Децибелы, громкость и уровень звука

5
(1)

Как большинство из нас поступает? Берет первый попавшийся измеритель уровня и пишет так, чтобы громкость не поднималась выше нуля. Но все кажется простым лишь до тех пор, пока вы не увидите, что этот же самый материал на другой машине покажет, что пики не поднимаются выше -1 дб, а на третьей машине метер вообще покажет перегрузку, в то время как ваша рабочая станция упорно показывает ноль! Но чтобы вам совсем поплохело – посмотрите, что покажет на вашей фонограмме дорогой профессиональный измеритель уровня. В этой главе мы разберем различные типы метеров, концепцию цифровой перегрузки, аналоговый и цифровой хедрум, громкость, соотношение сигнал/шум и также свежим взором посмотрим на практику даббинга (dubbing?) и калибровки уровня.

Топ 10 коварных и запутывающих аудио-терминов:

10) Интенсивность… она показывает звуковое давление. Для практических нужд мы зовем её SPL (Sound Pressure Level)

9) Уровень… это мера интенсивности, но только когда используется в одиночку, так как уровень может обозначать абсолютно что угодно, но не значить абсолютно ничего! Чтобы не запутываться уровень всегда подразумевают вместе с чем-то, например уровень вольтажа, уровень звукового давления, цифровой уровень. Пример: 40 dB SPL, -20 dBu, -25 dBFS. Каждый суффикс показывает отношение к чему применяются данные показания в децибелах. SPL – уровень звукового давления – величина амплитуды или энергии физического звука, присутствующего в атмосфере. 40 dB SPL и 0.002 Пa (Паскаля) – одно и тоже давление, только первое выражено в децибелах относительно нуля SPL, а второе – абсолютная велечина.

8) Децибел… это относительное значение, всегда выражает отношение к какой-либо точке отсчета. Для примера, что если любую длину мы будем выражать относительно сантиметра? Вы скажете: «эта величина в 10 раз больше, чем сантиметр». То же самое и с децибелами. +10 dB означает: на 10 деци-бел больше, чем моя точка отсчета, которую я определил в 0 децибел. dBu, dBm, dB SPL, dBFS… все это соотношения к определенным известным величинам, поэтому они мо-гут быть выражены через вольты, энергию и так далее… Термин dBu, введенный корпорацией Нива в 1960ом году означает, что децибелы соотносятся с величиной, равной 0.775 вольта. dBm соотносятся с энергией в один миливат. dBFS соотносятся с диапазоном PCM (0 dBFS – это максимальный цифровой уровень, который мы можем получить).

7) Гейн или усиление… это относительная величина, выраженная в децибелах без суффикса: это отношение выходного уровня усилителя к входному. Если усилитель получает входной уровень равный -23 dBU, а на выходе получается +4 dBu – он имеет гейн в 27 dB.

6) Аттенюация… выраженная в децибелах она показывает негативный гейн, то есть его потерю. Например аттенюация в 20 dB означает то же самое, что -20 dB.

5) Уровень звукового давления (SPL)… велечина звукового давления относится к 0.0002 dyne/cm2 (0 dB SPL). 74 dB SPL – типичный уровень разговорной речи на расстоянии в 12 дюймов, 94 dB SPL – на расстоянии 1 дюйм.

4) Громкость… используется для отражения восприятия слушателя. Громкость сложно представить в виде измерений. Две фонограммы абсолютно одинакового уровня могу звучать с разной субъективной громкостью. Метер, реально показывающий субъективную громкость, использует сложные вычисления на основе SPL, частотной составляющей и времени. Также важную роль играет время прослушивания. После 5 минут тишины фонограмма покажется нам громкой, но послушав какое-то время – мы привыкаем и возможно делаем еще громче.

3) Внутренняя громкость… Я сам придумал этот термин, которым я определяю громкость фонограммы до того, как начинаю крутить мониторинг контроль. Так как нет отношения к SPL внутри цифрового файла, внутреннюю громкость нельзя померить в абсолютных величинах, но этот термин может использоваться в относительном контексте. Например у нас есть две фонограммы, которые мы привели к одной субъективной громкости крутя ручку контроля мониторов. Запомнив позиции мы можем сказать, что например одна фонограмма имеет на 2 децибела большую внутреннюю громкость, чем другая, поэтому я могу сказать, что одна фонограмма на 2 децибела громче.

