Zwiększanie głośności w praktyce cz. I

W tym wpisie przedstawię narzędzia wykorzystywane w ostatnim etapie masteringu w celu zwiększenia średniego poziomu muzyki. Oczywiście moim celem nie jest zachęcanie do nadużywania tych metod - kłóciłoby się to z ideą mojego bloga. Chcę pokazać jakie są skutki stosowania tych narzędzi oraz jak wpływają one na brzmienie.

Normalizacja

Pierwszym sposobem na zwiększenie głośności materiału jest normalizacja. Jest to proces, który w żaden sposób nie wpływa na brzmienie poza tym, że zwiększa głośność. Jak to się dzieje? Program skanuje cały plik szukając największej wartości chwilowej sygnału (peak), a później o tą wartość podnosi głośność materiału.
Przykład: utwór ma maksymalną wartość peak -2.5 dB FS, zatem program zwiększa głośność całego materiału o 2.5 dB FS. Dzięki temu nowy plik z utworem ma maksymalną wartość peak 0 dB FS, czyli największą jaką może mieć plik audio (więcej o wartości peak tutaj).

Widać, że natrafiamy na granicę, której za pomocą normalizacji nie da się przeskoczyć - 0 dB FS. Dalszy proces zwiększania głośności (średniego poziomu sygnału) wiąże się z ograniczaniem dynamiki, czyli różnicy pomiędzy najgłośniejszym a najcichszym dźwiękiem, aby pokonać granicę 0 dB FS.

Limiting (ograniczanie)

Limiter jest narzędziem wykorzystywanym w studiu przede wszystkim do zwiększania głośności. Jak za jego pomocą można przekroczyć 0 dB FS?
Największe wartości sygnału występują zazwyczaj dla uderzeń perkusji - tom tomów, werbla czy stopy. Limiter scisza te uderzenia, dzięki czemu później (jak w normalizacji) może zwiększyć głośność całości. Proces ten, w odróżnieniu od normalizacji, wpływa na brzmienie materiału. O ile dla małych wartości tłumienia (kilka dB) jest praktycznie niezauważalny, to gdy działa zbyt mocno wpływa na osłabienie ataku zwłaszcza elementów perkusji. Wartość o jaką limiter ścisza najgłośniejsze fragmenty sygnału to gain reduction (GR).

Poniższy filmik przedstawia wykorzystanie limitera, jego wpływ na brzmienie w zależności od ustawień.

Clipping

Jest to jeden z najordynarniejszych sposobów na ograniczenie wartości sygnału. Zasada działania jest prosta: jeśli sygnał ma większą wartość niż próg zadziałania, nadaj mu wartość równą temu progowi. Skutkami clippingu są tak zwane flat tops (płaskie szczyty). Taki sposób zwiększania głośności ma bardzo dużą wadę - zniekształcenia. Przybliżanie kształtu sygnału do przebiegu prostokątnego (wskutek wypłaszczania jego maksimów) wiąże się ze zwiększeniem ilości wysokich
częstotliwości, co bardzo wyraźnie słychać.

Darmowy clipper GClip

Poniżej filmik przedstawiający brzmienie clippingu.

Clipping ma jednak także swoje zalety. W porównaniu z limitingiem zachowuje dużo więcej 'uderzenia', 'mocy'. Poniżej przedstawiam film wykonany przez Iana Shepherda, który dokonuje porównania limitera z clipperem o różnych ustawieniach.

Jak widać nie ma jednego doskonałego narzędzia stosowanego w celu zwiększenia poziomu średniego sygnału. Limiting osłabia brzmienie, czyni je bardziej delikatnym. Natomiast clipping zachowując agresywność dodaje dużą ilość zniekształceń. Oczywiście aby uzyskać najlepsze rezultaty trzeba skorzystać z kilku narzędzi, ale o tym w następnym wpisie.

