Автор: Дэвид Моултон
Отношение к компрессорам как приборам,предназначенным прежде всего для регу-лирования громкости, является общепри-нятым. Но оно не полностью отражает ихвозможности. С помощью компрессии можно изме-нять тембр и управлять им.
Вопреки мнению многих, компрессоры далеконе просты ни с точки зрения функционирования,ни в применении в музыкальных целях. Да, дей-ствительно, изначально компрессоры – устрой-ства с изменяемым усилением. Активный элементв устройстве – усилитель, управляемый напряже-нием (VCA), который изменяет уровень проходя-щего через него сигнала.
Могут сказать, что изменение уровня сигнала –занятие тривиальное. Но вот о компрессорах таксказать нельзя, потому что в них изменение усиле-ния зависит от характера аудиосигнала, проходя-щего через компрессор, то есть регулирование уси-ления представляет собой функцию уровня навходе детектора цепи управления.
Компрессоры могут использоваться, чтобы сфор-мировать огибающие сигнала вплоть до отдельныхзвуков. Но и это далеко не все. Компрессор можетиспользоваться, чтобы изменить полный спектр об-работанного сигнала, его громкость и в итоге весьхарактер звучания
Компрессор работает подобным образом благо-даря специальной схеме управления, которая отсле-живает огибающую. (Разные производители даютей разные названия, например Envelope Follower(EF), Transient Detector (TD), RMS Rectifier (RMSR),Amplitude-to-Voltage Converter (AVC), Hyper Yield ProcessingEliminator (HYPE) и др. – прим авт.). Она ана-лизирует аудиосигнал, посланный в компрессор, именяет управляющее напряжение исходя из ампли-туды входного сигнала, что используется для рабо-ты усилителя, управляемого напряжением (VCA).)
Устройство компрессора общеизвестно, но все жерассмотрим вкратце еще раз, как он работает.Входной сигнал в компрессоре с прямым управ-лением (feed forward type) разделяется и посылаетсякак в VCA, так и в схему управления. В VCA измене-ние уровня сигнала представлено как функция уп-равляющего напряжения, которое, в свою очередь,приходит от схемы управления. Будем исходить изтого, что VCA хорошего качества (обычно это дей-ствительно так), так что реальный характер звуча-ния (и, стало быть, качество компрессора) зависятот качества схемы управления и общей конфигура-ции прибора. Один из самых важных аспектов это-го – то, как работа схемы изменяет уровень сигналаво времени. Но об этом далее.
Очень важным органом управления компрессо-ром является регулятор ratio, который определяетстепень компрессии. Предположим, что входнойсигнал превышает порог срабатывания на 10 дБ. От-ношение 1:1 означает, что компрессия отсутствует,то есть превышение порога срабатывания на 10 дБна входе дает превышение на те же 10 дБ на выходе.Отношение 2:1 означает, что превышение порогана входе на 10 дБ приведет к превышению порогана выходе только на 5 дБ. Отношение 10:1 означает,что в этом случае уровень на выходе будет только на1 дБ выше порогового, а отношение «бесконеч-ность» (∞:1) не приведет к превышению пороговогоуровня на выходе независимо от уровня сигнала навходе. Большой коэффициент компрессии (значе-ния, близкие к бесконечности) используется прилимитировании, а умеренный – при компрессиро-вании.
О временнóм аспекте звука
Огибающая графически отображает изменениеамплитуды аудиосигнала во времени или, инымисловами, описывает форму динамических процес-сов в образце сигнала, анализируемого прибором втечение заданного отрезка времени. Управляющаясхема компрессора изменяет огибающую аудиосиг-нала, и режим обработки устанавливается с по-мощью нескольких органов управления на прибо-ре: attack time (время срабатывания) и release time(время восстановления).
Амплитуда аудиосигнала изменяется во времени.В общем случае можно сказать, что каждая нота илииное "звуковое событие" имеют свою собственнуюотдельную огибающую, которая начинается от тишины и доходит до максимума громкости, затеммедленно меняется во время звучания ноты и потомстихает до установления полной тишины. В анало-говых синтезаторах этот процесс формируется вгенераторе огибающей (ADSR, Attack-Decay-SustainRelease),а в цифровых синтезаторах имеются эму-ляции генератора огибающей.