2) Средний и пиковый уровни… Крест фактор… Крест фактор это отношение пикового уровня к среднему (RMS), потому как есть отличие между уровнем RMS и максимальным уровнем фонограммы. Например средний уровень на самых громких пассажах находится на уровне -20 dBFS, в то время как пиковый индикатор показывает -3 dBFS. В таком случае мы имеем крест фактор равный 17 децибелам. Очень сложно найти музыку, крест фактор которой был бы больше 20 децибел, поэтому это считается максимумом. Если динамический диапазон фонограммы (разницу между громкими и тихими пассажами) сузить, мы говорим, что материал скомпрессирован – такой материал имеет более низкий крест фактор, чем не компрессированный.

1) Уровень громкости… обычно ассоциируется с ручками изменения громкости, но это неточный потребительский термин. Используется неверно, потому что им одновременно означают и громкость и позицию ручки, которая показывает гейн, а не уровень. Я предпочитаю называть это профессиональным термином – мониторный контроль, но иногда приходится в общении с клиентами использовать этот неверный термин.

Метеры… метеры… метеры.

VU-meter. VU-метер ужасный лжец – он показывает лишь средний уровень фонограммы и не реагирует на пики, поэтому он не может защитить от перегрузки. Единственное, что он показывает лучше пикового индикатора – это наше восприятие субъективной громкости, но даже с этой задачей он справляется неважно, так как его частотное восприятие ровно на всем диапазоне, в том числе и на низких частотах, а человеческих слух низкие частоты воспринимает хуже. Еще одна проблема VU-метра то, что его шкала нелинейна, поэтому неопытные операторы постоянно ошибаются, думая, что уровень музыки должен лежать в районе -6 и +3 VU, а на самом деле стрелка должна еле подниматься за -20 VU – и это пугает оператора, он думает, что уровень слишком низкий. Только очень сильно скомпрессированная музыка поднимет стрелку выше, иными словами шкала VU-метра показывает перекомпрессию. Цифровой пиковый метер. Такой метер может быть в 3х вариантах: – Дешевый и неправильный – Аккуратный с точностью до сэмпла, но вводящий в заблуждение – Реконструирующий, показывающий цифровую перегрузку.

Дешевые и неправильные цифровые метеры.

