Компрессоры, лимитеры, гейты и экспандеры

Содержание:

Введение

Наверное, у каждого звукорежиссера в начале, в процессе освоения того как работать со звуком возникает множество вопросов по настройке и принципам работы всевозможных приборов и плагинов, а иногда и вовсе отсутствует понимание что для чего нужно или с помощью чего можно добиться того или иного звучания. Как показывает практика, основные трудности возникают, когда дело доходит до динамической обработки, а ведь это можно сказать основа, один из важнейших столпов, из чего складывается финальная картина микса. Как следствие, если мы имеем понимание, и можем заставить приборы звучать так, как мы это слышим у себя в голове, то скорее всего на финише получим «фирмовый саунд», если же нет, то можно прыгать с бубном сколько угодно долго, но результат все-таки не будет удовлетворительным.

Компрессор

Итак, для начала стоит разобраться что же такое приборы динамической обработки, почему они так называются. В общем смысле, - это автоматические регуляторы уровня, а именно приборы, которые влияют на амплитудную составляющую сигнала, а значит на динамику. Они могут работать по четырем алгоритмам: компрессор, лимитер, экспандер и гейт, однако самих приборов динамической обработки несколько больше. Далее поговорим более детально о том, что они из себя представляют, для чего применяются и как их настроить (регулировка параметров).

Компрессор

Рис.1 (Universal Audio 1176LN)

Компрессор – это прибор динамической обработки, который способствует уменьшению динамического диапазона сигнала путем уменьшения уровня его громких составляющих. Когда входной сигнал превышает пороговое значение (threshold), устанавливаемое вручную, коэффициент пропускания прибора меняется и становится меньше единицы. То, насколько сильно уменьшится коэффициент пропускания прибора, указывает параметр коэффициент компрессии (ratio), который также устанавливается вручную, и может находиться в пределах от одного до бесконечности (1:1 — ∞:1). Следует также отметить, что компрессор, помимо перечисленных регулировок, обладает возможностью регулировки времени срабатывания прибора (attack) и времени восстановления коэффициента пропускания до единицы после прекращения работы (release). Эти параметры очень важны, и сильно влияют на окончательное звучание фонограммы. Например, при малом времени срабатывания, компрессор начинает свою работу практически сразу после превышения сигналом порогового значения, а при большом времени срабатывания, компрессор начнет работать через определенное время. То же самое происходит и с временем восстановления. Таким образом, правильной настройкой атаки и релиза мы задаем нужное движение миксу. Наглядно параметры компрессора можно увидеть на графике (рис.2).

Рис. 2 (график работы компрессии с параметрами)

Наиболее правильный алгоритм настройки компрессора будет выглядеть следующим образом:

1. Поставить значения атаки и релиза в среднее положение.

2. Сделать Threshold (или input) на максимум, для достижения максимально возможной работы компрессора.

3. Настроить Release в необходимую длительность. Если есть возможность настройки в секундах, то сверить полученное значение формулой bpm to msec. Если нет – настраиваем по слуху нужный шаг работы компрессора. Правильная настройка Release залог верного движения музыки на уровне «качает/не качает».

4. Настраиваем Attack. Приближаем инструмент или отдаляем. По возможности ориентируемся на bpm.

5. Настраиваем Ratio. Ищем подходящую агрессивность звучания.

6. Настраиваем Threshold (input) для финальной степени компрессии.

7. Дублируем компрессируемый канал так, чтобы получилось два канала – с компрессором и без. На канале без компрессора включаем противофазу. Настраиваем выходную громкость компрессора таким образом, чтобы разница между двумя каналами была максимально тихой. Это то, что компрессор привносит в звук.

8. Сравниваем до и после.

Компрессор – очень популярный прибор, и это не только «мастхэв» любого звукорежиссера, но и в целом, почти для любого, кто хоть какое-то отношение имеет к обработке звука.

Стоит также отметить, что, уменьшив пики сигнала и усилив его, мы можем существенно повысить громкость и увеличить плотность звучания (рис.3).

Рис. 3 (звуковая волна до и после компрессии)

Но это лишь компрессор в стандартном виде, если можно так выразиться. Так, на базе алгоритмов стандартных приборов, широкое распространение получили компрессоры, работающие в определенной полосе частот, получившие название многополосных компрессоров. С их помощью, зная частотный диапазон голосовых формант того или иного инструмента, можно «вытащить» этот инструмент на первый план фонограммы, не прибегая к использованию частотных фильтров. Кроме того, и, в общем-то, чаще всего его используют в случаях, когда не нужно компрессировать весь сигнал, но нужна, например, компрессия низа и верхней середины, то есть происходит работа только с выбранными спектрами, полосами, на которые мы разделяем сигнал с помощью кроссоверов. В остальном, настройка каждой из полос мультибенд компрессора производится по тому же алгоритму, который мы разобрали ранее для компрессора в классическом понимании. На рис. 4 и 5 изображены многополосные компрессоры (сверху вниз: аналоговый, цифровой).