Но применительно к компрессору есть некотораяразница в понимании термина "огибающая". Схемаотслеживания и управления огибающей ком-прессора реагирует на изменения в огибающейвходного сигнала – в то время как в синтезаторе ге-нератор сам формирует огибающую. Поэтомусхема управления определяет скорость, с которойVCA среагирует на изменения в уровне сигнала, тоесть в огибающей
Представим себе компрессор, идеально быстро(то есть абсолютно мгновенно) реагирующий навходной сигнал. В случае применения компрессии,то есть противодействия изменениям громкости,идеально работающая схема управления заставилабы VCA поддерживать постоянный уровень выход-ного сигнала независимо от его исходного уровня
В таком случае, например, пик удара по большомубарабану был бы на том же уровне, что и шумовойпорог, и переход от уровня порогового шума домаксимальной амплитуды (около 90 дБ!) произо-шел бы практически моментально. Это было быочень странным звучанием: сначала вы слышитеобычный фоновый шум – гул кондиционера, шипе-ние усилителя, отдаленный звук улицы; затем вне-запно возникает невнятный модулированный "же-ваный" шум, который потом превращается обратнов посторонние шумы. И индикатор уровня никакихизменений не показывает! Эффект очень интерес-ный, но вряд ли кому-то такой звук понравится.
Поэтому мы хотим иметь возможность регулиро-вать скорость реакции компрессора на изменениеуровня огибающей. Параметр "время срабатывания"(attack time) позволяет регулировать, как долго мыпозволим звуковому сигналу проходить через ком-прессор на стадии атаки до того, как компрессорначинает уменьшать уровень. Параметр "время вос-становления" (release time) позволяет регулировать,как быстро компрессор должен вернуть прежнийуровень после того, как огибающая перешла из ста-дии атаки в стадию затухания. И главное – в регули-ровании этих параметров нет понятия "правильно"или "неправильно"! Все это зависит от того, чего выхотите добиться.
Амплитуда и громкость – не одно и то же!Громкость связана с амплитудой, но это не одно ито же. Громкость характеризует субъективное вос-приятие, в то время как амплитуда – это физическаявеличина. VCA в компрессоре регулирует амплитуду,но ведь компрессоры первоначально и были разра-ботаны, чтобы решить проблемы регулированияамплитуды.
Несколько десятилетий назад инженеры на радиорассуждали примерно так: "Как было бы хорошо, ес-ли бы мы не должны были все время наблюдать заэтим дурацким индикатором уровня, чтобы дер-жать сигнал ниже разрешенного уровня под угрозой искажений и потери лицензии на радиовеща-ние! Почему нам не спроектируют устройство, ко-торое автоматически уменьшает уровень всякийраз, когда музыка превышает порог? Эй, кто-нибудь,спроектируйте устройство, которое автоматическипонижает уровень всякий раз, когда сигнал зашка-ливает, хорошо?" Вот примерно так появился лими-тер. Компрессор же был изобретен неделю спустя,когда продюсер стонал, что "лимитер делает что-тоужасное с качеством звука!".
Думаю, полезно кратко рассмотреть зависимостьмежду амплитудой и громкостью. Известно, что зна-чительные изменения амплитуды приводят к весьмаскромным изменениям громкости. К примеру, ум-ножение мощности в тысячу раз дает прирост уров-ня громкости на 30 дБ – это немало, но не сверхъес-тественно
А теперь – о том, что может показаться сверхъес-тественным. Как следует из кривых равной гром-кости (Fletcher-Munson Contours), изменения субъ-ективной громкости различны для разныхчастотных областей, поэтому физическое измене-ние амплитуды сигнала в области низких и высокихчастот менее ощутимо на слух, чем равное по ам-плитуде изменение на средних частотах. Средипрочего, это означает, что при пользовании ком-прессором или эквалайзером или включении эква-лайзера в цепь side chain компрессора можно до-биться очень интересных звуковых эффектов. Но, ксожалению, можно и испортить звук – например,вместо предполагаемого управления компрессоромсредними частотами на самом деле им будут управ-лять низкие.
