Обработка сигналов в современной звукорежиссуре. Ч.1. Учебное пособие

искажений, в результате чего при субъективном прослушивании музыкальных программ звук становится более разборчивым.

Эксайтер способствует созданию новых гармоник. Отталкиваясь от базовой частоты основного тона, этот прибор добавляет новые гармоники в сигнал в определённых пропорциях (в зависимости от параметров).

Рисунок 9 – Эксайтер

2.2.1 Принцип действия эксайтера (энхансера)

Эксайтеры и энхансеры используются для того, чтобы изменять тональные качества звука. Но, в отличие от эквалайзера, который просто усиливает или ослабляет частоту, имеющуюся в сигнале, энхансеры могут создавать новые гармоники.

Открытие было сделано американской компанией Aphex. Они разработали прибор под названием Aural Exciter. Название «эксайтер» защищено авторским правом, поэтому другие производители обычно называют свои приборы «энхансер» (часто с добавлением «психоакустический»).

В энхансере используется средняя и верхняя составляющая входного сигнала для генерации управляемых искажений, что приводит к созданию новых гармоник. Если эти гармоники в небольшом количестве подмешать к необработанному сигналу, это сделает его более ярким, громким и чистым. Может показаться парадоксальным, что добавление искажений делает сигнал чище, но это происходит на самом деле. Регулируемый фильтр высоких частот подает часть входного сигнала в цепь генератора гармоник. Можно менять частоту фильтра от 2 кГц до 6 кГц и выше (в зависимости от модели). Сигнал подаётся в специальную цепь, где происходит создание новых гармоник. Происходят также неизбежные фазовые сдвиги (в результате работы высокочастотного фильтра), которые значительно влияют на конечный результат. На выходе генератора гармоник стоит компрессор. Важно правильно подобрать время атаки компрессора, и гармоники обогатят звучание инструментов (в особенности тех, для которых важно показать переходный процесс – барабаны, струнные инструменты при технике игры пиццикато).

21

Эксайтер используется для придания яркости какой-либо партии или всему миксу при мастеринге. Но не стоит переусердствовать. Если чрезмерно увеличить глубину эффекта, то это чревато появлением грязи (слишком много искажений). Однако, если же грамотно использовать эксайтер (в небольших пропорциях), то такая обработка, напротив, способна сделать звучание микса прозрачнее.

С помощью анализатора спектра плагина iZotope Ozone 4 можно посмотреть, как изменится АЧХ сигнала при использовании эксайтера.

Если сгенерировать в синтезаторе Sylenth1 обычный синусоидальный сигнал и написать небольшую партию, состоящую из нескольких аккордов, то АЧХ этого сигнала будет выглядеть следующим образом (рисунок 10).

Рисунок 10 – АЧХ сигнала до использования эксайтера

Далее подключаем эксайтер и выкручиваем ручку глубины эффекта на максимум.

22

Рисунок 11 – АЧХ сигнала с использованием эксайтера

Как видно из рисунка 11, в сигнале появились новые гармоники выше

2кГц.

2.2.2Эквалайзер, эксайтер, энхансер или ламповый усилитель?

Первоначально эксайтеры изготавливались на основе ламповых

усилителей, но в настоящее время они существуют и в виде цифровых процессоров.

Эквалайзер не добавляет в звук дополнительных гармоник. Он применяется для усиления или ослабления существующей частоты. Эквалайзер используется для подчеркивания характерных обертонов музыкальных инструментов и усиливает определенную частотную область. В том случае, когда требуемых частот изначально мало, то эквализация не даст желаемого эффекта, либо вместе со слабым сигналом вытащит все нежелательные шумы.

Тонкая обработка эксайтером при его грамотном применении дает ощущение прозрачности и повышение разборчивости звучания. Хотя непонимание процесса эксайтирования может привести к довольно плачевным результатам. Например, эксайтером нет смысла обрабатывать орган или медные духовые инструменты, которые характеризуются линейчатым спектром основных тонов. Эксайтирование инструмента, по своей природе не имеющего обертонов, может вызвать весьма неожиданный и чаще всего неприятный эффект.

