Mid/Side-обработка.

Mid/Side-обработка.

M/S-формат очень полезен при обработке звука, поскольку он позволяет независимо манипулировать элементами, находящимися в центре и по краям стереопространства. Однако, нужно не забывать, что любой процесс, изменяющий относительные уровни центрального и бокового сигналов, также изменит стереоширину обрабатываемого источника. Вы можете воспользоваться этим, чтобы расширить стерео и сделать «отверстие» в центре, в которое можно поместить другой источник. К примеру, записывая акустическую гитару при помощи совмещённой пары микрофонов, Вы, скорее всего, получите стереообраз, в котором основная часть энергии сосредоточена в центре. Преднамеренно расширяя его, Вы сделаете отверстие, в которое можно будет усадить вокал. Это не только обеспечит голосу необходимую ясность, но и позволит гитаре быть более заметной в миксе. Здесь главное не перестараться: если раздвинуть её слишком широко, может пострадать моносовместимость.

M/S-обработка приобрела особую важность в 50-х годах, когда начался широкий выпуск стереофонических грампластинок. Так вот, MID-элемент стереосигнала определяет горизонтальное или боковое (lateral) отклонение канавки винилового диска, тогда как SIDE-элемент определяет вертикальное (vertical). Слишком большой уровень бокового сигнала может вызвать массу проблем, включая выброс иглы звукоснимателя из канавки.

Вы можете сказать, что всё это связано с физическими ограничениями винила. Тем не менее, актуальность всех этих вещей не уменьшилась до сих пор. Принуждая низкие частоты находиться в центре, Вы гарантируете, что их энергия будет равномерно распределена между обоими громкоговорителями. Подобная M/S-обработка (или ‘lateral and vertical’) была основным инструментом мастеринга на протяжении половины столетия. Если взять сегодняшний день, то мы также можем найти средства для создания монофонии в определённых частотных областях, встроенные в различные плагины. Например, это функция «mono maker» в некоторых продуктах от Brainworx, или специализированные процессоры типа Nugen Monofilter.

Ещё одно простое применение M/S-обработки – это редактирование стереосигнала, записанного с избыточным количеством реверберации. Обычно, захваченное эхо некогерентно, и существует, главным образом, в боковом канале. Понижая уровень SIDE-канала, можно значительно сократить количество слышимого эха. Кроме того, при помощи эквализации можно уменьшить наиболее заметные элементы реверберации, не сжимая при этом стереообраз. Есть множество плагинов, с той или иной степенью изощрённости предлагающих подобный вид обработки (снова вспоминаются продукты от Brainworx). Также на рынке присутствуют и аппаратные средства, такие, как Rupert Neve Designs Portico 5014 Stereo Field Editor, которые делают очень похожую работу.

Вообще, эквализация SIDE-сигнала – один из мощнейших инструментов обработки в этом формате. Например, повышая частоты в области 8 – 16 кГц, Вы добавляете ширину в самых высоких частотах, заставляя микс звучать более просторно, воздушно и открыто. Если обрабатываемый стереосигнал был захвачен при помощи совмещённых микрофонов или получен путём панорамирования мультитрековой записи, то стерео станет более широким, но при этом останется точным и чётко локализованным.

Однако, если стереосигнал записывался при помощи раздельных пар, то, усиливая боковой канал, Вы ещё сильнее размажете стереообраз. Это даст более широкое, но менее чёткое стерео. Многие люди не считают это особой проблемой, поскольку красочное звучание широкого стерео зачастую перевешивает отсутствие чёткой локализации.

Уменьшая в SIDE-канале низкие частоты, Вы сужаете ширину баса, что зачастую заставляет его звучать более связно и энергично (опять же, «узкий» бас – неотъемлемое требование виниловой записи). Если же повысить низкие частоты, то звук станет более просторным и натуральным. Тем не менее, желательно применять повышение не более 6 dB, используя полочный фильтр с частотой 250 – 600 Гц. И здесь Блюмляйн стал новатором, придумав процесс, называемый «Shuffling». Он преобразует маленькие фазовые различия в низких частотах, существующие между каналами, в различия уровня. Это ещё больше увеличивает ширину стереообраза. Данная техника очень хорошо работает с сигналами, записанными при помощи совмещённых пар микрофонов.

Вы можете использовать M/S-формат при динамической обработке своего микса. Это позволяет независимо изменять динамику центральных и пространственных звуков. Например, если ведущий вокал (который обычно находится в центре) является в миксе слишком громким, Вы можете независимо скомпрессировать MID-канал, что часто помогает изменить баланс, не потревожив более широкие звуки (гитары, подпевки или барабаны). Во многих случаях, здесь полезно использовать многополосный подход, чтобы ограничить частотный спектр обработки. Ещё одна методика, комбинирующая эквализацию с динамической обработкой – управление вокальными сибилянтами, что позволяет не затронуть блеск и ясность более широко звучащих тарелок, гитарных или клавишных партий.

