Устройства динамической обработки сигнала Литература » Статьи

В настоящее время существует огромное множество различных процессоров для динамической обработки звуковых сигналов - это различного рода компрессоры, гейты, экспандеры, левеллеры, лимитеры, и т.д. и т.п. В этом многообразии нетрудно и запутаться - какой прибор необходим в конкретной ситуации? Чем отличаются приборы, имеющие схожее действие - гейт и экспандер, к примеру? А компрессор и левеллер?

И таких вопросов - масса. Включая и наиболее часто встречающийся - а для чего вообще эта самая "динамическая обработка"? Казалось бы - чего тут мудрить при записи, "воткнуть" всё в пульт - и дело с концом. Ан, нет! Не так всё просто...


Устройства динамической обработки сигналов применяются в двух случаях - либо в художественных целях (это тема особого разговора), либо для получения более качественного звучания. Можно, конечно, спросить - как это, более качественного?


Разве "живое" звучание - недостаточно хорошо? В концертном зале - да, конечно. Но в тех случаях, когда сигнал необходимо записывать, или передавать по линиям связи - увы!


Здесь мы сталкиваемся с тем объективным фактором, что динамический диапазон тракта (любого!) - к сожалению, ограничен.


Заявляемые для наиболее распространённого сейчас носителя (CD) цифры - динамический диапазон в 96дБ - не совсем верны. То есть, если рассматривать их как отношение самого громкого сигнала к уровню шумов в паузе - цифры, безусловно, правильны. Однако это справедливо только для сигналов максимальной амплитуды. Реальные же звуковые сигналы имеют довольно большой пик-фактор, так что от 96дБ необходимо отнять примерно 15 - 20дБ. Вот - уже осталось менее 80дБ. Затем необходимо учесть тот факт, что в цифровых трактах качество сигналов сильно ухудшается при уменьшении его амплитуды. И сигнал с уровнем -60дБ передаётся всего лишь шестью разрядами цифрового кода, а при этом говорить о сколько-нибудь приличном звучании - естественно, уже не приходится. Таким образом, динамический диапазон CD реально составляет величину, существенно меньшую, чем 96дБ.


Динамический же диапазон реальных сигналов может быть гораздо больше - например, для симфонического оркестра он может составлять до 120дБ! И как его "впихнуть" в ограниченный диапазон тракта?


Вторая большая группа проблем - это "что делать с мешающими сигналами?" Типа шумов в паузе, пролезающих в микрофоны посторонних сигналов, фонов и шипения от гитарных "примочек" и т.д. и т.п.? Вот во всех этих случаях и возникает необходимость в автоматическом управлении уровнями сигналов, иначе говоря - в применении устройств динамической обработки сигналов.


Все устройства динамической обработки можно разделить на два больших класса - по характеру взаимосвязи их коэффициента усиления и уровня входного сигнала.


Если при увеличении уровня входного сигнала коэффициент передачи устройства уменьшается - то это компрессор и/или его разновидности. Такие, как лимитер, левеллер, "дакер", и др.


Если же при увеличении входного сигнала коэффициент передачи устройства также увеличивается - то это экспандер или гейт.


Все, без исключения, устройства динамической обработки сигналов относятся к одному их этих двух классов. Существует, конечно, большое число приборов, носящих различного рода громкие, пугающие "фирменные" названия. Этого не следует бояться. Частенько это либо просто "красивости", не несущие никакой явной смысловой нагрузки, либо - в лучшем случае - сложносоставные названия, "собранные" из кусочков названий частей приборов. Например, "компеллор" - это "КОМПрессор + левЕЛЛЕР". Только чуть "замаскированные"...


Компрессор и его производные


Итак - компрессор. Название происходит от английского глагола "to compress" - сжимать. Как следует из самого названия, компрессор - это устройство для сжатия, в данном конкретном случае - динамического диапазона исходного звукового сигнала.


Основными параметрами компрессии являются: степень компрессии "ratio", порог срабатывания "threshold", а также время срабатывания "attack" и время восстановления "release". Первые две величины отражены на графике компрессии (рис.1).

Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)


Рис.1



На этом рисунке по горизонтали отложено входное напряжение компрессора, выраженное для удобства в децибелах, по вертикали - выходное, а толстая линия - это проходная характеристика компрессора. На этом графике видно, что выходной сигнал - в точности равен входному, до точки срабатывания (начала работы) компрессора - THRESHOLD (порог срабатывания). Начиная с этой точки, выходной сигнал компрессора увеличивается в меньшей степени, чем входной, т.е. осуществляется компрессия. Мерой компрессии служит степень компрессии ( RATIO).


