Звук и акустика

Steinberg WaveLab для делающих самые первые шаги. Урок 3

⇣ Содержание
Ну, как вам, уважаемые, кажется: сложна звукорежиссура или нет? Судя по той почте, которая пришла после двух первых уроков, все, что там изложено вы освоили легко и быстро, молодцы. Допустим, что так… Продолжим. Причем в рамках данного урока мы перейдем от вопросов общих к примерам решения конкретно поставленных задач.

Intro

Профессия звукорежиссера имеет множество граней, и в ряде случаев она напоминает ту же работу портретиста, где не обязательно нужно отображать правду, а необходимо качественно передать некий образ. Для этого уже существует множество шаблонных подходов и наработок. Например, в прошлом уроке мы обсуждали такие устройства как компрессоры и эквалайзеры. С их помощью можно сделать ярким невзрачный вокал, а та же скрипка именно в записи будет иметь другие краски и отличаться от того, что мы слышим вживую. В звуковом ПО есть множество уже готовых и настроенных программных пресетов, в школе портретного искусства — наработанных штампов. Похоже? Да. Помимо этого, профессия звукорежиссера похожа и на работу пейзажиста, который может комбинировать целые массивы данных, объединять их в рамках некоей общей концепции и так далее. Это практически «высший пилотаж», и тут уж не обойтись знанием только основ цифрового звука, частотной и динамической обработки. Стартовав практически сразу с аналоговых и цифровых сигналов, мы проскочили через акустическую часть, и, в принципе, она нам и не очень до этого момента была нужна. А сейчас восполним данный пробел, после поймете почему.

Акустика

Почему мы говорим не о физике звуковых волн, а об акустике? Дело в том, что «akustikos» в переводе с греческого означает «слышимый», таким образом мы разграничиваем понятия, подразумевая только лично наши человеческие ощущения и все, что к ним относится, не более того. Например, звуковые волны могут переноситься в любых средах, обладающих упругими свойствами, в т.ч. твердых и жидких. Но, лично для человека единственно возможной такой передающей средой является воздух, то есть газ.
звуковые волны
В чем проявляются эти самые упругие свойства среды? Сообщив воздуху даже очень кратковременное возмущение, мы тем самым формируем в нем две зоны с разным давлением — сжатия и разряжения. При этом воздушная среда, стремясь вернуться в состояние покоя, начинает «раскачивать» соседние ранее спокойные незадействованные участки, рождаются колебания, которые начинают распространяться с определенной скоростью (скоростью звука), и, в конце концов, затухают. А внешне все выглядит так, как будто через среду прошла определенная волна. Так и есть. Человеческий слух способен воспринимать волны только в определенном частотном диапазоне, называемом слышимым, который, судя по разным источникам, находится между значениями 16-20 Гц и 16-20 КГц. Тут следует отметить тот факт, что слуховое восприятие каждого человека в отдельности имеет индивидуальный характер, это касается и самих границ восприятия. Наша слуховая система стереофонична. То есть, мы имеем два органа слуха, за счет чего можем определить месторасположение источника возмущения. Как же происходит такая локализация? Давайте посмотрим.
  • Волны с частотами ниже 200-300 Гц. Человек не может определить месторасположение источника (волны обладают большими длинами). Именно поэтому в современных акустических системах для воспроизведения в этом диапазоне используется только одна колонка — сабвуфер. Для того чтобы вам представлять себе все более иллюстративно, просто делите скорость звука (около 330 м/с) на значение частоты. То есть, волна в 20 Гц имеет длину около 16,5 метров (!), 200 Гц — 1,65 м, 2000 Гц — 16,5 см, 20000 Гц — 16,5 мм.
  • Волны с частотами в диапазоне 300 Гц — 1 КГц. Человек определяет месторасположение источника по разности фаз. То есть, другими словами, улавливает разницу между тем, как звуковая волна достигла одного уха, а потом другого.
  • Волны от 1 КГц и выше. Они быстро затухают, поэтому человек ориентируется по разнице амплитуд (громкостей).
На самом деле, указанные частотные границы приведены не совсем точно, а примерно, поскольку серьезных научных исследований в этом деле не проводилось, да и зачем, ведь каждый человек имеет свои индивидуальные параметры, и даже расстояние между правым и левым ухом у каждого различно, следовательно, будут различными и результаты анализа. За сам анализ отвечает мозг. Все окружающие нас звуковые волны в природе являются сложными по структуре и содержат частоты на широких спектрах. Например, любой музыкант вам расскажет, что в тот момент, когда вы дергаете за струну, начинает колебаться как вся ее длина, так и отдельные части (1/2, 1/3 и т.п.), и такие дополнительные частоты называются гармониками или обертонами. То есть, сразу же в источнике образуется не простая звуковая волна, а сложная, то есть совокупность простых. Причем то, что мы слышим в итоге — это не только то, что «сообщил» сам источник звука. Очень многое зависит от характеристик воздушной среды (плотность, температура, давление), и от того акустического пространства, в котором находится слушатель.

