Кривые изменения сигнала в компрессорах и лимитерах
Такая кривая показывает соотношение входной громкости сигнала к выходной при применении обра-ботки. Входной уровень располагается на оси X координат, а выходной на оси Y. Линейный усилитель прямую линию. На картинке мы видим три различных кривых усиления. Отсутствие усиления, усиление на 10 децибел и понижение на 10 децибел. Имейте ввиду, что средняя кривая ведет к искажениям, если входной сигнал больше -10 dBFS.

Threshold компрессора – это уровень, от которого начинается изменение громкости (порог срабатывания), а ratio компрессии описывает соотношение между входным и выходным сигналами над порогом срабатывания. На картинке ниже слева мы видим простой компрессор, с соотношением компрессии 2.5:1, что означает, что увеличивая входной уровень на 2.5 dB, мы увеличиваем выходной всего на 1 dB. Компрессор такого типа делает громкие пассажи тише, потому, что выходной уровень над порогом срабатывания тише, чем на входе – это всегда так, пока мы не используем gain makeup – простой усилитель после секции компрессора. Справа мы видим, что используя мейкап, мы можем восстановить уровень сигнала до полного уровня (0 dBFS). Для иллюстрации я использовал экстремальное значение усиления на 20 dB. Типичное же использование даёт нам обычно всего 1-3 dB мейкапа. Входные громкости от -40 dB до -15 dB усиливаются, а после -15 dB усиление пропадает. Мы видим, что усиление на 20 dB, суммируясь с понижением на 20 dB, ведет к 0 dB результирующей громкости.

Типичная модель кривой компрессии снова становится прямой линией после некоторого количества компрессии, то есть соотношение сохраняется лишь на 15-20 dB над порогом срабатывания. Другие модели компрессии всегда сохраняют кривую зависящую от ratio далеко за порогом срабатывания. Существует множество различных кривых компрессии и все они звучат по-разному. Чтобы достичь хорошего эстетического эффекта при использовании любого компрессора – музыка должна звучать вокруг точки срабатывания, когда кривая изменяет её. Поэтому типичные точки срабатывания реальных компрессоров находятся в границах от -20 dBFS до -10 dBFS или выше.

Колено
На картинке мы видим очень высокое соотношение 10:1 над точкой срабатывания – выход практически горизонтальная линия – это очень строгая компрессия, обычно зовущаяся лимитированием.

Часть кривой в районе точки срабатыванием зовется knee (колено), которое обозначает переход от входной громкости к выходному скомпрессированному сигналу. Термины soft и hard knee (мягкое и жесткое колено) обозначают этой тип кривой от плавного перехода (слева на картинке) до резкого (справа), где компрессия достигает своего ratio моментально над точкой срабатывания. Мягкие колена имеют более приятный звук в районе точки срабатывания. Для тех моделей компрессоров, где возможно только жесткое колено – можно сымитировать мягкое, уменьшив соотношение компрессии или повысив точку срабатывания.

Время атаки и восстановления
Время атаки – это время, за которое компрессор начнет работать на понижение уровня, после того, как сигнал достигнет порога срабатывания. Типичное время атаки при мастеринге лежит в диапазоне от 50 до 300 миллисекунд (или больше при необходимости). Среднее время атаки около 100 миллисекунд. Так как цифровые компрессоры быстрее реагируют, то 100 мс на цифровом компрессоре аналогично, скажем, 40 мс на аналоговом. И вообще лучше убрать все числовые надписи с ручек, написать «быстро» и «медленно» и всё делать на слух!
Время восстановления – это время, за которое уровень сигнала вернется к изначальному значению, после того, как его уровень опустится ниже порога срабатывания компрессора. Типичные временя восстановления лежат в диапазоне от 50 до 500 миллисекунд или даже одна секунда или две, со средними значениями в районе 150-250 мс. Но лучше также применять термины коротко или быстро или медленно и длинно к временам атак и восстановления. Странно, но нет стандартов для определения этих времен – каждый производитель по-своему градуирует приборы и измеряет эти значения, поэтому лучше руководствоваться лишь своим слухом.