Производители рекордеров впихивают много всего в одну небольшую коробку и дизайн метеров часто компромисс, чтобы снизить расходы. Некоторые рекордеры могут иметь метеры, стоящие в аналоговых цепях – это неправильно. На некоторых рекордерах метеры цифровые, но они выполнены в виде загорающихся лампочек и не показывают уровни с достаточной точностью. Аккуратные с точностью до сэмпла метеры (сэмпл-акурейт). Некоторые производители производят метеры с шагом на шкалах в 1 дб или даже меньше. Основная проблема этих метров в том, что они не видят разницы между 0 dBFS (цифровым максимумом) и перегрузкой. Мы должны знать, не перегрузился ли ADC во время записи, для этого мы можем использовать аналоговый метер перед оцифровкой, который может показать нам возможную перегрузку, показав нам больший вольтаж, чем эквивалентный 0 dBFS. После того, как сигнал уже записан – стандартный сэмпл-акурейт метер не покажет нам ничего выше цифрового нуля, даже если при записи случилась перегрузка. Но некоторые метеры могут показать, что сигнал был обрезан во время записи. Они считают сэмплы, и если в сигнале цепочка из трех сэмплов с уровнем 0 dBFS – значит случилась перегрузка и сигнал обрезан. Три сэмпла на частоте 44.1 кило-герц – очень консервативный стандарт. По своей сути это значит, что искажения во время перегрузки не могут длится больше 33 микросекунд, иначе они будут уже слышны. Реконструирующие метеры. Они намного изощреннее. До тех пор пока звук остается в цифровом формате, цепочка семплов может сказать нам, что звук был перегружен, но когда звук переходит из одного состояния в другое, такая перегрузка может вызвать слышимые искажения. Это может про-изойти при проходе звука через DAC, конвертер частоты дискретизации а также при использовании различных кодеков типа mp3 или AC3. При этих процессах возникают дополнительные пики между семплами, которые выше по уровню, чем сам цифровой сигнал. Фирма TC Electronic проводила тесты на множестве обычных потребительских DAC, и они показали, что большинство из них не имеют хедрума (запаса по уровню) достаточного, чтобы корректно воспроизводить уровни в 0 dBFS. Сильно скомпрессированный и отлимитированный сигнал может давать пики до 4-5 децибел. Но с помощью оверсемплинга сигнала – мы можем померить такие пики. Реконструирующие или оверсемплинг метеры восстановят нам их, но все равно это будет не совсем точно. TC Electronic (System 6000) и Sony (Oxford) имеют оверсемплинг лимитер и пик-метер. Также оверсемплинг метер есть в программе Digi-check фирмы RME. Реконструирующие метеры говорят нам не только как будет реагировать DAC, но и что случится с сигналом после конвертации в mp3. Вооружившись этим знанием мастеринг инженеры должны учитывать не только то, что звук превосходно звучит на их аппаратуре, но и что с ним случится дальше в бытовой сфере. Если клиенту недостаточно показать на оверсемплинг метер, надо продемонстировать ему, что случится с его звуком при кодировке в мп3 с низким битрейтом.

Практика безопасных уровней.

Если вы сводите со стандартным цифровым измерителем уровня – держите уровень микса не выше -3 dBFS. Чем больше материал обработан, эквализован, скомпрессирован – тем больше он проблем может создать, когда покинет студию мастеринга. Мы и не подозревали об этой проблеме, пока не началась гонка за громкостью и не изобрели цифровые лимитеры. Поэтому в современных условиях очень важно использовать оверсемплинг метер. Если его нет, то хотя бы выставляйте максимальный уровень на лимитере не больше -0.3 dB.

Миф о волшебных способах удалить клипинг.

Если на каком-то материале метер показывает кучу перегрузки, то достаточно опустить её всего лишь на -0.1 дБ и метер перестанет показывать перегрузку. Но на самом деле это не уберет ни клипинги, ни искажения. Некоторые мастеринг инженеры специально клипуют сигнал и потом опускают уровень совсем чуть-чуть, чтобы визуально проблем не было. Эта практика называется Шредером и производит очень утомительные на слух записи.

Практика пикового уровня при 24х битных записях.

Даже несмотря на то, что сейчас всё уже пишется в 24х битах, некоторые инженеры всё равно стараются записывать под самый ноль, что чревато перегрузкой сигнала. Вспомните, что диапазон 16 битной записи 91 dBFS, а это значит, что вы должны понизить уровень при 24х битной записи на 48 децибел, чтобы только начать писать как бы в 16 битах! А сверху еще целых 48 децибел пространства! Вы ничего не потеряете если при 24 битной записи будете писать до -3 dBFS или даже до -10 dBFS и все равно это будет чистая запись. Также микс, сделанный до -3 dBFS проще потом обрабатывать на мастеринге без лишнего вмешательства для понижения уровня после например мастерингового эквалайзера. Некоторые 24х битные ADC заявляют, что они имеют достаточный хедрум для пиков, но на самом деле там стоит компрессор, предотвращающий перегрузку ADC в самом верху динамического диапазона. Но это обманчивые заявления. Вообще перегрузки по уровню впринципе не должны случаться в студии звукозаписи – инженеры контролируют уровень, поэтому лучше выключить все эти компрессоры в ADC, опустить уровень записи и иметь запас для пиков. Единственно, зачем может быть использован такой компрессор в ADC – эмуляция аналоговой ленты. Но, так как запись процесс необратимый, подобные «улучшения» лучше все же делать на стадии сведения.

Насколько громко это звучит?

