Editujte a nahrávejte zvuk zdarma – Volume doprava aneb použití kompresoru, nejmocnějšího audioefektu | Kapitola 6
Seznam kapitol
Zvukový kompresor se postará o srovnání hlasitosti tišších pasáží s těmi hlasitějšími, vaše nahrávka bude díky tomu v záplavě ostatních konkurenceschopná. Dodržování náležitých standardů pak zajistí příbuzný efekt, limiter, a řekneme si také, co je to normalizace či ducking, pomocí nějž lze ztišit hudbu, když mluvíte.
Kompletní slovníček pojmů
V minulých dílech byl slovníček vždy uzpůsoben tomu, jaké termíny se v daném článku objevily. To aby v něm nebylo zbytečně to, co se zrovna v konkrétním dílu nevyskytovalo. Zahrnutí všech pojmů nyní obsah všech čtyř článků shrnuje a pro mě samého je to ryze praktická věc, kterou jsem si exportoval do PDF, abych ji měl kdykoliv po ruce. Ve slovníčku tedy naleznete nejdůležitější údaje z různých zvukových norem nebo třeba základní nastavení parametrického ekvalizéru a kompresoru.
Akustická clona (Accoustic Shield)
Paraván z akusticky pohltivého materiálu ovlivňující zvuk nahrávky tím, že omezuje opakované zachytávání zpětných odrazů zvuku nahrávaného mikrofonem. Nedisponujete-li speciální, akusticky ošetřenou nahrávací místností, dokáže tato clona zvuk zásadní měrou zlepšit.
Clipping
Nastává, pokud signál překročí hodnotu True Peak 0,0 dB (či 0,0 dB FS apod.). Zvuková vlna se ořízne, dochází ke zkreslení zvuku a nevratné ztrátě zvukové informace. Slyšitelně se projevuje chrastivým a křaplavým charakterem zvuku.
DAC (Digital-to-Analog Converter)
Nebo také D/A převodník, je elektronická součástka pro převod digitálního signálu na analogový. S DAC se setkáme ve všech zařízeních schopných přehrávat digitální zvuk, protože tento je před reprodukcí nutné převést na analogové elektronické signály. Přístroje schopné i nahrávání obsahují ADC (Analog-to-Digital Converter) převádějící analogové signály na digitální; ADC dělá totéž, co DAC, akorát v opačném gardu.
DAW (Digital Audio Workstation)
Počítač obsahující produkční DAW aplikaci, který je po HW i SW stránce optimalizován pro zpracování a produkci zvuku či hudby. Podstatný je u něj procesorový, hlavně jednovláknový výkon, rychlost disku a rychlost a kapacita RAM. Za minimální standard pro pohodlnou práci lze považovat čtyř- či osmijádro s HT, 512 GB NVMe SSD a 16 či 32 GB RAM. Z procesorů lze doporučit Intel Core i9 13900K; pokud vás zajímá i spotřeba a herní výkon, doporučím AMD Ryzen 9 7800X3D, případně 7950X3D. Jednovláknový výkon mají o něco nižší, celkově jsou však parametry i vlastnostmi vyrovnanější.
dB (decibel)
Fyzikálně bezrozměrná jednotka určující poměr podílu dvou hodnot. Není-li vztažena ke konkrétní fyzikální jednotce, udává jen poměr vstupní veličiny vůči veličině výstupní. Až když jsou dB vztaženy k nějaké konkrétní jednotce (dB FS, dB SPL,…), začnou vyjadřovat konkrétní hodnotu. Decibel se podobá procentu, na rozdíl od něj však je logaritmickou jednotkou.
dB FS (dB relative to Full Scale)
Jednotka pro měření amplitudy v digitálních systémech, jako je například PCM systém digitálního zvuku, která má určenu maximální hranici True Peak 0 dB. Jednotka db FS je totožná s jednotkami dBov a dBO.
dB RMS (dB Root Mean Square)
RMS, česky „efektivní hodnota“, je doba průměrování, na níž se vztahuje suma čtverců dílčích vzorků signálu. RMS na rozdíl od Peak / True Peak neměří momentální, ale průměrnou úroveň signálu (hlasitosti) za určitou časovou periodu. Oproti LUFS „vnímá“ RMS průměrnou hlasitost více strojově.
dB SPL (dB Sound Pressure Level)
dB SPL se používá pro kalibraci signálů, např. při testování sluchu, udává také citlivost mikrofonu. Jedná se o míru hladiny akustického tlaku ve vzduchu měřenou v dB vzhledem k tlaku 20 mikropascalů. dB SPL se často převádí pomocí „váhových“ stupnic (např. A-weighting scale) dB – dBA a dB HL – umožňujících zohlednit způsob, jakým lidé vnímají zvuk odlišně na různých frekvencích.
