Студия звукозаписи — 2006
Главной темой сегодняшнего выпуска будет реверберация, вернее, программные модули, ее создающие. К самому эффекту можно встретить очень разное отношение, но он является одним из ключевых в современном музыкальном производстве, поэтому имеет смысл присмотреться к данной теме пристально, причем в разрезе 2006 года. Итак, поехали!
То, что полезно начинающим
На самом деле в природе реверберации нет ничего сложного для понимания. Звук — это упругие волны, распространяемые в воздушной либо какой-нибудь еще среде. Звуковые, как и любые другие, волны могут отражаться, поглощаться, взаимодействовать между собой. В результате в любом помещении или открытом пространстве мы можем услышать послезвучие, обусловленное тем, что волна, встретив некое препятствие, отражается от него и различными путями приходит обратно к слушателю. Поскольку таких препятствий много, то мы получаем целую смесь отраженных звуковых волн, что в сумме дает реверберационный эффект.
Первые эффект-процессоры реверберации
Для того, чтобы вам полностью вникнуть в суть дальнейшего повествования, с моей стороны необходимо упомянуть о первых электрических устройствах, создающих эффект реверберации. К данному эффекту относились весьма тривиально, и решения находились очень простые. Например, так называемые "ленточные ревербераторы". Представьте себе магнитофон, в котором стоит одна записывающая головка и несколько воспроизводящих (считывающих). Стоят они последовательно друг за другом, причем воспроизводящих магнитных головок может быть сколь угодно много. Принцип действия данного ревербератора таков: на вход устройства подается сигнал и сразу же записывается на магнитную ленту, которая, как вы понимаете, перемещается с равномерной скоростью. В дальнейшем на пути ее следования через определенные расстояния стоят воспроизводящие головки, то есть каждая из них считывает только что записанный сигнал, но с некоторой задержкой. Получается множество повторений, что и обуславливает сам эффект реверберации. В данном случае мы рассмотрели самый простой и практически механический способ достижения эффекта, но со временем получили распространение чисто электрические схемы со специально разработанными модулями задержки. Они оказались более надежными и эффективными по сравнению с механическим методом, при этом появилась возможность более сложного моделирования самого эффекта. Но…
На самом деле, когда звуковая волна встречается с препятствием, например, стеной, то лишь одна ее часть отражается, другая же — поглощается. Причем поглощение/отражение происходит выборочно по отношению к частотам, что зависит не только от размера препятствия, но и от его материала. И хотя данное явление уже давным-давно изучено, оно не спешило качественно воплощаться в производственной музыкальной индустрии. Даже первое компьютерное ПО использовало стандартные методы достижения эффекта и работало по принципу простейших устройств, описанных выше. Очень многие звукорежиссеры на протяжении нескольких десятков лет вообще не использовали такие устройства или программы, предпочитая натуральный эффект. Для этих целей они воспроизводили звуки в специальных помещениях (реверберационных комнатах со специальными контурами и т.п.) и записывали сам эффект там.
