть очень небольшой (от долей герца до 10 -12 Гц). Если частота вибрато находится вне этих пределов, то необходимый эстетический эффект не достигается.

Частотное вибрато - периодическое изменение частоты звукового колебания (высоты музыкального тона). Красивое звучание получается только в том случае, когда глубина частотного вибрато (относительное изменение частоты звука) невелика. Колебание высоты тона при частотном вибрато не должно превышать нескольких десятков центов - сотых долей полутона. В противном случае создается впечатление нарушения строя инструмента.

Тембровое вибрато предназначено для изменения спектра звуковых колебаний. Физическая сущность этого эффекта состоит в том, что исходное колебание с богатым тембром пропускается через полосовой частотный фильтр, у которого периодически изменяется либо частота настройки, либо полоса пропускания, либо по различным законам изменяются оба параметра. Кроме автоматического тембрового вибрато используют еще и ручное (чаще даже «ножное», с управлением от педали). Такой вариант эффекта известен под названиями «вау-вау» ( wah - wah ).

8.4 Эффекты, онованные на задержке сигнала

Дилэй (delay) применяется и для получения эффекта однократного или многократного повторения каких-либо звуков. Величина задержки сигнала определяется несколькими факторами. Для коротких и резких звуков время задержки, при котором основной сигнал и его копия различимы, меньше, чем для протяженных звуков. Для произведений, исполняемых в медленном темпе, задержка может быть больше, чем для быстрых композиций.

В виртуальных дилэях, как и в их аппаратных прототипах, обязательно имеются регуляторы величины задержанного сигнала, а также регулятор коэффициента обратной связи (feedback) , который определяет количество повторов.

Реверберация (reverb) позволяет имитировать акустическую среду различных помещений. Сущность реверберации состоит в том, что исходный звуковой сигнал смешивается со своими копиями, задержанными относительно него на различные интервалы времени. Этим реверберация напоминает дилэй. Отличие заключается в том, что при реверберации число задержанных копий сигнала может быть значительно больше, чем для дилэя. Теоретически число копий может быть бесконечным. Эффект реверберации значительно расширяет и обогащает стерео-характеристику сигнала.

В основу звуковых эффектов флэнжер (flanger) ифэйзер (phaser) также положена задержка сигнала. И флэнжер, и фэйзер представляют собой сочетание задержки звукового сигнала с частотной или фазовой модуляцией. Разница между ними чисто количественная. Флэнжер отличается от фейзера тем, что для первого эффекта время задержки копии (или времена задержек копий) и изменение частот сигнала значительно большее, чем для второго.

Эти количественные отличия эффектов приводят и к отличиям качественным: во-первых, звуки, обработанные ими, приобретают различные акустические и музыкальные свойства, во-вторых, эффекты реализуются различными техническими средствами.

Хорус (chorus) проявляется как эффект дублирования одного и того же звука или партии инструмента. Искусственно выполненный эффект является моделью звучания хора. С одной стороны, голоса певцов и звуки инструментов при исполнении одинаковой ноты должны звучать одинаково, а к этому стремятся и музыканты, и дирижер. Но из-за индивидуальных различий источников звук все равно получается разным. В пространстве, тракте звукоусиления и в слуховом аппарате человека эти немного неодинаковые колебания взаимодействуют, образуются так называемые биения. Спектр звука обогащается и, самое главное, «течет, переливается».

Алгоритм работы хоруса сводится к следующему:

Исходный сигнал разделяется на два или несколько каналов;

В каждом из каналов спектр сигнала сдвигают по частоте на определенную величину, частотные сдвиги очень малы, они составляют доли Гц и в ряде случаев изменяются во времени;

В каждом из каналов сигнал немного задерживают во времени, причем величина задержки может меняться (поэтому хорус относится к числу эффектов, основанных на задержке сигнала);

Каждый из каналов позиционирует в свою точку на стереопанораме;

Сигналы, полученные таким способом, суммируют.

В итоге получается сигнал, спектр которого непрерывно изменяется, причем период полного цикла этого изменения столь велик, что повторяемость спектральных свойств сигнала не ощущается.

02.03.2015 в 10:15

Итак, в данном цикле статей мы с вами поговорим о том что же такое компрессия и как ее использовать. К сожалению зачастую люди пользуются ей не понимания ее основ и в результат получается далеко не самого лучшего качества. Именно это и натолкнуло меня на написания цикла статей, где мы с вами детально разберем работу устройства под названием компрессор, и я покажу его применение на практике.