Ducking
Funkce ztišení hlasitosti zvukové stopy po dobu, kdy je přehrávána stopa jiná. Používá se třeba v případě, kdy řečník mluví, zatímco na pozadí stále hraje hudba.
Dynamický rozsah (Dynamic Range / DR)
Dynamika je hodnotou vycházející z rozdílu mezi nejtiššími a nejhlasitějšími pasážemi nahrávky. Vypočítává se speciálními měřáky. Naměřený dynamický rozsah digitálního systému je poměrem úrovně signálu v plném rozsahu ke spodní hranici šumu (noise floor) RMS. (Noise Floor je spodní hranice hluku v dB přirozeně produkovaná zařízením, i když jím neprochází signál.) Teoretické minimum šumu je způsobeno kvantizačním šumem. Nízký dynamický rozsah zapříčiní plochý a neživotný zvuk nahrávky, bohatá dynamika opak. Dynamice škodí hlavně nadužívání kompresorů.
EBU R 128 a ITU-R BS.1770
Hlasitostní a dynamické vysílací standardy, resp. normy, součástí jichž jsou speciální algoritmy, doporučení a jednotky LUFS (EBU R 128) a LKFS (ITU-R BS.1770). ITU-R BS.1770 je standard mezinárodní, z nějž většina ostatních norem, včetně evropské EBU R 128, vychází.
Ekvalizér
Upravuje frekvenční charakteristiku zvukového signálu zesílením či zeslabením daných zvukových pásem. Nejjednodušším ekvalizérům se říká tónové clony a tónové korekce, na jejich principu fungují také propusťové filtry (HPF, LPF). Pokročilejší grafický ekvalizér (GEQ) je soustavou faderů, pomocí nichž je frekvenční spektrum rozčleněno na jednotlivá pásma. Nejvyspělejší je parametrický ekvalizér (PEQ).
PEQ umožňuje přesnou korekci úzkopásmových útlumů, libovolné nastavení bodů centrální frekvence a strmosti a typu ovlivnění frekvencí sousedních. Jednotlivá pásma lze v parametrickém ekvalizéru upravovat ve třech hlavních parametrech:
- Frekvence (Center frequency) – Tímto voličem se nastavuje centrální frekvence upravovaného pásma.
- Zisk (Gain) – Zesiluje / zeslabuje zvolené kmitočtové pásmo.
- Kvalita (Bandwith) – Regulátor označovaný písmenem Q (Quality factor – činitel jakosti) určuje, jak široké / úzké má být ovlivňované frekvenční pásmo okolo centrální frekvence, tzn. šířku pásma centrální frekvence
Filtry High-Pass a Low-Pass
High-Pass filtr (HP / HPF), neboli přepínač horní propusti, je elektronický, frekvenční lineární filtr zamezující průchodu nízkých frekvencí signálu. Low-Pass filtr (LP / LPF) je filtr, resp. přepínač dolní propusti zabraňující průchodu vysokých frekvencí signálu.
Headroom
Bezpečnostní zóna umožňující zvukovým špičkám překročit nominální hladinu, aniž by došlo k poškození systému či zkreslení zvukového signálu jeho oříznutím (clippingem). Digitální systémy umožňují hnát signál až na samou hranici 0 dB FS, ke clippingu však může dojít, i když není překročena (např. kvůli ISP, viz. níže). Rádiové vysílání operuje s headroom -9 dB FS, digitální nahrávky s -18 dB FS, studiové mastery s -24 dB FS.
Hertz (Hz)
Jednotka frekvence (kmitočtu) náležející do soustavy SI. Tato odvozená jednotka vyjadřuje, kolik cyklických (pravidelně se opakujících) dějů se odehraje za jednu vteřinu (vyjádření v základních jednotkách je tedy s−1).
