Организация и представление звука в мультимедиа

 

Ну а теперь давайте более подробно рассмотрим как работает компрессор. Как только уровень звука превышает определённый порог, — звук начинает обрабатываться, т.е. компрессор начинает своё действие. Это действие заключается в искусственном уменьшении уровня звука. При этом компрессор имеет следующие параметры (кроме значения порога): атака (как быстро звук начнёт подавляться компрессором), уровень компресии (на сколько сильно будет уменьшен уровень звука), отступление (в течение какого промежутка времени звук перестаёт подавляться). Так, ниже на картинке приведен пример обработки компрессором равномерного сигнала. При этом значение порога равно уровню постоянного сигнала, т.е. компрессор будет работать всегда. Однако видно то что звук подавляется не равномерно а постепенно, в течение определённого промежутка времени, сразу после превышения уровня звука. Этот пример не имеет никакой практической ценности, кроме как показать Вам действие компрессора. На практике компрессор применяется для обработки сложных сигналов (музыки, отдельных партий), которые конечно же имеют пики (см.верхнее изображение ). На их подавление и настраивается компрессор.

 

Примечание: Дано очень поверхностное описание компрессора. Это тема для отдельной статьи,Вы можете ознакомиться со статьёй «компрессия на практике» для лучшего понимания этого типа обработки звука. Компрессия используется как для обработки отдельных партий, так и для обработки всей композиции (часто заменяется лимиттингом и максимайзенгом). Сегодня компрессия используется очень активно, так как простым слушателем более громкий звук воспринимается более качественным, в то время как на самом деле он обладает худшей динамикой. В то же время использование компрессора порой просто необходимо, например при обработке вокала, иначе он перестаёт быть разборчивым после сведения с другими партиями композиции (эффект маскировки).

После обработки:

Лимиттинг

 

Лимиттер — это компрессор с более агрессивным типом сужения динамического диапазона. Сам способ обработки звука не отличается от компрессии. Меньшее значение времени атаки (звуки не плавно подавляются а просто срезаются), большее значение увеличения громкости всех звуков.

Примечание: В отличии от компресии, лимиттинг используется практически только при обработке готовой композиции (после этапа сведения). Этот тип обработки звука предназначен для устранения нежелательных пиков, возникших на этапе сведения партий композиции. Также существует максимайзер. В отличие от лимиттера и компрессора — максимайзер включает в себя набор дополнительных обработчиков звука, применяемых на этапе мастеринга композиции, благодаря использованию которых можно добиться ещё более узкого динамического диапазона и в тоже время сделать конечное звучание композиции более приемлимым.

После обработки:

Экспандинг

 

Если компрессор подавляет звук после того как его уровень превышает определённое значение, — то экспандер подавляет звук после того как его уровень станет меньше определённого значения. Во всём остальном экспандер схож с компрессором (параметры обработки звука).

Примечание: Применяется как один из инструментов подавления шума. При обработке звука задайте порог срабатывания немного выше уровня шума.

После обработки:

Дисторшн

 

При компресии а особенно при лимиттинге сужается динамический диапазон, теряется динамика.  Волны всё больше принимают не синусойдные а квадратные формы за счёт искуственного ограничения уровня звука. Это хорошо видно на изобрежении. Однако, квадратная форма волны обладает самым большим количеством гармоник (синусоидная — самым меленьким). Чем больше гармоник — тем более богат тембр и более окрашено звучание. Дисторшн — это искусственное  грубое сужение динамического диапазона с целью обогащения звука гармониками.

Примечание:  Используется для обработки отдельных инструментов, таких как электро гитара.

 

Обработка звука — временные задержки

После своего рождения мы знакомимся с миром. Узнаём его законы, привыкаем к ним. После того как возбуждается (резонирует) определённое тело (истоник звука) — оно создаёт звуковые волны, которые равномерно распространятся в звуковой среде во все стороны, постепенно поглощаясь пространством. При этом звуковые волны отражаются от поверхностей, благодаря чему мы слышим эхо открытых пространств и реверберацию длинных пустых коридоров, и не только… Обработка звука это также моделирование процессов, происходящих с волнами в реальном, акустическом мире.