Степень компрессии - это отношение величины приращения входного сигнала к величине вызванного им приращения выходного сигнала. (При этом - измеряемые величины должны быть выражены в децибелах!)


RATIO=dUвх(дБ)/dUвых(дБ)


Динамические характеристики компрессоров определяются временами срабатывания ATTACK и восстановления RELEASE.


Время срабатывания (ATTACK) - это промежуток времени между моментом, когда от источника подаётся скачок сигнала с уровнем на 6 дБ выше исходного, и моментом, когда выходной уровень достигает значения на 2 дБ выше установившегося значения выходного сигнала.(рис.2).

Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)


Рис.2



Время восстановления (RELEASE) - это промежуток времени между моментом, когда уровень сигнала источника уменьшается на 6 ДБ от исходного, и моментом, когда выходной уровень достигает значения на 2 дБ ниже его установившегося значения (рис.3).

Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)


Рис.3


Естественно, что всё это должно происходить в области уровней входного сигнала, лежащих выше порога срабатывания!


Любой компрессор (как, впрочем, и любое устройство динамической обработки вообще) содержит, как минимум, две больших составных части - звуковой тракт и цепь управления (рис.4). Последняя в англоязычной литературе носит название "side chain".


Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)

Рис.4



В состав звукового тракта входят обычно - как минимум - три элемента : входной и выходной усилители (1 и 3, соответственно), и собственно элемент, изменяющий коэффициент усиления звукового сигнала (управляемый усилитель) - VCA (2).


Цепь управления состоит из выпрямителя 4 - для преобразования звукового сигнала в управляющее постоянное напряжение, и цепи управления компрессией 5. В последней как раз и осуществляется установка динамических параметров компрессора, а также управление степенью компрессии и порогом срабатывания.


В некоторых моделях компрессоров - как и гейтов, и прочего в этом роде - предусматриваются гнёзда SIDE CHAIN - для включения в цепь управления, перед выпрямителем, дополнительного эквалайзера. При включении какого-либо эквалайзера в разрыв цепи управления - компрессор как-бы "обманывается", т.е. он "видит" не совсем тот сигнал, который поступает ему на вход. Этим обеспечиваются более широкие функциональные возможности для обработки исходных сигналов - становится возможной


частотно-зависимая динамическая обработка - такая, например, как де-ессер.


(Хотя, строго говоря, применение компрессора с эквалайзером в SIDE CHAIN - это только имитация настоящего де-ессера. И может более-менее терпимо использоваться лишь на сольной вокальной партии, да и то - либо компрессор, либо де-ессер. Одно из двух...)


Эти гнёзда по выполняемым функциям являются аналогом гнёзд INSERT на микшерном пульте. С одной "маленькой разницей"...


Помните!Любые эквалайзеры, включённые в SIDE CHAIN, не изменяют тембр звука


в основном канале! Они влияют только на параметры управления, и соответственно, на характер осуществляемой динамической обработки.


Если отвлечься от конструктивных особенностей, то по характеру реакции на входной сигнал все компрессоры можно разделить на две большие группы - с ручным управлением параметрами компрессии, и "автоматизированные", с той или иной степенью автоматического управления этими параметрами.


В "ручных" - все динамические параметры задаются пользователем. Это обеспечивает очень большую свободу в их выборе, для получения тех или иных необходимых вам художественных результатов. Ведь не секрет, что компрессором можно изменить исходное звучание как угодно, хоть до "полной неузнаваемости". Вот "ручной" компрессор - как раз и служит именно для этого, для специального и преднамеренного изменения характера исходного звучания в нужную вам сторону. В зарубежной литературе этот тип компрессоров часто носит название CREATIVE - "творческий", "созидательный".


Соответственно, для их правильного использования - необходима достаточно высокая квалификация, а то ведь вместо улучшения звука можно его непоправимо испортить!


(Что, к сожалению, часто и происходит...)


Учтите: Перекомпрессированный сигнал исправить в дальнейшем невозможно!


В противоположность этому, в автоматизированных компрессорах - динамические параметры раз и навсегда установлены изготовителем, и их изменение пользователем


невозможно. Хотя некоторые "именитые производители", выпускающие действительно добротную продукцию, в ряде моделей предлагают пользователю на выбор несколько алгоритмов автоматизации, для различных вариантов обработки.


Как правило, большинство автоматизированных компрессоров не изменяют динамические параметры звука сколько-нибудь существенным образом, а только "выравнивают" исходное звучание, делают его более плотным и насыщенным.


Автоматизированные компрессоры - также, в свою очередь, можно разделить также на два больших класса - RMS, и, условно, "не-RMS".


"Не-RMS" - это компрессоры, имеющие обычный (иногда называемый "пиковым") детектор, и один или несколько наборов заводских предустановок (пресетов), различных сочетаний времён срабатывания ATTACK и восстановления RELEASE. Как правило, в случае только одного возможного варианта предустановок - такой компрессор предназначен для обработки какого-то одного типа сигналов, и только для него работа такого компрессора будет действительно хорошей. Связано это с тем фактом, что все сигналы имеют сильно различающиеся динамические параметры, причём эти параметры для различных звучаний могут отличаться в сотни, и даже тысячи, раз. Очевидно, что сочетание параметров, оптимальное для одного звучания - скорее всего, для другого будет малопригодно. Хотя и это - иногда - может дать интересные, неожиданные эффекты.


Несколько особняком стоит такой, до недавнего времени весьма "экзотический" для большинства наших звукорежиссёров класс компрессоров, как RMS. В последние годы всё большее количество фирм приступает к их выпуску, что объясняется постоянно растущей популярностью этого типа компрессоров, как при звукозаписи, так и в "живой" концертной работе. К сожалению, до сравнительно недавнего времени этот класс компрессоров был мало знаком большинству звукорежиссёров, да и сейчас не очень многие хорошо знают, что же это такое. А в самом деле, что?


Название RMS- это английская аббревиатура слов "Root Mean Square", которым соответствует отечественный термин "среднеквадратическое значение". (Ранее в электронике бытовало понятие "эффективное значение", эти термины - синонимы)


Как следует из названия, этот тип компрессора должен реагировать на эффективное, действующее значение сигнала. Это и в самом деле так: RMS-компрессор реагирует непосредственно на МОЩНОСТЬ звукового сигнала, а не на его мгновенные значения, как обычный компрессор. Цепи управления компрессоров этого типа построены таким образом, что, скажем, длительный сигнал небольшой амплитуды имеет гораздо большую "важность" для целей управления усилением компрессора, нежели короткий импульс большой амплитуды. Это, однако, вовсе не означает, что, взяв обычный компрессор и установив регуляторы Attack и Release на максимум, вы получите RMS-компрессор. Ничего подобного, увы! Всё гораздо сложнее...


Применяемые для цепей управления специальные схемы обладают очень малой погрешностью детектирования сигналов с большим пик-фактором, и, как правило, имеют специальные цепи адаптации динамических параметров детектора ко входному сигналу, с учётом его восприятия слухом. Иначе говоря, временные параметры в настоящем RMS-компрессоре не являются чем-то раз и навсегда заданным, а сложным образом изменяются в зависимости от частоты и уровня входного сигнала, его спектра. Это обеспечивает отсутствие "механистичности" в работе компрессора и очень малую заметность вмешательства компрессора в обрабатываемый сигнал.


Вместе взятые, эти меры обеспечивают очень высокую "музыкальность" работы


RMS-компрессора, который при правильном применении практически не изменяет


динамику исходного музыкального сигнала, а только его как бы "подравнивает",


уплотняет. Звучание становится более ровным и мощным, без ненужных "шероховатостей". Применение RMS-компрессора не требует высокой квалификации, и доступно практически любому звукорежиссёру, от совсем начинающих - до опытных профессионалов. (Впрочем, даже при не слишком умелом использовании, сильно испортить звук RMS-компрессором практически невозможно.)


Помимо основных, в некоторых моделях компрессоров имеются и некоторые дополнительные устройства, улучшающие их потребительские свойства.


Так, например, для уменьшения заметности момента включения компрессора в работу многие компрессоры имеют так называемый "мягкий порог" (Soft Threshold), обеспечивающий плавное вхождение в режим компрессии. На рис.5 изображены проходные характеристики ( зависимость уровня выходного сигнала от уровня входного) для двух компрессоров - обычного ( ломаная линия 1 ) и компрессора с "мягким порогом" ( кривая 2 ).

Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)


Рис.5



Как видно из рисунка, во втором случае по мере возрастания входного сигнала степень компрессии увеличивается плавно, а не включается скачкообразно, как в обычном компрессоре. Таким образом удаётся сильно ослабить заметность начала компрессии, сделать этот момент практически неслышным.