Ключевым событием или прорывом в области технического представления можно считать появление в середине 90-х программного продукта HMI InMotion, в котором воссоздавалась реальная акустика помещения с учетом поглощений и отражений на определенных частотах, к тому же, источники звука можно было располагать в любой точке пространства, а само помещение конфигурировать по усмотрению пользователя. В формировании эффекта натуральной акустики была задействована далеко не одна сотня фильтров. Правопреемником HMI в этом деле сейчас можно считать компанию WaveArts, но на сегодня у них имеется гораздо менее сложный по структуре эффект-процессор MasterVerb, являющийся стандартным профессиональным ревербератором — не более того. Поскольку получение натурального эффекта реверберации — дело очень трудоемкое, разработчики пришли к тому, что акустические особенности любого помещения можно "сэмплировать", то есть, говоря простыми словами, создавать реверберационные шаблоны, а более сложными словами — применять функции математической свертки. Данный подход к вопросу сейчас мы можем увидеть в программах Waves IR, также Wizoo Wizooverb и многих других. Но тут появляется чисто практический вопрос…
Практический вопрос
Зачем звукорежиссеру нужно полное повторение акустических свойств какого-либо концертного зала или церкви? Особенно если он занимается производством современной музыки. На самом деле в этом производстве все настолько утрировано, что нужен просто "вкусный" эффект, а как он пересекается с реалом — далеко не самый важный вопрос. Главное в технических требованиях — это чтобы все звучало прозрачно и отчетливо. По правилам психоакустики эффект реверберации можно просто обозначить, а человеческое сознание или ассоциативный ряд достроит все до нужной картины. Насчет прозрачности вопрос особый — я даже помню такое время, когда музыканты и звукорежиссеры отказывались от ревербераторов вообще, используя только задержки (дилэй), а иногда и их даже не применяли. Вот так стремились к прозрачности и отчетливости. Этому можно найти много объяснений, среди которых — и то, что акустическая система, на которой слушатель воспринимает конечный продукт, также находится в некоем пространстве со своими реверберационными особенностями. А при использовании большого количества реверберационного эффекта в исходном миксе получается "масло масленое". Но этот момент не так важен, как следующий, чисто технический. Он имеет прямое отношение к поп-музыке и шоу- бизнесу. Дело в том, что при финальной обработке и мастеринге трека очень сильно сужают динамический диапазон, достигая значения RMS в -11 — -7 дБ. А что это такое, если простыми словами? Это уменьшение громкостной разницы между самым громким и самым тихим звуком. Таким образом, при наличии большой доли эффекта реверберации при финальной обработке вся эта "смесь волн" вылазит наружу, и общая картина получается не такой уж прозрачной, как виделось при сведении. Поэтому от активного использования данного эффекта многие отказывались, а некоторые даже шли на ухищрения, например, применяя его только к высокочастотной составляющей инструмента или голоса. Но с введением многоканальных систем 5.1, которые сами по себе подразумевают замкнутое акустическое пространство (вернее, его эмуляцию), к ревербераторам вернулись, и сейчас вы можете увидеть сразу несколько систем или плагинов, работающих только в 5.1. Во-вторых, в стандартном производстве от применения реверберационного эффекта полностью отказаться нельзя, поскольку он дает "мягкость" и ощущение пространства. Теперь перейдем в более практическую область и рассмотрим конкретные программы.
WaveArts MasterVerb 5.08
В MasterVerb 5.08 используется сразу несколько алгоритмов реверберации, но, если разбивать все на крупные части, можно сказать, что в этом плагине два ключевых алгоритма: Hall и Plate. Hall унаследован из 4-й версии программы, где разработчики достаточно основательно поработали над эмуляцией акустических особенностей концертного зала, а алгоритм Plate отвечает большей частью за насыщенность (плотность) реверберационного отклика и его протяженность. Взаимодействие этих двух алгоритмов дает просто отличный результат. Схематически работу MasterVerb можно объяснить следующим образом. Поступающий на вход сигнал разделяется на две цепи: "чистую" и цепь обработки.
Цепь обработки состоит из блока предилэя, после чего сигнал поступает на эквалайзер и потом рздваивается на цепи генераторов ранних отражений и поздней реверберации, управление каждым из которых происходит отдельно, а в рамках графического интерфейса программы выполнено и в виде графиков АЧХ. Сигналы от данных генераторов смешиваются и поступают на редактор (генератор) огибающей обработанного сигнала (атака, затухание). И, в принципе, все — дальше идет смешивание. Алгоритм реверберации работает на уровне 32 бит, а используемый в MasterVerb эквалайзер — на 64 битах. В программе имеется очень наглядный трехмерных график, на котором вы можете видеть одновременно и частотную, и временную характеристики эффекта. Нужно отметить, что я знаю MasterVerb практически с первой версии, и тогда, конечно, удивлял очень хороший звук, а теперь это высший пилотаж в плане настроек и получения конечного результата. С программой также поставляется более 30 уже готовых профессиональных пресетов. Она может активно применяться во всех сферах звукорежиссуры, причем использоваться как при сведении для обработки треков, так и при подготовке финального микса и мастеринге.