Рис. 4 (аналоговый многополосный компрессор Drawmer 1973)

Рис. 5 (цифровой многополосный компрессор Waves C6)

Полосовые компрессоры, работающие в верхней полосе частот (от 4000Гц и выше) используются для уменьшения уровня звучания свистящих и шипящих согласных, а также излишней артикуляции вокалистов и дикторов. Такие приборы получили название де-эссеры. Как правило, их настройка проще, чем у компрессоров, и выглядит она примерно так:

1. Включаем режим сайдчен (таким образом слышим только то, на что срабатывает де-ессер)
2. Ищем частоту, на которой (band pass) или после которой (high pass) присутствует излишний свист или шипение, это и есть те частоты, которые необходимо компрессировать.
3. Отключаем сайдчейн и переходим к ручке threshold, порогу срабатывания, и опускаем его до момента, пока выбранные частоты не станут звучать более сдерженно и перестанут резать ухо, при этом важно, чтобы сигнал не перестал звучать естественно, иначе вместо «пеСенки» получится «пеФенка», другими словами важно не перекомпрессировать.
4. Сравниваем до и после.

Однако, это, пожалуй, самые простые де-ессеры, хотя и самые распространенные. Существуют и более хирургические варианты, их настройка отличается тем, что можно выбрать сколько угодно узкий или широкий диапазон частот, которые мы будем компрессировать, а также можно выбрать степень сжатия после прохождения порога, например, у FabFilter Pro-DS такая возможность реализована «крутилкой» Range (рис. 6).

Рис. 6 (деэссер FabFilter Pro-DS)

Лимитер

Лимитер – это прибор динамической обработки, в целом, работающий по такому же принципу, что и компрессор. Отличает его то, что коэффициент пропускания прибора при превышении сигналом порогового значения, равен нулю. Эти приборы широко используются, как ограничители уровня сигнала. Если нет возможности контролировать записываемый сигнал, то в цепь прохождения сигнала включают лимитер, чтобы защитить записываемую фонограмму от перегрузки и соответственно нелинейных искажений. Работают они грубо и при неправильной настройке приносят больше вреда, чем пользы. Они могут существенно сузить динамический диапазон и из-за этого потеряются все оттенки игры музыкантов.

Важно понимать, что лимитирование может быть динамическим, когда мы ограничиваем сигнал, управляя громкостью нашего звука, а есть лимитирование с помощью клиппирования. Таким образом выделяются два прибора: лимитер и клиппер (рис. 7 и рис. 8, соответственно).

Рис. 7 (лимитер Waves L2)

Рис.8 (клиппер JST Clip)

Разберемся с каждым из них.

Лимитер, как уже было сказано выше, это по сути компрессор, который жестко ограничивает сигнал, имеет быструю атаку и восстановление, то есть данным прибором мы не задаем миксу движение, а просто ограничиваем динамический диапазон, при этом не сильно искажая исходную волну (безусловно, чем сильнее ограничиваем, тем сильнее искажается, но тем не менее) и после разгоняем по громкости, то есть по сути используем как максимайзер. В общем смысле, настройка выглядит так:

1. Линкуем трешхолд с сигналом на выходе (out ceiling), для того чтобы дальше понимать до какого момента можно сжимать.
2. Настраиваем порог срабатывания, при достижении которого сигнал начинает ограничиваться/сжиматься, где крайнее значение то, после которого сигнал начнет перегружаться, как правило, если лимипер на мастере, то это очень хорошо слышно по характеру звучания бочки.
3. Релиз оставляем в режиме авто, если нет какой-то особой задачи.
4. Разлинковываем трешхолд с сигналом на выходе (out ceiling) и поднимаем второй настолько, насколько это необходимо, исходя из контекста.
5. Сравниваем до и после.

Клиппер же представляет собой нечто другое, хотя по факту также является жестким ограничителем. Разница в том, что клиппер воздействует на динамику не через управление громкостью пиков, а посредством среза всего, что выше порога. Происходит следующее, из-за того, что срезается все выше порога, сильно меняется форма волны и, например, синус на верхних и нижних своих границах приобретает все более квадратную форму, чем сильнее мы лимитируем и, в общем-то, перестает быть синусом в классическом его понимании (рис. 9) На слух, при воспроизведении мы услышим это как перегруженный звук.

