Управление тембром при помощи компрессии.(Дэвид Молтон)

Отношение к компрессорам как приборам, предназначенным прежде всего для регулирования громкости, является общепринятым. Но оно не полностью отражает их возможности. С помощью компрессии можно изменять тембр и управлять им.

Вопреки мнению многих, компрессоры далеко не просты ни с точки зрения функционирования, ни в применении в музыкальных целях. Да, действительно, изначально компрессоры – устройства с изменяемым усилением. Активный элемент в устройстве – усилитель, управляемый напряжением (VCA), который изменяет уровень проходящего через него сигнала.

Могут сказать, что изменение уровня сигнала – занятие тривиальное. Но вот о компрессорах так сказать нельзя, потому что в них изменение усиления зависит от характера аудиосигнала, проходящего через компрессор, то есть регулирование усиления представляет собой функцию уровня на входе детектора цепи управления.

Компрессоры могут использоваться, чтобы сформировать огибающие сигнала вплоть до отдельных звуков. Но и это далеко не все. Компрессор может использоваться, чтобы изменить полный спектр обработанного сигнала, его громкость и в итоге весь характер звучания.

Компрессор работает подобным образом благодаря специальной схеме управления, которая отслеживает огибающую. (Разные производители дают ей разные названия, например Envelope Follower (EF), Transient Detector (TD), RMS Rectifier (RMSR), Amplitude-to-Voltage Converter (AVC), Hyper Yield Processing Eliminator (HYPE) и др. – прим авт.). Она анализирует аудиосигнал, посланный в компрессор, и меняет управляющее напряжение исходя из амплитуды входного сигнала, что используется для работы усилителя, управляемого напряжением (VCA).

Устройство компрессора общеизвестно, но все же рассмотрим вкратце еще раз, как он работает. Входной сигнал в компрессоре с прямым управлением (feed forward type) разделяется и посылается как в VCA, так и в схему управления. В VCA изменение уровня сигнала представлено как функция управляющего напряжения, которое, в свою очередь, приходит от схемы управления. Будем исходить из того, что VCA хорошего качества (обычно это действительно так), так что реальный характер звучания (и, стало быть, качество компрессора) зависят от качества схемы управления и общей конфигурации прибора. Один из самых важных аспектов этого – то, как работа схемы изменяет уровень сигнала во времени. Но об этом далее.

Очень важным органом управления компрессором является регулятор ratio, который определяет степень компрессии. Предположим, что входной сигнал превышает порог срабатывания на 10 дБ. Отношение 1:1 означает, что компрессия отсутствует, то есть превышение порога срабатывания на 10 дБ на входе дает превышение на те же 10 дБ на выходе. Отношение 2:1 означает, что превышение порога на входе на 10 дБ приведет к превышению порога на выходе только на 5 дБ. Отношение 10:1 означает, что в этом случае уровень на выходе будет только на 1 дБ выше порогового, а отношение «бесконечность» (∞:1) не приведет к превышению порогового уровня на выходе независимо от уровня сигнала на входе. Большой коэффициент компрессии (значения, близкие к бесконечности) используется при лимитировании, а умеренный – при компрессировании.

О временнóм аспекте звука

(В оригинале раздел называется Now Is the Time – название известной пьесы Чарли Паркера – прим. ред.)

Огибающая графически отображает изменение амплитуды аудиосигнала во времени или, иными словами, описывает форму динамических процессов в образце сигнала, анализируемого прибором в течение заданного отрезка времени. Управляющая схема компрессора изменяет огибающую аудиосигнала, и режим обработки устанавливается с помощью нескольких органов управления на приборе: attack time (время срабатывания) и release time (время восстановления).

Амплитуда аудиосигнала изменяется во времени. В общем случае можно сказать, что каждая нота или иное "звуковое событие" имеют свою собственную отдельную огибающую, которая начинается от тишины и доходит до максимума громкости, затем медленно меняется во время звучания ноты и потом стихает до установления полной тишины. В аналоговых синтезаторах этот процесс формируется в генераторе огибающей (ADSR, Attack-Decay-Sustain-Release), а в цифровых синтезаторах имеются эмуляции генератора огибающей.

Но применительно к компрессору есть некоторая разница в понимании термина "огибающая". Схема отслеживания и управления огибающей компрессора реагирует на изменения в огибающей входного сигнала – в то время как в синтезаторе генератор сам формирует огибающую. Поэтому, схема управления определяет скорость, с которой VCA среагирует на изменения в уровне сигнала, то есть в огибающей.

Представим себе компрессор, идеально быстро (то есть, абсолютно мгновенно) реагирующий на входной сигнал. В случае применения компрессии, то есть противодействия изменениям громкости, идеально работающая схема управления заставила бы VCA поддерживать постоянный уровень выходного сигнала независимо от его исходного уровня. В таком случае, например, пик удара по большому барабану был бы на том же уровне, что и шумовой порог, и переход от уровня порогового шума до максимальной амплитуды (около 90 дБ!) произошел бы практически моментально. Это было бы очень странным звучанием: сначала вы слышите обычный фоновый шум – гул кондиционера, шипение усилителя, отдаленный звук улицы; затем внезапно возникает невнятный модулированный "жеваный" шум, который потом превращается обратно в посторонние шумы. И индикатор уровня никаких изменений не показывает! Эффект очень интересный, но вряд ли кому-то такой звук понравится.

Поэтому мы хотим иметь возможность регулировать скорость реакции компрессора на изменение уровня огибающей. Параметр "время срабатывания" (attack time) позволяет регулировать, как долго мы позволим звуковому сигналу проходить через компрессор на стадии атаки до того, как компрессор начинает уменьшать уровень. Параметр "время восстановления" (release time) позволяет регулировать, как быстро компрессор должен вернуть прежний уровень после того, как огибающая перешла из стадии атаки в стадию затухания. И главное – в регулировании этих параметров нет понятия "правильно" или "неправильно"! Все это зависит от того, чего вы хотите добиться.

Амплитуда и громкость – не одно и то же!

Громкость связана с амплитудой, но это не одно и то же. Громкость характеризует субъективное восприятие, в то время как амплитуда – это физическая величина. VCA в компрессоре регулирует амплитуду, но ведь компрессоры первоначально и были разработаны, чтобы решить проблемы регулирования амплитуды.

Несколько десятилетий назад инженеры на радио рассуждали примерно так: "Как было бы хорошо, если бы мы не должны были все время наблюдать за этим дурацким индикатором уровня, чтобы держать сигнал ниже разрешенного уровня под угрозой искажений и потери лицензии на радиовещание! Почему нам не спроектируют устройство, которое автоматически уменьшает уровень всякий раз, когда музыка превышает порог? Эй, кто-нибудь, спроектируйте устройство, которое автоматически понижает уровень всякий раз, когда сигнал зашкаливает, хорошо?" Вот примерно так появился лимитер. Компрессор же был изобретен неделю спустя, когда продюсер стонал, что "лимитер делает что-то ужасное с качеством звука!".

Думаю, полезно кратко рассмотреть зависимость между амплитудой и громкостью. Известно, что значительные изменения амплитуды приводят к весьма скромным изменениям громкости. К примеру, умножение мощности в тысячу раз дает прирост уровня громкости на 30 дБ – это немало, но не сверхъестественно.

А теперь – о том, что может показаться сверхъестественным. Как следует из кривых равной громкости (Fletcher-Munson Contours), изменения субъективной громкости различны для разных частотных областей, поэтому физическое изменение амплитуды сигнала в области низких и высоких частот менее ощутимо на слух, чем равное по амплитуде изменение на средних частотах. Среди прочего, это означает, что при пользовании компрессором или эквалайзером или включении эквалайзера в цепь side chain компрессора можно добиться очень интересных звуковых эффектов. Но, к сожалению, можно и испортить звук – например, вместо предполагаемого управления компрессором средними частотами на самом деле им будут управлять низкие.

Понятие громкости также связано с временным и частотным аспектами звука. От длительности импульсных звуков напрямую зависит ощущение их громкости. Однажды я побывал в нескольких датских акустических лабораториях, и там в качестве демонстрации акустических свойств одного из помещений послужили тестовые выстрелы из стартового пистолета калибра 9 мм как в безэховой камере, так и в реверберационной. В заглушенной камере без отражений импульс от выстрела длился не больше миллисекунды, а довольно мощное оружие прозвучало как небольшой пистолетик или даже как хлопок, и это при том, что длина пламени из дульного среза ствола достигала 15 см! А вот в реверберационной камере (с минимальным поглощением), тот же самый пистолет звучал просто как конец света! Все это показывает, что можно значительно увеличить субъективно ощущаемую громкость, не увеличивая мощность (ведь пистолет и патроны были в обоих случаях одинаковы), а только удлиняя отрезок времени, когда звук поддерживается на заданном уровне. Это достигается "придавливанием" пика и затем повышением общего уровня.

Теперь о частотном аспекте. Наш механизм слухового восприятия содержит на протяжении всего слышимого диапазона частот около тридцати так называемых "критических полос", каждая шириной примерно в треть октавы. Субъективная громкость связана с числом критических полос, которые заполняет данный звук. Синусоидальная волна, попадающая только в одну-единственную критическую полосу, будет звучать мягче, чем розовый шум, покрывающий все тридцать полос при той же самой амплитуде!

Не душите певца, или как пользоваться компрессором на вокале

Не пытайтесь добиться полноты (телесности, мясистости) звучания певческого голоса путем подъема уровня в области 100…800 Гц с помощью эквалайзера – дело это трудоемкое и малоуспешное. Лучше включите компрессор перед эквалайзером. Такая схема даст полный контроль над уровнем сигнала и стабильность эффекта. Все, что потребуется сделать, это правильно отрегулировать стадию sustain. Это означает довольно медленную атаку (attack time), чтобы переходные согласные не повели уровень сигнала вниз, а параметр release time устанавливается на средние значения, чтобы компрессор держал вокальный сигнал на постоянном уровне.

