Компрессия

Что такое компрессор?

Все мы наверное наслышаны о том, что есть такие «магические» приборы как компрессоры, и о том, что они очень важны в процессе производства музыки, в музыкальном продакшне, так скажем. Но что же они такого делают, за что их все так любят? Компрессия используется во всех сферах звуковой индустрии (музыка, телевидение, радио, кино-продакшн и т.д.), на разных её стадиях. Но почему же все говорят о компрессии? Давайте-ка попробуем разобраться!

Вы можете сразу смело записать компрессор в список самых лучших ваших друзей в процессе создания своих музыкальных шедевров. Спросите почему? Да потому что ваш «друг» будет за место вас совершать очень быструю автоматическую регулировку уровня громкости в ваших треках, и тем самым освободит вас от мучительных и бессонных ночей отрисовки кривой уровня громкости вручную, или же дёргания ручки громкости именно в тех местах, где необходимо её понизить, с точностью до миллисекунды! В принципе, сделать в реальном времени этот процесс, собственно для человека невозможно, и по сему, он (человек) придумал этот прибор – Компрессор!

Для чего использовать компрессию?

Практически в любом звуке имеют место быть перепады уровня громкости, которые проявляются с течением времени, то есть по ходу его воспроизведения. Наши уши улавливают эти самые перепады лучше всего, так же с течением времени, при прослушивании на, так называемой «усреднённой» громкости. По сути, усредненный уровень - это и есть простое прослушивание. Просто всё дело в том, что если уровень громкости повысился в несколько раз на пиковой отметке (Peak – отметка наивысшей громкости, на всём протяжении звука), но это произошло на одну тысячную секунды, уловить ухом это практически невозможно. Этот самый усреднённый уровень принято называть – RMS (root mean square). Этот способ измерения отклонений с целью получения усреднённой величины можно описать математическими формулами, но я думаю что это мало кому интересно, так что не будем углубляться в математику, а говорить по существу и ближе к практике. Хорошим примером всему этому может служить наша с вами обычная речь. Когда вы слышите как человек проговаривает предложение, вам кажется что его голос был на одном и том же уровне, ну или были совсем незначительные перепады в громкости между словами. В реалии – каждая буква имеет свою громкость! Для примера – сравните буквы – «М» и «Т» или «К» и «У». Замечаете различия? Буквы «М» и «У» звучат намного мягче, и ничуть не «напрягают наши уши», так же они произносятся с небольшим выдыханием. Но «Т» и «К» это очень мощные звуки, которые произносятся с очень сильным и быстрым выдыханием. Эти звуки будут очень сильно выделяться при записи вокальных партий, поднимая уровень пиковой отметки (Peak) этой самой записи. Всё это вы можете сами увидеть, взяв микрофон, и записав одно предложение, состоящее из разных слов, а затем посмотрите форму волны в звуковом редакторе. Наивысшая отметка (Peak) будет в тех местах, где стоят именно эти согласные буквы «К», «П», «Т» местами «С», «З» и тд. Помните, эти буквы – самые «сильные» в записи, и при их произношении, вокалист должен быть предельно осторожен!
Теперь давайте эту запись «положим» в музыкальный трек. Услышите ли вы каждое слово отчетливо? Вряд ли…Ну попробуем поднять уровень записи, сделав нормализацию (Normalize – линейное поднятие уровня громкости всего звука до точки, где значение Peak будет в точке 0 db, простыми словами – в вашем треке есть самое громкое место (Peak), так вот вся громкость трека поднимается обычным путём, до уровня, когда Peak «упрется» в значение 0 db). И что? Всё равно некоторые слова или буквы не слышно, а выше 0db на отметке Peak вы уже поднять не сможете, что же делать? Вот тут то как раз самое время, позвать на помощь нашего «друга» - компрессор!