В отличие от традиционных эквалайзеров, при использовании эксайтера меньше вероятность добавления шума и шипения, которые делают звук менее ясным, особенно это касается магнитофонных записей

23

аналоговой ленты, которые потеряли свою «искристость» из-за частотного наложения.

Эксайтеры также используются для восстановления старых записей, добавляя потерянный спектральный состав.

Эксайтеры продаются в виде педальных эффектов, специально предназначенных для электрогитары, баса или электронных клавишных.

Эксайтеры очень часто применяется при мастеринге. В отличие от эквалайзера, эксайтер сам достраивает высшие гармоники, отталкиваясь от огибающих основных тонов. То есть происходит не усиление требуемых частот, а логичное добавление новых обертонов (гармоник).

Эксайтеры, как правило, создают гармоники, кратные 2, (2, 4, 8...), что по слуховым ощущениям придаёт четкость и большую внятность звуку, «объёмность» и «теплоту». При том, что общая громкость остаётся прежней

Но эксайтеры обладают и обратным негативным свойством: при длительном прослушивании у слушателя возникает желание постоянного увеличения насыщенности звука гармониками, так что после некоторого времени при слушании звука без эксайтера, запись, сделанная с его участием, может показаться перенасыщенной "кашей".

Теперь обратим внимание на ламповые усилители, которые так часто нам преподносятся чуть ли не как единственные устройства, способные качественно усиливать звуковые колебания и передавать всю объёмность, теплоту и многие другие приписываемые свойства.

В настоящее время ламповые усилители являются объектом коммерции и спекуляции именно благодаря тому, что в их природе усиления звуковых колебаний заложен изначально механизм эксайтирования (но обычно на этом продавцы не любят заострять внимание, ещё бы, ведь именно благодаря этому эффекту и удаётся привлекать покупателей дорогой аппаратуры).

Как известно, слуховое восприятие звука – вещь субъективная. Человеческое ухо безошибочно определяет звук, насыщенный гармониками, как более близкий или громкий, при сравнении с тем же звуком без гармоник. Например, звучание струны гитары или рояля при сильном ударе значительно более обогащается гармониками по сравнению с мягким звукоизвлечением, но все равно слушатель легко определит сильный удар как более громкий и близкий, даже если амплитуду второго сделать несколько больше первого. Как известно, большинство ламповых усилителей имеет коэффициент гармоник около 1%, что и дает эффект «приближения» (эксайтирование) задних планов (следует оговориться, это в случае небольших интермодуляционных искажений, что характерно для ламповых усилителей).

По этой причине необходим пересмотр общепринятых взглядов о «феноменальном» качестве, «детальности» звучания и незаменимости

24

ламповых усилителей. Не секрет, что ламповые усилители потребляют в разы больше электроэнергии, чем транзисторные собратья, а также служат гораздо меньше. Поэтому наивный покупатель не только переплачивает за сам усилитель, отдавая предпочтение ламповому, но и соглашается на заранее меньший срок эксплуатации и больший расход энергоресурсов.

Ведь совсем не обязательно для получения эффекта эксайтирования приобретать ламповый усилитель, в настоящее время с этим справляются значительно более дешёвые и надёжные цифровые процессоры эффектов.

2.3Эквалайзеры

2.3.1Функции эквалайзера

Эквалайзер («выравнивать»; балансир, уравнитель; общее сокращение

– «EQ»), также называется темброблок – радиоэлектронное устройство или компьютерная программа, которая позволяет регулировать громкость отдельных зон частотного диапазона и выравнивать амплитудночастотную характеристику звукового сигнала. Эквалайзер позволяет подчеркнуть особенно красивые частоты в голосе вокалиста, добавить недостающих частот, придать специфический, характерный данному эквалайзеру, окрас. При записи гитары или бас-гитары эквалайзер регулируется в зависимости от стиля исполняемой музыки, при этом сам эквалайзер, как правило, встроен в комбоусилитель, преамп или гитарную голову. Эквалайзер воздействует на определенную часть спектра, в результате чего увеличивается или уменьшается амплитуда звучания частот на определенном диапазоне спектра, то есть их громкость. Эквалайзер относится к приборам динамической обработки и является частным случаем фильтра.

