Ce este Gain Staging

Lumea audio digitală poate părea confuză. De exemplu, în fizica sunetului, volumul este măsurat în decibeli, iar valorile sunt întotdeauna pozitive, dar în stațiile de lucru digitale (DAW), decibelii devin brusc negativi. Și ce este această magie ciudată?

Un alt mister: pe ecranul DAW poți vedea uneori niveluri de semnal care sunt peste zero, iar uneori apar chiar și decibeli „pozitivi”. Ce înseamnă toate acestea? Ajută-mă să înțeleg! Termenii „volum”, „câștig”, „nivel” se aud în mod constant în jurul nostru și pe YouTube – dar care este diferența dintre ei?

Să încercăm să înțelegem acest lucru fără formule complicate. La urma urmei, suntem în mare parte muzicieni, nu ingineri. Și, în același timp, vom învăța cum să organizăm corect așa-numitul „level headroom” în proiectele noastre muzicale create folosind un DAW.

În esență, nu există volum în înregistrarea audio digitală. Ce sunt decibelii „naturali”.

„Intensitatea” este mai mult decât un cuvânt care încearcă să descrie intensitatea presiunii sonore aplicate urechilor. Pentru fiecare persoană, sunetele liniștite și puternice sunt percepute subiectiv. Ceea ce este doar „tare” pentru o persoană poate fi „teribil de zgomotos” pentru alta.

A face muzică necesită întotdeauna luarea în considerare a criteriilor subiective, care uneori interferează cu înțelegerea dintre participanții la procesul creativ. Prin urmare, este important să aveți o înțelegere mai obiectivă a volumului atunci când lucrați la proiecte muzicale.

În natură nu există un analog direct al volumului, ca în lumea digitală. Sunetul se deplasează prin unde elastice într-un mediu gazos, lichid sau solid. Sursa sunetului este un corp fizic care experimentează vibrații mecanice, cum ar fi o coardă sau corzile vocale umane.

Să încercăm să ne imaginăm acest lucru vizual, deși nu foarte științific: după ce sună coarda, acesta vibrează lateral (în spațiul tridimensional) cu o anumită frecvență și amplitudine, creând unde elastice în jurul său.

Aceste unde provoacă zone de presiune a aerului ridicată și scăzută care se propagă prin mediul gazos. Fizicienii descriu aceste vibrații drept „presiune acustică”.

Pentru a măsura intensitatea presiunii sonore, oamenii de știință au dezvoltat o formulă care ia în considerare presiunea în sine, impedanța acustică a mediului și media timpului. Acest lucru ne permite să obținem valoarea rădăcină pătrată medie a intensității sunetului la un anumit moment în timp și spațiu.

În muzică, vibrațiile sonore sunt în principal periodice, similare cu vibrațiile unei coarde. Uneori le evaluăm intensitatea folosind conceptul de „amplitudine a presiunii sonore”, dar în realitate acest lucru nu este atât de important.

Ceea ce este cu adevărat important este că decibelii pozitivi (notați cu un „+”) în fizică se referă la intensitatea presiunii sonore, dar numai în raport cu un anumit punct de pe o scară. Decibelii sunt unități relative, logaritmice sau submultiple și au sens doar dacă există un „punct de plecare”.

În fizică, acest punct de plecare este un nivel de presiune de 20 de micropascali (µPa) – acesta este pragul mediu al auzului uman atunci când nu percepe încă sunete și simte liniște. Deși probabil că pisica nu ar fi de acord cu asta.

Gradul de zgomot perceput de către o persoană este studiat separat, folosind propriile unități de măsură, cum ar fi fondurile, compoziția de frecvență și alți factori. Dar atunci când lucrați cu un DAW, aceste detalii nu sunt atât de importante. Principalul lucru pentru noi este să nu ne confundam cu decibelii.