Одним из главных параметров звука является его динамика. С помощью динамики можно акцентировать ноты и музыкальные фразы добавляя новые краски в произведение, но, как показывает практика, мало кому из музыкантов(здесь не берутся во внимание профессионалы своего дела) удается это сделать. Да и ударные не подверженные динамической обработке звучат сухо и невыразительно. А ответ здесь прост - наш слух более чувствителен к высоким звукам и менее к низким. В качестве примера мы можем сравнить звук тарелки и саб-бочки, нормализовать их в 0db и послушать: тарелку люди будут воспринимать более ярко, ясно и насыщено. Конечно, можно поднять и уровень саб-бочки, но при этом (учитывая наличие других инструментов в миксе) мы рискуем получить режущую ухо кашу из звуков, где бочка будет зашкаливать, а тарелка звенеть где-то позади. Именно для предотвращения «динамических конфликтов» и служит компрессор. Так же через него могут пропускать готовые миксы в целях выравнивания общего звучания, добавления ему плотности и создания эффекта накачки.

Подводя небольшой итог вышесказанному: Компрессор - устройство, используемое для понижения динамического диапазона - промежутка между самым тихим и более громким уровнем звукового сигнала.

Принцип работы компрессора не так уж сложен, как кажется - он захватывает все, что превышает заданное значение в db и уменьшает его в соответствии с настройками. Рассмотрим на примере компрессора из пакета T-Racks Plugin Bundle

Threshold - данный параметр отвечает за порог срабатывания компрессора. Именно им устанавливается порог, при котором компрессор начинает свою работу. Измеряется он в db. К примеру, если мы выставим значение данного параметра -11.1, то это говорит о том, что все что находится ниже данного диапазона не будет подвергаться обработке, а все, что выше компрессор захватит и обработает.

Сразу хочу предостеречь - работать данным параметром нужно крайне аккуратно и постоянно смотреть на показание информационной панели(справа сверху). При обработке им звукового сигнала есть риск захватить более тихие звуки, которые в компрессии не нуждаются.

Ratio - соотношение. Зачастую данный параметр многие не понимают, или понимают неправильно. На самом деле все очень просто - он отвечает за величину ослабления сигнала. Измеряется так же в db. Допустим, у нас стоит значение 2(в некоторых компрессорах может использоваться обозначение 2:1), это означает, что сигнал превысивший порог Threshold будет ослаблен до 1 db выше значения порога, 8 db будет ослаблен до 4х и так далее. Значение Ratio в районе 3 будет считаться умеренным сжатием, 5 - средним, 8 -сильное, а значения свыше 20 будут уже считаться ограничивающими. В этом случае наш компрессор по работе начинает напоминать Limiter , но данный компрессор не позволяет выставлять такие экстремальные значения.

Attack Time - время срабатывания компрессора, которое требуется сигналу чтобы стать максимально компресированным после прохождения порога заданного параметром Threshold . Измеряется в миллисекундах.

На некоторых компрессорах значение времени атаки представляется в Дб/сек.

Release - время восстановления.Данный параметр является полностью противоположным параметру Attack Time . Если говорить конкретно, то это время, которое потребуется сигналу, чтобы вернуться в первоначальное состояние. Время восстановления, как правило, значительно больше времени атаки.

На компрессоре от T- Racks это особо заметно, т.к. значение времени Release представлено в секундах против миллисекунд значения Attack Time .

Make Up - в связи с тем, что компрессор является прибором понижающим динамическую характеристику сигнала, то на выходе звук будет тише, чем был до обработки. Именно для компенсации этого процесса служит данный параметр. Иными словами - им мы увеличиваем громкость сигнала после обработки.

В некоторых компрессорах он так же может обозначаться как Output Gain , Output , Gain и т.д.

Knee - данный параметр показывает плавность перехода между сжатым и несжатым сигналом. Имеет 2 типа - Hard Knee и Soft Knee . При использовании Soft Knee данный переходпроисходит более плавно и естественно, компрессор работает мягче и незаметней. Его работу очень хорошо иллюстрирует следующий график

Типы компрессии(по принципу использования):

1. Последовательная компрессия - самый распространенный тип динамической обработки звука. В Insert канала добавляем тот компрессор, который нам нужен и настраиваем. Все просто.

2.Параллельная компрессия — данный тип компрессии так же имеет достаточное широкое распространение, но есть одно существенное отличие от последовательной компрессии — при нем мы добавляем компрессор на Send -канал и уже примешиваем его к чистому и не обработанному звуку.

На некоторых компрессорах имеется параметр Mix , который позволяет настроить соотношение чистого сигнала к обработанному не прибегая к созданию отдельной дорожки Send.

3.Многополосная компрессия — компрессия, при которой отдельные диапазоны частот обрабатываются различным образом. Давайте взглянем на многополосный компрессор от Waves

Принцип работы данного компрессора не так уж сложен, каким он может показаться на первый взгляд: в его основе находится устройство под названием Crossover , который разделяет частоты звукового сигнала на различные диапазоны. А далее идет работа, как с обычным компрессором, но каждый частотный диапазон может быть обработан со своими настройками, что очень полезно при обработке отдельных инструментов микса.

На этом все. Во второй части я расскажу об особенностях применения различных компрессоров.