Функция предпросмотра сигнала
Эта функция позволяет использовать очень быстрые, порой нулевые времени атаки, что очень важно например при лимитировании сигнала. Этот эффект значит, что прибор реагирует на импульс до того, как он произойдет! Всё это требует линии задержки сигнала, поэтому аналоговый прибор с этой функцией невозможен. В схеме такого компрессора присутствует так называемый сайдчейн (sidechain) – в буквальном переводе – цепочка на стороне. Это дополнительная цепь сигнала, которая служит для управления компрессором. Оригинальный звук задерживается, а в цепь сайдчейна идет без задержки, что позволяет отследить и предвидеть изменения оригинального звука до того, как он поступит на компрессор. Аналоговые компрессоры работают без какой либо задержки, они пропускают начальные импульсы без обработки, медленнее реагируют – но это формирует их неповторимое звучание и шарм.

С левой стороны рисунка мы видим простой сформированный сигнал от высокого уровня к низкому и обратно. Справа тот же сигнал, пропущенный через компрессор с очень быстрым временем атаки и восстановления и очень высоким ratio компрессии. Точка срабатывания лежит посередине между громкой и тихой частью сигнала.

На этом рисунке слева мы видим тот же сигнал, пропущенный через компрессор с низким ratio, медленными временами атаки и восстановления. Обратите внимание, как медленная атака пропускает оригинальный импульс источника. Когда сигнал падает ниже порога срабатывания ему требуется время (восстановления), за которое громкость вернется к исходному значению. Эффект перекомпрессии (звук компрессора) как раз и происходит из-за неправильно выбранного времени восстановления, из-за которого сигнал не успевает вернуться к первоначальному значению, до того, как снова переходит порог срабатывания и начинает снова компрессироваться.
Контраст этому – рисунок справа. Этот компрессор имеет большее ratio, быструю атаку и очень быстрое время восстановления. Более высокое ratio заставляет сигнал быстрее и сильнее опускать уровень, а быстрое восстановление моментально возвращает сигнал к исходному значению. Этот тип компрессии может заставить музыку звучать расплющено. Главный факт понижающей компрессии – от заставляет громкие пассажи быть тише, а мейкап позволяет поднять средний уровень. При сведении это позволяет микшировать инструмент с более низкой громкостью без потери его тихих пассажей, или на большем уровне, без того, что громкие пассажи заглушат собой другие инструменты. На мастеринге компрессор может добавить или расширить «кач», но при чрезмерном использовании вызвать обратный эффект.

Задержка восстановления
Задержка времени восстановления может придать красок звуку. Всего несколько компрессоров позволяют это делать. Удобно использовать эту функцию, если мы хотим сделать звук более натуральным, не преувеличивая сустейн инструмента – сигнал становится более мягким, или наоборот, если мы хотим уменьшить различные шумы.

Искажения атаки и восстановления
На картинке ниже мы видим, что происходит с сигналом, если времена атаки и восстановления слишком быстрые.

Искажения возникают, если время восстановления меньше 50 мс с соответствующей быстрой атакой.

Микродинамические манипуляции. Изменяем музыкальный импульс с помощью понижающего компрессора.

Компрессоры, экспандеры и лимитеры – фундамент современной звукозаписи, сведения и мастеринга. Мы можем добиться более ритмического звучания, более или менее качающего или просто более хорошего или плохого.
В опытных руках компрессия творит чудеса. Опытный инженер может использовать компресиию для придания красок звуку, для создания специальных эффектов – множество музыкальных жанров основано на компрессии и в сведении и в мастеринге от диско, рэпа до тяжелого металла. Удивительно, но некоторые инженеры/исполнители уже и не знают, как звучит обычный некомпрессированный, естественный сигнал. Все больше музыки создается непосредственно в студиях, поэтому неплохо пони-мать, как получается натуральный звук, перед тем, как создавать абстрактный. Важно знать, как на самом деле звучат все инструменты. Записывать сбалансированный коллектив в хорошем акустическом помещении всего на 2 микрофона очень тяжелая работа, но и очень веселая! До того, как была изобретена многодорожечная запись, не нужно было столько компрессии. В наше же время слишком близкий съем звука микрофоном преувеличивает натуральную динамику инструментов и вокала – в первую очередь компрессоры нужны, чтобы выправить её. Также с тех пор, как в современной музыке всё больше и больше превалирует ритм – то другие инструменты стали маскироваться энергией ритма, что также привело к различному креативному использованию компрессоров и в результате к абсолютно новому стилю записи и сведения. Изобретение консоли SSL с компрессором на каждом канале изменило звук записей навсегда.