В особо престижных моделях компрессоров - можно даже регулировать степень крутизны излома проходной характеристики, делать его более (или менее) "мягким".


Далее - общеизвестно свойство компрессии, особенно быстрой (при малых временах срабатывания и восстановления), как-бы "съедать" высокие частоты в обрабатываемом сигнале. Для устранения этого явления в некоторых компрессорах применяются различного рода специальные устройства (ВЧ-экспандеры), позволяющие в ряде случаев избежать этого нежелательного эффекта. Обычно в таких устройствах сигнал разделяется на две полосы, и в то время, как основной сигнал компрессируется, его высокочастотная составляющая передаётся на выход либо неизменной, либо наоборот - усиленной, пропорционально ослаблению уровня основного сигнала. В выходном усилителе обе эти составляющие суммируются, и эффект "съедания ВЧ" таким образом существенно ослабляется. К сожалению, большинство подобных устройств хорошо себя проявляют лишь при использовании их в качестве "спецэффектов", а их применение для заявленных изготовителями целями - малоэффективно.


Конечно, кроме описанных выше, существуют и некоторые другие разновидности компрессоров. Рассмотрим некоторые из них подробнее.


Лимитер. В принципе, это не какой-то "отдельный вид" компрессоров, а всего лишь один из частных случаев работы компрессора. Лимитирование отличается от компрессирования прежде всего степенью компрессии RATIO. Для лимитирования достаточно перевести этот регулятор в положение RATIO=бесконечность:1, при этом - независимо от приращения входного сигнала - уровень сигнала на его выходе увеличиваться не будет. ( Естественно, что речь идёт о сигналах, лежащих выше порога срабатывания! ) Но... Здесь есть одна тонкость.


Дело в том, что основное предназначение лимитера - защита последующих узлов тракта от перегрузок. Любых, даже малейших. При этом он должен на 100% не допускать превышения установленного Вами выходного уровня, но абсолютно не трогать сигналы, лежащие ниже порога срабатывания. Отсюда - с неизбежностью следует вывод, что компрессоры с "мягким коленом" - принципиально непригодны для этих целей. Ведь для них само понятие "порога" имеет весьма расплывчатый смысл. Действительно - ведь для "незаметности" работы у них протяжённость "мягкого" участка характеристики весьма велика, и у некоторых моделей достигает 40дБ! Т.е. от начала вмешательства такого компрессора в сигнал, и до того момента, когда он достигнет режима лимитирования - уровень входного сигнала должен возрасти на эту величину! И всё это время никакого лимитирования ещё не происходит, но сигнал - уже "жуётся"... Почему? Об этом - чуть ниже.


Широко применяемые компрессоры, имеющие ту или иную автоматизацию динамики своей работы - также практически непригодны для использования в качестве лимитера.


Причина этого кроется в том, что, как ранее уже говорилось, их динамика оптимизирована под какой-либо конкретный вид сигнала, и именно под его компрессию, а не что-либо иное. А лимитер, помимо большего RATIO, имеет и принципиально иные динамические характеристики. В самом деле - он должен очень быстро (в идеале - мгновенно!) "съесть" сигнал перегрузки, и столь же быстро вернуться к исходному состоянию. В автоматизированном компрессоре получить это - попросту невозможно. В хорошем же лимитере возможно установить время срабатывания вплоть до 5 микросекунд, чего в компрессорах просто не бывает. Время восстановления в реальном защитном лимитере также весьма мало - несколько десятков миллисекунд. Очевидно, что компрессия с такими параметрами способна - и сильнейшим образом - изуродовать сигнал. Вот вам заодно и причина того, что если в компрессоре с "мягким" порогом выставить динамические параметры, пригодные для лимитирования -сигнал будет просто изуродован - не та динамика...


Левеллер. Это - ещё одна разновидность RMS-компрессора. Основное его отличие от "обычного RMS" - это гораздо большие постоянные времени детектора, вплоть до 10 секунд в некоторых моделях. Кроме этого, они имеют несколько другую проходную характеристику (рис.6).

Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)


Рис.6



На этом рисунке изображено семейство проходных характеристик левеллера при различных значениях RATIO. Из него видно, что независимо от RATIO - сигнал со входным уровнем 0дБ на выходе имеет такой же уровень, а сигналы с иными уровнями как-бы "подтягиваются" к нему. Более сильные - ослабляются, более слабые - усиливаются. Причём, чем большее RATIO установлено - тем сильнее сигналы "прижимаются" к уровню 0дБ. (Конечно, уровень 0дБ здесь приведён только для примера. В реальных устройствах имеется регулятор уровня, к которому должны "подтягиваться" сигналы).