Prosoniq RaYverb 1.0
Конечно, плохо, что Стефан Бернси (Stephan M. Bernsee) ушел с рынка РС-совместимых, да и новыми разработками сейчас не радует. На самом деле, в звуке это человек-революция. Его алгоритмами насыщено практически все используемое ныне профессиональное звуковое ПО. В принципе, Бернси всегда подходил к стандартным вопросам нетрадиционно, поднимая и решая очень сложные задачи, часто пересекаясь с другими науками. Итак, что же он увидел и применил в реверберации? Используемая в RaYverb технология называется "инверсным рэйтрэйсингом" ("inverse raytracing") и также используется в оптике (лазеры, голография), сейсмологии и астрофизике. Ведь мы все привыкли к тому, что эффект реверберации применяется относительно объекта, расположенного практически непонятно где. Часто можно встретить описание, в котором говорится, что с помощью эффекта реверберации мы отдаляем источник звука и т.п. Бернси подошел к вопросу более буквально. Он взял некое виртуальное помещение, параметры которого можно выбрать самостоятельно либо загрузить сверточный "шаблон", а место расположения источника звука (вперед, назад, вправо, влево) в рамках данной комнаты/помещения можно менять. При этом слушатель полноценно ощущает картину локализации источника звука, слышит акустическую реакцию помещения и т.д. Одновременно с этим можно менять материалы стен, размеры комнат (на самом деле их две) и т.д. На данный момент у идеи RaYverb нет не только продолжения, но и значимых конкурентов. По сравнению с тем же WaveArts MasterVerb эта программа имеет более специфические области применения — такие, как 3D-звук, музыка для игр, озвучка кино и т.д. Хотя, говоря об отсутствии конкурентов, я несколько слукавил…
QuikQuak RaySpace 2.0
RaySpace… Можно сказать о рождении чего-то революционно и концептуально нового, хотя еще не до конца оформившегося. Сама идея RaySpace недалеко ушла от своих родителей — я имею в виду старую программу HMI InMotion. Напомню, что там можно было самому конфигурировать помещение, располагать в нем различные источники звука в разных точках пространства. В основу современного продукта компании QuikQuak RaySpace легли собственные ноу- хау некоего Дэвида Хоскинса (David J. Hoskins). А ключевой алгоритм для этой программы называется DBT (Diffuse Bubble Tracing). Система на самом деле очень проста. Вы самостоятельно рисуете форму помещения, а также различные элементы внутри него. Никаких строгих разграничений по материалам препятствий и стен нет, а просто указываются параметры поглощения и высота. В нарисованном собственными руками помещении вы указываете место расположения слушателя и источника звука (моно/стерео). И, в принципе, все. Алгоритм DBT рассчитывает то звучание, которое получается в результате, и вы слышите то, что должен услышать ваш виртуальный двойник. По звуку… Честно сказать, RaYverb звучит намного эффектнее, более ярко и понятно. А тут получается некая "сыпучая" картина (в программных пресетах то же самое) с большим количеством настроек. Но, приноровившись, можно сделать хорошую картину. Кстати, RaySpace работает не только в стерео, но и в квадро (surround). В отличие от RaYverb, данный ревербератор полностью алгоритмический, т.е. не предусматривающий каких-либо сверточных "шаблонов".
ArtsAcoustic Reverb 1.1.0.1
На самом деле ревербератор от ArtsAcoustic прост, как и его название. Мы имеем стандартное классическое представление за исключением того, что три частотные полосы управляются раздельно друг от друга — хорошее средство для получения прозрачной картины. На самом деле стоит выделить очень хорошее алгоритмическое качество и полное отсутствие всяких "математических сверток". То есть это обычный, если так можно сказать, "ежедневный" профессиональный ревербератор для звукорежиссера. Соответственно, и задачи при его написании преследовались следующие: низкая загрузка CPU, работа на всех частотах дискретизации, обработка на уровне 64 бит и… все.
