Dźwiękowa Technika Studyjna

Transkrypt

1 Dźwiękowa Technika Studyjna DTS 1

2 Efekty i trochę o miksowaniu DTS 2

3 Mechanizm miksowania Wizja efektu końcowego Miks częściowy i odsłuchiwanie sekcji Ekspozycja elementów charakterystycznych Miksowanie w 3D wysokość, głębokość, szerokość Poprawna reprezentacja częstotliwości Przejrzystość nagrania (konieczność filtracji) Wprowadzenie efektów pogłosu; mikrofony ambientowe, overheady Panorama, opóźnienia (przesunięcia fazowe) DTS 3

4 Elementy miksu Balans poziom głośności poszczególnych ścieżek Panorama rozmieszczenie źródeł w przestrzeni Zakres częstotliwości poprawna reprezentacja wszystkich częstotliwości Efekty rozmiar sceny Kompresja kontrola zmian poziomu głośności źródeł DTS 4

5 Od czego zacząć miks? Gitara basowa Stopa (muzyka taneczna) Werbel (muzyka rockowa) Mikrofony ponad zestawem perkusyjnym (tzw. overheady ) Wokal lub instrument prowadzący (np. gitara, klawisze) Ścieżki instrumentów towarzyszących od najwyższych tonów (skrzypce) do najniższych (bas) np. szkoła nowojorska najpierw bas, następnie pozostałe instrumenty DTS 5

6 Panorama Phantom center Pozorny trzeci głośnik pomiędzy dwoma głośnikami w konfiguracji stereofonicznej Trzy skrajne pozycje (lewa, centralna, prawa) Centralna (wokal, stopa, bas) Big mono Pseudostereofoniczne efekty umieszczane w skrajnych pozycjach L/R Można umiejscowić źródła niesymetrycznie oraz stosować przesunięcia fazowe Pierwsze nagrania stereofoniczne: L=wokal, R=reszta Problem z niskimi częstotliwościami poza centrum DTS 6

7 Cele korekcji Zwiększenie przejrzystości i wyrazistości elementów Wirtualna zmiana rozmiarów elementów Wzajemne dopasowanie elementów miksu DTS 7

8 Korekcja Equalizery Graficzne Parametryczne DTS 8

9 Zakres częstotliwości 6 podzakresów (1) Sub-bass (16-60Hz) Pasmo dodaje muzyce energii, zbyt duża ekspozycja powoduje efekt dudnienia dźwięku. Wykorzystywane do wyeksponowania sekcji rytmicznej i efektów. Bass (60-250Hz) Typowe miejsce dla sekcji rytmicznej. Efektem ekspozycji jest gruby i mięsisty dźwięk. Nadmiar powoduje buczenie dźwięku. Low-mid ( Hz) Pierwsze harmoniczne większości instrumentów. Nadmiar skutkuje efektem telefonicznym. Ekspozycja dolnego zakresu ( Hz) - efekt rogu, ( Hz) - efekt metaliczny DTS 9

10 Zakres częstotliwości 6 podzakresów (2) High-mid ( Hz) Pasmo poprawiające zrozumiałość mowy. Ekspozycja zakresu ok. 3KHz w ścieżce wokalnej i stłumienie tego zakresu w pozostałych pozwala zwiększyć głośność i zrozumiałość. Presence ( Hz) Pasmo odpowiadające za przejrzystość i wyrazistość instrumentów i głosu. Ekspozycja zakresu powoduje wrażenie zbliżenia dźwięku. Brilliance ( Hz) Określa przejrzystość i jasność dźwięku. Nadmierna ekspozycja zwiększa artefakty pochodne od sybilantów DTS 10

11 Zakres częstotliwości i jego opis DTS 11

12 Zakres częstotliwości Zasady realizacji Dopasować poziom odsłuchiwanego sygnału Jeśli za niski, mogą pojawić się zniekształcenia związane z nieliniowością zestawu (wzmacniacz + monitory) Jeśli zbyt wysoki, może wystąpić zjawisko nadmiernego wyeksponowania niektórych częstotliwości Wzmacniać kilka wąskich zakresów częstotliwości zamiast jednego szerokiego Instrument solo brzmi inaczej niż w miksie Im mniej instrumentów w miksie, tym muszą być bardziej wyeksponowane Korekcję przeprowadza się przed innymi efektami (ze względu na wprowadzane przesunięcia fazy) DTS 12