 

 

 

 

Эхо

 

Вы кричите, звуковая волна отдаляется от Вас, спустя достаточно большое расстояние она встречает препятствие которое не может обогнуть (эта способность зависит от частоты звука) и отражается в Вашем направлении. Вы слышите эхо — звуковое зеркало Вашего голоса. При моделировании эха используются достаточно сложные алгоритмы обработки звука (звуковые волны распространяются по разному в зависимости от частоты звука и не только, отражаются по разному в зависимости от поверхностей и форм).

Дилей

 

Если при эхо учитываются законы распостранения звуковых волн в пространстве, то дилей — это простое повторение звука с опеделённой периодичностью и степенью затухания.

Примечание: И дилей и эхо используются для обработки отдельных партий/звуков. Эти эффекты могут обогатить и разнообразить Вашу композицию, так как можно легко настроить отражения/повторения звука так, чтобы они совпадали с темпом композиции.

После обработки:

Реверберация

 

Реверберация — это тоже отражение звука. Чем реверберация отличается от эхо ? В своём подавляющем большинстве она живёт в помещениях. Громко хлопните в ладоши. Кроме звука самого хлопка (который закончится практически сразу после самого хлопка) — Вы услышите отражения звуковой волны от стенок. При этом звуковая волна отражается от одной стенки, Вы слышите это отражение, но волна идёт к другой стенке и опять отражается от неё (Вы опять слышите звуковую волну), и так происходит до полного затухания звуковой волны. Попробуйте похлопать в различных комнатах, изучите разницу характерных акустических призвуков этих помещений. Наиболее заметна реверберация в объёмных помещениях, церквях, тунелях и.т.д. Ну и аудио-пример должен Вам подсказать что слушать чтобы услышать. Однако, конечно же, отличие реверберации от эха не её нахождение в помещениях. Разница во времени отражении. Если время отражения превышает определённое значение (если не ошибаюсь — 0.3 сек), то это отражение воспринимается нашим мозгом как отдельный звук — эхо. Если время отражения меньше — то отражения звука воспринимаются как характеный призвук, реверберация. Грубо говоря при обработке звука ревербератором — с небольшим периодом добавляются копии этого звука, постепенно затухающие. На практике, если ревербератор хороший (импульсный) — всё гораздо сложнее. Также учитываются сложные процессы, происходящие при распространении/отражениях звуковой волны в пространстве.

Примечание: Реверберация также активно используется в современной музыки. С помощью реверберации достигается живость звучания, атмосферность. Частой ошибкой новичков является обилие реверберации, что приводит к более размазаному и глухому звучанию. Настройте ревебератор так, чтобы реверберация затухала до следующей сильной доли. Приемлимое время затухания реверберации зависит от темпа композиции.

После обработки:

Реверсивная реверберация

 

 

Интересный эффект, который достигается обработкой звука ревербератором и обращением по времени результата. Создаётся впечатление постепенного нарастания/приблежения звука до того как он начнёт звучать.

Примечание: Лично я использую в качестве эффекта, например чтобы подчеркнуть вступление определённого инструмента. Также эффективно звучит как самостоятельный звуковой эффект.

Примечание: К эффектам задержки звука также можно отнести и хорус/флангер, так как они тоже добавляют копии с определённой задержкой, но сдвижка по времени слишком мала.

Обработка звука — частотные преобразования

 

Спектрограмма

 

Если стандартно при открытии любого звукового редактора и последующего открытия звукового файла отображаются кривые, которые несут информацию скорее о громкости отдельных частей файла/динамике всего аудио файла, то открыв спектрограмму — Вы увидите частоты, которые присутствуют в нашем аудио файле. Работа со спектрограммой особенно удобна при очищении записей от шумов. В данном ряде примеров действия обработчиков звука показаны в изображениях с использованием примеров подавления белого шума (распределённого по всему частотному диапазону). Однако в пимерах, для большей слушабельности, даны музыкальные фрагменты.