Де-ессер, де-поппер. Варианты частотно-зависимого компрессора, а точнее - "полосового" компрессора. Почему полосового? Потому, что настоящий де-ессер (и, естественно, де-поппер) должен обрабатывать только узкую полосу мешающего сигнала, не затрагивая всего остального. (Обычный компрессор - в режиме де-ессера, с фильтром (эквалайзером) в цепи управления - обрабатывает всю полосу частот входного сигнала. Он просто более "чуток" к выделенной области спектра.) Отличие де-ессера и де-поппера в том, что де-ессер работает на высокочастотных сигналах, убирая "цыканье" и шепелявость. Де-поппер (смешное название, правда?) - наоборот, работает в низкочастотной области спектра, убирая "пыханье" и бубнение. В остальном они принципиальных отличий не имеют. Главное отличие этих приборов от остальных устройств динамической обработки - это то, что порог срабатывания в них не фиксированный (ручкой управления THRESHOLD, как обычно), а "плавающий". Что значит - плавающий? То, что он определяется разностью уровней обрабатываемой части спектра, с одной стороны, и всего остального - с другой стороны. Такое построение обеспечивает нормальное их функционирование, независимо от абсолютных уровней входных сигналов. Т.е. де-ессер постоянно анализирует спектр входного сигнала, и если "видит", что уровень сигнала в установленной вами полосе превышает допустимое соотношение его и "всего остального", то он уменьшает уровень сигналов в этой полосе до допустимой (установленной вами) величины.


Компрессор/лимитер. Яркий пример широко распространённого заблуждения. Очень многие считают, что купив прибор с таким названием - они купили и компрессор и лимитер. Неверно! Это - не компрессор + лимитер. Вы имеете обычный компрессор, который можно перевести в режим лимитера. И ничего больше! Т.е. либо - это у вас работает как компрессор, либо - как лимитер. Третьего - не дано... Если же вам нужно и то, и другое - то при покупке убедитесь, что имеется хотя бы один отдельный регулятор для установки параметров лимитирования. Чаще всего - это регулятор порога срабатывания лимитера LIMIT. Хотя, конечно, встречаются и другие названия - PEAK STOP, например, и прочие.


Естественно, что кроме описанных выше, существуют и другие виды компрессоров - такие, как многополосные компрессоры, AGC-контроллеры, АРУЗ и т.д. и т.п. Но, к сожалению, описать более-менее подробно все виды компрессоров в одной статье, на журнальных страницах, просто невозможно...


Экспандер, гейт, и прочее


Экспандер - это "компрессор наоборот". Название - происходит от английского глагола "to expand" - расширять, растягивать. У него, как ранее уже отмечалось, коэффициент передачи пропорционален уровню входного сигнала, т.е. чем громче входной сигнал - тем громче выходной. Существуют две основных разновидности экспандера - "экспандер вверх" (Upward Expander) и "экспандер вниз" (Downward Expander).


Отличаются они по характеру реагирования на входной сигнал. "Экспандер вверх" - обрабатывает только сигналы, лежащие выше порога его срабатывания, делая громкие - более громкими. Тихие же сигналы, ниже порога срабатывания, он не трогает. В реальной практике почти не встречается, единственное исключение - гитарный бустер.


Почему же не применяется, хотя некоторые часто говорят - "хороший прибор, позволяет восстановить исходную динамику чрезмерно сильно "зажатого" компрессорами сигнала"?


Ответ на этот вопрос распадается на два. Во-первых, пережатый до "квадратного" состояния сигнал - не восстановить ничем, расстаньтесь с этой иллюзией! А во-вторых...


Как и компрессор, экспандер имеет время открывания ATTACK, и время закрывания RELEASE. Вот тут-то и кроются причины всех проблем. Представьте себе - вы хотите обработать суммарную фонограмму, с записью самых различных инструментов. Для того, чтобы обработанный "экспандером вверх" сигнал барабана не потерял свою исходную атаку - естественно, необходимо установить очень быстрое открывание экспандера. Но при этом - сигналы инструментов с медленными атаками (орган, струнные) приобретут, благодаря действию экспандера, чрезмерно резкие атаки, а попросту говоря - начнут "щёлкать" в момент открывания экспандера. Эти щелчки крайне неприятны для слуха, не маскируются сигналом, и практически полностью исключают возможность применения "экспандера вверх" в звукотехнике, на реальном суммарном звуковом сигнале.