Подытожим
Недавно я наткнулся на обзор одного товарища, в котором он набрал целую кучу программ-ревербераторов и начал их сравнивать. В одних у него сыпался звук, в других не хватало мягкости, третьи "ели атаку":) и т.д. А на самом деле любая современная программа может дать нужный результат, если подходить с умом и правильно все настроить. Многие могут подумать, что существует некое противостояние между алгоритмическими программами и ПО, работающим на базе сверточных функций. На самом деле и в том, и в другом случае мы говорим о попытках физического моделирования акустических пространств, и не всегда "свертка" звучит лучше алгоритмов, что явно демонстрирует программа WaveArts MasterVerb, основанная на обычных формулах. В качестве опыта вы можете попробовать взять партию фортепиано, обработать ее в MasterVerb и в чем-нибудь "сверточном" типа Waves IR. Лично мне очень нравится первый вариант, хотя второй ближе к оригинальным ощущениям.
Подводя итоги, могу сказать одно: даже 10 лет назад такие возможности в области реверберации, какие нам сейчас предоставляют современные программы, тогдашним специалистам и не снились.
Кристофер, christopher@tut.by
То, что полезно начинающим
На самом деле в природе реверберации нет ничего сложного для понимания. Звук — это упругие волны, распространяемые в воздушной либо какой-нибудь еще среде. Звуковые, как и любые другие, волны могут отражаться, поглощаться, взаимодействовать между собой. В результате в любом помещении или открытом пространстве мы можем услышать послезвучие, обусловленное тем, что волна, встретив некое препятствие, отражается от него и различными путями приходит обратно к слушателю. Поскольку таких препятствий много, то мы получаем целую смесь отраженных звуковых волн, что в сумме дает реверберационный эффект.
Первые эффект-процессоры реверберации
Для того, чтобы вам полностью вникнуть в суть дальнейшего повествования, с моей стороны необходимо упомянуть о первых электрических устройствах, создающих эффект реверберации. К данному эффекту относились весьма тривиально, и решения находились очень простые. Например, так называемые "ленточные ревербераторы". Представьте себе магнитофон, в котором стоит одна записывающая головка и несколько воспроизводящих (считывающих). Стоят они последовательно друг за другом, причем воспроизводящих магнитных головок может быть сколь угодно много. Принцип действия данного ревербератора таков: на вход устройства подается сигнал и сразу же записывается на магнитную ленту, которая, как вы понимаете, перемещается с равномерной скоростью. В дальнейшем на пути ее следования через определенные расстояния стоят воспроизводящие головки, то есть каждая из них считывает только что записанный сигнал, но с некоторой задержкой. Получается множество повторений, что и обуславливает сам эффект реверберации. В данном случае мы рассмотрели самый простой и практически механический способ достижения эффекта, но со временем получили распространение чисто электрические схемы со специально разработанными модулями задержки. Они оказались более надежными и эффективными по сравнению с механическим методом, при этом появилась возможность более сложного моделирования самого эффекта. Но…
На самом деле, когда звуковая волна встречается с препятствием, например, стеной, то лишь одна ее часть отражается, другая же — поглощается. Причем поглощение/отражение происходит выборочно по отношению к частотам, что зависит не только от размера препятствия, но и от его материала. И хотя данное явление уже давным-давно изучено, оно не спешило качественно воплощаться в производственной музыкальной индустрии. Даже первое компьютерное ПО использовало стандартные методы достижения эффекта и работало по принципу простейших устройств, описанных выше. Очень многие звукорежиссеры на протяжении нескольких десятков лет вообще не использовали такие устройства или программы, предпочитая натуральный эффект. Для этих целей они воспроизводили звуки в специальных помещениях (реверберационных комнатах со специальными контурами и т.п.) и записывали сам эффект там.