13 Zakres częstotliwości Realizacja korekcji Przejrzystość i wyrazistość Stłumienie korekcją parametryczną ok. -8dB wybranych częstotliwości z zakresu ( Hz) Wzmocnienie pojedyńczych częstotliwości w paśmie (1-4kHz) oraz niewielkie wzmocnienie fragmentów pasm w zakresach (5-10kHz) oraz (10-15kHz) Powiększenie rozmiarów instrumentów Wzmocnienie zakresu (40-250Hz) dwa regiony poniżej i powyżej 100Hz Kompozycja w miksie Dominujący zakres częstotliwości dla każdego instrumentu DTS 13

14 Zakres częstotliwości Instrumenty (1) Gitara basowa (50 80 Hz) atak ok. 700 Hz, struny ok. 2,5 khz Stopa ( Hz) atak ok. 400 Hz, wybrzmienie ok. 3 5 khz Werbel ( Hz) wybrzmiewanie ok. 900 Hz, chrzęszczenie ok. 5KHz, trzaski ok. 10 khz Tomy ( Hz) atak ok. 5 7 khz Kocioł ( Hz) atak ok. 5 khz DTS 14

15 Zakres częstotliwości Instrumenty (2) Hi hat (ok. 200 Hz) wybrzmienie (8 10 khz) Gitara elektryczna ( Hz) prezencja (1,5 2,5 khz) Gitara akustyczna (ok. 240 Hz) pełnia ok. 80 Hz, prezencja (2 5 khz) Pianino pełnia ok. 80 Hz, prezencja (2,5 5 khz) Głos pełnia ok. 120 Hz, wzmocnienie ok. 240 Hz, prezencja ok. 5 khz, sybilanty ok. 5 khz, przestrzeń ok kHz Skrzypce pełnia ok. 240 Hz, drapanie (7 10 khz) DTS 15

16 Efekty Rozmiar sceny Manipulacja rozmiarem sceny Dodanie przestrzeni Poszerzenie (excitement) Powiększenie Przesunięcie (oddalenie) Niewielki pogłos lub krótkie opóźnienia powiększają źródło dźwięku Korekcja pogłosu pozwala na przesunięcie pozornego źródła dźwięku i uzyskanie bardziej przestrzennego brzmienia DTS 16

17 Efekty Przykłady 1. Filtracja (filter) wzmacnianie lub tłumienie wybranych zakresów częstotliwości. 2. Echo, opóźnienie (echo, delay) 3. Pogłos (reverb) symulacja akustyki pomieszczenia 4. Chorus (chorus) - dodawanie przestrzeni lub znaczących zniekształceń. 5. Flanger - zniekształcenie przypominające przelatujący samolot (JET u Pioneera). 6. Vocoder, Autotune dyskretyzacja tonacji (np. utwór "Belive" Cher) 7. Pitch shifter - zmiana wysokości sygnału audio (także bez zmiany jego tempa) 8. Przesterowanie (distorsion) - dodaje drapieżności materiałowi muzycznemu. 9. Aliasing, resampling efekty niewłaściwie zastosowanych przekształceń DSP stają się efektami pożądanymi (np. utwór Linkin Park In the end ) 10. Slicer - efekt polegający na cięciu dźwięku (wstawianie krótkich przerw lub wyciszanie nagrania). 11. Sampler - nie jest to do końca efekt - zadaniem samplera jest nagranie do pamięci fragmentu materiału muzycznego. Mając nagrany fragment możemy go odtwarzać (także w pętli). DTS 17

18 Efekty Echo Dźwięk bezpośredni + dźwięk odbity (opóźnienie min ms) Pierwsze realizacje (linia opóźniająca) Linia telefoniczna sygnał z miasta do miasta i z powrotem W latach 60-tych magnetofon z trzema głowicami DTS 18

19 Filtr FIR - Pojedyncze odbicie Efekty Echo y(n)=x(n)+ax(n-d), H(z)=1+az -D Filtr IIR Wielokrotne odbicie y(n)=ay(n-d) +x(n), H(z)=1/(1-az -D ) DTS 19