Более сложный вариант M/S-обработки – это манипулирование фазовыми отношениями между MID и SIDE-каналами. Перемещая центральные источники вперёд или назад относительно боковых, Вы изменяете глубину воспринимаемой стереокартины. Подобная функциональность доступна не только в плагинах, но и в вышеупомянутом Portico Stereo Field Editor.

Искусственное стерео при помощи M/S-обработки

Есть несколько способов создания стереофонии из монофонических источников. И у каждого есть свои плюсы и минусы. Одно очень эффективное и полностью моносовместимое решение состоит в том, чтобы использовать монофонический источник как MID-канал, искусственно добавив к нему SIDE-канал. После дешифровки получится нормальный стереосигнал формата L/R.

Чтобы понять, как это работает, представьте певца, стоящего перед парой микрофонов в конфигурации M/S. MID-микрофон, который направлен непосредственно на человека, захватит прямой звук голоса (наш моноисточник). SIDE-микрофон (как Вы знаете, имеет направленность типа «восьмёрка» и расположен так, чтобы её половинки были направлены по сторонам) не захватит вообще никакого прямого звука, но зато поднимет отражения от стен комнаты.

Чтобы не углубляться в дебри, максимально утрируем процесс, считая, что главное различие между прямыми и отражёнными звуками – задержка. Отражённому звуку понадобится больше времени, чтобы достичь стены, отразиться и попасть обратно в микрофон.

Следовательно, чтобы создать простой искусственный SIDE-канал для монофонического источника, достаточно сделать задержанную копию исходного сигнала. Нормальная задержка – между 7 и 70 мс. Чем больше задержка, тем большим будет казаться помещение (потому что звуку понадобится больше времени, чтобы достичь стен и вернуться обратно). Хотя, убедительность эффекта достаточно сильно зависит от исходного звукового материала. 70-миллисекундная задержка будет, скорее всего, неплохо смотреться с оркестровой записью, но в случае с сольной акустической гитарой результат будет звучать совершенно неубедительно. Ещё раз повторимся: поскольку уровень SIDE-канала (относительно центра) определяет впечатление от общей ширины стереокартины, следует экспериментировать с временем задержки и уровнем. Вообще, чем сложнее спектр исходного звука, тем лучше работает эффект. Стоит сказать, что значительное преимущество этой методики состоит в том, что она обладает прекрасной моносовместимостью: суммируя обработанный сигнал в моно, Вы полностью удаляете искусственный SIDE-компонент, оставляя только оригинальный моноисточник.

Теперь давайте разберёмся, как вообще здесь возникает стереоэффект? Всё дело в том, что этот способ «нарезает» оригинальный звук на узкие спектральные компоненты и распространяет их через всё звуковое поле. Время задержки определяет, как будет разделён сигнал (то есть, самую низкую частоту, которая будет затронута), а уровень SIDE-канала определит, насколько широким будет это распространение. Основа этого процесса – пара чередующихся гребенчатых фильтров в левом и правом каналах. Матрица конвертирует M/S в L/R-формат, суммируя и вычитая MID и SIDE-каналы, и если Вы комбинируете сигнал с задержанной версией самого себя, то в результате получите эффект гребёнчатой фильтрации.

Используя подобную схему, Вы можете создать искусственное стерео из монофонического источника. Полярность правого фильтрованного канала перевёрнута относительно левого, таким образом, при суммировании в моно искусственный сигнал полностью исчезает. Однако, оригинальный источник обеспечивает моносовместимость.

Задержка создаёт фазовое смещение, которое изменяется в зависимости от частоты. В низких частотах, имеющих длинную волну, смещение не очень велико. Поэтому, уровень низов в левом канале возрастёт (M+S), а в правом – уменьшится (M-S). Это предоставляет некоторые проблемы, о решении которых мы поговорим чуть позже. С повышением частоты задержка создаёт более выраженное смещение: пики исходного сигнала частично или полностью совпадают с впадинами задержанного, и наоборот. Таким образом, в результирующем спектре появляется ряд глубоких вырезов, напоминающих зубцы расчёски.

Поскольку задержанный сигнал для правого канала поступает с инверсией фазы, то и «гребёнка» также будет перевёрнута относительно левого канала: где у одной находятся вырезы, у другой будут пики. Это означает, что одни частоты появятся только в левом канале, а другие – только в правом. Наш одураченный слух интерпретирует это как сильно стёртую стереокартину. Конечно, здесь нет никакой информации о реальном расположении, но звучит это очень эффектно.