"Экспандер вниз" - наоборот, не трогает сигналы выше порога срабатывания, а только делает тише сигналы, лежащие ниже этого порога. В принципе, по характеру своего действия на сигнал - это устройство схоже с гейтом, и, как правило, применяется для аналогичных целей, для подавления слабых - но мешающих - сигналов. В этом качестве "экспандер вниз" входит составной частью практически во все шумоподавители (денойзеры).


Органы управления у экспандеров аналогичны компрессору, кроме уже рассмотренных - это, естественно, регулятор порога срабатывания THRESHOLD, и регулятор степени расширения (экспандирования) RATIO. Этот регулятор имеет маркировку, обратную компрессорной, он показывает, на сколько децибел изменится выходной сигнал при изменении входного сигнала на 1дБ. Т.е. если в компрессоре RATIO=5:1 говорит нам, что при изменении уровня входного сигнала на 5дБ выходной сигнал изменится на 1дБ, то в экспандере RATIO=1:5 показывает - при изменении входного сигнала на 1дБ уровень выходного сигнала изменится на 5дБ.


Гейт - один из самых распространённых приборов динамической обработки. Его название происходит от английского слова "Gate" - клапан, ворота. Основное, "исходное" назначение гейта - отсечка сигналов малого уровня, для которых он и является своеобразным клапаном, не пропуская их на выход. Отчасти гейт похож на экспандер, но - только отчасти. Т.е. если в "экспандере вниз" установить RATIO=1:бесконечность, то он будет функционировать как гейт. Но не наоборот! Ведь экспандер - при всех положениях RATIO, кроме вышеприведённого - как бы "следит" за сигналом, т.е. он не имеет устойчивого состояния, его коэффициент передачи всё время изменяется. (Больше сигнал - больше усиление, меньше сигнал - меньше усиление.) Гейт же имеет только два устойчивых состояния, открытое и закрытое. А в моменты ATTACK и RELEASE - он просто переходит из одного состояния в другое.


По своей работе - гейт аналогичен формирователю огибающей в синтезаторах. Т.е. это такой же многоступенчатый формирователь огибающей плюс управляемый усилитель (VCA), только "запускается" он не от нажатия клавиши, а при превышении входным сигналом порога срабатывания гейта THRESHOLD.


Большинство гейтов имеют относительно несложный 3-х ступенчатый формирователь огибающей, состоящей из трех частей - нарастания ATTACK, удержания HOLD, и плавного затухания RELEASE (Рис.7).

Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)


Рис.7



Эти составные части хорошо знакомы всем, имевшим дело с синтезаторами. На рисунке совместно изображены три сигнала - входной (верхняя сигналограмма), сформированная генератором гейта огибающая (в середине) и результирующий выходной сигнал - внизу.


В момент превышения входным сигналом порога срабатывания THRESHOLD (вверху) запускается специальный триггер, запускающий в свою очередь формирователь огибающей гейта, и тот - начинает последовательно вырабатывать три составных части управляющего напряжения для VCA (в середине). В первый момент после запуска формируется ATTACK, затем - до того момента, когда входной сигнал станет меньше порога срабатывания - сохраняется достигнутое состояние. После того, как входной сигнал станет меньше THRESHOLD - триггер (TRIGGER) изменяет своё состояние, и начинают формироваться следующие две части огибающей. Под действием этого напряжения VCA изменяет свой коэффициент усиления, и получается результирующий (обработанный гейтом) выходной сигнал (внизу).


Естественно, что динамика обработанного гейтом сигнала - будет отличаться от исходной. Сигналы, лежащие ниже порога срабатывания, будут полностью подавлены. У сигналов же выше порога - атаки будут зависеть от соотношения их исходной скорости и времени открывания гейта, т.е. результирующая - может быть как более "резкая", так и более плавная. Аналогично - и с процессом затухания сигнала RELEASE. С той только разницей, что затухание исходного сигнала гейтом не удлинить. Можно только укоротить...


Именно это свойство гейта - менять динамику сигналов - как раз и является той главной причиной, по которой гейт получил столь широкое распространение.