Компрессия и лимитирование в мастеринге
Компрессия – это возможность изменить внутреннюю динамику музыки, поднять низкие и средние по громкости места, расширить ритмическое движение и сделать более понятной музыкальную идею. Лимитеры же очень мало меняют сам звук, всего лишь заставляют его звучать громче. Вот почему они чаще используются при мастеринге, чем при микшировании. Даже самый лучший лимитер заметен – смягчая ритмические импульсы и чуть утолщая звук. Исследование BBC в 1940ом году показало, что искажения, короче 6-10 миллисекунд незаметны на слух, что вылилось в 6мс время интеграции BBC PPM индикаторов уровня. Но это аукнулось нам в на-стоящее время цифровой звукозаписи и транзисторной техники – некоторые искажения короче 1 мс слышимо влияют на звук начальных импульсов, обычно акустического пианино. На хорошем оборудовании и с хорошей техникой мастеринга, материал с крест-фактором в 18-20 децибел может быть без проблем уменьшен до 14 децибел без особого вмешательства в прозрачность. Вот почему 30 IPS ана-логовая лента пользовалась такой популярностью – там был встроенный лимитер. Цифровые же источники могут быть обычно уменьшены на 2 dB, в особых случаях даже на 6 dB без слышимого эффек-та, но это уже нельзя сделать с исходниками с аналоговой ленты, так как они уже 1 раз были отлимитированы. Искажения от лимитирования особенно слышны на материале, который уже претерпевал подобную обработку. Мануал к некоторым лимитерам говорит: «начинайте с порога срабатывания -6 dBFS» – это всё равно, что сказать: «посолите и поперчите пищу до того, как её попробуете». Один модный R&B альбом настолько отлимитирован, что бас-барабан пробивает дыру в вокале на каждой атаке. Я думаю таково было желание артиста.

Самый прозрачный в мире лимитер
Самый прозрачный лимитер – это его отсутствие! Если у нас имеется короткая перегрузка на пике, скажем от барабанного удара, и это не дает нам поднять уровень – самое правильное будет вручную опустить этот удар в DAW, чем вешать на всю фонограмму разрушающий звук лимитер. Такая техника ручного лимитирования незаметна на материале меньшем 3 мс – мы спокойно можем изменять его на 1-3 dB без последствий.

Сравнение громкостей
Так как громкость очень сильно влияет на способность оценивать звук, то очень важно делать сравнения обработанного и необработанного сигнала с одинаковой громкостью. Поскольку обычно обработанная версия звучит громче, то если сравнивать её с необработанной – она на первый взгляд всегда будет звучать лучше, но опытные слушатели предпочтут более тихую, потому, что она как бы «дышит». Если мы будем сравнивать их на одинаковой громкости, то мы удивимся, обнаружив, что обработка сделала звук хуже, и улучшение лишь иллюзия. Поэтому делая альбом с современным уровнем громкости важно, чтобы мастеринг не деградировал его звук, а возможно даже улучшил его.

Компрессия при мастеринге музыки
Посмотрите на этот ритмический пассаж, показывающий кусок современной поп-музыки:

шуби – дуби – ду – ВУУП

шуби – дуби – ду – ВУУП

шуби – дуби – ду – ВУУП

Акцент этого ритма приходится на последний слог, обычно это удар малого барабана. Если мы сильно его скомпрессируем, то получим:

ШУБИ – ДУБИ – ДУ – ВУУП

ШУБИ – ДУБИ – ДУ – ВУУП

ШУБИ – ДУБИ – ДУ – ВУУП

Такая компрессия полностью убрала все акценты, всё ощущение музыки. Небольшое же количество компрессии скорее всего приведет к:

шуби – дуби – ду – ВУУП

шуби – дуби – ду – ВУУП

шуби – дуби – ду – ВУУП

А это как раз то, что доктор прописал! Дополнительные акценты на первый слог сделают музыку более интересной. Неправильно идти против натуральной музыкальной динамики ради каких-то эффектов.
Один из путей начать компрессировать сигнал – сначала найти порог срабатывания, используя высокое значение ratio (4:1) и очень быстрое время восстановления (100 мс). После чего отстройте порог срабатывания так, чтобы измеритель степени компрессии сигнала реагировал на те «слога» песни, которые вы намереваетесь поджать, и вы услышите это реагирование. Это говорит о том, что порог срабатывания настроен на музыкальные акценты. После этого уменьшите retio до очень низкого, скажем до 1.2:1 и увеличьте время восстановления до 250 мс для начала. После этого можно в небольших пределах изменять атаку, восстановление и ratio и возможно даже порог срабатывания для лучших результатов. Задача поместить порог срабатывания между громкими и тихими пассажами, чтобы сделать как бы мост между ними. Но делайте всё на слух! Не обманитесь измерителем степени компрессии, так как большинство из них слишком медленные, поэтому 1 dB уменьшения громкости на нём может на самом деле соответствовать реально намного большим значениям.

Типичные соотношения компрессии и пороги срабатывания
Когда мы работаем с микродинамикой – мы используем ratio обычно от 1,5:1 до 3:1 и порог срабатывания между -20 и -10 dBFS. Но правил нет, некоторые инженеры получают отличные результаты с ra-tio 5:1, а некоторые записи требуют аккуратного маленького ratio 1:01:1 и порога срабатывания -3 dBFS. Один из вариантов незаметной компрессии – это очень низкое соотношение от 1.01 до 1.1:1 и очень низкой порог срабатывания от -30 до -40 dB, намного ниже, чем находятся все пики. В этом случае компрессор не реагирует на ритмику и слоги, а дает постоянное, нежное уменьшение диапазона. Такие низкие значения ratio обычно не используются при сведении, но очень часто используются при мастеринге, так как более большие ratio создают различные артефакты.

Компрессоры с уникальными характеристиками
Забавно изучать характеристики различных компрессоров. При одних и тех же установках одни мягкие, другие «качающие», некоторые утолщают звук, некоторые просветляют и так далее. Это из-за различий в кривых компрессии, акселерации временных констант, как устройство реагирует на изменение громкости при своей работе, как громкость восстанавливается – линейно, логарифмически или ещё как-то. Дизайнеры аналоговых компрессоров выбирают из нескольких стилей манипуляций гейном. Самые распространенные – оптический (opto), VCA (voltage controlled amplifier), Vari-Mu, PWM (pulse width modulation) и еще из несколько подкатегорий. Дизайнеры цифровых могут эмулировать аналоговые характеристики, как например в серии процессоров Waves Renaissance, которые имеют как opto, так и electro режимы. В opto режиме время восстановления замедляется в последней фазе восстановления, а в electro наоборот ускоряется. Electro звучит более агрессивно, чем мягкое opto. Аналоговые оптические компрессоры очень хороши на вокале во время записи и сведения, но не очень хороши для агрессивного мастеринга – они слишком медленные. Но цифровые opto аналоги могут работать быстрее. Еще одна интересная способность – добавлять дополнительные низкочастотные гармоники для утепления, как это сделано в Waves Renaissance компрессоре. Имейте ввиду, что это уменьшает крест-фактор.
В то время как большинство оптокомпрессоров годится только для аккуратного мастеринга, одна модель – Pendulum OCL-2 имеет более быструю реакцию, а также дает неплохое утепление, за счет своей
ламповой цепи. Но всё равно этот компрессор не так быстр, как VCA или PWM, которые лучше годятся, для хорошего рок-н-рольного «кача». Очень хорош Cranesong Trakker – транзисторный компрессор, который может эмулировать различные типы компрессоров и утепляющие характеристики, которые мы ассоциируем с ламповым звуком. Еще один стиль компрессора – Manley Vari-Mu, ratio которого варьируется в зависимости от динамики материала, но его работа иногда немного медленна на музыке с быстро меняющейся динамикой.