Наиболее важными параметрами регулирования для вокала являются порог срабатывания (threshold) и коэффициент компрессии (ratio). При слишком низком пороге компрессор будет вытворять дикие с точки зрения звучания вещи, а при слишком высоком пороге не будет делать ничего. Поэкспериментируйте одновременно с порогом срабатывания и коэффициентом компрессии, чтобы найти такой режим компрессии, который сделает сигнал голоса безопасным по уровню для тракта, но при этом звучание останется выразительным и динамичным, а сама компрессия – незаметной. Наибольшей опасностью я считаю здесь слишком большой коэффициент компрессии (особенно если атака слишком быстрая) – тогда длинные звуки становятся зажатыми и "тощими", звучат слишком тихо, что снижает эмоциональное воздействие музыки.

В работе с компрессорами есть множество нюансов. Иногда очень большие изменения в параметрах настройки оказывают минимальное воздействие на звук, в то время как в других ситуациях, напротив, очень маленькие изменения могут радикально изменить музыкальную картину. Поэтому я призываю вас к осторожным экспериментам с одновременным использованием нескольких органов регулирования, и также с применением сопутствующего эквалайзера.

Компрессия ударных

Компрессирование барабанов – мой любимый вид работы. Обычно звукорежиссер пытается делать две вещи сразу – улучшать тембр и управлять уровнями. Мы стараемся сделать большой барабан жирнее и мощнее, малый барабан – тоньше и ярче, а том-томы – более полными, с красивым резонансом. В то же время мы стремимся, чтобы красные индикаторы перегрузки не загорались, а от усилителей мощности не пахло паленым. Это очень разные задачи, которые часто находятся в конфликте. Поэтому нередко, в зависимости от модели компрессора или от особенностей записанного звука, процесс происходит дважды: сначала настраиваются параметры для тембрового эффекта, а затем – для контроля уровней.

Наиболее значимыми параметрами регулирования для звуков ударных являются порог срабатывания и время атаки. Обычно предпочитают быстрое время спада release time, а если есть проблема постороннего шума, возможно, позже потребуется использовать гейт. Время атаки следует постепенно увеличивать до того момента, пока получится действительно хорошая передача переходных процессов в начальной стадии звука, в то время как порог срабатывания должен быть установлен достаточно низким, чтобы на концовке звука короткое release time подтягивало уровень вверх – это то, что придает звуку плотность.

И вновь будьте внимательны к спектру! Если компрессор имеет вход side chain, подрежьте низкие частоты включенным в side chain эквалайзером – это помешает низким частотам придавливать общий уровень сигнала, что поможет сохранить яркий и сочный тембр.

Выводы

Компрессор – один из самых интересных, полезных, но и самых непредсказуемых инструментов, которые имеются в распоряжении звукорежиссера. Поскольку компрессор воздействует на динамический аспект звука в течение всего музыкального произведения, его работа оказывает огромное влияние на качество звука и в конечном итоге на передачу заключенного в этом звуке музыкального содержания. Хотя компрессор и был первоначально разработан для решения технических проблем по контролю над амплитудой сигнала в вещании, теперь он обычно используется в намного более творческих целях.

Следует уделить достаточно внимания и сил экспериментам с ним – но вы не пожалеете о потраченном времени. И, когда доберетесь до работы с такими серьезными источниками сигнала, как сольный вокал, большой барабан и бас, вы наверняка захотите провести дополнительные исследования, эксперименты и пробные миксы, чтобы увидеть и услышать, как все это работает. Не пугайтесь некоторых проблем с шумом, почти неизбежных на первых этапах. Пробуйте работать с индивидуальными треками в режиме solo – но окончательные решения по настройкам компрессора принимайте, только слушая микс. Записывайте все свои наблюдения, будьте терпеливыми и упорными. Компрессоры – это серьезная игрушка!

Дополнения

VU и RMS

Если мы просто возьмем среднее значение переменного напряжения, результат будет равен нулю. Используется и другой принцип измерения под названием RMS (Root Mean Square, среднеквадратичное значение). Обычно вычисляют RMS-уровень как средний за предшествующую секунду или иной точно установленный промежуток времени. Так что индикатор показывает нам не уровень в данный момент, а каким было его среднее значение в предшествующее время. Такой индикатор легко читать, так как стрелка прибора перемещается медленно и наглядно, но… насколько точно она соответствует тому, что мы слышим?

В результате, много лет назад был изобретен индикатор, который отображает уровень сигнала адекватно тому, как люди слышат речь. Такой индикатор создает визуальный эквивалент субъективному уровню громкости речи. Эта система измерения была названа VU (единицы уровня), а индикаторы называли VU-метрами, или волюметрами. Название осталось, но сама единица измерения в значительной степени изменилась. Большинство современных так называемых VU-метров–быстрые, потому что сегодня страх перед перегрузкой стал всеобщим помешательством. Поэтому мы начали использовать так называемые пикметры, или квазипиковые индикаторы. Эти индикаторы позволяют увидеть высокий уровень, даже если пик был коротким. Они не слишком пригодны для контроля музыкального сигнала, но удобны для того, чтобы обнаружить, как близко ваш аудиосигнал подошел к порогу искажения.