20 Efekty Echo Opóźnienie D>4410 dla D = [td*fs], gdzie td>100ms przy częstotliwości próbkowania fs=44,1khz Dla td rzędu pojedynczych ms uzyskujemy filtr grzebieniowy Zamiast a filtr dolnoprzepustowy symulacja tłumienia powietrza Sprzężenie zwrotne kolejne odbicia o amplitudzie malejącej wykładniczo Echo o zmiennym czasie opóźnienia (muti-tap delay) DTS 20

21 Efekty Reverb 1. Dźwięk bezpośredni 2. Wczesne odbicia - pierwsze ms 3. Późne odbicia pogłos Wczesne odbicia (predelay) szczególnie ich lokalizacja mają wpływ na wrażenie przestrzeni i głębi dźwięku Symulacja wsp. pochłaniania powietrza filtracja dolnoprzepustowa w ramach TDL Efekt Haas a < 40 ms różnicy między dźwiękiem bezpośrednim a odbitym = nie słyszymy echa DTS 21

22 Pierwsze realizacje Efekty Reverb Komory pogłosowe pomieszczenie wyłożone różnymi materiałami odbijającymi i rozpraszającymi; w środku zainstalowany był głośnik oraz mikrofon Płyty pogłosowe wytwarzające pogłos w arkuszu stalowej blachy pobudzanej do drgań Pogłos sprężynowy system stalowych drgających sprężyn (stosowane do dziś w niektórych realizacjach wzmacniaczy) Procesory sygnałowe DTS 22

23 Efekty Reverb Reguła Schroeder a gęstość odbić w tzw. ogonie pogłosowym musi wynosić przynajmniej Aby uzyskać łagodną i naturalną odpowiedź Transmitancja pojedynczego filtru: H(z)=(-g+z -M )/(1-gz -M ) Trzy sekcje filtrów wszechprzepustowych Schroeder a (ekspander impulsowy, dyfuzor impulsowy) zwielokrotnienie pojedynczych odbić typowa wartość dla g = 0,7; wartości opóźnienia M są liczbami pierwszymi (np. 1051, 337, 113) Filtry można zagnieżdżać: H 1 (H 2 (z)) zamiast opóźnienia, kolejny filtr. Takie rozwiązanie jest równoważne z filtrem kratowym. DTS 23

24 Efekty Reverb Algorytmy pogłosu Schroeder a: DTS 24

25 Efekty Reverb Algorytmy pogłosu Schroeder a: Równoległe połączenie filtrów grzebieniowych Kaskadowe połączenie filtrów wszechprzepustowych Zmienne odstępy między odbiciami DTS 25

26 Efekty Reverb Sieci pogłosowe FDN (Feedback Delay Network) DTS 26

27 Efekty Reverb DTS 27

28 Efekty Reverb typy efektu 1. Hall symulacja sal koncertowych; taki typ efektu może być stosowany przede wszystkim do wokalu, instrumentów solowych, klasycznych itp.; 2. Room efekt odpowiadający akustyce pomieszczeń o mniejszych gabarytach, typowo mieszkalnych; stosowane są do uplastyczniania rozmaitych pomocniczych instrumentów, chórów, instrumentów perkusyjnych, sekcji smyczków itp.; 3. Chamber podobne do poprzednich, lecz naśladowane tu pomieszczenia są jeszcze mniejsze i akustycznie bardziej głuche; 4. Plate odwzorowanie jasnych, sypkich pogłosów, wytwarzanych niegdyś przez płyty pogłosowe; użyteczne do perkusji, sekcji instrumentów dętych, przesterowanych gitar elektrycznych; 5. Spring - spotykany rzadziej, symuluje sprężyny pogłosowe, użyteczny przede wszystkim do gitar elektrycznych; 6. Gated - pogłos bramkowany, uzyskiwany dawniej przez skracanie wybrzmienia normalnego pogłosu przy użyciu bramki szumu; stosowany do perkusji: werbla, dużego bębna i tamtamów, użyteczny również przy krótkich czasach ataku bramki do uplastyczniania wokalu i innych instrumentów; 7. Reverse - pogłos odwrócony, 8. Church lub Cathedral odwzorowanie akustyki Kościołów, 9. Stage scena. DTS 28

29 Efekty Chorus y(n) = a 1 x(n) + a 2 x(n - d(n)) Wykorzystanie linii opóźniających z modulowanym opóźnieniem (CHORUS & FLANGER) (czytamy próbki z linii opóźniającej szybciej lub wolniej ) Wrażenie brzmienia kilku, lekko odstrojonych instrumentów, grających unisono tę samą partię. Zmiana opóźnienia (20 40 ms) powoduje zmianę wysokości dźwięku: zmniejszanie opóźnienia podwyższa dźwięk zwiększanie opóźnienia obniża tonację Dodanie do sygnału oryginalnego jednej lub kilku kopii z różnymi wartościami zmieniającego się opóźnienia wrażenie chóru Duża przestrzeń stereofoniczna efekt szczególnie zalecany do stosowania z instrumentami klawiszowymi i gitarami. DTS 29

30 Efekty Chorus Parametry: Liczba głosów liczba kopii sygnału Częstotliwość sygnału modulującego LFO < 3 Hz (typowo ok. 0,25 Hz) Głębokość modulacji depth Współczynnik sprzężenia zwrotnego Można także zamiast LFO stosować generator liczb pseudolosowych Dłuższy czas opóźnienia niż w przypadku flangera Stereofoniczność osiąga się przez realizację dwóch zestawów parametrów dla kanału lewego i prawego. DTS 30

31 Efekty Flanger y(n)=a 1 x(n)+a 2 x(n-d(n)), d(n)=d/2(1-cos(2πfn)), F - częstotliwość zmian opóźnienia, D - zakres zmian (amplituda) Zwielokrotnione wrażenie pływania i załamywania się barwy dźwięku Krótka linia opóźniająca - czasy opóźnień ok ms, w chorusie ms. Częstotliwość modulacji ok. 1 Hz. DTS 31

32 Efekty Flanger Działanie podobne do filtru grzebieniowego; Dynamiczna zmiana rozkładów minimów i maksimów modułu transmitancji Wersje analogowe linie opóźniające + zmiana częstotliwości próbkowania Wersje cyfrowe odcinanie, interpolacja lub zaokrąglanie próbek dla niecałkowitych opóźnień DTS 32

33 Efekty Flanger Podstawowe parametry: Głębokość (depth) - g Szybkość (speed) przesuwania się nacięć filtra - f Tryb pracy odejmowanie lub dodawanie oryginalnego sygnału Średnie opóźnienie M Tylko równomiernie rozmieszczone nacięcia. Rozwiązanie nieidealne z powodu: logarytmicznej, a nie liniowa percepcji, wrażenia znajdowania się w tubie rezonansowej, możliwości tłumienia dźwięków wraz z harmonicznymi. Najlepiej używać do dźwięków szumowych lub nieharmonicznych DTS 33

34 Przesuwanie fazy za pomocą filtracji pasmowozaporowej (notch filter) ze zmienną częstotliwością Efekty Phaser Dla częstotliwości ω 0 następuje skok przesunięcia fazowego Przestrajanie ω 0 za pomocą LFO Możliwe wykorzystanie kaskady filtrów wszechprzepustowych o skoku fazy 180 stopni DTS 34

35 Efekty Phaser vs Flanger W przypadku Phasera, sygnał wtórny, będący kopią oryginału jest przesunięty nie w czasie lecz w fazie. Phaser przesuwa poszczególne składowe w czasie proporcjonalnie do częstotliwości modulowany filtr wszechprzepustowy Phaser nacięcia w dziedzinie częstotliwości rozmieszczone nieregularnie; Flanger - jednorodnie Phaser i flanger stwarzają efekt wzajemnego wzmacniania lub osłabiania się składowych harmonicznych w całym spektrum. DTS 35

36 Efekty Pitch shifter Wielkość przesunięcia wysokości tonu zależy od nachylenia przebiegu piłokształtnego oraz od długości linii opóźniającej Zmiana wysokości dźwięku wytwarzanego przez instrument lub głosu DTS 36

37 Efekty Vocoder Zaprojektowane do kodowania i przesyłania sygnału mowy w telekomunikacji (Bell Laboratories, lata 30-te) Podział pasma częstotliwości na podpasma Analiza sygnału w podpasmach Wyodrębnienie obwiedni amplitudy (Envelope Follower) Resynteza Wyodrębnienie parametrów widmowych jednego dźwięku i zastosowanie ich do modulacji innego dźwięku DTS 37

