Статья

Что происходит с моей фонограммой на радио?

Frank Foti (Omnia Audio), Robert Orban (CRL/Orban). Перевод — Андрей Субботин

ОТ ПЕРЕВОДЧИКА
Статья написана в конце 90-х годов, поэтому все ссылки на «20 лет назад» — это в 70-е. По терминологии — везде, где я писал «пик-фактор» — у авторов peak-to-average ratio, т.е. отношение пикового к среднему, а не к среднеквадратичному значению уровня сигнала. В более поздней литературе в подобном контексте речь обычно идет о среднеквадратичных значениях, поэтому я счел возможным использовать термин «пик-фактор. Пик-фактор музыки 80-х, на который авторы ссылаются, как на желаемый образец, составлял 12-14 дБ.
Очевидной их ошибкой оказалось и отношение к перекомпрессированным фонограммам, как к некоему временному недоразумению, это недоразумение несколько затянулось. Однако, всё, что касается технической стороны и даваемых авторами рекомендаций — всё это остается в силе и сегодня. Поэтому, уважаемые коллеги, рекомендую давать читать это вашим клиентам, которые верят, что громче это лучше.

Очень немногие люди, занимающиеся звукозаписью, имеют реальное представление о том, как радиостанции обрабатывают их материал перед выпуском в эфир. Эта статья призвана развеять множество мифов, существующих вокруг этого процесса.

На каждой радиостанции есть специальный вещательный процессор перед передатчиком. Самая важная его задача — контролировать пиковую модуляцию передатчика в соответствии с правилами вещания, принятыми в стране. Тем не менее, только некоторые радиостанции используют обычные пиковые лимитеры для этой цели. Большинство использует более сложные устройства. Они могут не только поддерживать разрешенную пиковую модуляцию передатчика, но и уменьшают отношение пиковых значений уровня звукового сигнала к средним, что даёт возможность станции звучать громче при сохранении разрешенной величины пиковой модуляции передатчика.

Мусор на входе — мусор на выходе.

Производители настраивают вещательные процессоры исходя из того, что они работают с чистым, динамичным и хорошо записанным программным материалом, долгое время производимым индустрией звукозаписи. (Единственное исключение, которое приходит в голову — это синглы-сорокопятки на виниле, которые были сделаны с искажениями). Так как процессор работает с разными источниками — речью, рекламой, старыми фонограммами, помимо современных, то он в принципе не может быть настроен для работы только с искаженным и перекомпрессированным материалом. Наоборот, практика показывает, что его невозможно настроить для источника, испорченного компрессией и лимитированием.

В течение двадцати лет разработчики вещательных процессоров знают, что для достижения наибольшей громкости при максимально качественном сигнале необходим очень хорошо записанный исходный материал. Более двадцати лет назад Роберт Орбан опубликовал требования, помогающие инженерам вещания добиться максимального качества тракта. В этих требованиях особо подчеркивается, что любой клиппинг в тракте до процессора, который не очень заметен субъективно, будет многократно усилен в процессе обработки. Требования предусматривают наличие достаточного запаса по уровню и усиление с низкими искажениями, даже при ошибке оператора за пультом.

Некоторое время назад мы стали замечать, что CD, поступающие на радиостанции, уже искажены при сведении или мастеринге. Все чаще встречаются плоские пики, вызванные клиппингом в процессе производства фонограммы. Вещательные процессоры реагируют на них точно так же, как на случайный пик уже двадцать лет — они подчеркивают искажения. Из-за применения фазовращателя в тракте вещания, источник с клиппингом никогда не будет звучать громче в эфире, он будет просто звучать грязнее.

Авторы понимают, что лежит в основе войны громкостей в производстве фонограмм. Как и радиостанции, которые хотят быт самыми громкими на шкале приемника, артисты, продюсеры, и даже издающие лейблы хотят получать максимально громкий продукт, который позволит им выделиться среди других в диск-ченджере или при прослушивании в магазине.