Процесс обработки звукового сигнала посредством эквалайзера называется «эквализацией».

Эквалайзеры можно встретить как в бытовой, так и в профессиональной аудиотехнике. Эквалайзеры включены во многие компьютерные программы, связанные с воспроизведением и/или обработкой звука, – различные аудио- и видеопроигрыватели, редакторы и т.д. Многие электромузыкальные инструменты, инструментальные комбоусилители и педали эффектов также оснащаются эквалайзерами, хоть и менее функциональными.

2.3.2 Типы эквалайзеров

Существует два основных типа многополосных эквалайзеров: графический и параметрический [17].

Графические эквалайзеры обычно находят применение в концертной работе, где необходима многополосная отстройка порталов, прострелов, мониторов. Выглядит такой эквалайзер как панель с набором слайдеров,

25

каждый из которых повышает или понижает амплитуду звучания на какой-либо фиксированной частоте.

Графический эквалайзер имеет определённое количество регулируемых по уровню частотных полос, каждая из которых характеризуется постоянной рабочей частотой, фиксированной шириной полосы вокруг рабочей частоты, а также диапазоном регулировки уровня (одинаковый для всех полос). Как правило, крайние полосы (самая низкая и высокая) представляют собой фильтры «полочного» типа, а все остальные имеют «колоколообразную» характеристику. Графические эквалайзеры, применяемые в профессиональных областях, обычно имеют 15 или 31 полосу на канал, и нередко оснащаются анализаторами спектра для удобства корректировки. Самый распространенный графический эквалайзер представляет собой прибор с 31 полосой эквализации, который также называют 1/3-октавным графическим эквалайзером. Он охватывает спектр частот, наиболее воспринимаемых ухом человека (20–20 000 Гц), каждые последующие три полосы прибавляют к предыдущей полосе одну октаву. Вторая и третья полосы отвечают за промежуточные значения в 1/3 октавы. Диапазон 20–20000 Гц составляет 10 октав, добавим самую первую полосу и получим эквалайзер, состоящий из 31 треть-октавного слайдера.

Достоинства графических эквалайзеров:

-простота и скорость воздействия на спектр;

-возможность одновременно воздействовать на различные участки спектра (повышая и понижая амплитуду);

-графическая наглядность и удобство использования.

Недостатки:

-невозможность точной локализации частоты, на которую нужно воздействовать, как следствие – довольно грубая настройка;

-фиксированный уровень добротности на каждой полосе;

-невозможность получить совершенно плавного изменения спектра, что вносит искажения в звук.

Рисунок 12 – Графический эквалайзер 31-канальный

26

Параметрические эквалайзеры более маневренны и аккуратны, что делает их более предпочтительными для работы в студии, нежели графические. Да, они не имеют так много полос эквализации, но это им и не нужно, ибо они имеют возможность точной локализации частоты, на которую необходимо воздействовать. Обычно параметрические эквалайзеры имеют 1-4 полосы эквализации, которые закреплены за определенным диапазоном, в пределах которого можно регулировать их частоту. Такой эквалайзер дает гораздо большие возможности корректировки частотной характеристики сигнала. Параметрическими эквалайзеры называют потому, что они имеют полностью изменяемые параметры эквализации, что является очень ценным для звукорежиссеров:

-рабочая (центральная) частота,

-тип фильтра,

-добротность (Q),

-чувствительность (гейн).

Рисунок 13 – Параметрический эквалайзер

Frequency (рабочая частота) – это частота, от которой ведется отсчет работы эквалайзера. Параметрический эквалайзер позволяет точно выбрать рабочую частоту, благодаря чему можно убрать – «погасить» – резонанс, не касаясь остальной части спектра.