Возможности компрессора

Если мы говорим что компрессор – это автоматизированный контроль за уровнем громкости, значит его параметры должны быть настроены таким образом, чтобы он работал именно так, как вы этого от него хотите (в будущем наверное появиться компрессоры, с которыми можно будет разговаривать, и безо всяких ручек и крутилок )
Теперь представим себе ручку громкости. Мы хотим настроить так, чтоб в определённый момент эта ручка сама поворачивалась и делала потише, а потом возвращалась на исходное значение. Но то, насколько сильно она будет выкручиваться и понижать громкость, в какой именно момент, насколько быстро, сколько ей там простоять «внизу», прежде чем опять «подняться» в исходную – все эти параметры регулируются компрессором. У нас так же есть контроль над общим уровнем громкости выходящего из компрессора сигнала (Gain Makeup) поскольку компрессор, в целом, понижает в той или иной степени уровень громкости, мы можем компенсировать общий уровень на выходе (RMS) именно этой «ручкой». Итак, два основных метода компрессии – Peak и RMS. Что такое отдельно Peak и RMS мы уже разобрались. Метод Peak очень полезен для компрессии такого аудиоматериала, где разница в громкости очень значительна, и при этом разбросана на некоторое расстояние. К примеру вокал, речитатив, перкуссия, акустическая гитара. Почему? Вы наверное уже догадались (я на это надеюсь!) Потому что компрессор будет срабатывать и «давить» громкость каждый раз, когда пиковая отметка (Peak) будет попадать под порог срабатывания…ну о пороге позже. И такая вот волна, где много высоких «иголок» но они удалены друг от друга, это как раз есть основное блюдо для компрессии типа – Peak. Второй метод, RMS, используеться для компрессии более «шумных» звуков, где перепады в громкости очень близки друг к другу («иголки» в волне очень близко друг к другу) и человеческое ушо их не может уловить (перепады слишком часто происходят – это неулавимо ухом) Компрессить в режими RMS можно стринга, шумовые эффекты, ветер, пэды и всё остальное, что попадает под эти критерии!

Ручка – Threshold (Порог срабатывания). Эта ручка в компрессоре, прежде всего заслуживает объяснения. Ручка Threshold «решает» где и в какой момент, понижение уровня будет производиться компрессором. В большинстве компрессоров, если замечали, максимальное значение – 0. вы скажите – как это ноль? Ноль – это ничего! Но, в терминологии цифрового аудио, это абсолютно наивысшая величина громкости любого звука, и называют её ещё – «Цифровой ноль». При воспроизведении цифровой сигнал, выше отметки 0 не будет слышен, слышны будут лишь только цифровые искажения. Бойтесь как огня, всего, что выше 0 db . Но мы с вами не хотим чтобы это произошло. Итак – Threshold – говорит компрессору – когда срабатывать и понижать громкость. Если вы поставите значение -20dB, компрессор сработает и позаботиться о любом пике (Peak) что достиг и равен или выше -20dB.

Ручка – Ratio. Она управляет I/O (input/output) уровнем громкости, во время срабатывания компрессии, и относительно установленной величины Threshold и зависит от величины самого пика (Peak). Иными словами – если громкость входного сигнала превышает значение Threshold на 10dB и Ratio установленно 4:1, то уровень выходного сигнала будет (10 делим на 4) равен 2.5dB. Если громкость входного сигнала превышает значение Threshold на 15dB и Ratio установленно 5:1, то уровень выходного сигнала будет (15 делим на 5) равен 3dB. Но чтобы вас не запутать, расскажу о каких уровнях входных и выходных идёт речь. Уровень входного сигнала – то есть, с какой отметкой (Peak) сигнал входит в компрессор. Уровень выходного сигнала – с какой отметкой (Peak) он уже выходит из компрессора, будучи скомпрессированным. Иными словами – уровень входного сигнала – это длинна волос до парикхмахерской. Уровень выходного – длина волос после выхода с паракхмахерской. То, насколько коротко вас стричь, то есть «степень» сострига, вы говорите парикмахеру словами, а компрессору ручкой Ratio. Надеюсь всё понятно! То есть Ratio – это коэффициент компрессии, чем больше его соотношение (1:1 – нет компрессии вообще, 2:1 это в два раза тише выдет звук после компрессии, 4:1 это в четыре раза тише выйдет ваш пик «иголка» (Peak) будучи «подстриженным» компрессором и т.д.), тем «больше» компрессии будет.