Неприятный побочный эффект – усиление низких частот в левом канале (из-за суммы реального MID и искусственного SIDE-каналов) и полное отсутствие в правом (в результате вычитания). Задержка, используемая при создании искусственного бокового сигнала, обычно слишком мала, чтобы привести к значительным изменениям фазы низких частот. Поэтому, в левом канале происходит практически полное сложение низкочастотных сигналов, а в правом – практически полное вычитание (говорю практически, поскольку небольшая разница фаз здесь всё-таки присутствует). В итоге получается весьма кривая стереокартина. Однако, решить эту проблему очень просто: достаточно обработать искусственный боковой сигнал обрезным НЧ-фильтром, чтобы не было никакого стерео в низких частотах и весь бас остался зафиксированным в центре. Фильтр с частотой среза около 100 Гц обычно работает очень хорошо.

Искусственное стерео при помощи реверберации и задержки

Ещё один способ создания искусственного стерео – это использование реверберации. Основная идея позади этого метода состоит в том, что большинство музыкальных инструментов имеет слишком малые габариты, чтобы слушатели, находящиеся на расстоянии более нескольких футов, смогли ощутить их размеры. В данных случаях, ощущение стереофонии создаётся благодаря отражениям комнаты. Их то мы и сможем сымитировать при помощи процессоров-ревербераторов.

Если Вы настроите пэтч, в котором имеются очень сильные ранние отражения и отсутствует реверберационный хвост (или он уменьшен до минимума), то сможете получить очень убедительный стереоэффект. В идеале, хвост должен отсутствовать полностью. Моносовместимость этого способа должна быть довольно неплохой, хотя, скорее всего, при суммировании останутся некоторые призвуки реверберации. Баланс между сухим звуком и эффектом определит перспективу (насколько далеко будет находиться источник), а состав ранних отражений определит, насколько большой будет комната.

Кроме того, можно использовать короткую задержку. Её можно получить не только при помощи соответствующих процессоров, но и просто копируя и сдвигая дорожки внутри DAW. Используется задержка в диапазоне 5 – 15 мс. Естественно, оба канала надо развести по панораме. Однако, при моносуммировании, комбинация оригинального и задержанного сигнала приводит к эффекту гребёнчатой фильтрации, что зачастую очень сильно окрашивает звучание инструмента. Чтобы минимизировать проблему, можно уменьшить уровень задержанного канала или использовать несколько задержек с разными параметрами. Однако, всё это ослабляет впечатление от стерео.

Измерение.

Легко увлечься расширением стереобазы и, в итоге, получить звук, абсолютно не имеющий никакой моносовместимости. Проблемы могут быть разными: от умеренной окраски, ухудшения баланса или тонких «фазовращательных» эффектов, до полного пропадания некоторых инструментов. Таким образом, на всех этапах производства следует проверять моносовместимость своего материала: регулярно нажимайте кнопку «МОНО» в микшере или в процессоре, и тщательно прислушивайтесь к любым побочным эффектам обработки.

В процессе работы используйте измерители фазы между правым и левым каналами. Есть два основных типа таких приборов: стрелочный фазокоррелометр и стереогониометр, по сути, представляющий собой осциллограф, показывающий фигуры Лиссажу. Обе разновидности доступны как в виде аппаратных устройств, так и в виде плагинов. Самый простой – это фазокоррелометр, имеющий шкалу, маркированную от 1 до -1 и разделённую посередине нулём. В принципе, он не всегда является стрелочным прибором. Сейчас распространены измерители, выполненные в виде ряда светодиодов (или а-ля газоразрядная трубка). Область от 0 до +1 обычно окрашивается в зелёный цвет, область от 0 до –1 – в красный. Принцип работы его примерно таков: он осуществляет умножение сигналов, а затем интегрирует произведение. Прибор должен действовать независимо от входных уровней сигналов. С этой целью сигналы предварительно проходят через ограничители. Для умножения сигналов применяется кольцевой балансный модулятор. Время интеграции интегрирующей цепочки выбирается с расчетом, чтобы оно было больше наибольшего времени T, свойственного сигналу, как стационарному процессу. Проинтегрированное за время T произведение сигналов, пропорциональное коэффициенту корреляции, регистрируется прибором

Фазокоррелометр.

Если левый и правый каналы одинаковы (то есть, это моноисточник), то между ними нет никаких фазовых различий, и измеритель покажет +1. Говоря более научным языком – оба канала полностью когерентны (коррелированны). Уменьшая когерентность (то есть, вводя стереофонию), Вы увидите, что стрелка начнёт колебаться в диапазоне от нуля до +1. Колебания стрелки прибора в зоне, близкой к нулю, означает отсутствие корреляции между правым и левым сигналами. В этом случае звучание, сохраняя моносовместимость, воспринимается наиболее стереофоническим, с широкой стереобазой.

Комментарии: