Профилактика нелинейных искажений

Как уже было сказано ранее, каждый элемент звукового тракта привносит в сигнал нелинейные искажения. Чем большее расстояние проходит звук с высоким уровнем звукового давления, тем больше порождается нелинейных искажений. Исходя из этого, необходимо по возможности сокращать звуковой тракт.

Также необходимо учитывать, что воздух сам по себе также является нелинейным, и в тех местах, где существуют высокие уровни звукового давления (в горловинах рупоров или раструбах медных духовых инструментов), наличие интермодуляционных искажений может быть довольно заметным. Поэтому при расстановке микрофонов этот фактор необходимо учитывать.

Искажения могут возникнуть в самом начале электроакустической цепи. Например, воздушное давление, действующее на микрофон (вызванное ветром или взрывными согласными при их произнесении очень близко к микрофону), может вызвать перемещение его мембраны за пределы рабочего диапазона.

Нелинейные искажения касаются всех элементах звукового тракта, однако главным источником искажений в тракте будет усилитель мощности, в котором основным является нелинейность передаточных характеристик активных элементов: транзисторов и электронных ламп, а в трансформаторных усилителях также добавляются нелинейные искажения трансформатора, связанные с нелинейностью кривой намагничивания. Хотя искажения и неизбежны, важно знать, что они ничтожно малы по сравнению с искажениями, вносимыми бытовой аппаратурой.

Также неотъемлемая часть профилактики нелинейных искажений – регулировка уровня при записи звука. Как уже было сказано ранее – искажения, возникающие при превышении допустимого порога, могут безвозвратно ухудшить звук. Потому при записи необходимо пользоваться индикаторами уровня.

Соблюдение этих правил позволит звукорежиссеру сократить коэффициент искажений в звуковом тракте и избежать связанных с ними проблем.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ КАК ВЫРАЗИТЕЛЬНОГО ПРИЁМА В ЗВУКОРЕЖИССУРЕ

Нелинейные искажения не всегда носят негативный характер. В некоторых случаях они используются как особый выразительный прием. Искажения могут обогатить звучание как отдельного музыкального инструмента, так и всей композиции, сделать его ярче, насыщеннее.

В сфере музыкальной индустрии существуют направления, где используются электромузыкальные инструменты и различные виды связанной с ними звуковой обработки: искусственная реверберация, дилей, и многие другие. В их число можно включить и приемы обращения к нелинейным искажениям, например, дисторшн (distortion), овердрайв (overdrive) и фузз (fuzz).

Дисторшн – общее название эффекта, создаваемого путем жесткого ограничения амплитуды, благодаря которому появляются нелинейные искажения. Он включает в себя подвиды: овердрайв и фузз.

Впервые эти эффекты появились в рок-музыке, где музыкантам требовалось новое, необычное, иногда агрессивное, звучание для выражения молодежного протеста (феномен контркультуры).

Существует несколько версий возникновения рассматриваемых приемов, но в большинстве своем они сходятся к следующему. Рок-группы стали выступать в больших залах, в то время как гитарные аппараты и гитарная акустика еще не обладали достаточно большой мощностью. Музыкантам приходилось «накручивать» громкость, что приводило к перегрузке усилителей и по входу, и по выходу. Однако такой необычное «неправильное» перегруженное звучание с нелинейными искажениями понравилось всем: как музыкантам, так и слушателям. Например, представители американской рок-группы «Link Wray and his Ray Men» специально разбивали лампу усилителя для получения шумного, грязного звука для гитарного соло (1958 г., композиция «Rumble») Известно, что лидер коллектива в поисках принципиально нового звука специально проделывал дыры в колонках и усилителях. В результате этого к звуку добавлялся дребезг и шум. С этого момента изменение звучания нелинейными искажениями посредством выведения сигнала за пределы линейного участка устройства стало главным гитарным эффектом в рок-музыке.

Традиционным способом создания усилителей являются вакуумные лампы. Они имеют максимальное входное напряжение, выше которого начинается сдвиг усиливаемого сигнала, а также минимальное, при котором также начинается сдвиг. Когда какая-либо часть входного сигнала подходит к этому пределу, усиление сигнала лампами становится менее линейным, а это означает, что части сигнала, имеющие меньшее напряжение, усиливаются больше чем те, которые имели большее напряжение. Это вызывает сжатие пиков выходящего сигнала, в результате чего сигнал выглядит "сплющенным". Также генерируются новые гармоники (четные), которые добавляют "тепла" и обогащают тембр инструмента. Такой тип обработки сигнала называется овердрайв (рис.1).

Рис. 1. Виды клиппирования.

Транзисторы, встроенные в усилители, работают более линейно и таким образом точнее усиливают сигнал, пока входное напряжение не выходит за пределы рабочей области. При превышении предела сигнал будет клиппировать без сжатия. Этот тип искажений, называемый фузз, производит больше нечётных гармоник. На выходе получается прямоугольная форма волны, а жесткое звучание напоминает жужжание или зуммер.

Для удобства переключения исполнителем чистого тембра на перегруженный, а также для создания необходимой их комбинации, была разработана специальная педаль. Производством педалей и процессоров гитарных эффектов занимаются такие компании, как Zoom, Digitech, Boss, Korg и многие другие. Но качество звука педалей, приемлемое на сцене, недостаточно для студийной записи. Поэтому стали выпускаться устройства гитарных эффектов специально для студий. Они имеют характерный рэковый дизайн и предназначаются для звукорежиссера, который получает возможность использовать эту обработку как во время записи, так и на этапе сведения. Наиболее качественные образцы производят компании Marshal, Roland, Lexicon, Rocktron.