Чаще всего виртуальные эквалайзеры позволяют выбирать тип фильтра (обрезной, шельфовый, полосный), которым можно управлять частотным спектром.

Обрезной фильтр, как видно из названия, обрезает высокие или низкие частоты выше/ниже заданного значения с фиксированным уровнем наклона кривой. Чаще всего можно встретить двухразрядные (12 дБ/окт.), или четырехразрядные (24 дБ/окт.) фильтры, реже одно – (6 дБ/окт.) или трехразрядные фильтры (18 дБ/окт.). Разряд означает количество децибелов, на которое изменяется громкость, при изменении частоты на октаву. При увеличении частоты обрезной фильтр усиливает свое воздействие. Воздействие обрезного фильтра высоких частот усиливается в положительном направлении графика частот, а фильтра низких частот – в отрицательном направлении.

27

Шельфовый эквалайзер напоминает обрезной фильтр, так как он также воздействует на спектр выше или ниже определенной рабочей частоты. Но сходство это весьма поверхностно, так как принцип его воздействия на спектр немного иной. В переводе «шельф» (shelf) означает «полка», что красноречиво говорит о принципе его работы.

Отличия шельфового эквалайзера от обрезного фильтра:

-он равномерно изменяет частотный диапазон выше или ниже заданной частоты. Таким образом, уменьшая амплитуду, фильтр уменьшает громкость с одинаковой силой как через октаву, так и через три;

-он способен работать как в плюс, так и в минус (обрезной – только в минус), благодаря чему можно не только понижать частоты, но и придавать звуку нужную окраску;

-при работе «в минус» фильтр не убивает частоты так радикально, как обрезной фильтр.

Полосный фильтр является наиболее распространенным типом

эквалайзера. Именно этот фильтр является истинно параметрическим, так как он позволяет точно настроить параметры, а именно понизить или повысить частоты в определенном диапазоне на определенное значение в децибелах и с заданным графиком кривой. Полосный фильтр незаменим, когда нужно уложить в микс два звука со схожим спектром так, чтобы каждый из них хорошо читался.

В некоторых случаях полосный фильтр позволяет скорректировать тембральные недостатки голоса или инструмента, устранить влияние на звук акустики помещения, стоячих волн, резонансов.

Например, если вокалист гнусавит, то замаскировать это можно, понизив полосу частот в диапазоне 500-700 Гц со средней добротностью.

Также с помощью манипуляций частотами в разных областях спектра можно добавить яркости звучанию инструмента. Например, чтобы придать бочке атаку, можно добавить полезные частоты в диапазоне 3,5-5 кГц.

Gain – чувствительность эквалайзера, характеризует количество децибел, на которые изменится амплитуда звучания рабочей частоты. Данный параметр оказывает воздействие не только на саму эту частоту, но и на ближние к ней частоты, а степень воздействия на окружающие частоты будет регулироваться значением добротности.

Добротность эквалайзера (Q) показывает, какой ширины будет горб или провал в области рабочей частоты (ширину колокола), это величина, обратно пропорциональная ширине подъема или провала. Чем выше уровень Q, тем тоньше будет полоса частот, на которую будет воздействовать ручка чувствительности.

Аналоговые параметрические эквалайзеры встречаются довольно редко и имеют малое количество регулируемых частотных полос. Однако достижения в цифровой обработке звукового сигнала способствовали

28

появлению цифровых параметрических эквалайзеров с практически неограниченным количеством регулируемых частотных полос. Очень часто параметрические эквалайзеры могут служить в качестве одного из блоков обработки цифровых акустических процессоров. Более того, в цифровых параметрических эквалайзерах нередко имеются дополнительные параметры полос, такие как тип фильтра, характер кривой и т.д.

Существуют эквалайзеры смешанного типа, которые можно встретить в микшерных консолях, где, к примеру, низкие и высокие частоты регулируются по типу графического эквалайзера «полочного» типа, а между ними находятся две полупараметрические полосы (без регулировки добротности).