Replay gain i "gorący mastering"

Wielokrotnie wspominałem o tym, jak ważna przy odsłuchu muzyki jest głośność. Powstaje zatem pytanie praktyczne: jak w łatwy sposób wyrównać głośności odsłuchiwanej muzyki na swoim komputerze?
Najprościej zaopatrzyć się w darmowy odtwarzać foobar2000 lub winamp i skorzystać z funkcji Replay gain. Skanuje ona wybrane utwory i wyrównuje ich głośności. Nie ingeruje to w sam dźwięk, zapisuje tylko informację (jako metadata) o tym o ile dB odtwarzacz ma ściszyć utwór podczas odtwarzania. W razie potrzeby informację tę można później w łatwy sposób usunąć. Obliczanie głośności uwzględnia wspominane już na tym blogu krzywe jednakowej głośności. Dostępne są dwie opcje skanowania utworów: album oraz track.

Track - wersja track skierowana jest do osób słuchających wybiórczo pojedynczych utworów różnych wykonawców lub z różnych płyt. Dzięki niej wszystkie utwory odtwarzane jeden po drugim będą miały w przybliżeniu taką samą głośność.

Album - osobiście polecam tą wersję, gdyż skanuje ona głośność całego albumu i nadaje taką samą wartość wzmocnienia wszystkim utworom. Jest to szalenie ważne dla osób, którzy częściej słuchają całych płyt, ponieważ zachowane są takie same proporcje pomiędzy poszczególnymi utworami jak oryginalnie, a różne albumy mają zbliżoną głośność. Poniżej przykład.

Powiedzmy, że mamy na płycie obok siebie dwa utwory - ciężki rockowy numer a zaraz po nim spokojną balladę. Najprawdopodobniej ballada jest cichsza i delikatniejsza od poprzedzającego ją utworu. W przypadku skanowania z opcją track głośności tych dwóch utworów zostaną wyrównane. Oznacza to, że ballada będzie przez Replay gain bardziej wzmocniona niż poprzedni utwór, przez co jej delikatność (która była intencją wykonawcy) całkowicie przepadnie.
Używając opcji album obu utworom przypisana zostanie taka sama wartość wzmocnienia (wynikająca ze wzmocnienia całego albumu), dzięki czemu oryginalny balans pomiędzy ostrym utworem a balladą zostanie zachowany.

Innymi słowy - wersja track zdecydowanie niszczy 'jedność' płyty, ale świetnie nada się do odtwarzania muzyki na imprezie! Osobiście najczęściej słucham muzyki albumami, dlatego polecam opcję ablum.


Dlaczego gorący mastering nie ma sensu?

W ostatnim poście pisałem o standardzie wprowadzonym do amerykańskiej telewizji. Narzucony próg -23 LUFS oznacza w przybliżeniu wartość DR23. Replay gain jest nieco mniej surowy - wyrównuje głośność do poziomu około -19 dB RMS, standard Spotify to około -15 dB RMS. Także iTunes stosuje algorytmy wyrównujące głośność. Co z tego wynika? W przypadku emisji w amerykańskiej telewizji materiał DR6 (przeciętny album wydany po 1997 roku) będzie ściszony o 17 dB! W pozostałych przypadkach wielkości te są odpowiednio mniejsze.

Dwa utwory wyrównane do -23 LUFS, z lewej Amy Winehouse Stronger than me z płyty Frank (2003), z prawej Toto 'Till the end z płyty Farenheit (1986)

Jak widać na powyższym obrazku im głośniejszy będzie materiał tym więcej będzie niewykorzystanego zakresu - headroom'u:
Stronger than me DR7, niewykorzystany zakres 14,9 dB,
'Till the end DR16, niewykorzystany zakres 7,4 dB.
Efekty pokazałem już w pierwszym wpisie, jednak przypomnę jeden filmik:

Jaki jest zatem sens 'gorącego masteringu', skoro coraz powszechniej stosuje się wyrównywanie głośności, a w mediach staje się to obowiązkiem? Przecież kwestią czasu jest przeniknięcie amerykańskiego telewizyjnego standardu do Europy, a także zastosowanie go w rozgłośniach radiowych. Wydaje się, że nie ma to sensu, choć nadal powstają produkcje skażone myśleniem "głośniejszy=lepszy".

W następnym poście napiszę o tym jakim procesom poddaje się muzykę, aby otrzymać głośne rezultaty.