Первые системы звукозаписи и трансляции музыки были достаточно просты по структуре. Например, при передаче оркестра по радио музыканты рассаживались в специальной комнате, имеющей форму рупора (для увеличения громкости), а микрофон ставился в одной определенной точке, выбранной звукорежиссером трансляции. Примерно так же происходила и звукозапись - музыканты располагались вокруг микрофона и играли. Соответственно, нельзя было допускать лишние движения, кашлять и тому подобное, поскольку все это шло прямо в запись.

Конечно, о современном понимании качества не могло быть и речи. А благодаря чему мы получаем это самое современное качество? В прошлом выпуске были рассмотрены такие "кирпичики", как эквалайзеры, а сегодня мы перейдем в следующий этап и поговорим о динамической обработке - компрессорах, экспандерах, компандерах, лимитерах и гейтах. Несмотря на кажущуюся сложность, все это на самом деле очень просто.

Что такое компрессоры и как они работают?

Компрессор - это устройство обработки звукового электрического сигнала. Принцип его действия достаточно прост. Для начала рассмотрим функцию, понятную любому школьнику - Y=X/k (см. рисунок).

При k=1 Y будет равен Х. При k>1 Y всегда будет меньшим Х. Это и есть суть работы компрессора.

Давайте переведем нашу формулу на уровни напряжений, ведь звуковой электрический сигнал - это изменение уровня напряжения, и в данном случае под Y мы будем понимать уровень выходного напряжения устройства, то есть результат, а под X - входного, k - это коэффициент (постоянная величина). Единственное отличие от обычной функции состоит в том, что мы имеем границы для значений, обусловленные динамическим диапазоном (разницей между максимальным значением уровня напряжения и минимальным (тишиной)).

В результате получаем, что при коэффициенте компрессии большем 1 динамический диапазон выходного сигнала будет меньшим динамического диапазона входного в k раз. Получается сжатие, или, применяя английский вариант этого слова "compress", компрессия.

Коэффициент компрессии в англоязычной терминологии называется Ratio и обычно указывается в цифровом соотношении, например, "Ratio 10:1" говорит о сжатии в 10 раз. Причем, первая цифра это и есть наш k из примера с обычной функцией.

В большинстве случаев компрессоры функционируют не во всем динамическом диапазоне входного сигнала, а начинают срабатывать с определенного уровня, называемого Threshold (в пер. с англ. "порог"). Поэтому график такого компрессора напоминает наклонную букву "Г". Причем чем ниже вы возьмете эту самую точку Threshold, тем большая часть исходного сигнала подвергнется обработке. И в данном случае важно понимать, что динамический диапазон уменьшается в k раз только на небольшом участке.

Многие могут задать вопрос: "Так что, при обработке компрессором звук становится тише?". На самом деле да, но в этом сигнале меняются амплитудные взаимоотношения. В каждом компрессоре (в программах обычно на автомате) дополнительно предусмотрено управление уровнем выходного сигнала Gain, которое повышает его общий уровень, и в результате, по сравнению с исходным, мы получаем гораздо более насыщенную картину.

Для чего нужен компрессор? Поскольку мы сжимаем динамический диапазон, то уменьшаем громкостную разницу между громкими и тихими звуками. Говоря об этом, мы подразумеваем некое динамическое выравнивание. То есть, вы уже привыкли к тому, что дикторы по телевидению и радио говорят на одной громкости, вам все отчетливо слышно, хотя без компрессоров вы бы ощущали совершенно другую картину - потребовалось бы больше усилий для того, чтобы услышать все звуки, вы бы конкретно ощущали приближение и удаление диктора от микрофона и так далее. В производстве музыки компрессоры используются по той же причине - обеспечение максимальной прослушиваемости фонограмм и громкостного выравнивания. Но не всегда компрессия выгодна. Например, если вы хотите услышать натуральное звучание инструмента, голоса, где есть определенные динамические нюансы (неизменный атрибут профессионального исполнения), то компрессор их стирает, ровняя все под одну гребенку. То есть, скрипка в современной звукозаписи и скрипка в реале - это на самом деле два разных инструмента.

Что такое экспандер, компандер, лимитер, гейт?

Экспандер ("expand" - расширять) - это устройство, действие которого обратно компрессору. Другими словами, это компрессор с коэффициентом меньше 1, и в данном случае мы получаем в итоге не сжатие, а расширение динамического диапазона. Данное устройство позволяет сделать звучание более динамически тонким. В звукозаписи довольно часто вместо экспандера применяются связки компрессор-экспандер (сокращенно, компандер). Все дело в том, что в обычных экспандерах в заданном диапазоне захватывается не весь входной сигнал, а лишь его часть (см. рисунок), причем не самая высокая по уровню, а наиболее значимую часть из полезного сигнала мы теряем, а если перед экспандером поставить тот же компрессор, то систему можно настроить более качественно, охватив весь диапазон. И, кстати, очень часто можно встретить под названием экспандера компандер. Так что не путайтесь.

Лимитером ("limit" - ограничение, предел) называется компрессор с максимальным коэффициентом. Другими словами, все уровни входного напряжения, начиная от Threshold и выше, приравниваются к одному значению уровня выходного напряжения. Что мы получаем в итоге - абсолютно ровный по громкости звук.

Гейт - образовано от английского слова "gate" (в пер. "ворота"). Данное устройство не пропускает сигнал с уровнем ниже указанного Threshold. Вы наверняка могли столкнуться с такими устройствами, как Noise Gate - удаление шума. Как мы знаем, шум находится в малых уровневых соотношениях, по сравнению с полезным сигналом. Поэтому проще всего его отрезать, используя гейт.

А как с этим всем можно столкнуться на практике?

В принципе, если инженер обладает познаниями в области динамической обработки, то он может их использовать в своих целях. Например, раньше на рынке бюджетных аудиоплат для сокрытия огрехов дешевых комплектующих можно было встретить и вариант встроенного компандера, который уменьшает уровень тихих звуков, где находятся шумы и искажения, и повышает уровень громких, где у нас полезный сигнал, также можно было столкнуться и со встроенным Noise Gate, практически отрубающим диапазон шумов. А для пользователей это все незаметно.

В звукозаписи данные устройства используются с более благими намерениями, и компрессоры являются одними из основных кирпичиков современной студии. В последнее время распространились многополосные устройства динамической обработки, о которых мы вкратце упомянули в прошлой части.

На этом пока все, в следующих выпусках мы рассмотрим основополагающую структуру микшеров и перейдем к софту - плагинам, хостам и так далее.

Кристофер,
christopher@tut.by