Рис. 9 (Клиппирование сигнала)

Клиперы имеют очень широкое применение в электронной музыке, чаще на ударных, поскольку выполняют две весьма полезных функции, во-первых, ограничивают сигнал, а значит на мастере микс можно будет больше разогнать по громкости, а во-вторых, инструменты, в звучании которых важна атака за счет изменения волны и как следствие дисторшна, не теряют ее, как это происходит в динамическом лимитировании, а напротив даже становятся более агрессивными и «забористыми». В целом, в плане параметров, все клипперы одинаковые, они имеют ручку трешхолда, которая чаще называется Clip, ручку gain, для компенсации громкости и иногда ручку, своего рода, колено (чем резче, тем жестче). Настроить клиппер не сложно:

1. Крутим «Clip» до момента, пока не получим нужный характер звучания.
2. Регулируем «колено», тем самым делаем саунд более/менее жестким.
3. Компенсируем ощутимый уровень громкости ручкой «gain»
4. Сравниваем до и после.

Экспандер

Экспандер – это прибор динамической обработки, который, начинает свою работу тогда, когда уровень сигнала находится ниже заданного порога. Пока сигнал не достиг заданного порогового значения, коэффициент пропускания прибора находится в пределах от нуля до единицы. Экспандером пользуются для снижения шумов и посторонних звуков в канале основного сигнала и для расширения динамического диапазона, когда это необходимо.

Кстати, существуют также приборы, объединяющие в себе компрессор и экспандер. Они носят название компандеры. Эти устройства были разработаны фирмой «Dolby» и использовались для подавления шума магнитных лент. Это осуществляется следующим образом:

На вход компандера поступает записываемый сигнал, динамический диапазон которого сжимается компрессором до определенного параметра.

Уже сжатая фонограмма записывается на магнитную ленту.

На выходе тот же сигнал пропускается через экспандер, снижая средние значения уровней, а вместе с ними и шумы.

В результате получается фонограмма с тем же динамическим диапазоном, что и на входе прибора, но уровень структурных шумов магнитной ленты заметно ниже, чем он есть на самом деле.

И снова вернемся к экспандеру, принцип его настройки рассматривать пошагово не будем, поскольку он подобен компрессору, но работающему в обратную сторону (то есть все параметры одни и те же). Тем не менее для понимания как настроить по аналогии с тем, как это происходит на компрессоре, еще раз отметим, что компрессор сжимает уровень сигнала, когда тот превышает пороговое значение, а экспандер сжимает сигнал, когда он опускается ниже порогового значения (рис. 10).

Рис. 10 (Waves C1 Compressor (expander mode))

Важный момент, при настройке экспандера – параметры атаки и релиза, при «разжатии» перекомпрессированного сигнала, атаку обычно не делают медленной, поскольку в таком случае сигнал особо разжиматься не будет, восстановление так же не должно быть слишком медленным, иначе сигнал не будет успевать разжиматься. Тем не менее, как и в случае с компрессором, мы можем задать движение, настроив атаку и релиз по времени в нужные длительности в соответствии с темпом.

Если же экспандеру задать крайние значения соотношения (60:1), то он сможет работать как гейт. Так или иначе, гейт это несколько другой алгоритм и, соответственно, прибор, перейдем к его рассмотрению.

Гейт

Гейт – это пороговый шумоподавитель. И действительно, по принципу работы он похож на экспандер за исключением того, что коэффициент пропускания ниже заданного порогового значения у этого прибора равен нулю. Гейты обычно используют для удаления шума паузы при трансляции зашумленных фонограмм или фонограмм, записанных на магнитную ленту. Иногда гейты используют во время концертов, чтобы убрать лишнее послезвучание у некоторых инструментов (например, у барабанов). Основные параметры любого гейта, это трешхолд, «size» или размер подавления, колено и конечно же атака с релизом, которые к слову работают иначе, чем в компрессорах и экспандерах. Для настройки гейта используем такой алгоритм:

1. Устанавливаем пороговое значение, ниже которого сигнал не пропускается (важно не убрать из сигнала нужное).
2. С помощью параметра «размер подавления», регулируем степень подавления ниже порога. Если его значение будет минимальным, то возможем щелчек после полезного сигнала, если максимальным, то гейт ниже порога не будет работать. Т.о. нужно подобрать такое значение, при котором после полезного сигнала не будет щелчков, но при этом гейт будет отсекать все лишнее.
3. Настраиваем атаку и восстановление, где значение атаки определяет то, насколько быстро гейт откроется, а восстановление, соответственно, то насколько быстро «ворота» закроются. При медленной атаке будет «съедаться» начало сигнала, что может быть хорошо для плавных инструментов и звуков и губительно для более атакованых, резких, агрессивных, поэтому настройку атаки необходимо производить, отталкиваясь от характера звука. Восстановление же, наоборот, в большинстве случаев не стоит делать быстрым, иначе гейт закроется слишком быстро и опять же появятся нежелательные щелчки, слишком медленный релиз тоже не имеет смысла. То есть нужно в прямом смысле найти золотую середину, это и будет лучшей настройкой.
4. Регулируем колено (если это нужно).
5. Сравниваем до и после.