Манипуляции с сайдчейном
В основном в цепи сайдчейна тот же сигнал, что и в основной цепи, но интересные вещи могут произойти, если там что-то другое. Например в стерео или мультиканальном компрессоре каждый канал имеет свой собственный сайдчейн, но их возможно залинковать вместе от сайдчейна одного из каналов, и тогда один канал будет управлять всеми остальными одинаково. Это препятствует блужданию стерео-картины, если какой-то инструмент в одном из каналов звучал намного громче, чем в другом. Но не бойтесь использовать незалинкованные компрессоры – иногда в этом режиме фонограмма может звучать лучше, главное следить на сохранением стерео-картины, которая может пострадать. Обычно в сайдчейн направляют эквализованный сигнал – самый популярный – highpass отфильтро-ванный, что помогает бас-барабану не просаживать весь микс. Если в сайдчейн отправить сигнал, увеличенный в верхней середине, то такой компрессор становится деэссером, или он может быть отстроен на исправление плохих тарелок. Проблема только в том, что в этом случае понижение происходит всегда, независимо от того, появляется ли буква «с», поэтому уменьшение гейна в этом случае лучше лучше не делать больше, чем на один-два децибела.

Многополосная динамическая обработка: Плюсы и минусы
Разделение компрессора на полосы (и на сайдчейны) более удобно, так как работа компрессора в од-ном диапазоне не влияет на другие. Например вокал не опустит бас-барабан (или наоборот). Это главная фишка многополосной компрессии. Более сильный уровень компрессии, а значит и более высокий средний уровень фонограммы можно достичь при такой работе без сильных артефактов. Еще одна особенность – высокие частоты можно оставить некомпрессированными, скомпрессировав середину – мы получим яркий звук. Но громкие места в одной полосе могут динамически влиять на тональную окраску, особенно это заметно, если в течении песни настройки многополосника меняются, но даже это свойство можно использовать. Чуть больше скомпрессировав верха, звук становится более глухим, но и более громким – можно сделать эмуляцию аналоговой ленты, чтобы смягчить цифровой материал. Многополосные устройства хороши как деэссеры. Слога могут быть проконтролированы в диапазоне от 3 до 9 килогерц (точную частоту можно найти слушая вокалиста). Weiss DS1-MK2 лучший мастерин-говый де-эссер, который я когда-либо слышал. Способность многополосников делать средний уровень звука громче – самая мощная, но и самая разрушительная. Кажется, что она помогает излечить все болезни, но это не так. Многополосником очень легко испортить звук, но эта техника дает широкие возможности по исправлению плохого сведения, и инженеры часто для этого ими пользуются.
Многополосные процессоры впервые были представлены в TC Electronic M5000, после в их Finalizer и развились в изощренные алгоритмы в их System M6000 c MD4 – возможно первым многополосным компрессором, который позволяет разделять на полосы в режиме линейной фазы. Для большинства случаев понижающей компрессии множество полос не требуется – достаточно двух. Weiss DS1-MK2 имеет одну активную полосу, а остальной спектр остается нетронутым. Большинство компрессии на мастеринге я делаю с полно-диапазонным компрессором, или с полно-диапазонным компрессором с сайдчейном в режиме high-pass, или через Weiss с одной активной полосой, не трогая низкие частоты. Иногда некоторые хип-хоп записи требуют две полосы, чтобы сделать звук качающим и мощным. Больше 2х полос при понижающей компрессии я практически не использую. Только если надо исправить плохие миксы. Но не забудьте, что ключ великого мастеринга – великие миксы! До того, как решите применять многополосную компрессию, посмотрите: – если увеличить время атаки в однополосном компрессоре может улучшить ситуацию. Или попробуйте повышающее экспандирование (см. Главу XI); – попробуйте использовать только 2 полосы. Это уменьшит потенциальные фазовые проблемы в фильтрах, которые работают не в режиме линейной фазы.