Понятие громкости также связано с временным ичастотным аспектами звука. От длительности им-пульсных звуков напрямую зависит ощущение ихгромкости. Однажды я побывал в нескольких дат-ских акустических лабораториях, и там в качестведемонстрации акустических свойств одного из по-мещений послужили тестовые выстрелы из старто-вого пистолета калибра 9 мм как в безэховой каме-ре, так и в реверберационной. В заглушеннойкамере без отражений импульс от выстрела длилсяне больше миллисекунды, а довольно мощное ору-жие прозвучало как небольшой пистолетик или да-же как хлопок, и это при том, что длина пламени издульного среза ствола достигала 15 см! А вот в ре-верберационной камере (с минимальным поглоще-нием) тот же самый пистолет звучал просто как ко-нец света! Все это показывает, что можнозначительно увеличить субъективно ощущаемуюгромкость, не увеличивая мощность (ведь пистолети патроны были в обоих случаях одинаковы), атолько удлиняя отрезок времени, когда звук поддер-живается на заданном уровне. Это достигается "при-давливанием" пика и затем повышением общегоуровня
Теперь о частотном аспекте. Наш механизм слухо-вого восприятия содержит на протяжении всегослышимого диапазона частот около тридцати такназываемых "критических полос", каждая ширинойпримерно в треть октавы. Субъективная громкостьсвязана с числом критических полос, которые заполняет данный звук. Синусоидальная волна, попа-дающая только в одну-единственную критическуюполосу, будет звучать мягче, чем розовый шум, по-крывающий все тридцать полос при той же самойамплитуде!
Не душите певца, или Как пользоватьсякомпрессором на вокале
Не пытайтесь добиться полноты (телесности, мя-систости) звучания певческого голоса путем подъ-ема уровня в области 100…800 Гц с помощью эква-лайзера – дело это трудоемкое и малоуспешное.Лучше включите компрессор перед эквалайзером.Такая схема даст полный контроль над уровнем сиг-нала и стабильность эффекта. Все, что потребуетсясделать, это правильно отрегулировать стадию sustain.Это означает довольно медленную атаку (attacktime), чтобы переходные согласные не повели уро-вень сигнала вниз, а параметр release time устанав-ливается на средние значения, чтобы компрессордержал вокальный сигнал на постоянном уровне.
Наиболее важными параметрами регулированиядля вокала являются порог срабатывания (threshold)и коэффициент компрессии (ratio). При слиш-ком низком пороге компрессор будет вытворять ди-кие с точки зрения звучания вещи, а при слишкомвысоком пороге не будет делать ничего. Поэкспери-ментируйте одновременно с порогом срабатыва-ния и коэффициентом компрессии, чтобы найтитакой режим компрессии, который сделает сигналголоса безопасным по уровню для тракта, но приэтом звучание останется выразительным и дина-мичным, а сама компрессия – незаметной. Наиболь-шей опасностью я считаю здесь слишком большойкоэффициент компрессии (особенно если атакаслишком быстрая) – тогда длинные звуки становят-ся зажатыми и "тощими", звучат слишком тихо, чтоснижает эмоциональное воздействие музыки.В работе с компрессорами есть множество нюан-сов. Иногда очень большие изменения в параметрахнастройки оказывают минимальное воздействие назвук, в то время как в других ситуациях, напротив,очень маленькие изменения могут радикально из-менить музыкальную картину. Поэтому я призываювас к осторожным экспериментам с одновремен-ным использованием нескольких органов регули-рования, и также с применением сопутствующегоэквалайзера.
Компрессирование барабанов – мой любимыйвид работы. Обычно звукорежиссер пытается де-лать две вещи сразу – улучшать тембр и управлятьуровнями. Мы стараемся сделать большой барабанжирнее и мощнее, малый барабан – тоньше и ярче,а том-томы – более полными, с красивым резонан-сом. В то же время мы стремимся, чтобы красныеиндикаторы перегрузки не загорались, а от усилите-лей мощности не пахло паленым. Это очень разныезадачи, которые часто находятся в конфликте. По-этому нередко, в зависимости от модели компрес-сора или от особенностей записанного звука, про-цесс происходит дважды: сначала настраиваютсяпараметры для тембрового эффекта, а затем – дляконтроля уровней.
Наиболее значимыми параметрами регулирова-ния для звуков ударных являются порог срабатыва-ния и время атаки. Обычно предпочитают быстроевремя спада release time, а если есть проблема по-стороннего шума, возможно, позже потребуется ис-пользовать гейт. Время атаки следует постепенноувеличивать до того момента, пока получится дей-ствительно хорошая передача переходных процес-сов в начальной стадии звука, в то время как порогсрабатывания должен быть установлен достаточнонизким, чтобы на концовке звука короткое releasetime подтягивало уровень вверх – это то, что прида-ет звуку плотность.