В радиовещании это соревнование существует уже 25 лет. 25 лет назад радиостанции использовали примитивные лимитеры, чтобы быть громче, и сегодня эти технологии мигрировали в музыкальную индустрию (статья написана в конце 90-х годов, прим. перев.). Следующий график показывает фрагмент современного CD с искаженным клиппингом пиком. Область между двумя метками показывает искаженный участок. Это одна из сторон проблемы, другая — это излишнее применение цифровых лимитеров, необязательно вызывающее клиппинг, но приводящее к потере атак и ясности в звуке.

Проблема состоит в том, что у нас сегодня есть мощные качественные процессоры для вещания, которые плохо сосуществуют с сегодняшними, уже искаженными массивным клиппингом источниками. К несчастью, пример, изображенный выше, становится скорее правилом, чем исключением в наши дни.

Времена атаки и затухания многополосных компрессоров для вещания подобраны для естественного звучания источника с кратковременными пиками и пик-фактором, типичным для винила и компакт дисков, выпущенных до начала 90-х (пик фактор тогда был в пределах 12- 14 дБ, прим. перев.). Излишнее цифровое лимитирование источника радикально уменьшает пик-фактор, и дает новый для процессора тип синтетического сигнала, с которым он справляется уже не так успешно и естественно, как со старым материалом. Звук от таких перекомпрессированных источников маленький и плоский, без динамики, которая и придает музыке драматическую глубину. Звучание в эфире превращается в музыкальные обои, и вызывает желание слушателя понизить громкость до уровня окружающего фона.

Это миф, что вещательный процессор меньше воздействует на перекомпрессированный материал. Это верно только в одном аспекте — если нет долговременных изменений макродинамики, то левеллер в вещательном процессоре не изменит сигал. Но процессор всё равно будет воздействовать на кратковременные изменения огибающей перекомпрессированного сигнала, ещё уменьшая пик-фактор фонограммы, что только приводит к дальнейшей её деградации.

Перекомпрессированный материал не звучит громче в эфире. Он звучит более искаженно, в отдельных случаях делая звучание станции неприемлимым. Он звучит маленьким, раздражающим и плоским. Он вызывает неприятные ощущения при громком прослушивании, поэтому слушатель начинает слушать радио просто как фоновую музыку. Избыточная компрессия исходного материала, в соединении с принятой на большинстве станций обработкой, убивает драматизм и жизнь в музыке. В предельных случаях такая фонограмма звучит очень искаженно, и приводит к выключению приемника, особенно взрослой женской аудиторией.

Типичная последовательность устройств обработки сигнала при вещании:

Типичный тракт состоит из следующих элементов, в порядке их следования:

Фазовращатель.

Фазовращатель представляет собой цепочку всепропускающих фильтров (обычно четвертого порядка, все на 200 Гц), групповое время задержки которых непостоянно, и представляет собой функцию от частоты. Формы волны многих сигналов (в частности, мужского голоса) обладают асимметрией, в отдельных случаях достигающей 6 дБ. Фазовращатель делает такие сигналы более симметричными, и даже в отдельных случаях позволяет уменьшить пик-фактор для голоса на 3-4 дБ. Этот процесс линеен по своей природе, он минимально меняет тембр.

Но применение фазовращателя приводит к нескольким побочным эффектам. Если раньше, когда исходный материал был без клиппинга, главной проблемой было очень небольшое изменение в прозрачности и разборчивости музыки. С этим все мирились, как с неизбежной платой за уменьшение искажений на речевом сигнале, тем более, что влияние фазовращателя практически не было заметно на типичном домашнем или автомобильном радиоприемнике.

Теперь же, с появлением клиппинга на многих компакт-дисках, всё изменилось. Фазовращатель радикально меняет форму волны исходного сигнала без изменения частотного баланса. Если вы измерите амплитудно-частотную характеристику фазовращателя, она будет практически линейной, а если вы измерите его фазо-частотную характеристику, то она будет нелинейной. Практический эффект от такого рода нелинейности состоит в том, что все плоские пики исходного сигнала окажутся в случайных местах на изображении формы волны, а не в пиках обработанного сигнала. Чаще всего они окажутся в районе пересечения с нулем. В результате они будут выглядеть как маленькие участки формы волны со сглаженными деталями. И фазовращатель уже не поможет уменьшить пик-фактор такого сигнала, вместо этого он добавит неприятные искажения.