Эквализация или многополосная компрессия?
Когда мы используем многополосную обработку граница между эквализацией и динамической обработкой стирается, так как выходные уровни разных полос формируют своего рода эквалайзер. Это форма динамической эквализации. Если вы уже используете многополосное устройство – то начните эквализацию с помощью выходных уровней его полос. Частоты кроссовера, количество компрессии, мейкап гейны – всё это влияет на тональный баланс. Как мы знаем, чем больше компрессии – тем глуше звук, поэтому сначала попытайтесь исправить проблему уменьшив компрессию или измените время атаки компрессора полосы высоких частот, и как последний шанс – попробуйте покрутить мейкап гейт этой полосы.

Эмуляция и свёртка
Дизайнеры цифровых компрессоров могут выбирать по какому принципу строить характеристики их устройства – это может быть или эмуляция характеристик или свёртка, полученная из засэмплированных характеристик компрессоров, которые берутся за основу. Свёртка хороша для эквалайзеров или реверберации, но я не слышал ещё хорошо сделанного на основе свертки цифрового компрессора.

Воображаемые управления компрессорами
Некоторые компрессоры позволяют контролировать крест-фактор, выраженный в децибелах или в диапазоне от RMS до квази-пиков. Это значит, что компрессор может быть установлен на работу в каких-то средних частях музыки, пиках или где-то между. Компрессоры с RMS характеристиками звучат более натурально, так как они напрямую работают с нашим ощущением громкости, но лучший звучащий компрессор – это компрессор пиков. Когда контроль крест-фактора установлен на пики, процесс начинают контролировать короткие импульсы,, а в режиме RMS более продолжительный звук осуществляют контроль. Используя TC MD4 в большинстве случаев лучше оставить его в RMS режиме, но для случаев де-эссинга и для лучшего контроля импульсов лучше переместить контроль ближе к пикам.
Weiss DS1-MK2 имеет две различных константы восстановления – быструю и медленную. Инженер устанавливает некое среднее значение восстановления, и в зависимости от входного сигнала оно изменяется в быструю или медленную стороны вокруг заданного значения. Это звучит более натурально, позволяет достичь большего среднего уровня. Dynamizer Роджера Николса – динамический процессор с несколькими порогами срабатывания. Его можно сымитировать поставив в цепь несколько компрессоров с разными порогами. Для примера первый компрессор делает мягкую общую компрессию с очень низким порогом срабатывания и ratio, а второй более агрессивный. Это не редкая практика делать несколько динамических процессоров в цепи, оставляя для каждого свою часть работы.

Компрессия, стерео-картина и глубина
Компрессоры усиливают моно-информацию микса, что сказывается на стерео-картине. Также компрессоры влияют на глубину, меняя баланс инструментов, делая тихие инструменты ближе, что ведет к сужению атмосферы, ширины и глубины.

Дилемма инженера мастеринга
Без компрессии мы не можем добиться хорошего звука в автомобилях и прочих шумных ситуациях. Но нам нужно также оправдать надежды и критического слушателя. Нам нужно удовлетворить и продюсера и остальных слушателей. Поэтому используйте то количество компрессии, которое удовлетворить слушателей дома, но избегайте большей компрессии. Это также поможет звучанию этой музыки на радио. Если всё же нужно делать большую компрессию – попробуйте технику параллельной компрессии, которую мы обсудим в XI главе.
Источник: БОБ КАТЦ Мастеринг Аудио. Искусство и Наука Второе Издание
Перевод: Антон Лабазников