Наверное, ни для кого не будет "откровением свыше" тот факт, что в настоящее время основным применением гейта является запись ударных инструментов - барабанов, "железа", и пр. Вот при обработке гейтом именно этих сигналов - все его потенциальные возможности раскрываются наиболее полным образом. Можно "отрезать" излишне длинные тянущиеся "хвосты" у барабанов, сделать более резкими атаки, а при известном навыке - даже "растянуть" время звучания атаки. Вплоть до того, что вместо одного


удара - будут слышаться... два! Да - да, это действительно так! Только для этого гейт должен быть "настоящим", полнофункциональным, а не - одной "ручкой" в компрессоре...


Ранее обычный ныне гейт носил более претенциозное название - NOISE GATE (нойз-гейт), при этом подразумевалось, что главным его предназначением - будет шумоподавление, борьба с шумами. Но довольно быстро выяснилось, что "шумодав" из гейта - по большому счёту - просто "никакой". Нет, конечно, шумы паузы - он убирает прекрасно, с этим никто не спорит. Только... это практически никому не нужно. Представьте себе, что у вас имеется дикторский текст, записанный с высоким уровнем шумов (типа "шипения"). Как бы ни был силён этот шум - слух довольно быстро к нему адаптируется, и всё в целом воспринимается более-менее нормально. Пропустив же этот сигнал через гейт, вы получите блаженную "мёртвую" тишину в паузах... и дикое шипение, сопровождающее текст при открытом гейте! То - тишина, то - шипение... И смена их - происходит очень быстро. А ведь для адаптации нужно хоть какое-то время, но этом случае - его просто нет. Тут любой слух спятит!


Такое, принципиально неверное, применение гейта - к сожалению, можно слышать весьма часто, например - на видеокассетах, где голос переводчика (записанный ранее на аналоговую дорожку VHS) накладывается на "родную" дорожку HI-FI Stereo. В результате - получившуюся запись слушать просто невозможно! Особенно в тихих местах, где в звуки - например, капающей воды - вдруг "врывается" с диким шипением голос переводчика. Несколько ослабить этот нежелательный эффект помогает имеющийся в хороших гейтах регулятор "глубины закрывания" RANGE. Он позволяет установить величину, на которую гейт будет уменьшать свой коэффициент передачи в закрытом состоянии. Реально - в случаях, аналогичных описанному - уменьшение уровня шумов в паузе, при котором результат ещё более-менее приличен, составляет величину не более 10 - 15 дБ. При больших величинах - уже начинает проявляться описанный ранее эффект. Хотя, конечно, в любом случае это - полумера, и лучше оставить "кесарю - кесарево", т.е. для борьбы с шумами использовать специально для этих целей созданные устройства - денойзеры. У них это лучше получится...


Кроме вышеуказанных, в некоторых "навёрнутых" гейтах имеются и другие регулировки - например, предзадержки DELAY, гистерезиса, фильтрации, и т.д. и т.п.


Рассмотрим подробнее некоторые из них, в порядке убывания распространённости.


Обязательной составной частью любого мало-мальски приличного гейта являются перестраиваемые обрезные НЧ и ВЧ фильтры KEY FILTER, в самом крайнем случае - разрывные гнёзда SIDE CHAIN INSERT, как в компрессоре. (Иногда, в некоторых моделях, можно встретить и гнезда для подачи внешних запускающих сигналов - EXT.KEY.)


Назначение этих фильтров и гнёзд - такое же, как и в компрессоре, для изменения характеристик канала управления. (И точно так же - они не влияют на тембр самого сигнала!) Но если в компрессорах применение фильтров и эквалайзеров в SIDE CHAIN - это в значительной степени "экзотика", и сплошь и рядом можно прекрасно обходиться и без таковых, то в гейтах - увы! Без хороших фильтров - никуда. Причём, если в SIDE CHAIN компрессора ставится обычно эквалайзер, то в гейтах - ставятся именно обрезные фильтры, как правило - перестраиваемые, и при этом - отдельные для НЧ и для ВЧ.


Необходимость в них вызвана, главным образом, спецификой применения большинства гейтов - для записи ударных. Инструменты этой группы расположены весьма близко друг к другу, обладают высокой громкостью, и отделить их друг от друга - задача не из простых. (Собственно, как раз для этого гейт и применяется - если временно оставить в стороне задачи художественного изменения исходных звучаний.)