В противовес расхожему мнению – цифровые пиковые индикаторы никогда не показывают громкость. Вот иллюстрация: допустим вы осуществляете 2х микрофонную запись какого-то коллектива и вы нашли превосходный баланс! Вы оставляете фейдеры в покое и даете музыкантам записать несколько превосходных дублей. В одном из дублей максимальный уровень был -4 dB, а в другом он достиг 0 dB. Значит ли это, что второй был громче? Конечно нет, потому, что человеческих слух реагирует на средний уровень звука, а не на пиковый, когда оценивает громкость. Если вы увеличите первый дубль на 4 децибела, чтобы он сравнялся по пиковому уровню со вторым – субъективно первый будет звучать громче. Аналоговая запись на ленту и цифровая запись одного и того же источника разнятся применительно к понятию громкости. Если мы оцифруем потом аналоговую запись, то пики будут на 6 децибел больше, чем на изначально цифровой записи. Это оттого, что крест фактор аналоговой записи 12-14 децибел, а цифровой около 20 децибел. Компрессия аналоговой ленты делает запись громче.

Мифы нормализации.

Эстетический миф. Редакторы цифрового звука имеют инструмент, зовущийся Пиковой Нормализацией. Это полуавтоматический метод изменения уровня. Инженер выделяет все песни в альбоме и компьютер ищет самый громкий пик во всем альбоме и автоматически изменяет громкость всего материала, пока этот пик не достигнет какого-то заданного значения, обычно это 0 dBFS. Если таким образом обработан весь материал – серьезной эстетической проблемы нет, так как вся музыка изменилась по уровню на одну и ту же величину. Но если нормализовать каждую песню в отдельности – это будет большой ошибкой, так как человеческий слух воспринимает только средний уровень, а не пиковый. И тогда баллада с небольшим крестфактором станет очень громкой, а забойная громкая роковая вещь с кучей перкуссии – станет тихой. Технический миф. Так же мифом является то, что нормализация улучшает качество звучания. Наоборот – она ухудшает его! Технически говоря нормализация, это лишний пересчет, который вносит искажения квантования, а так как материал уже смикширован – он уже отквантизован, что предопределило соотношение сигнал/шум и дальнейшее повышение громкости не изменит его. Так что, материал, который будет использоваться во время мастеринга не нуждается в нормализации, тем более, что дальше будет вестись дальнейшая обработка, которой не нужны максимальные уровни исходника.

Усредненная нормализация.

Это еще одна форма нормализации. Она работает через специальный алгоритм, базирующийся на измерении среднего уровня громкости. Но все равно все это не работает, так как компьютер не знает, что баллада должна звучать тише и мягче, чем забойный рок. Но такая нормализация может помочь в радиовещании, громком вещании в общественных помещениях и различных случаях фоновой музыки. Но никак не при мастеринге.

Правильная оценка громкости.

Так как только человеческий слух может правильно оценивать громкость, есть ли какие-нибудь объективные пути определить как громко звучит ваш CD? Используйте один и тот же DAC для вывода звука со всех ваших цифровых источников и фиксированное значение мониторного гейна. После этого вы сможете сравнить ваш CD с другими.

Защита микса от клипинга ADC.

Профессиональные студии с аналоговыми консолями до сих пор используют VU-метры, чтобы измерять выход консоли на оцифровщик. Я использую термин «номинальный», чтобы обозначить уровень вольтажа на синусе, который соответствует 0 VU – обычно это на 20 dB ниже цифрового нуля 0 dBFS. Чтобы откалибровать систему, пропустите синус через аналоговую систему так, чтобы на измерителе уровня было 0 VU и отстройте гейн ADC под -20 dB с помощью аккуратного цифрового метра. Это защитит микс от клипинга при оцифровке, так как крест фактор типичной музыки не выше 20 децибел, а обычно от 12 до 14 dB.

Материал оказался полезным?

Поставь свою оценку!

Средний рейтинг 5 / 5. Оценок: 1


Теги:

  1. умоляю вас сделайте меньше шрифт на вашем сайте, читать станет в разы проще!

Оставить комментарий

Вход / Регистрация временно отключены.