Это миф, существующий в мире звукозаписи, что вещательный процессор изменит эти перекомпрессированные треки с клиппингом меньше, чем треки с нормальной динамикой. Благодаря наличию в тракте фазовращателя, этот миф не имеет под собой абсолютно никаких оснований. На самом деле наличие клиппинга в исходном материале добавляет искажения, не приводя к увеличению громкости в эфире.

ACG — левеллер.

Следующим устройством в тракте обычно является левеллер, медленный компрессор, реагирующий на средние значения амплитуды сигнала. Он должен работать в большем диапазоне, чем привычный студийный компрессор — обычно до 25 дБ. Он предназначен для компенсации ошибок оператора (при прямых трансляциях) и для выравнивания средних значений амплитуды разных фонограмм (при автоматизированном вещании). Разница в средних значениях возникает как раз по причине разного пик-фактора у фонограмм, созданных в разные годы. Вследствие этого обычная нормализация всех треков по уровню не имеет смысла — она даёт ещё больший диапазон отличия средних уровней, а даже при воспроизведении фонограмм без нормализации это отличие может составлять до 15 дБ.

Плата за такое вмешательство в сигнал проста — левеллер удаляет макродинамику в вашей фонограмме. Практически все программные директора радиостанций хотят, чтобы звучание станции оставалось громким всё время, исключая возможность, что слушатель при включении приемника не услышит сигнала, или подумает, что он находится вне зоны уверенного приема. Работники радио называют такой эффект «выпадением из шкалы» — «dropping of the dial».

Левеллеры бывают широкополосными и многополосными. Многополосные левеллеры редко имеют больше двух полос компрессии, потому что левеллер работает очень медленно, и ему не свойственны типичные для более быстрых компрессоров побочные эффекты, типа «пампинга».

Левеллеры в правильно сделанных процессорах всегда имеют возможность отключения при входных уровнях ниже определенного порога, исключая возрастание шумов в паузе вследствие излишне большого усиления.

Расширение стереобазы.

Не во всех эфирных процессорах есть блоки расширения стереобазы, а в тех, где они есть, они не всегда находятся сразу после левеллера. (На практике часто используются отдельные расширители стереобазы, которые включаются в тракт перед вещательным процессором).

Главное назначение расширителя стереобазы — привлечение внимания слушателя при поиске станции на шкале приемника. Эта техника позволяет сделать звучание большим и более драматичным. Однако, при излишнем применении, расширитель стереобазы может серьезно изменить баланс исходной фонограммы. Например, если в фонограмме используется стереоревербератор, с определенным уровнем в правом и левом каналах. Расширитель может существенно увеличить уровень реверберации относительно находящихся в центре звуковой картины источников, например, вокала. Вывод? Делая микс для радио, старайтесь использовать меньше реверберации, потому что на ряде станций её уровень увеличится, выведя её на передний план.

В связи с тем, что разные производители применяют разные технические решения при создании расширителей, сложно давать какие-то рекомендации. Общее только одно — программа в эфире должна быть моносовместима (потому что даже стереоприемники часто принимают сигнал в моно, автоматически переключаясь при недостаточно уверенном приеме), чтобы разностный сигнал не увеличивался сверх меры. Излишнее расширение также уменьшает громкость при трансляции (из-за свойств ЧМ стереосигнала, которые мы не будем обсуждать в рамках этой статьи).

Все вышесказанное означает, что расширители стереобазы, используемые в студиях звукозаписи, часто оказываются несовместимыми со стереовещанием, в частности, если они существенно увеличивают уровень разностного сигнала. Во времена винила существовало похожее ограничение, чтобы нарезающая игла не выходила из рабочего диапазона амплитуд, но во времена компакт-дисков это ограничение исчезло. В любом случае, если ваш микс предназначен для вещания, и вам нужна максимальная громкость с минимальными искажениями, разностная составляющая стереосигнала должна быть значительно меньше суммарной. Как ни странно, моно будет самым громким и чистым!