HRA (Hi-Resolution Audio)
Formáty digitálního zvuku s kvalitou vyšší, než jakou má CD-DA (Audio CD má 44,1 kHz/16-bit). Za HRA je považována třeba kvalita 48 kHz/24-bit, která ještě dává smysl. Vyšší hodnoty jsou funkční spíše z hlediska marketingu, praktické poslechové testy neprokázaly oproti CD kvalitě žádný markantní rozdíl.
ISP (Inter-Sample Peak)
Clipping, k němuž dochází, aniž by studiový měřák True Peak překročil hodnotu 0,0 dB. Důvodem může být třeba převod digitálního signálu na analogový, který u levnějších zařízení nebývá dokonalý. ISP nastává také po převodu do kompresního zvukového formátu. ISP se měří v dB TP, lze se mu vyvarovat dostatečným headroom či speciální ISP ochranou.
Kompresor
Snižuje dynamický rozsah signálu. Díky tomu se mimo jiné zdají být tišší pasáže hlasitější a hlasitější tišší. Nastavuje se pomocí threshold (práh), ratio (poměr) a attack / release (rychlost nástupu / uvolnění), případně také skrze input (vstupní) a output (výstupní) úrovně zisku (make-up gain), čímž se dorovnává redukovaný zisk (gain).
Vztah threshold a ratio kompresoru říká, kdy má naběhnout a o kolik má signál snížit. Nízké hodnoty threshold a vysoké hodnoty ratio vedou k vysoké kompresi a naopak. Attack a release kompresoru sdělují, jak rychle / pomalu reagovat na překročení threshold (attack) v signálu a jak rychle / pomalu jej zase uvolnit (release) po poklesu pod hodnotu threshold. Tyto parametry mění způsob, jakým komprese zní. Rychlejší attack potlačuje přechodové jevy, pomalejší může mít za následek slyšitelné pumpování.
Mezi další funkce patří hard knee a soft knee přepínající mezi tvrdším a měkčím průběhem řízení. Při hard knee průběhu začíná komprese po dosažení threshold ostrým skokem, při soft knee pozvolným nástupem s minimálním poměrem, kdy daného poměru dosáhne až v určité úrovni nad threshold.
Limiter
Druh kompresoru, u nějž nejsou některé prvky viditelné, jelikož u něj ratio bývá nastaveno na (teoreticky) nekonečnou hodnotu, zatímco attack a release na hodnotu minimální. Limiter vyrovnává špičky signálu překračující nastavený threshold na úroveň thresholdu. Používá se zejména k omezení výstupní hlasitosti nahrávky tak, aby nedocházelo k přesažení True Peak a ke clippingu.
Knob a fader
Fyzické či virtuální potenciometry používané k ovládání studiových zařízení. Knob je otočný regulátor; s některými druhy můžete točit dokola neomezeně, jiné mají na koncích zarážky. Fader (také šavle) je tahový regulátor či táhlo, jehož pomocí nastavujete hodnoty stejně jako s knobem.
LUFS / LKFS
LUFS (Loudness Unit Full Scale) jsou jednotky podobné dB RMS, měří průměrnou úroveň hlasitosti za určitý časový úsek. LUFS na rozdíl od dB RMS říkají, jak tuto hlasitost vnímá člověk, ne stroj nebo počítač. Proto se LUFS staly průmyslovým standardem. LKFS (Loudness, K-weighted, relative to Full Scale) jsou totožné jednotky, jen jinak nazvané. LUFS se používají především v Evropě, LKFS v USA, Japonsku, Austrálii aj. zemích. Obecně doporučené hodnoty pro stream a podcasty jsou: - 14 až -16 LUFS, norma ITU-R BS.1770 či EBU R 128, True Peak -1 dB, lépe -2 dB.
Master a mastering
Master je originální nahrávka v nejvyšší možné zvukové kvalitě. Obvyklá kvalita digitálního studiového masteru je 48 kHz /24-bit s headroom -24 dB FS, často však - kvůli kompatibilitě apod. - stačí CD kvalita. Masteringem rozumíme finální zpracování zvukové nahrávky před jejím vydáním. Úpravy, které je nutné provést, se liší podle výsledného média, kde bude nahrávka zveřejněna.