Реверберация

Реверберация
Звуковые волны имеют полный набор свойств, подпадающих под физическое понятие «волны», включая отражение, поглощение, интерференцию, дифракцию и т.п. Находясь в реальных условиях, слушатель получает весь спектр результатов таких взаимодействий. То есть, помимо основной волны он начинает слышать множество дополнительных, дошедших до него различными путями, частично поглощенных, а частично и отразившихся. Причем, не секрет, что любой материал в природе обладает поглощающими свойствами, которые в каждом из случаев являются избирательными по отношению к самим частотам. Например, есть разница между тем, находитесь ли вы в мраморном зале либо комнате из дерева.
Если говорить о первых устройствах-ревербераторах, то в их конструкциях изобретатели использовали самый простой принцип из природы этого эффекта, а именно задержку, то есть учитывали только отражение, но не поглощение. Если вы откроете корпус какого-нибудь старого ленточного ревербератора, то увидите там весьма занимательное ноу-хау, а именно, «закольцованную» магнитную ленту и множество головок, первая из которых является записывающей, а все остальные считывающие.
То есть, при подаче сигнала на вход прибора производится запись на магнитную ленту, которая движется с определенной постоянной скоростью. Через некоторые интервалы эта лента многократно считывается, в результате мы и получаем основной плюс - множество других идентичных сигналов, воспроизведенных с задержкой. И, кстати, в период создания этих устройств был найден один из ключевых алгоритмов, а именно, как задавать размеры помещения. По существу, именно от них зависит та временная разбежка, между тем как к слушателю придет основная звуковая волна, а потом первые из отраженных.
На самом деле в природе это далеко не так, как в ленточном ревербераторе, поскольку отражений очень много, и как мы успели заметить, материалы препятствий стен, потолка и пола обладают выборочным (избирательным) поглощением к некоторым частотам. В профессиональной индустрии очень часто этот эффект создавали искусственно, сооружая целые реверберационные помещения со специально расставленными реверберационными контурами.
Так же были популярны и так называемые эхо-камеры — помещения, в которых стояла колонка, воспроизводящая инструмент и множество микрофонов, которые записывали обработанный естественным образом звук в разных точках пространства. Конечно, это требовало определенных условий и приводило к потерям в качестве, а чтобы их избежать, нужно было очень потратиться. Поэтому позволить себе такие ноу-хау могли только очень дорогие студии. Все гораздо упростилось с внедрением цифровых технологий. Что касается программной обработки, какую вы можете увидеть в современных программных плагинах реверберации, то сейчас она может быть сделана несколькими путями, основные из которых:
  • Использование множества задержек. Этот алгоритм схож с ленточными ревербераторами, даже идентичен их работе по сути. От основного сигнала образуется множество с задержками. Главные параметры, которые вы указываете в этом случае, являются: время реверберации, балансное соотношение чистого и реверберационного сигналов.


    Нажмите для увеличения
  • Использование множества задержек плюс сложная обработка фильтрами. Это было следующим витком развития технологий. Благодарить за него мы должны знаменитую лабораторию MIT Media Lab, которая проводила достаточно много исследований в этой области, и, кстати, из ее недр выросла такая известная компания как WaveArts. Так вот, в данном случае каждая линия отраженного сигнала проходит через дополнительную последовательность фильтров, в результате чего стало возможно «программировать» материалы стен, потолка, пола, препятствий. Одной из первых качественных реализаций этого метода стал плагин WaveArts MasterVerb (наследник HMI InMotion), популярный и поныне. Если вы посмотрите на него внимательно, то заметите, что там реализовано и интересное разбиение, а именно отдельное управление ранними реверберационными откликами (Early Reflection) и последующим реверберационным эффектом (Late Reverb). Конечно, многие могут сказать, что реверберация с фильтрацией использовалась и ранее в некоторых дорогих студийных аппаратных эффект-процессорах. Да, она была, но не на таком сложном уровне, как это реализовала WaveArts. Просто в программах гораздо проще сделать сложные каскады.
  • И, наконец, самый современный метод — использование сверточных функций (функций математической свертки). Его родоначальниками можно по праву считать старые специализированные программы для измерения акустических свойств помещений, использовавшихся специалистами в этом вопросе. Правда, есть и различие в подходах. Ведь в том случае воспроизводился некий сигнал (например, тон на определенной частоте), делалась запись, и из полученного материала исходный сигнал просто вычитался, а потом производился анализ. В современных сверточных ревербераторах используется несколько другой метод — воспроизводится короткий громкий щелчок, а полученный звуковой файл является ничем иным как готовой функцией обработки или «шаблоном помещения».
Первые два метода вы можете без труда сделать вручную в WaveLab, для чего нужно открыть любую звуковую волну, скопировать ее, а потом наложить на исходную (Shift+V) через очень малые временные интервалы с различными параметрами баланса микса. Именно второй метод вы можете создать, дополнительно используя эквалайзер.