38 Zakres dynamiki Headroom Headroom zdolność systemu do przeniesienia chwilowych, głośniejszych partii sygnałów. Koncert rockowy: Nominalny: 100 db SPL Headroom: 20 db System nagłośnieniowy Poziom nominalny: 110 db SPL Headroom: 6 db Koncert symfoniczny Poziom nominalny: 90 db SPL Headroom: 30 db DTS 38

39 Zakres dynamiki Kompresja DTS 39

40 Zakres dynamiki Kompresja - ekspansja DTS 40

41 Kompresja... jako kontrola dynamiki Gitara basowa Wyrównanie różnic w głośności poszczególnych dźwięków Wyrównanie różnic między uderzeniem w strunę a wybrzmieniem Wokal Poprawa zrozumiałości tekstu zmniejszenie różnic między głośnymi i cichymi partiami Likwidacja zniekształceń sybilantów (5 10 khz) Werbel, stopa DTS 41

42 Kompresja parametry Materiał Attack Release Ratio Hard/Soft Gain reduction Wokal fast 0.5 sec 2:1-8:1 soft -3-8 db Głośny wokal fast 0.3 sec 4:1-10:1 hard db Gitara akust ms 0.5 sec 5:1-10:1 soft/hard 5-15 db Gitara elektr. 2-5 ms 0.5 sec 8:1-10:1 hard 5-15 db Perkusja 1-3 ms 0.2 sec 5:1-10:1 hard 5-15 db Bas 1-10 ms 0.5 sec 4:1-12:1 hard 5-15 db Mix fast 0.4 sec 2:1-6:1 soft 2-10 db Ogólne fast 0.5 sec 5:1 soft 2-10 db DTS 42

43 Kompresja i jej wpływ na sygnał 1. Mała wartość wsp. kompresji (RATIO), AT i RT 3. Mała wartość RATIO, AT i RT + czas podtrzymania 2. Większa wartość RATIO, większy AT i RT 4. Bardzo małe czasy AT i RT DTS 43

44 Kompresja... jako efekt Kompresja środka Sumowanie ścieżki skompresowanej z przefiltrowaną ścieżką oryginalną (100 Hz - 10 khz) Werbel bramkowanie i ekspansja (ok db), korekcja i ewentualny pogłos Wokal współczynnik kompresji np. 4:1, średnie czasy ataku i zwolnienia Gitary współczynnik kompresji np. 20:1, czasy ataku i zwolnienia zgodne z rytmem utworu DTS 44

45 Efekty Płaszczyzny efektów Każdy instrument we własnym środowisku Podział ze względu na szerokość pasma Nie stosować skrajnych ustawień panoramy Pogłos nakładany na wszystkie źródła w celu scalenia sceny Długie czasy opóźnień (>100 ms) oraz głośniejsze efekty oddalają i rozmywają źródło dźwięku Opóźnienia o czasach dopasowanych do tempa utworu są mniej dostrzegalne DTS 45

46 Efekty Przykładowe realizacje Wzmocnienie wokalu Chorus o małym czasie modulacji, panorama ustawiona w skrajnych położeniach, różne czasy oraz parametry korekcji EQ w kanałach Rozstrojony wokal Stereofoniczny przesuwnik wysokości (pitch shifter) jeden kanał przestrajany wyżej, drugi niżej. Keyboard Stereofoniczne opóźnienie o niewiele różniących się czasach (np. 221 ms i 222 ms) Gitara Przesunięcie między kanałami o ok. 10 ms Opóźnienie i oryginał w tym samym kanale (ok. 20 ms) Monofoniczne opóźnienia w kanałach (ok. 25 i 50 ms) DTS 46

47 Literatura B. Owsinski, The Mixing Engineer's Handbook B. Katz, Mastering Audio B. Owsinski, The Recording Engineer's Handbook D. M. Huber, Modern Recording Techniques, Focal Press, 2001 A. Czyżewski, Dźwięk cyfrowy, AOW EXIT, Warszawa (1998) K.B. Benson, Audio Engineering Handbook, McGraw Hill (1988) K.C.Pohlman, Principles of digital audio, McGraw Hill (1995) R. Derry, PC Audio Editing, Focal Press, 2003 DTS 47