Например, два близко расположенных микрофона снимают звучание, один - барабана, другой - тарелки. По громкости - их не различить, да и в разных местах песни она может существенно различаться. Что остаётся? Правильно, спектр! Настраиваем фильтры в каналах управления гейтов этих двух микрофонов таким образом, чтобы гейт барабана воспринимал только его основной тон, в области средних частот, а гейт тарелки - чтобы воспринимал только её ВЧ-составляющие. Проконтролировать точность настройки фильтров поможет имеющийся в обязательном порядке в таких (с фильтрами) моделях переключатель KEY LISTEN - "прослушивание управляющего сигнала". Вот теперь, независимо от громкости звучания того или иного инструмента, его гейт будет управляться только его сигналом, а остальные для него - как бы "невидимы".Можно переходить и к художественной части... (Правда, это - тема совсем другого разговора.)


Рассмотрим теперь работу всего цикла гейта "в целом". Что касается начальной части сигнала - атаки - то здесь, как правило, особых проблем не возникает. Входной сигнал нарастает быстро, с хорошим уровнем, и гейт срабатывает чётко. Совсем другая картина - на спаде сигнала. Не секрет (хотя и не общеизвестно), что затухание сигналов большинства инструментов не является ровным и плавным, а имеет волнообразный характер. Для слуха это малозаметно, привычно, но для электроники - совсем другое дело. Гейт в этот момент начинает периодически переключаться из открытого состояния в закрытое, "дёргаться". На слух этот эффект воспринимается очень неприятно. Как быть?


Частично справиться с этой проблемой помогает регулятор времени удержания HOLD, но только частично. Он лишь задерживает момент начала закрывания гейта, но не избавляет его полностью от "болтанки". Для этого применяется особое устройство - триггер с гистерезисом. Не пугайтесь "страшного" слова! Это всего-навсего означает, что в таком гейте имеются два порога срабатывания - один на открывание, и один - на закрывание, причём "порог на закрывание" - всегда меньше, чем на открывание.


Например - если установлен гистерезис в 7дБ, а порог срабатывания равен +12дБ, то гейт начнёт закрываться только в том случае, если входной сигнал станет меньше +5дБ, а не +12дБ, как в обычном гейте. Это позволяет обеспечить надёжное, без "болтанки", закрывание гейта - и к тому же без задержки HOLD, необходимость в которой при этом отпадает. Справедливости ради заметим, что в некоторых моделях гейтов среднего ценового класса эта функция уже является встроенной, т.е. некоторый небольшой гистерезис имеется в приборе "от рождения". Однако величина этого гистерезиса устанавливается изготовителем, и его изменение вам недоступно.


В некоторых гейтах имеется режим со "странным" названием - DUCKER, или просто DUCK. Если перевести дословно, то первое - это "поганка малая", второе - утка. Н-да...


Это что ещё за цирк?


История появления этого термина в точности не известна, а означает он всего-навсего инверсный режим работы гейта, т.е. при превышении входным ( или управляющим) сигналом порога срабатывания - гейт не открывается, а... закрывается! Этот режим может применяться как спецэффект, но основное его предназначение в другом - для уменьшения уровня одного сигнала другим, который в данном случае играет роль управляющего.


Для этого управляющий сигнал (например, голос) подаётся не на звуковой вход гейта, а на его управляющий вход EXT. KEY. На звуковой же вход - подаётся тот сигнал, уровнем которого вам надо управлять (например, фоновая музыка). При появлении на управляющем входе голоса - гейт срабатывает "наоборот", и громкость фоновой музыки - уменьшается. Такое использование гейта часто встречается на радиостанциях, в системах "Public Address", в телевидении и т.д. и т.п.


Для облегчения понимания сходства и различия функционирования всех устройств динамической обработки - на рис.8 на одном графике в совмещённом виде показаны проходные динамические характеристики всех рассмотренных в этой статье широкополосных приборов.

Устройства динамической обработки сигнала (Устройства динамической обработки сигнала)


Рис.8



К сожалению, в одной статье невозможно охватить подробно весь круг тем, связанных с процессорами динамической обработки и их применением в практике звукотехники. Если у Вас возникнут какие либо вопросы, неясности - то пишите непосредственно автору. Ваши письма помогут полнее узнать круг интересующих вас не совсем понятных вопросов и необходимых тем, и сделать этот сайт лучше и полезнее для Вас.


Михаил Чернецкий

5 июня 2007, Голосов: 1, Просмотров: 5301, Комментариев: 0
Комментарии:




* Все буквы - латиница, верхний регистр

* Звёздочкой отмечены обязательные для заполнения поля



© FDSTAR, 2007-2017. При использовании материалов - прямая ссылка на FDSTAR.COM обязательна. 0,0224 секунды