0 decibeli SPL (nivel de presiune sonoră) înseamnă liniște pentru o persoană. Mai jos sunt câteva valori tipice pentru comparație:

• 15 dB – „Abia se aude” – este ca foșnetul frunzelor;
• 35 dB – „Aud clar” – de exemplu, o conversație înăbușită, un mediu liniștit într-o bibliotecă sau zgomot într-un lift;
• 50 dB – „Aud clar” – este ca o conversație la volum mediu, o stradă liniștită sau funcționarea unei mașini de spălat;
• 70 dB – „Zgomotos” – de exemplu, conversații puternice la o distanță de 1 m, zgomotul unei mașini de scris, a unei străzi zgomotoase sau a unui aspirator care funcționează la o distanță de 3 m;
• 80 dB – „Foarte zgomotos” – este ca un ceas cu alarmă puternic la o distanță de 1 m, un țipăt, sunetul unei motociclete cu toba de eșapament sau sunetul motorului unui camion pornit. Ascultarea unor astfel de sunete pentru o perioadă lungă de timp poate provoca pierderea auzului;
• 95 dB – „Foarte zgomotos” – de exemplu, zgomotul unui vagon de metrou la o distanță de 7 m sau un pian care cântă tare la o distanță de 1 m;
• 130 dB – „Durerea” este ca o sirenă, zgomotul cazanelor de nituire, cel mai puternic țipăt sau o motocicletă fără eșapament;
• 160 dB – „Șocul” este nivelul la care este probabil să se rupă timpanul, cum ar fi o explozie de pușcă aproape de ureche, o competiție de sistem audio auto sau unda de șoc de la un avion supersonic sau explozie de 0,002 megapascal.

Înregistrare sunet. Volum și câștig

Când înregistrăm sunet, trebuie să transformăm vibrațiile periodice ale sunetului din aer în vibrații electrice. De la inventarea fonautografului în 1857, oamenii de știință și inginerii au experimentat diverse metode de înregistrare a sunetului.

Se dovedește că cea mai eficientă și mai ieftină modalitate este utilizarea dispozitivelor electrice precum microfoanele, pickup-urile magnetice și piezoelectrice (pentru coarde și uneori instrumente de percuție precum piane).

Aceste dispozitive electroacustice interceptează fluctuațiile presiunii sunetului aerului (capturile magnetice înregistrează vibrațiile șirurilor, iar senzorii piezoelectrici înregistrează vibrațiile corpului) și le transformă într-un semnal electric analog.

În momentul acestei transformări, sunetul „dispare” pentru noi. După aceasta ne ocupăm doar de oscilații electrice „liniștite” în timpul muncii noastre.

Aceste vibrații sunt transmise în interiorul echipamentelor muzicale – amplificatoare, efecte analogice, casetofone etc. Pentru ca aceste vibrații, fie că sunt amplificate, procesate sau pur și simplu înregistrate pe bandă magnetică, să se transforme din nou în sunet, ele trebuie convertite înapoi. în sunet folosind un dispozitiv special vibrații ale aerului. Acest dispozitiv se numește difuzor.

Un semnal analogic are proprietatea principală – este continuu în timp și la fiecare milisecundă – sau cel puțin o milioneme de secundă – are un anumit parametru. Să presupunem că, în cazul unei reprezentări electronice analogice a sunetului, aceasta ar putea fi amplitudinea (cea mai mare răspândire a valorilor din medie).

Semnalul analogic primit de la microfon ne arată un istoric al schimbărilor frecvente ale presiunii sonore pe o perioadă de timp. Cântăm, să zicem, o melodie în care am planificat 2 minute de voce în versuri și refrenuri, iar la înregistrare avem, parcă, o cronică a modificărilor presiunii sonore pe membrana microfonului.

Semnalele electrice analogice obținute prin conversia vibrațiilor sonore sunt cel mai ușor reprezentate sub formă de grafice sinusoide. Sunetul muzical și non-muzical sunt, de fapt, o sumă complexă de sinusoide.

Dar poate fi și simplu – atunci când generatorul de tonuri analogice ne oferă o singură undă sinusoidală cu o frecvență de, de exemplu, 440 Herți (nota „A”), auzim un „bip” clar, dar plictisitor de la difuzor.

Și, în sfârșit, iată că ajungem la câștig. Cuvântul câștig înseamnă câștig. I-am stabilit nivelul cu regulatoare pe amplificatoare și plăci de sunet. Aceasta diferă de butoanele de control „volum” sau „nivel de presiune a sunetului” (Nivel) prin faptul că putem amplifica semnalul dincolo de limita dincolo de care începe distorsiunea acestuia.

Acum să aruncăm o privire mai atentă: sinusoidul nostru (amintiți-vă că simbolizează și vizualizează pentru noi un semnal analogic în interiorul unui aparat electric) este atât de „dealuri” și „văi” rotunde simetrice care se repetă periodic.

Putem crește înălțimea „dealurilor” și adâncimea „văilor” (adică amplitudinea) sau, cu alte cuvinte, „întărirea semnalului”, „adăugarea câștigului” nu la infinit.

Nu vom vorbi aici despre designul circuitului dispozitivelor, să credem doar că fiecare dintre ele are o limită fizică până la care dispozitivul poate crește proporțional amplitudinea semnalului – fără a-l „rupe”.

Când câștigul atinge un punct critic și depășește valorile admise, circuitul fizic al dispozitivului începe să taie „muntii” de sus și să taie „văile” de jos.

În limbajul ingineresc, acest lucru se numește „decuplare analogică”. În acest caz, în plus față de semnalul sonor util, din difuzoare se pot auzi și șuierături, zgârieturi și trosnituri. În ingineria audio, aceasta se mai numește și „distorsiune neliniară”.

Acum putem înțelege că nivelul volumului în tehnologia muzicală este o modificare a amplitudinii semnalului ÎNAINTE de limita dincolo de care începe să se distorsioneze. Iar „câștigul” poate depăși cu ușurință aceste limite.

Paradoxul este că atunci când câștigul este crescut cu cantități semnificative peste valoarea admisă, presiunea sonoră creată de difuzoare (la care este transmis semnalul procesat) nu crește întotdeauna. Cele de mai sus sunt valabile pentru procesarea audio digitală.

Să presupunem că, în interiorul unui DAW care trimite semnalul procesat către placa de sunet, atunci când tăiați și măriți câștigul de pe consola virtuală în zona valorilor nebunești, nu are loc o creștere reală a nivelului volumului. În difuzoarele monitoarelor audio auzim doar adăugarea de distorsiuni din ce în ce mai mari. Acest lucru se datorează reprezentării speciale a sunetului în „digital”, despre care vom spune câteva cuvinte mai jos.

Deocamdată, să revenim la „decibeli negativi”. Amintiți-vă că dB sunt unități relative care au sens doar dacă sunt legate de un punct de referință.

În înregistrarea sunetului, un astfel de punct este considerat nivelul semnalului dincolo de care începe distorsiunea. Este desemnat ca „zero”. Totul în zona „la zero” este un semnal fără tăiere, al cărui nivel este indicat în dB cu un „minus”. Totul de mai sus este un semnal distorsionat cu o amplitudine tăiată („vârfuri și văi”). Și îl notează în dB cu un „plus”.

Este obișnuit să afișați nivelul volumului în decibeli „negativi” atât pe dispozitivele analogice, cât și pe cele digitale. Este convenabil și vizual.

Ce se întâmplă cu volumul în digital?

În plăcile noastre de sunet, semnalul analogic este mai întâi amplificat ușor de un preamplificator și apoi trecut printr-un convertor analog-digital (ADC). Pentru a simplifica, iată ce face un ADC:

1. 1. Taie o bandă de frecvență, eliminând lucrurile inutile, de exemplu, sunetul sub 20 Hertz, pe care o persoană încă nu le poate auzi;
   2. ADC împarte un semnal continuu într-un anumit număr de valori individuale (eșantionare și cuantizare), adică transformă de fapt unda noastră sinusoidală netedă într-o secvență de „coloane”.

Frecvența de eșantionare determină numărul de astfel de „coloane”. Adâncimea de biți de cuantizare sau „adâncimea de biți” determină acuratețea fiecărei reprezentări „coloană”.

Cu cât este mai mare rata de eșantionare (mai multe bare), cu atât semnalul digital este mai aproape de unda sinusoidală netedă inițială.

Adâncimea de biți afectează acuratețea măsurării semnalului la un anumit moment în timp. Cu cât sunt mai mulți biți, cu atât eroarea este mai mică. 16 biți pentru audio nu este rău, 24 de biți este și mai bun.

• ADC-ul codifică sau „digitizează” fiecare „coloană”, reprezentând-o ca un număr specific cu un număr de serie.