Ключевым событием или прорывом в области технического представления можно считать появление в середине 90-х программного продукта HMI InMotion, в котором воссоздавалась реальная акустика помещения с учетом поглощений и отражений на определенных частотах, к тому же, источники звука можно было располагать в любой точке пространства, а само помещение конфигурировать по усмотрению пользователя. В формировании эффекта натуральной акустики была задействована далеко не одна сотня фильтров. Правопреемником HMI в этом деле сейчас можно считать компанию WaveArts, но на сегодня у них имеется гораздо менее сложный по структуре эффект-процессор MasterVerb, являющийся стандартным профессиональным ревербератором — не более того. Поскольку получение натурального эффекта реверберации — дело очень трудоемкое, разработчики пришли к тому, что акустические особенности любого помещения можно "сэмплировать", то есть, говоря простыми словами, создавать реверберационные шаблоны, а более сложными словами — применять функции математической свертки. Данный подход к вопросу сейчас мы можем увидеть в программах Waves IR, также Wizoo Wizooverb и многих других. Но тут появляется чисто практический вопрос…
Практический вопрос
Зачем звукорежиссеру нужно полное повторение акустических свойств какого-либо концертного зала или церкви? Особенно если он занимается производством современной музыки. На самом деле в этом производстве все настолько утрировано, что нужен просто "вкусный" эффект, а как он пересекается с реалом — далеко не самый важный вопрос. Главное в технических требованиях — это чтобы все звучало прозрачно и отчетливо. По правилам психоакустики эффект реверберации можно просто обозначить, а человеческое сознание или ассоциативный ряд достроит все до нужной картины. Насчет прозрачности вопрос особый — я даже помню такое время, когда музыканты и звукорежиссеры отказывались от ревербераторов вообще, используя только задержки (дилэй), а иногда и их даже не применяли. Вот так стремились к прозрачности и отчетливости. Этому можно найти много объяснений, среди которых — и то, что акустическая система, на которой слушатель воспринимает конечный продукт, также находится в некоем пространстве со своими реверберационными особенностями. А при использовании большого количества реверберационного эффекта в исходном миксе получается "масло масленое". Но этот момент не так важен, как следующий, чисто технический. Он имеет прямое отношение к поп-музыке и шоу- бизнесу. Дело в том, что при финальной обработке и мастеринге трека очень сильно сужают динамический диапазон, достигая значения RMS в -11 — -7 дБ. А что это такое, если простыми словами? Это уменьшение громкостной разницы между самым громким и самым тихим звуком. Таким образом, при наличии большой доли эффекта реверберации при финальной обработке вся эта "смесь волн" вылазит наружу, и общая картина получается не такой уж прозрачной, как виделось при сведении. Поэтому от активного использования данного эффекта многие отказывались, а некоторые даже шли на ухищрения, например, применяя его только к высокочастотной составляющей инструмента или голоса. Но с введением многоканальных систем 5.1, которые сами по себе подразумевают замкнутое акустическое пространство (вернее, его эмуляцию), к ревербераторам вернулись, и сейчас вы можете увидеть сразу несколько систем или плагинов, работающих только в 5.1. Во-вторых, в стандартном производстве от применения реверберационного эффекта полностью отказаться нельзя, поскольку он дает "мягкость" и ощущение пространства. Теперь перейдем в более практическую область и рассмотрим конкретные программы.
WaveArts MasterVerb 5.08
Prosoniq RaYverb 1.0
QuikQuak RaySpace 2.0
ArtsAcoustic Reverb 1.1.0.1
Подытожим
Недавно я наткнулся на обзор одного товарища, в котором он набрал целую кучу программ-ревербераторов и начал их сравнивать. В одних у него сыпался звук, в других не хватало мягкости, третьи "ели атаку":) и т.д. А на самом деле любая современная программа может дать нужный результат, если подходить с умом и правильно все настроить. Многие могут подумать, что существует некое противостояние между алгоритмическими программами и ПО, работающим на базе сверточных функций. На самом деле и в том, и в другом случае мы говорим о попытках физического моделирования акустических пространств, и не всегда "свертка" звучит лучше алгоритмов, что явно демонстрирует программа WaveArts MasterVerb, основанная на обычных формулах. В качестве опыта вы можете попробовать взять партию фортепиано, обработать ее в MasterVerb и в чем-нибудь "сверточном" типа Waves IR. Лично мне очень нравится первый вариант, хотя второй ближе к оригинальным ощущениям.
Подводя итоги, могу сказать одно: даже 10 лет назад такие возможности в области реверберации, какие нам сейчас предоставляют современные программы, тогдашним специалистам и не снились.
Кристофер, christopher@tut.by
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 02 за 2006 год в рубрике мультимедиа