Кроме традиционных эффектов (овердрайв, фузз), существуют множество других, таких как, например, квадрофузз («QuadraFuzz») и диджитал дисторшн («Digital Distortion»). В сфере программного обеспечения идет постоянное развитие и разработка подобных средств. Поэтому провести анализ их работы на данный момент достаточно сложно.

Рассмотренные эффекты могут быть получены многими способами, с помощью специальной педали, усилителей, предусилителей, синтезаторов, динамиков или цифровых программ, моделирующих работу усилителей при перегрузке. В большинстве случаев музыканты используют их комбинацию для получения своего неповторимого тембра.

Нелинейные искажения в качестве выразительного средства используются не только для электроинструментов. Применение искажений к определенной части спектра может сделать звучание более четким и прозрачным. По такой схеме работает устройство Aphex Aural Exciter (эксайтер). Название «эксайтер» защищено авторским правом, поэтому другие производители обычно называют свои приборы «энхансер» (часто с добавлением «психоакустический»).

Поступающий на вход эксайтера сигнал делится на две ветви: по одной из них он передается на выход без изменения, а в другой подвергается процессу преобразования, и после обработки в процессоре подмешивается к прямому сигналу. В основе процесса лежит принцип генерации второй гармоники. Кроме второй, синтезируются и некоторые высшие гармоники. Вновь сгенерированные гармоники невелики по амплитуде и существенно не изменяют уровень сигнала, однако оказывают огромное влияние на качество звука. Добавление высокочастотных составляющих как раз и позволяет оживить звук, придать ему естественность. В отличие от эквалайзера, эксайтер сам достраивает высшие гармоники, отталкиваясь от огибающих основных тонов. То есть происходит не усиление требуемых частот, а добавление новых обертонов.

Эксайтер может быть использован для обработки отдельных инструментов как при записи отдельных дорожек, так и при сведении. Электронные музыкальные инструменты приобретают насыщенность и естественность звучания; гитара – прозрачность, ударные и бас-гитара – четкий щелчок. Широкие возможности дает эксайтер и для обработки вокала: подчеркиваются тембральные особенности голоса, улучшается его четкость и разборчивость. В ряде случаев эксайтер поможет компенсировать потери высоких частот при реставрации фонограмм. Но при отсутствии подобных проблем такая обработка только приведет к напряжению и перенасыщению в звучании.

С появлением цифровой записи звукорежиссеры получили чистый звук. С исключением всех аналоговых приборов, которые применялись в прошлом для записи и обработки звука, исчезли и нелинейные искажения. Однако изменения, вносимые ими, окрашивали звучание, делая его традиционным для определенных направлений в музыке. Поэтому появились программы, которые отвечали за эмулирование аналогового звука. Эффект насыщения сигнала особыми гармониками называется сатурация, а такие программы (плагины) называются сатураторами. Данная обработка является частным случаем эксайтирования. Она широко применяется в звукорежиссуре для имитации различных видов аудиоаппаратуры. На сегодняшний день сатураторы являются одним из способов достижения более теплого и яркого звучания композиции на этапе ее сведения.

Существует несколько видов сатурации.

Л амповая сатурация получила наибольшее распространение. В ее основе – свойство ламповых усилителей вносить нелинейные искажения в сигнал при превышении допустимого порога. При обработке каждого конкретного частотного диапазона сатурацией к основному сигналу добавляются характерные для лампового звука четные гармоники. Для такой обработки можно использовать плагин Wave arts tube saturator (рис.2).

Рис. 2. Интерфейс эмулятора Wave arts tube saturator

Ленточная сатурация имитирует звук старых катушечных магнитофонов. Нелинейные искажения, вносимые магнитной лентой, являются основной частью суммарных нелинейных искажений, возникающих в канале магнитной записи. Определяются они нечетными гармониками, причем основную роль играет третья гармоника. Искажения добавляют в звук грубые, резкие, острые призвуки. Тем не менее, продуманное количество таких гармоник способно также углубить звучание. Многие звукорежиссеры добиваются аналогового звука в цифровых треках, копируя его на качественный магнитофон, и затем снова оцифровывают сигнал. Для виртуальной обработки используется эмулятор Ferric TDS (рис.3).

Рис. 2. Интерфейс эмулятора Variety Of Sound Ferric TDS

Трансформаторная сатурация менее распространена и более специфична. Здесь работает принцип искажения сигнала, проходящего через обмотки трансформатора. Для такой обработки используется сатуратор Tessla Pro (рис.4).

Рис. 4. Интерфейс эмулятора Variety of sound Tessla Pro

«Эффект пластинки» применяется для обработки всей композиции. Существуют виртуальные процессоры эффектов, например iZotope Vinyl, добавляющий характерные для пластинки шумы и нелинейные искажения (рис.5).

Рис. 5. Интерфейс плагина iZotope Vinyl

«Эффект мегафона» применяется для обработки голоса, также создается с помощью нелинейных искажений. Этот эффект есть в процессорах TC HELICON VoiceTone Synth, TC Helicon VoiceWorks Plus, которые представлены в виде вокальной педали (рис.6).

Рис. 6. Вокальная педаль TC HELICON VoiceTone Synth

Все эти эффекты используются в звукозаписи довольно часто. Поэтому знание специфики нелинейных искажений помогает звукорежиссеру избегать ошибок и дает возможность улучшать звучание не только отдельных инструментов, но также и общего микса.

Дата добавления: 2015-07-08