*** К сведению - Сигнал в мире «цифры» не может быть выше нуля, так? По этому его всегда меряют числами с отрицательными значениями « - ». То есть не 20dB а –20dB. И означает это, что осталось до нуля 20dB, всего то. Вы скажите – ну это то понятно, но с какой отметки начинается этот самый сигнал – вот это уже называют динамическим диапазоном и каждый прибор имеет разное его значение. А так же SNR – Signal to Noise Ratio – это отметка показывает вам, грубо говоря, на каком уровне громкости, сигнал превращается в шум и более не различим как полезный. Если это -100dB то значит что вы меньше -100dB ничего не услышите, но есть приборы и с -120dB и -130dB (одна из причин, по которой звуковые карты и прочие приборы разняться в цене, от 10$ до 10 000$). Но вы опять спросите – нафига нам это надо, на такой громкости ничерта не слышно всё равно? А тут как раз таки вы ошибаетесь. Чем шире динамический диапазон, тем «больше» звука можно вместить в него, даже несмотря на то что пик (Peak) всё равно будет 0. Ну представьте себе многоэтажный дом. Его пиковая отметка (Peak) находиться на высоте 100 метров, условно. В нём 30 этажей. Значит в нём могут жить условно 100 семей, им хватает места. А что будет, если мы этот дом построим чуть ниже, отроим под ним котлован и спустим его чуть. Высота (Peak) останется та же, но этажей станет больше (+ подземные), и значит больше людей мы сможем там поселить. Вот такая вот примитивная аналогия, только для наглядности представления того, о чём я говорю.

Крутилки Attack и Release – призваны управлять «виртуальной ручкой» компрессора, вернее её временными параметрами. Иными словами – если attack выставлена на 5 ms это означает что когда звук достгает порога срабатывания (threshold) и компрессору бы надо «давить» сигнал, пройдёт 5 ms прежде чем компрессор понизит на установленный ручкой – ratio, уровень сигнал. Нетрудно догадаться что ручка release делает тоже самое, только всё наоборот! Если release – 5 ms, то компрессору потребуется 5 ms для того чтобы возвратиться обратно после понижения. Представьте себе что компрессор – это одна ручка, которая делает тише и громче. Когда срабатывает компрессор, ручка начинает делать тише, она крутиться и уменьшает значение. Уменьшив его она возвращается обратно на свою изначальную позицию и ждёт следующего пика (peak) попадающего под порог срабатывания (threshold), для того чтобы опять сработать. Так вот та самая скорость срабатывания (подавление) и скорость возврата – это и есть attack и release. Ну я думаю что понятно тут всё. Для чего это нужно? А покрутите сами эти параметры и поймёте, что звук становиться напористей и «выпуклее» при максимальных «скоростях» и мягче при минимальных. Тут всё опять же от случая. На вокал и скрипки не подвешаешь «быстрый» компрессор, иначе компрессия будет слишком явной и разрушит всю «экспрессивность» музыканта, а вот на барабаны не сделаешь слишком медленный компрессор, иначе от него будет мало толку и напора он не придаст и разборчивости!

У нас есть ещё такая кнопочка как Knee. Эта кнопка даёт компрессору понять, подавление сигнала будет происходить резко или же будет мягко угасать вниз, но это уже после атаки. То есть схема такая – атака (компрессор либо сходу понижает уровень, либо если атака длинная, делает понижение медленно) – затем само понижение, «срез» громкости пика (если knee вырублен, по понижение постоянно обычное. Если включен Soft knee то тогда после атаки понижение начинается плавно. А если врублен hard knee то тогда после атаки понижение резкое) – а затем фаза release, то есть «возвращение» компрессора на исходку. Вот, примерно так всё с этим knee. Если не знаете как вам нужно, для начала, ставьте knee на режим auto (благо все софтовые и современные железячные имеют это) и позвольте компрессору решать за вас, как лучше сделать. А чем глубже поймёте этот прибор, тем лучше поймёте этот параметр, но с ним напока всё!

Многополосная и общая компрессия

Многополосная компрессия (Multiband Compression) и многополосный компрессор («многополосник» - в народе) делает тоже самое абсолютно, что и обычный компрессор, но с одни небольшим отличием. У него есть несколько компрессоров, и каждый их них работает со своим частотным диапазоном в спектре отдельно. Многополосники лучше всего использоваться на мастере всего микса или же на общей секции барабанов, потому как спектр этих звуков почит полностью охвачен и вам хотелось бы независимо настроить компрессию для басов, средних и высоких частот. Как правило, многополосные компрессора используют для процесса мастеринга, «ужимая» микс и придавая ему нужного звучания, но при этом работает не один компрессор на весь микс, а многополсник, который жмёт каждую полосу отдельно. К примеру вы ходите «выровнять» басовую составляющею, чуть чуть дать напора на середине и ужать верха. Пожалуйста, многополосник к вашим услугам. Все его функции такие как и на обыном компрессоре, только все ручки помножены на три (или пять) в зависимости от количества полос. Как правило, многополосные компрессора бывают трёх и пяти полосные. Есть конечно и больше полос, но смысл в увеличении полос более пяти теряется, потому как управлять таким агрегатом очень тяжело да и без надобности оно, за исключением микроскопическо-хирургичкой задачи при многополосной компрессии, коих не так много в наши суровые будни, и слава богу!