Почему так много внимания уделяется реверберации?

На самом деле это первый эффект в индустрии, который позволял даже в моно создать пространственные ощущения. Человек-слушатель, еще не зная такой науки, как психоакустика, самостоятельно за счет своего ассоциативного ряда достраивал картину до нужного объема. Потом, когда слово «качество» стало синонимичным с «прозрачность» от эффекта реверберации в его классическом техническом исполнении с одними повторами стали постепенно отказываться либо искать новые его формы. Так начали использоваться спектральные процессоры и т.п. Ведь на самом деле, если вы всю реверберационную часть обработаете эквалайзером, оставив лишь намек на присутствие эффекта, слушатель все равно достроит все до нужного объема. И при этом мы имеем прозрачность на определенных частотах. Реверберация точно так же как и эквалайзер, и компрессор помогает создать образ, что для звукорежиссуры немаловажно.

Другие эффекты задержки

К ним относятся обычный дилэй (что в переводе и означает задержку), флэнджер, хорус, эхо. Структура у всех практически одинакова, то есть используется только временная задержка и ничего более.


Нажмите для увеличения
Хотя в последнее время по аналогии с ревербераторами стали модными спектральные дилэи (например, Native Instruments Spektral Delay), где частотным наполнением линий задержки можно управлять. Помимо этого в линиях задержки может использоваться питч (изменение тона), в результате чего генерация самого эффекта начинает напоминать создание мелодических партий. По этому же принципу сейчас построены некоторые современные хорусы, которые программируются по типу аккорда. Но это не все.
Задержка используется и в других целях — расширение стереопространства, управление дальностью объектов. Если объяснить простыми словами, то вы это можете проделать и на уровне опыта, сначала послушав колонки при их обычном, привычном для вас месторасположении, а потом разнеся их на гораздо большее расстояние. Тем самым вы увеличили временную задержку между каналами. Попробуйте сделать это же программно, например, откройте в WaveLab любой стереофайл. Вырежьте (Ctrl+X) один из каналов, а потом вставьте его с учетом небольшого промежутка времени. В результате, таким нехитрым способом вы расширите стереопространство. Такие методы известны очень давно, и некогда были очень популярными в бытовой аудиоаппаратуре в виде технологий «Звук вокруг» и т.п., а в нашей старой технике была одна кнопка «РСБ — расширение стереобазы». Причем, что интересно, в той технике, о которой я говорю, и, кстати, потом на вооружение данный метод взяли и китайские производители недорогих устройств в целях удешевления своей продукции, стерео как такового вообще не было. То есть был обычный моно-тракт, а для создания объемного эффекта один и тот же сигнал раздваивался с помощью задержки и подавался на разные каналы. Мало того, очень многие еще больше удешевляли технологии и вместо задержки ставили… противофазу. При воспроизведении это не так заметно, но вот при использовании в производстве музыки такой подход часто имел плачевное развитие (например, многие стереозаписи 70-80-х даже очень известных музыкантов были с противофазой между каналами), а поскольку радио тогда было в основном моно, при сложении двух сигналов получалась… тишина. Ну, это дела давно минувших дней, хотя именно сейчас вы часто можете встретить другой вариант использования временной задержки. В основном в записях рок-групп… Звукорежиссер должен сделать прозрачную панорамную картину, поэтому, поставив в панорамном центре сразу и вокал, и гитару, он сразу же столкнется с проблемой, выраженной не только в отсутствии объема, но и в «каше», от которой придется избавляться. Сколько искалось методов… вам не передать словами. Это и специальная эквализация, и разделение по дальности с помощью реверберации и т.п. Но, как показало время, все оказалось проще. Гитара размещается в крайних положениях правого и левого каналов, причем в одном из них с небольшой задержкой. Получается и объем, и прозрачность. Кстати, это дешевый вариант более дорогой реализации, а именно, где гитара в каждый из каналов с одной и той же партией пишется отдельно, то есть два раза или «даблом». Человек не может сыграть абсолютно одинаково, поэтому всегда есть определенные задержки, опять же, получается и объем, и панорамному центру ничего не мешает. О данном методе знают все профессионалы, а начинающим просто рекомендую послушать любую современную запись.

Следующая страница →
 
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