Mikrofony
Nejčastějšími jsou mikrofony kondenzátorové a dynamické. Kondenzátorové mikrofony jsou nejcitlivější, používané hlavně ve studiích pro nahrávání zpěvu a řeči. Akustické kmity v nich rozechvívají membránu, změnou jejíž polohy se mění kapacita kondenzátoru, jehož je membrána součástí. Tyto mikrofony se připojují XLR konektorem a vyžadují tzv. fantomové (48V) napájení. U dynamického mikrofonu zvuk rozvibruje membránu, která chvění přenáší na cívku umístěnou v elektrickém poli. Dynamické jsou mikrofony méně citlivé než kondenzátorové, nevyžadují však externí napájení, jsou jednodušší a odolnější. Využívají se hlavně při živých vystoupení a v terénu, mnohdy však i pro nahrávání podcastů apod. USB mikrofon může být kondenzátorový i dynamický, to nehraje roli. Liší se v tom, že v sobě integruje ADC, de facto zvukovou kartu i zesilovač. Jeho nevýhodou je oproti XLR mikrofonům skoro vždy nižší kvalita záznamu.
Normalizace (Normalization)
Konstantní zesílení záznamu za účelem zvýšení či snížení amplitudy zvuku na požadovanou úroveň. Při normalizaci se poměr signálu k šumu (SnR) a relativní dynamika nemění, všude v normalizovaném úseku je aplikována stejná míra zesílení. Normalizace má dva základní typy. Normalizace špiček (Peak normalization) upraví amplitudu nahrávky podle nejvyšší úrovně signálu přítomné v nahrávce. Normalizace hlasitosti (loudness normalization) upravuje záznam na základě nejvyšší vnímané hlasitosti.
Nyquistův-Shanonův vzorkovací teorém
Byl využit např. při vývoji CD standardu, protože říká, že „vzorkovaný vlnový průběh obsahuje veškeré informace bez nejmenšího zkreslení, jestliže vzorkovací frekvence dvakrát převyšuje nejvyšší frekvenci obsaženou ve zdrojovém vzorkovaném vlnovém průběhu“. Člověk slyší frekvence do cca 20 kHz; CD-DA bylo projektováno s učitou rezervou, proto má 2x 22,05 kHz (44,1 kHz) a ne 2x 20 kHz (40 kHz), což by bylo teoreticky dostačující hodnota.
Oktáva
Termín oktáva (z lat. octavus – osmý) náleží do hudební teorie. Číslovka byla odvozena z diatonické stupnice, kde je oktávou interval mezi prvním a osmým stupněm. V chromatickém rovnoměrném temperovaném ladění, které je nejpoužívanějším laděním současnosti, jde o interval mezi dvanácti půltóny (C, C#, D, D#, E, F, F#, G, G#, A, A#, H [B], C).
Peak / True Peak
Peak i True Peak měří momentální úroveň (hlasitost) přehrávaného signálu. True Peak poskytuje přesnější údaje. Hodnota True Peak nesmí nikdy přesáhnout 0,0 dB, doporučené hodnoty jsou: -0,2 dB až 0,6 dB, lépe však -1,5 či -2 dB a více (resp. méně)
PCM / LPCM (Linear Pulse-Code Modulation)
Pulzně kódová modulace s lineárním kvantováním je nejpoužívanějším systémem pro ukládání digitálních zvukových záznamů. Na jejím principu funguje např. formát WAV, MP3, FLAC a mnohé další.
Reverb a delay
Reverb (dozvuk) je dozvukovým halovým efektem simulujícím dozvuk (ozvěnu), tedy odrazy zvukových vln od stěn a překážek v uzavřeném prostoru. Delay (echo) se reverbu podobá, nebývá však určen k simulaci reálných prostor, je to spíše spec. efekt; jedná se o o nějaký čas pozdější přehrání téhož zvuku, kdy se zpravidla snižuje jeho intenzita.
SNR (Signal-to-Noise Ratio)
Označuje poměr signálu k šumu porovnáním úrovně šumu v pozadí s úrovní požadovaného signálu. Čím vyšší je hodnota SNR v dB, tím nižší je šum. Hodnoty nad 100 dB znamenají velmi nízkou hladinu šumu. Na rozdíl od reprodukčních zařízení hodnoty pod 100 dB u mikrofonů tolik nevadí, šum zde signálu leckdy dodává žádoucí saturaci a životnost.