Гейт

Когда и для чего использовать гейт

Гейт – это тоже автоматический контроль за громкостью, как и компрессия и лимитирование. Но используется он в других случаях и работает несколько иным путём. Если ваша звуковая дорожка или файл (что уж кривить душей, все же компах работают ) звучит нормально, но вам нужно от неё лишь только самые громкие её части, тут ваш друг не компрессор, а гейт! К примеру – запись вокала. До тех пор, пока вы не запишите вокал в комнате со 100% тишиной (что само по себе недостижимо на практике), у вас в записи будет шум «окружения», да хотя бы шелест одежды певца – и тот всё равно шум. Я уж молчу о том, что вы пишите у себя в спальне где комп жужжит, работают электроприборы, тикают стрелки часов, а за окном поют птицы и сигналят клаксоны нервных автолюбитлей в самый неподходящий момент. Этот самый шумок будет отчётливо слышен во время паузами между слов, очевидно не так ли? Так вот этот самый шумок нам с вами совсем не кстати, и мы воспользуемся Noise Gate (шумовым гейтом) для того чтобы его убрать. Думайте о гейте, как о воротах (gate – англ. ворота). Двое ребят, «вокал» и «фоновый шум» идут вместе и размышляют о смысле жизни. Но вокал подойдя к воротом с лёгкостью в них зашёл, а вот «фоновый шум» хотел пройти, но ворота перед носом у него закрылись!

Возможности гейта

Будучи автоматизированным процессом, гейт должен от нас получить информацию, для того чтобы успешно работать и делать именно то, что нам от него нужно, и пропускать только ту часть сигнала, которую мы бы хотели слышать в своём миксе. Это можно сделать так – сказать гейту чтоб он открылся в момент, когда звук выше чем…..порог срабатывания (threshold – вы о нём ещё не забыли?…да, да, и тут он тоже!) ну и всегда были закрыты ворота, когда уровень сигнала ниже чем порог срабатывания. Если threshold установлен на -20dB то тогда ворота пропустят всё что выше -20dB но закроються сразу в тот момент, когда сигнал опуститься ниже этой отметки. У нас есть так же контроль над attack и release, которые работают так же, как и в компрессоре. То есть атака регулирует скорость открытия ворот а угасание скорость их закрытия. Можно этим самым настроить либо быстрое пропуск/отсечение сигнала либо его плавное пропуск/отсечение.

Так же гейт можно использовать для отсечения «хвостов» сигналов к примеру у рабочего барабана. Если у него «хвост» длинный а вам нужны резвые и короткие, «сбитые» партии, можете настроить гейт так, кто как только громкость понизиться до определённого уровня, он закроется и отсечёт «хвостик» у барана. В общем смысл ясен я думаю.

Ну ладно, ещё один пример в барабанами, с живыми барабанами. Всем известно что когда записывают барабанную установку, её подзвучивают множеством микрофонов. Тарелки, басс бочку, рабочие и т.д. на всё разные микрофоны. Во первых – это возможность поканально их прописывать и как следствие, отдельно обрабатывать каждый барабан или секцию (к примеру томов). Во-вторых, каждый микрофон чётко настроен и порой разные типы микрофонов подзвучивают разные барабаны или секции. Я думаю что все прекрасно понимают что когда начнёт барабанщик лупить по барабанам со всей дури, один микрофон который допустим подзвучивает тарелку, будет улавливать (как тут не крути его) и «чужие» барабаны. Но улавливать он из будет не очень хорошо и они будут слышны тихо. А зачем нам лишнее? Мы хотим чтоб микрофон ловил только тот барабан и только ТОГДА, когда по нему ударят. Настраиваем гейт на каждый микрофон. Ворота закрыты, микрофон ничего не пишет (гейт не пропускает) как только барабанщик треснул по барабану, гейт открывается, потому как сигнал достиг уровня порога срабатывания. Вот по этому барабанщики так любят гейт!

Ладно, вернёмся! Есть так же и частотные триггеры в гейтах. Они ищут порог срабатывания только в определённом участке спектра. Но открывшись они пропускают полностью весь сигнал, не влияя на его частоты, так что тут не запутайтесь! Скажем так – вы сказали – искать threshold – 20dB на нижних басах (30-60Hz) как только на этом участке спектра появиться звук превышающий -20dB ворота откроются. Зачем это? Ну мало ли…энтузиастов много, может и понадобиться кому!