În stațiile noastre audio digitale, sunetul fizic, mai întâi convertit într-un semnal analog și apoi într-un semnal digital folosind un ADC, devine un set de abstracții matematice. Este important să înțelegeți că sunetul este doar matematică. Nu există un „sunet” real în fire sau software.

Nivelul de volum „zero” într-o stație audio digitală, dincolo de care începe distorsiunea, este, de asemenea, condiționat. Pentru o adâncime ADC de 24 de biți, „zeroul digital” este doar 24 de „celule” binare, fiecare conținând valoarea „1”.

Deoarece cel de-al 25-lea și toate celulele ulterioare lipsesc, un semnal care depășește „zero” pur și simplu nu poate crește în volum. În schimb, i se adaugă din ce în ce mai multă distorsiune.

Când lucrați cu niveluri de volum în stațiile audio digitale, este important să evitați distorsiunile. Deoarece semnalul digital colectat de la magistralele master ale stației noastre audio este trimis către un convertor digital-analogic (DAC), care îl trimite către monitoare audio sau căști. Aici auzim distorsiuni (decupaje), care indică deteriorarea pistei audio. Uneori, distorsiunea poate fi plăcută, cum ar fi atunci când adăugați o ușoară distorsiune pe bandă (bandă), pe care inginerii de sunet o pot folosi în mod intenționat.

Cum să gestionați nivelurile de volum în DAW-ul dvs

Casele de discuri mondiale, atât din Vest, cât și din Est, care au ingineri de sunet în personal sau care încheie contracte cu aceștia, solicită de obicei mixuri și provin de la muzicieni fără mastering cu niveluri de volum nu mai mari de -6 dB la vârf. Ei au nevoie de acest lucru pentru a avea „un spațiu de volum” pentru procesarea ulterioară.

Este important de înțeles că vorbim de vârfuri, nu de nivelul mediu al presiunii sonore al unei coloane sonore, care se măsoară în RMS sau LUF (intensitatea medie formală combinată cu intensitatea percepută).

Logica și experiența dictează că atunci când înregistrăm voci, instrumente live și sintetizatoare printr-o placă de sunet, putem controla nivelul câștigului pe intrare și putem vedea nivelul -dB în interiorul DAW.

Încercați să vă asigurați că vârfurile semnalului înregistrat la intrare nu depășesc niciodată -6, -5 dB este acceptabil și nu permiteți „venitului” să atingă 0 dB.

Folosind sintetizatoare virtuale și instrumente eșantionate în interiorul DAW-ului dvs., vă puteți simți puțin mai liber. Cu toate acestea, este necesar ca la ieșirile instrumentelor virtuale și a plug-in-urilor de procesare să existe întotdeauna un „încărcare” în volum.

Când începeți un aranjament într-un proiect, este recomandat să setați imediat faderele consolei DAW pentru toate piesele la -10, sau de preferință -12 dB. Aceasta va crea o rezervă de volum.

Este important să rețineți că coloana sonoră conține de obicei dramă. Evenimentele muzicale se dezvoltă, ducând la culme. Și când multe instrumente intră în forte în același timp, nivelul total al semnalului pe magistrala principală va depăși în mod necesar nivelul semnalului oricărei piese particulare. Prin urmare, eticheta pentru procesarea finală (mastering) ar trebui să ofere un fișier în care vârfurile să nu depășească -6 dB.

Este mai bine să evitați depășirea acestui nivel pe magistrala principală în timpul aranjării și pre-amestecării decât să pierdeți timpul coborând nivelul fiecărei piese mai târziu. De asemenea, ar trebui să fiți conștienți de posibilitatea automatizării volumului, care poate duce la probleme suplimentare. Este recomandabil să introduceți în mixul preliminar aceeași imagine care a fost intenționată inițial.

Temerile că un mixaj va suna „liniștit” sunt adesea nefondate. Sunetul într-un DAW nu este niciodată cu adevărat „liniștit” – este doar o abstractizare matematică. Un inginer de etichetă care primește un amestec uscat cu tulpini de -8 sau chiar -10 dB nu va fi dezamăgit. El va face el însuși toate ajustările necesare.

Când lucrați cu nivelurile de volum în DAW, există câteva reguli de urmat care vă vor ajuta să evitați majoritatea problemelor.