Также встречаются гибриды, называемые «параграфическими» – это эквалайзер графического типа с регулировкой добротности.

2.3.3 Принцип работы с эквалайзером и его применение

Спектр применения эквалайзеров достаточно широк. Основная их функция – исходный музыкальный материал привести к адекватному звучанию.

При работе с эквалайзером очень важно понимать, что усиление какой-либо частотной полосы приводит к усилению общего уровня аудиосигнала и чрезмерное усиление полос может зачастую привести к искажениям звукового сигнала. В связи с этим ослабление «ненужных» частот зачастую даёт более качественный результат, нежели усиление «нужных». Поэтому эквалайзером следует пользоваться очень аккуратно и не использовать его, если в этом нет очевидной надобности.

Эквалайзеры имеют широкий спектр применений. Основное их назначение сводится к получению адекватного (линейного) звучания исходного материала, частотная характеристика которого может искажаться из-за недостатков акустических систем, межблочных приборов обработки, параметров помещения и т.д.

Часто многополосные графические эквалайзеры используют в линиях сценических мониторов для подавления обратной связи либо цифровые подавители обратной связи (с высоким показателем добротности). Также эквалайзер позволяет ограничить частотный диапазон воспроизведения звука.

С помощью эквалайзеров можно во время выступления или звукозаписи придать необычное или даже уникальное звучание музыкальным инструментам, применив некоторые эффекты с ярким выделением специфических частотных полос. Например, эффекта старого радиоприемника можно добиться, убрав при помощи эквалайзера все низкие и высокие частоты, оставив только средние.

29

Диджеи активно пользуются эквалайзером, встроенным в микшерный пульт, для создания интересных звуковых эффектов, например, убрав с помощью эквалайзера все низкие и высокие частоты, оставив только средний диапазон, можно получить эффект «старого радиоприемника».

Не секрет, что акустическое оформление помещения вносит существенный вклад в конечное звучание записываемого музыкального инструмента, а также в звук, получаемый при помощи акустических систем. Повлиять на частотную характеристику воспроизводимого материала могут такие факторы, как размеры и форма помещения, покрытие стен, количество зрителей в зале, влажность и многое другое. И если с акустикой помещения не повезло, то ситуацию может исправить эквалайзер.

Размеры и форма помещения, покрытие стен, количество зрителей в зале и многое другое влияет на частотную характеристику воспроизводимого материала. В этом случае специалисты используют три основных компонента: высокоточный измерительный микрофон, анализатор спектра и эквалайзер. Все это позволяет им выяснить, какие частоты «пропадают» в данном помещении, а какие выделяются, и в соответствии с этим произвести коррекцию.

В студиях звукозаписи эквалайзеры в виде отдельных приборов применяются нечасто. Это связано с тем, что современные студии оснащаются оборудованием, которое практически не искажает частотную характеристику записываемого материала. Однако при цифровом сведении и мастеринге через программный эквалайзер «проходят» практически все треки, но, как правило, для того, чтобы убрать или ослабить ненужные частоты, которые могут помешать чистоте полученного микса. Особенно это касается голоса (вокала), который имеет довольно узкий частотный диапазон, а также некоторые недостатки, которые могут быть связаны с артикуляцией и манерой исполнения.

2.3.4 Принцип работы подавителя обратной связи

Акустическая обратная связь, или акустическая петля, – эффект, который возникает в системах звукоусиления, при котором сигнал, излучаемый акустической системой, попадает обратно в микрофон, после чего усиливается и опять воспроизводится акустической системой. Субъективно этот эффект похож на резкий и громкий гул или писк, забивающий своей громкостью эфир.

Как правило, подавители обратной связи представляют собой многополосные эквалайзеры с функцией автоматического определения «проблемной» частоты и изменения её громкости. Подавители могут работать в разных режимах и по-разному решать проблему. Пример: обратная связь возникает на частоте 1500 Гц. В автоматическом

30