Гейт – как эффект

Можно достчиь некоторых интересных эффектов используя гейт на подкладах (pads), вокалах и т.д. Сейчас, современные гейты, которые встраиваються в синтезаторы или просто служат эффектами, имеют ещё один параметр – Pattern. Это своеобразный секвенсор для гейта, с разрешением в 1/4 , 1/8 или в 1/16 и тд. То есть можно «открывать» доли и закрывать их. Я думаю что тот кто слушает электронную музыку поймёт о чём я говорю. Это к примеру вокал, который очень быстро прерывается по громкости, превращаясь как бы в секвенцию. В общем гейт – это поле для идей, помимо своей основной функции.

Лимитирование

Введение в лимитирование

Лимитер – по существу это компрессор, но с изначально заданным параметром Ratio 10:1 и больше и с очень быстрыми параметрами attack и release. Лимитеры полезны в первую очередь для обработки готовых миксов, когда нужно срезать пиковые скачки (Peaks) превышающие 0dB (мы же боимся нуля как огня! ) и поднять уровень громкости нашего микса, но не перевалить на 0dB.

В лимитерах как правило есть ручки управления Threshold, Ceiling, Release. Так же как и с компрессорами, Threshold в лимитере устанавливает порог срабатывания. То есть если threshold установлен на -10dB то лимитер работает с пиковыми сигналами, превышающим -10dB а всё остальное не трогает. Ceiling – это уже кое что новенькое! Эта ручка устанавливает максимально возможный пиковый уровень сигнала( Peak).
Вообще, ceiling никогда не должен превышать -0.2 dB. Вы спросите – почему же? Мы ведь боимся нуля не не боимся близких к нему значений! Да, отчасти это верно, но всё дело в том что довелось нам жить в этоху электронных револуций, форматов, устройст и тд. У каждого устройства свой алгоритм воспроизведения цифрового звука, свой алгоритм декодирования и т.д. и т.д. Ввиду разности технологий, уровень выходного сигнала может колебаться, но в очень узких отметках. То есть вы вставляете свой диск в вашим супер-хитом в муз. центр. Центр считывает цифровой сигнал с диска и путём сложного преобразования, переделывает его в аналоговый формат и подаёт на усилитель, а усилитель в свою очередь на колонки, а колонки содрагают пол и ваши ушки слышат звук! Нельзя чтоб сигнал был больше 0 (мы это помним!) А вдруг этот его алгоритм преобразования накидывает ещё 0,1 dB к сигналу? Всё, катастрофа, мы имеем на выходе 0,1dB!!! Аудиплееры, магнитолы, и ещё чёрт знает что – всё это имеет свои алгоритмы, по этому общепринятое значение для Ceiling – НЕ БОЛЕЕ - 0,2 dB. Запас в 0,2 dB покрывает все возможные искажения, и выше 0 dB вас точно никогда не выйдет. Уж на чём бы ваш трек не слушали! Так что выше этой величины, ставить Ceiling крайне не рекомендуеться!

Громкость или динамика?

Запомните – любое вмешательство лимитера в треке, понизит динамику оного! То есть если вы на мастер повешали лимитер, то вы можете «подтянуть» уровень и сделать как бы трек громче, но вы утеряете динамику, разборчивость и «напор»! И как известно, динамика, это очень важный компонент современной музыки, по этому не переусердствуйте с использованием лимитеров! Этот феномен появился ровно с появлением формата – Audio CD. Потому как именно после этого началась гонка за громкостью музыки. Участниками этой войны были звукоинженеры и продюсеры, которые безбожно использовали лимитеры, для «накачивания» своих треков, чтоб на дисках их музыка звучала громче, настолько громко, насколько это возможно! И чем громче у тебя звучит, тем круче твой лэйбл, среди остальных! 

Этот процесс убивает музыкальную динамику, а откровенный перебор даже искажает её.
Но в любом случае – всё упирается в дело вкуса. Решайте сами, что вам важнее динамика или громкость!

Итог

Наиболее правильной цепью коммутации, исходя из всего вышеописанного будет вот такая:

1. Гейт (шумовой)
2. Компрессор
3. Лимитер

Компрессора, лимитеры и гейты – важнейшие инструменты в аудио обработке. Слишком «убойное» их использование может разрушить полностью ваш звук. Так что будьте предельно осторожны при их использовании, и в первую очередь доверяйте своим ушам!