И вновь будьте внимательны к спектру! Если ком-прессор имеет вход side chain, подрежьте низкиечастоты включенным в side chain эквалайзером –это помешает низким частотам придавливать об-щий уровень сигнала, что поможет сохранить яр-кий и сочный тембр.
Выводы
Компрессор – один из самых интересных, полез-ных, но и самых непредсказуемых инструментов,которые имеются в распоряжении звукорежиссера.Поскольку компрессор воздействует на динамичес-кий аспект звука в течение всего музыкального про-изведения, его работа оказывает огромное влияниена качество звука и в конечном итоге на передачузаключенного в этом звуке музыкального содержа-ния. Хотя компрессор и был первоначально разра-ботан для решения технических проблем по кон-тролю над амплитудой сигнала в вещании, теперьон обычно используется в намного более творчес-ких целях.
Следует уделить достаточно внимания и сил эк-спериментам с ним – но вы не пожалеете о потра-ченном времени. И, когда доберетесь до работы стакими серьезными источниками сигнала, как соль-ный вокал, большой барабан и бас, вы наверняка за-хотите провести дополнительные исследования,эксперименты и пробные миксы, чтобы увидеть иуслышать, как все это работает. Не пугайтесь неко-торых проблем с шумом, почти неизбежных на пер-вых этапах. Пробуйте работать с индивидуальнымитреками в режиме solo – но окончательные реше-ния по настройкам компрессора принимайте, толь-ко слушая микс. Записывайте все свои наблюдения,будьте терпеливыми и упорными. Компрессоры –это серьезная игрушка!
ДополненияVU и RMSЕсли мы просто возьмем среднее значение пере-менного напряжения, результат будет равен нулю.Используется и другой принцип измерения подназванием RMS (Root Mean Square, среднеквадра-тичное значение). Обычно вычисляют RMS-уровенькак средний за предшествующую секунду или инойточно установленный промежуток времени. Так чтоиндикатор показывает нам не уровень в данный мо-мент, а каким было его среднее значение в предше-ствующее время. Такой индикатор легко читать, таккак стрелка прибора перемещается медленно и на-глядно, но… насколько точно она соответствует то-му, что мы слышим?
В результате много лет назад был изобретен индика-тор, который отображает уровень сигнала адекватно то-му, как люди слышат речь. Такой индикатор создает визу-альный эквивалент субъективному уровню громкостиречи. Эта система измерения была названа VU (единицыуровня), а индикаторы называли VU-метрами, или волю-метрами. Название осталось, но сама единица измере-ния в значительной степени изменилась. Большинствосовременных так называемых VU-метров – быстрые, по-тому что сегодня страх перед перегрузкой стал всеоб-щим помешательством. Поэтому мы начали использо-вать так называемые пикметры, или квазипиковыеиндикаторы. Эти индикаторы позволяют увидеть высокий уровень, даже если пик был коротким. Они не слиш-ком пригодны для контроля музыкального сигнала, ноудобны для того, чтобы обнаружить, как близко вашаудиосигнал подошел к порогу искажения.
Еще одно важное понятие – крест-фактор (crest,англ. – гребень). Крест-фактор – это отношение (вдецибелах) между долгосрочным RMS-значениемсигнала и его пиковым уровнем. Стабильная погромкости, то есть не меняющаяся синусоидальнаяволна имеет крест-фактор 0 дБ, потому что его пи-ковый уровень и его средний уровень – это одно ито же. А вот розовый шум может иметь крест-фак-тор приблизительно 12 дБ, то есть пики на 12 дБбольше, чем среднее значение.
Музыка в этом смысле подобна шуму. Вокал имеетсравнительно небольшой крест-фактор в течениедлительного времени, в то время как для ударныхинструментов характерно высокое значение крест-фактора. Полезно с технической стороны послу-шать музыку с точки зрения ее крест-фактора. Изме-нение крест-фактора может значительно изменитьхарактер музыки, ее качество и настроение.
Почему об этом зашла речь в статье о компрессорах?Потому что важно иметь в виду, что нет никакого един-ственно правильного определения амплитуды, не гово-ря уже о громкости. Компрессоры позволяют путем ре-гулирования времени атаки и спада устанавливать иконтролировать в течение долгого времени амплитудумузыкального сигнала в таком режиме, который наибо-лее соответствует музыкальным целям и задачам в каж-дом конкретном случае.