Эквализация.

Эквализация может быть очень простой, вроде подъёма низких частот на какой-то фиксированной частоте, или сложной, с использованием многополосного параметрического эквалайзера. Эквализация преследует две цели в вещательных процессорах. Во-первых — создать индивидуальное звучание для данной станции. Во-вторых — компенсировать изменения АЧХ, вызванные последовательным применением многополосной динамической обработки и высокочастотного лимитирования. Эти процессы могут вызвать определенную окраску звука, которая может быть скомпенсирована правильным применением эквалайзера в тракте перед многополосной динамической обработкой.

Многополосная компрессия и лимитирование.

В зависимости от производителя, этот процесс может проходить в один или два этапа. При двух этапах многополосные лимитер и компрессор могут иметь разные кроссоверы, и даже разное число полос. Если процесс проходит в один этап, компрессор и лимитер могут взаимодействовать между собой, оптимизируя свою работу. Оба метода позволяют получить хорошие результаты, и каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Используя, как правило, от четырех до шести полос, многополосный компрессор-лимитер уменьшает динамический диапазон и увеличивает плотность звука для достижения конкурентной громкости на шкале приемника. Общей практикой является экспандирование сигнала ниже определенного порога в каждой из полос, это позволяет избежать роста шума в паузах и при низких уровнях. Производители часто используют свои, специально разработанные алгоритмы для уменьшения заметности экспандирования.

В зависимости от конструкции, процессоры могут иметь множество параметров для настройки многополосного компрессора-лимитера. Регуляторы входных и выходных уровней, атаки и восстановления, порогов срабатывания, и иногда частоты раздела кроссовера могут быть настраиваемыми. Каждый из этих регуляторов оказывает свое собственное воздействие на звук, и оператор, который настраивает многополосный компрессор, должен иметь большой опыт, чтобы результат в эфире звучал хорошо при самых разнообразных источниках без постоянной перенастройки. В отличие от звукозаписи, в радиовещании нет мастеринг-инженеров, которые оптимальным образом настраивают каждый трек!

Предискажения и высокочастотное лимитирование.

ЧМ радиосигнал имеет предискажения частотной характристики 50мкс или 75мкс, в зависимости от страны вещания. Предискажения представляют собой усиление высоких частот с крутизной характеристики 6 дБ\окт, причем величина усиления составляет 3 дБ на частоте 2.1 кГц (для 75мкс) или 3.2 кГц (для 50мкс). При предискажениях 75мкс, уровень на частоте 15 кГц будет поднят на 17дБ!

В зависимости от производителя процессора, предискажения могут вводиться до или после многополосного компрессора-лимитера. Очень важно для инженеров сведения и мастеринга понимание того, что высокие уровни сигнала выше 5 кГц вызовут серьёзные проблемы для любого вещательного процессора, потому что предискажения ещё усилят сигнал в этой области спектра. Для того, чтобы избежать потери громкости, в процессорах используется высокочастотное лимитирование для этих усиленных высоких частот. Высокочастотное лимитирование может сделать звук глухим, искаженным, или и глухим и искаженным, в различных комбинациях. Один из наиболее важных параметров при выборе процессора — это насколько эффективно этот процессор выполняет высокочастотное лимитирование с минимальными побочными эффектами. В лучших процессорах высокочастотное лимитирование обычно выполняется частично изменением усиления, а частично клиппингом с компенсацией искажений.

Клиппинг.

В большинстве процессоров блок клиппинга представляет собой пиковый лимитер. Это очень важный элемент процессора. Потому что из-за предискажений сигнала использовать обычный клиппинг не представляется возможным. Он даст интермодуляционные искажения на разностной частоте, которые обратное преобразование в приемнике только увеличит. (Обратное преобразование имеет линейную АЧХ ниже 2-3 кГц, но спад с крутизной 6 дБ\окт выше этой частоты, т.е. значительно подчеркивает спектр ниже 2-3 кГц). Результат практически неприемлем на тарелках и шипящих (все «ссс» превращаются в «ффф»).