 

FFT — быстрое  преобразование Фурье

 

 

Самый быстрый и самый резкий/эфектичный способ подавления определённых частот. Я заметил то что если при использовании эквалайзера Вы полностью подавите определённую частоту — то она всёравно останется, хоть амплитуда волн с её периодом и будет значительно подавлена. Быстрое преобразование Фурье позволяет быстро и полностью избавиться от определённых частотных диапазонов, что очень удобно.

После обработки:

 
Параметрический эквалайзер

 

 

Параметрический эквалайзер — подавляет определённые частоты, с определённой степенью, с определённым радиусом (областью подавления частот вокруг заданной). На изображении эти параметры выделены зелёной и жёлтой областями.

Примечание: Имеет смысл использовать для подавления определённонр звука/призвука, который может заниметь очень узкий частотный диапазон. В примее слышен характерный призвук на высоких частотах, который получился в результате повышения узкого частотного диапазона в области высоких частот (на изображении выделен синей областью).

Графический эквалайзер

 

В отличие от параметрического эквалайзера, графический эквалайзер позволяет задать характер подавления определённых частот с помощью графика. Современные графические эквалайзеры позволяют нарисовать этот график с помощью мыши. Этот тип эквалайзера лучше подходит для изменения звучания определённого инструмента, так как позволяет изменять значения подавления всего частотного диапазона в разной степени.

Примеччание: При использовании эквалайзеров избегайте повышение полезных частот. Всегда подавляйте не нужные частоты, чтобы выделить полезные. Вокал лучше не обрабатывать эквлалайзером, так как наша слуховая система особенно чувствительна к изменению его тембров. Эквализация активно применяется на этапе сведения, когда определённым  инструментам отдаётся определённые частотные диапазоны в которых они звучат (этот же частотный диапазон у других инструментов подавляется, если там присутствуют частоты, которые в таком случае называются конфликтными). В результате композиция звучит гораздо чище и прозрачней, в то время как в отдельности партии звучат хуже чем раньше. Более детальное рассмотение эквализации также требует отдельной статьи.

Питч/время

 

 

Вы можете задать более быстрое/медленное воспроизведение аудио файла, в результате чего тембры станут более высокими/низкими. По аналогии с эффектами нормализации/огибающих, также можно сказать то что идёт изменение путём умножения кривой на определённый множитель (функцию). Однако так как изменяется на громкость а частоты — то и изменяются периоды волн а не значения отсчётов (ось х (время) а не у (амплитуда)).

После обработки:

Деэссер / Тюннинг вокала

Деэссер применяется для удаления из вокала свистящих (обилие которых вызвано неправильной записью вокала или самим вокалистом). Тюннинг вокала применяется для искусственного подстраивания вокала под ноты/сильные доли. Т.е. достижения чувства ритма и умение попадать в ноты, чем могут похвастаться далеко не все. (простите, аудио-примеров нет, melodyne  не установлен)

Обработка звука — другие преобразования

Также хотелось бы рассмотреть те виды обработки звука, которые не попали под классификацию, так как в своём большинстве используют как преобразование частот и амплитуды, так и фазы, добавление копий и.т.д.

 

Фазер / инверсия

Фазер производит сдвиг волны по фазе. Он производит задержку звука от 0.0001 мс до 20мс, в результате чего достигается интересный эффект (а-ля вращение колонок). Нужно учитывать то, что фазер может сдвигать фазу, в результате чего например могут возникнуть проблемы совместимости стерео и моно версий трека. Инверсия фазы используется при вырезании определённых инструментов из чей-то записи, подробнее тут: как вырезать вокал из песни.

После обработки фазером:

Хорус

Хорус используется для добавления копий звука/сигнала, с незначительными временными задержками, сдвигами по частоте и панораме. В результате чего возникает чувство «размножения» оригинального источника звука. Хорус часто используется при обработке вокала. После обработки хорусом его тембр звучит более богато и плотно.