VST (Virtual Studio Technology)
Otevřený standard zavedený firmou Steinberg v r. 1996. Slouží ke komunikaci mezi hostitelskou aplikací a zásuvnými moduly (pluginy) třetích stran. VST pluginy se dělí na VST efekty (VST FX) sloužící k úpravě zvuku a VST nástroje (VSTi), jež zvuk generují. Typickými příklady mohou být třeba ekvalizér (VST FX) a klavír (VSTi).
Vzorkovací frekvence
Jedná se o počet číslic použitých k uložení každého vzorku signálu, v případě kvality 44,1 kHz / 16-bit (CD-DA) to znamená, že se každou vteřinu načte 44 100 vzorků a každý ze vzorků nese 16 bitů informace.
Zisk (Gain)
Zesiluje výkon či amplitudu signálu. Definujeme jej jako poměr amplitudy nebo signálu na výstupu obvodu vůči amplitudě na vstupu.
Zvuková vlna (sound wave) a waveform
Rozeznáváme její amplitudu, vlnovou délku a fázi. Amplituda (amplitude) určuje maximální hodnotu periodicky se měnící veličiny, udává „výšku“ zvukové vlny. Vlnová délka (wavelenght) určuje počet opakování periodického zvukového kmitu pro daný časový úsek, tedy vzdálenost dvou nejbližších bodů zvukového vlnění kmitajícího ve fázi. Vlnová délka je totožná s frekvencí – čím kratší vlnová délka, tím vyšší frekvence. Fáze (phase) je kladnou a zápornou částí vlny, která se spolupodílí na výsledné frekvenci jejího rozkmitu. Waveform pojmenovává grafické znázornění průběhu zvukového vlnění.
Závěr
Práce se zvukem není úplně triviální záležitostí, na druhou stranu není o nic složitější, než úprava fotek nebo střih videa. Zvuku ale rozumí méně lidí než je tomu třeba právě v případě 2D a 3D grafiky. Důvodem není až tak komplikovanost oboru jako spíš v prvním článku o editaci zvuku zmiňovaná většinová preference způsobu percepce okolního světa. Až 90% všech vjemů vnímáme zrakem a sluch a zvuk je tedy zákonitě něčím tak trochu na okraji zájmu. Nicméně reálná komunikace se bez něj neobejde a stejně tak se jen málo z nás obejde bez pravidelného poslechu své oblíbené hudby.
Jedna z hlavních věcí, která se mi na zvukovém inženýrství líbí, je fakt, že zde je jen máloco nutné dělat jedním jediným předpisovým způsobem. Spousta hodnot nemá nějaké jasně dané nastavení a u většiny úkonů lze dojít k cíli bezpočtem různých způsobů. Přesto zde panuje určitý řád, který se s tím, jak jdou technologie kupředu, podle mého názoru jen zlepšuje. Tento prostor, ať už jde o tvorbu hudby nebo nahrávání lidského hlasu, pro svou enormní pestrost nesmírně podněcuje kreativitu a přitahuje svobodomyslné jednotlivce. Je skvělé, že nikdy nebudete umět všechno, protože budete mít radost z toho, že se stále můžete učit a objevovat něco nového.
Tvorba této série článků byla náročná hlavně časově, protože nebylo moc z čeho čerpat. Domnívám se však, že právě proto bylo třeba něco takového napsat. Nejen začátečník se nemá kde informace o základech zvukového inženýrství, resp. masteringu, dozvědět, zejména v češtině je materiálů pramálo. Tyto informace se povalují buďto na fórech, nebo jsou součástí odbornějších článků, případně jsou obsaženy v anglo jazyčných knihách, většinou jsou však ve stovkách různých článků a návodů, ne v něčem uceleném. A když už narazíte na takový návod, je to obvykle na specializovaném audio webu, kde se předpokládá, že rozumíte alespoň základům a terminologii. Zde to předpokládat nešlo, nebylo možné jít rovnou k věci, proto ten větší rozsah. Alespoň je ale tato série přístupná prakticky každému. Každému, kdo je ochotný tomu věnovat trochu času. “Achievement” v podobně ovládnutí základů zvukového inženýrství je však, chcete-li se věnovat zvuku či hudbě hlouběji, něčím, co má trvalou hodnotu.