В конце 70-х, один из авторов этой статьи (Роберт Орбан) изобрел клиппинг с компенсацией искажений. Этот процесс работает со спектром искажений, добавляемых в результате срабатывания клиппера. При частотной модуляции он обычно удаляет искажения, вызванные клиппингом ниже 2 кГц (в линейной части АЧХ приемника). Это обычно понижает уровень возникновения клиппинга примерно на 1 лБ, но зато позволяет нагрузить клипер более высоким, по сравнению с другими технологиями, уровнем на входе.

Так как этот процесс не ведет к появлению явно слышимых искажений, то клиппинг с компенсацией искажений очень эффективен для пикового лимитирования, потому что он касается только пиков, которые реально превышают порог клиппирования, не трогая окружающие области. Как результат — такой клиппинг не ведет к повлению пампинга, который бывает при применении обычных лимитеров, особенно когда они работают на материале с уже введенными предискажениями. Такой клиппинг также дает минимальные потери высоких частот по сравнению с высокочастотным лимитером. По этим причинам большинство вещательных процессоров используют максимально практически возможное количество клиппинга, дающее низкий уровень слышимых искажений.

Реально существующие устройства клиппинга могут быть очень сложными, исходя из требования жесткого ограничения спектра гармонических продуктов клиппированого сигнала ниже 19 кГц (для ограничения пересечения спектра основного сигнала с поднесущей, защиты поднесущих выше 55 кГц и пилот-тона 19 кГц). Линейная фильтрация клиппированого сигнала для ограничения спектра выше 15 кГц вызывает большие превышения по уровню (в отдельных случаях до 6 дБ) из-за комбинации воздействия ограничения спектра и фазовых характеристик фильтра. Даже фазово-линейные фильтры (практически существующие только в цифровом виде) вызывают превышение в 2 дБ. Вследствие этого правильно сделанные процессоры имеют комплексную систему компенсации этого превышения, для уменьшения пиков без существенного расширения спектра.

В некоторых трактах существует клиппирование композитного сигнала на выходе стереомодулятотра. Стереомодулятор это устройство, которое кодирует сигналы правого и левого каналов в мультиплексированный сигнал, который подается на передатчик, и как раз пиковый уровень этого сигнала регулируется законами страны вещания. Клиппирование или лимитирование композитного стерео-сигнала долгое время считалось неудачным техническим решением, но последнее поколение клиперов и лимитеров поволяет избежать интерференционных проблем, связанных с ранними технологиями.

Заключение.

Обработка сигнала при вещании — сложная задача, и настройка этого процесса всегда происходила в расчете на типичное качество продукции индустрии звукозаписи. В историческом аспекте гиперкомпрессия — кратковременная аномалия, которая несовместима с современной обработкой сигнала вещания на радиостанциях. Поэтому мы рекомендуем компаниям звукозаписи предоставлять на радиостанции специальные радио-версии. Они должны иметь эквализацию, компрессию и другие обработки, которые выбрали продюсер и мастеринг-инженер исходя из креативных соображений для достижения нужного результата. Но там не должно быть цифрового лимитирования и клиппинга. Оставьте кратковременные выбросы уровня нетронутыми. Дайте вещательному процессору сделать свою работу. Результат в эфире будет таким же громким, как и у перекомпрессированной фонограммы, но в нем будет больше чувства, прозрачности и жизни.

Что происходит с моей фонограммой на радио?

22 апреля 2010

Перевод Андрея Субботина, Saturday Mastering http://www.masteringonline.ru
Оригинал статьи: http://www.omniaaudio.com/tech/mastering.htm

Сделать заказ
Saturday
Mastering
Studio
Login Register Now
Введите email, на который зарегестрирован ваш аккаунт, мы отправим вам письмо с новым паролем
Пароль выслан на ваш email!
Регистрация прошла успешно Теперь вы можете войти в личный кабинет используя свой лоигн и пароль