Рис. 11 (Гейт Steinberg Gate)

Транзиент шейпер (или транзиент дизайнер)

Транзиент шейпер – это прибор для работы с начальными атаками звуков (транзиентами), он как бы позволяет придать транзиентам нужную форму. Может показаться, что данный инструмент обработки звука схож с экспандером, но это не совсем так, впрочем, и работают они по-разному. Главное отличие от экспандера в том, что транзиент шейпер работает с очень короткими щелчками, чтобы выделить атаки, но в целом не разжимает звук. Кроме того, он может работать и на понижение, чтобы убрать очень резкие атаки и здесь, казалось бы, можно было сравнить его с компрессором, но снова нет, ведь компрессор сжимает общую динамику и накачивает звук в целом, делает его плотнее, что к транзиент шейперу никакого отношения не имеет. Данный прибор нашел широкое применение в электронной музыке за счет регулярного использования в ней лупов и семплов различного происхождения, которые нередко приходится «лечить» или просто придавать им нужную форму. Впрочем, транзиент шейпер используется для настройки работы компрессора. Для этого, после того как компрессор настроен, перед компрессором подключается транзиент шейпер, настройки атаки (количество атаки в звуке – чем ярче атака, тем ближе инструмент) и сустейна (фактически шага с которым компрессор обрабатывает ваш сигнал, а, как следствие, то движение, которое компрессор придает исходному сигналу) которого помогают максимально точно настроить работу компрессора.

Рядовой ТШ обладает такими параметрами как атака, сустейн, чувствительность, релиз и гейн (или трим). Атакой мы, условно говоря добавляем щелчка и панча или же подавляем его. Сустейн влияет на длительность щелчка, то есть при низких значениях времени, мы получим очень короткие щелчки, а при высоких транзиенты будут очень длинными. Что касательно чувствительности, то если она будет высокой, прибор будет затрагивать все звуки, даже очень тихие, а если низкой, то наоборот. Релиз нужен для того, чтобы сгладить переход от транзиента к исходному звуку. Гейн позволяет установить громкость на выходе.

Способ настройки:

1. В зависимости от того что нам нужно сделать с транзиентом звука, настраиваем атаку и тем самым подчеркиваем и усиливаем, либо убиваем ее.
2. Крутим сустейн, по возможности настраиваем в длительность, чтобы придать грува.
3. Настраиваем чувствительность тем сильнее, чем сильнее нужно подчеркнуть все транзиенты сигнала, то есть и громкие, и тихие.
4. Релиз настраиваем так, чтобы не было резких переходов (если нет специфических задач).
5. С помощью гейна компенсируем громкость в плюс или в минус.
6. Сравниваем до и после.

Рис. 12 (Транзиент шейпер Waves Trans-X Wide)

Заключение

Итак, мы рассмотрели все алгоритмы динамической обработки и приборы, попадающие под данную категорию, разобрались для чего нужен каждый из них, поговорили об их параметрах и том, каким образом все это настраивается.

Нужно сказать, что то, какой мы слышим каждый день нашу любимую музыку, такую сочную, плотную, грувовую, динамичную, громкую и насыщенную, все это во многом благодаря именно компрессорам и лимитерам, гейтам и экспандерам, деессерам и транзиентшейперам, а ведь многие даже не задумываются об этом. Приборы динамической обработки – это очень серьезный инструмент для работы со звуком, инструмент которым следует пользоваться очень осторожно и умело. Нередки случаи, когда из-за неправильной настройки приборов возникали проблемы, которые зачастую невозможно устранить, при таком раскладе можно «похоронить» потенциал даже самой хитовой песни. В умелых же руках, динамическая обработка творит чудеса и, казалось бы, самая банальная и обыкновенная песня становится хитом.

Список используемых источников:

1. Клюшников А.А. – Лекция «Динамическая обработка звука»
2. http://pz-rec.ru/stati/kategoriya_statey_2/dinamicheskaya_obrabotka_zvuka
3. http://wikisound.org/%D0%94%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0_(%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB)