Compresia Dinamică
Am vrut sa scriu un articol despre compresia dinamica in paralel, considerand ca ar fi foarte utila pentru multi, insa am zis sa incepem cu inceputul – pentru ca e ca la teoria muzicala: nu poti invata gamele daca nu stii notele muzicale. Incep cu compresia dinamica, si voi intra in detalii pe rand, ajungem deci si la compresia dinamica in paralel.
Compresia dinamica reduce diferenta intre semnalele de nivel inalt si cele de nivel scazut ale unui semnal audio. Este utila pentru a imbunatati o inregistrare a unei voci sau instrument, fie el real sau virtual, si pentru a da consistenta si uniformitate unei melodii, album, inregistrari de voce, coloana sonora a unui film, etc.
Aparatul electronic care face o astfel de compresie dinamica se numeste compresor dinamic, sau pur si simplu, compresor. Compresoarele pot fi analogice, digitale, sau doar software (care, inevitabil, sunt tot digitale). Ele au diverse setari ce se pot folosi pentru a prelucra semnalul audio intr-un anume fel, in functie de ce considera inginerul de sunet ca are nevoie sa scoata din acel semnal audio.
Cea mai comuna utilizare a compresiei dinamice este ridicarea nivelurilor scazute ale semnalului pentru a evidentia detaliile care altfel s-ar auzi mult mai slab sau deloc, dintr-o inregistrare. Asta face orice instrument sau voce sa sune mai prezent, mai consistent.
De exemplu, un vocalist are tendinta de a canta sunetele inalte mai tare decat sunetele joase ca frecventa. Compresorul poate fi folosit in acest caz pentru a mai echilibra si uniformiza vocea pe parcursul piesei. Manual se poate obtine un efect similar prin miscarea fader-ului de pe mixer in functie de cum urmeaza vocea sau un instrument sa cante, cel care face asta anticipand ce urmeaza, eventual dupa mai multe repetitii. Compresorul face asta automat, fiind un aparat sau soft. Se mai poate face si prin miscarea automatizata a fader-ului in mixer digital sau in DAW. Insa un compresor mai are si alte setari ce il fac mai usor de utilizat si cu rezultate foarte bune in multe cazuri. Uneori si combinatia intre automatizarea volumului si compresie dinamica este folosita.
Compresor dinamic realizat manual de Christian Mike Sugar
Cele mai importante setari ale unui compresor sunt ratio (raportul) si threshold (pragul). Ma voi referi la ele in engleza pentru ca vei intalni pe marea majoritate a aparatelor denumirea in engleza, nu are sens traducerea, decat ca fapt divers.
Ratio – cantitatea de compresie care se aplica semnalului.
Threshold – este pragul nivelului peste care se aplica compresia, adica doar semnalele care trec de acel nivel sunt comprimate, nu si restul.
De exemplu daca setezi un threshold de -10 dB, ratio la 4:1, si semnalul ajunge la -6 dB, fara compresie, aplicand compresia, va iesi din compresor un semnal de – 9 dB. Adica orice semnal care trece de -10 dB, este redus la un sfert din cantitatea care trece de prag. Trec 4 dB de prag, deci un sfert din 4 inseamna ca doar 1 db va mai trece de acel prag, iar peste -10 dB cu 1 dB inseamna ca semnalul va atinge -9 dB.
Setarea de ∞:1 inseamna limitare – adica tot ce trece de prag este redus astfel incat sa nu mai treaca de prag. Asta se obtine si cu o setare 60:1. Sunt si exceptii, varfurile care intervin brusc, precum acele “atacuri” care sunt de fapt o crestere foarte brusca a semnalului, in care copresorul nu are timp sa reactioneze.
Compresorul mai are setari si pentru attack si release, prin care setezi cat de rapid sa raspunda compresorul la schimbarile de semnal.
Attack – este perioada in care compresorul scade semnalul ca sa ajunga la valoarea setata de ratio.
Release – este perioada in care compresorul da drumul la semnal sa ajunga din nou cum era inainte.
Pentru a usura utilizarea compresoarelor dinamice, setarile de attack si release sunt in milisecunde de cele mai multe ori, si reprezinta perioada de timp in care compresorul modifica semnalul cu o anumita valoare in dB, prestabilita de producatorul compresorului respectiv, de multe ori aceasta fiind 10 dB.
De exemplu daca compresorul are setata din fabrica valoarea de 10 dB la unitatea de timp, un attack setat la 1 ms va insemna ca intr-o milisecunda semnalul va scadea cu 10 dB, iar in 2 ms cu 20 dB. Nu sunt convins ca se intelege ce vreau sa zic aici, dar daca ai intrebari nu ezita sa imi scrii mai jos un comentariu.
Multe din compresoarele dinamice au setarile de attack si release reglabile, pe cand la altele acestea depind de circuitul electric si de semnalul de intrare, variind in functie de acest semnal.
Soft knee / hard knee
O alta setare ce o poate oferi un compresor, dar nu e obligatoriu, este soft knee sau hard knee. Nu-si are sens traducerea, mai bine explic ce face fiecare:
Soft knee creste treptat raportul de compresie odata cu cresterea nivelului semnalului, ajungand cel mult la nivelul de compresie setat, deci nu comprima direct la raportul setat, ci ajunge acolo, treptat. Evident, hard knee face invers, adica comprima direct cu raportul setat, tot ce trece peste threshold. Daca folosesti soft knee, nu se va auzi asa de proeminent trecerea de la semnalul necomprimat la cel comprimat.
Unele compresoare lucreaza cu o medie a semnalului (Root Mean Square RMS) in loc de varfurile lui (peak, sau valorile instantanee). Asta ajuta la o compresie relevanta pentru felul nostru de a percepe taria semnalului audio.
Din punct de vedere constructiv exista mai multe tipuri de compresoare, pe lampa, optic, sau pe tranzistori, insa nu voi intra in detalii de electronica. Fiecare compresor se vrea a fi transparent, adica semnalul care iese din el sa fie comprimat dar sa nu sune a fi comprimat, cu toate astea, cam fiecare compresor are felul sau personal de a prelucra semnalul, ramane sa iti alegi cu care vrei sau poti sa lucrezi.
Oricum, eu zic ca nu trebuie sa te impiedici de lipsa unui anumit compresor cand lucrezi la o melodie; lucrezi cu ce ai, fa sa sune excelent cu ce poti, fara sa ai nevoie sa testezi un milion de compresoare. Da, poate cele scumpe suna mai fain sau iti ofera niste avantaje, dar invata sa lucrezi foarte bine cu ce ai deja si scoate toata zeama din ce ai.
Prin comprimarea dinamica, amplitudinea semnalului scade, ca urmare este nevoie sa compensam acea scadere, prin ridicarea intregului semnal, dupa compresie – asta face Make-up Gain, sau Gain.
Uneori lucrezi cu semnale mono (o voce inregistrata cu un singur microfon, de exemplu), alteori cu semnale stereo – daca vrei sa aplici compresie pe intreaga melodie, sau pe bus-ul stereo din mixer unde ai mixata percutia, sau diverse seturi de voci sau instrumente, etc. Ai nevoie in cazul semnalelor stereo, de cele mai multe ori, cu cateva exceptii, sa aplici aceeasi compresie pe ambele canale simultan, chiar daca ele difera intre ele, adica varful doar unuia din ele trece de threshold, pentru a nu strica imaginea stereofonica. Pentru asta ai asa numita functie Stereo Linking.
Iar exceptiile de care vorbeam sunt cazurile cand intr-adevar stii ce faci, si vrei sa aplici compresii diferite pe cele doua canale dintr-un semnal stereo.
In lumea digitala e mai simplu de lucrat in multe cazuri pentru ca poti asculta usor daca e bine asa sau daca e bine asa. Si apoi lasi cum auzi ca suna mai bine.
Look-ahead este o functie conceputa pentru a depasi problema de a fi fortat sa faci un compromis intre ratele de atac lent, care produc schimbari lente de amplificare a sunetului, si ratele de atac rapide, capabile a captura tranzitiile. Daca setezi atac rapid, copresorul pana observa ca semnalul a crescut, si reactioenaza, deja acel varf a trecut necomprimat; iar daca setezi atac lent, portiunile scurte tranzitorii care dau o nuanta importanta sunetului, se pierd. Atunci functia de look-ahead “se uita” inainte, “vede” cum vine semnalul, si reactioneaza in timp real atfel incat sa pastreze portiunile tranzitorii si atacul scurt, dar sa si comprime semnalul.
Ca fapt divers, in functionarea ei (a functiei) semnalul de intrare este impartit in doua, iar o parte din cele doua este intarziata. Semnalul neintarziat este analizat, si in functie de el, se aplica compresia pe semnalul intarziat, care apare la iesire. Aceasta intarziere este dezavantajoasa la semnalele ce trebuiesc prelucrate in timp real (concerte, discursuri,prezentari, etc), dar daca lucrezi intr-un DAW la un semnal deja inregistrat, poti aplica o astfel de compresie dinamica, fara sa iti mai pui problema intarzierii.
La ce folosim compresia dinamica?
Cand inregistrezi sunete cu dinamica mai mare decat dinamica permisa fizic de mediul de inregistrare, ai nevoie sa faci o compresie dinamica, pentru a nu ajunge in distorsiuni, si pentru a capta semnalul integral. De exemplu (si imi place sa dau tot timpul acest exemplu) daca inregistrezi un tren care trece pe langa tine la 5 metri sa zicem, e foarte probabil sa ai un sunet cu o dinamica foarte mare, undeva la peste 90 dB, pentru ca daca e noaptea, in padure si iarna (adica nu ai pasari, insecte, alte vietati care sa faca zgomot) si e si zapada, aproape ca ai liniste deplina (poate cativa dB, sau daca adie putin vantul sau ai ceva zgomote, poate ai 30 dB sa zicem in jurul tau ca zgomot – probabil ca auzi de la 5 metri soaptele unui om. Cand trece un tren de marfa, fara ca locomotiva sa sune, sunetul poate ajunge lejer spre 120 dB, iar daca si suna locomotiva… cu atat mai mult. Cum mediile de inregistrare ajung cu greu la o astfel de dinamica, solutia este sa faci o compresie dinamica inainte de a intra semnalul in recorder. Altfel, ori distorsioneaza, ori pierzi sunetele fine ce se aud cand trenul se apropie, inainte sa treaca prin fata ta. Unele recordere au un compresor incorporat, care, in anumite limite, isi face treaba excelent.
In concerte sau in studio se folosesc compresoarele dinamice pentru a uniformiza vocile, pentru a schimba putin sunetul unor instrumente, pentru a face un mix mai consistent, sau chiar pentru a limita un semnal ca el sa nu ajunga la distorsiuni.
Limitarea semnalului nu difera prea mult de compresie ca prces, doar ca perceptie si utilizare. Un limitator este un compresor cu setarea foarte mare a compresiei, si un attack foarte rapid, multi ingineri de sunet considera o compresie de peste 10:1 ca fiind limitare.
Exista si denumirea de brick wall limiting – are o compresie foarte mare si un atac foarte rapid. Scopul este ca nimic din semnalul audio sa nu treaca de acel prag setat, folosind setari de compresie de la 20:1 pana la ∞:1 . Daca majoritatea semnalului se loveste de acest zid (brick wall) si este limitat, in loc de limitarea unor varfuri accidentale, ocazionale, rezultatul poate sa sune neplacut, distorsionat. Acest fel de limitare se foloseste mai mult ca masura de protectie in aplicatii de sunet si de difuzare in direct, concerte, etc.
Unele dispozitive electronice de larg consum includ limitatoare. Sony utilizează sistemul de limitare automata a volumului (AVLS), pe unele scule audio portabile (Walkman, MiniDisc, CD Player, etc).
Compresia dinamica este folosita si in unele amplificatoare sau sisteme de sunet, pentru a nu deteriora difuzoarele boxelor la volume mari sau diverse incidente tehnice (pocniturile produse de scoaterea mufei dintr-o chitara electrica amplificata de exemplu).
In general posturile de radio emit semnal (foarte) comprimat dinamic. Desi pentru audiofili si melomani un sunet bun inseamna un sunet dinamic, si compresia dinamica excesiva are niste avantaje pentru mediul in care se foloseste, adica radio. Sunetul de radio este foarte comprimat dinamic pentru a se auzi mai usor in mediile zgomotoase si a se reda bine pe aparatele cu performante slabe. “Bine” insemna nu ca suna fain, ci ca se aude si se intelege ce este acolo. Adica pe un radio portabil, telefon, pe care deseori le auzi in medii zgomotoase – in masina, pe strada, in casti de strada, in magazine, restaurante, cantine, stranduri, diverse localuri, etc. In acele conditii trebuie sa se auda si inteleaga materialul audio, fie ca e voce sau muzica; astfel, compresia dinamica face audibile portiunile care altfel ar fi la un volum prea mic si s-ar pierde. Desigur, nu poti face auditii Hi-Fi in acele locuri si pe asa scule, dar aici e locul unde compresia in exces este utila.
Un alt loc unde compresia este utila insa personal am constatat ca nu se foloseste fie din comoditate, fie din nestinta, sunt supermarket-urile unde exista o muzica de fundal, si uneori intervine o voce peste, care face diverse anunturi cateva secunde, apoi revine acel fundal muzical. Am observat ca fara o compresie setata corect, acele voci suna mult prea tare si deranjeaza clientii din magazin, si cu toate astea, uneori nici nu se intelege clar ce spune acea voce. O comparatie ar fi posturile de radio unde este setata o compresie puternica dar de catre cineva care se pricepe, si vocea de la radio se suprapune foarte bine peste fundalul muzical, se intelege clar si fundalul, si vocea, si nu deranjeaza cand se trece de la una la alta.
In studio cand lucrezi la o melodie trebuie sa aplici compresie doar daca si unde este cazul. Nu tot ce se inregistreaza se comprima dinamic, si nici mixul final nu il comprimi foarte mult – trebuie sa sune dinamic si bine pe sistemele Hi-Fi. Aici, de-a lungul anilor, odata cu folosirea pe scara larga a mediului digital, s-au scos piese care suna tot mai tare, uneori pana la distrugerea piesei, pentru ca nu mai suna bine, si despre asta am scris intr-un articol, despre asa numitul Loudness War.
Am sa revin cu un articol despre diverse tipuri de compresie dinamica si alte detalii. Pana atunci, testeaza compresoarele din DAW-ul pe care il folosesti in prezent, joaca-te cu setarile si vezi ce face fiecare in practica.
ATENTIE! Utilizarea in exces a compresiei dinamice poate distruge o melodie – altfel extraordinara, iar utilizarea comerciala “sa sune tare” iti va tine inregistrarea departe de audiofili, melomani, si alti pasionati de muzica, chiar daca ai o compozitie extraordinara, aranjamente excelente, voce si instrumentisti de exceptie, inregistrare “ca la carte”, indiferent cate zeci de ore ai muncit la piesa.
6 Comments
Extrem de bun articolul tau, Armin.
As dori sa mai adaug si eu unele lucruri care, insa, pot deranja anumiti oameni, insa imi asum responsabilitatea si, ca orice pareri, sunt subiective.
Din cauza standardelor de sunet extrem de scazute din cluburi si, in general, a preferintelor muzicale actuale mai mult decat discutabile, folosirea compresoarelor sau, mai rau, a limitatoarelor a insemnat in multe situatii pur si simplu distrugerea a tot ceea ce a fost caldura de sunet – a se vedea aici discurile de vinil, dar nu numai. Mi-am cumparat recent, pe vinil, pt ca pe CD le aveam oricum, Pink Floyd – The Wall si Division Bell, Jean-Michel Jarre Oxygene 1-6, precum si Equinoxe. Toate vinilurile au fost inregistrate cu tehnologiile actuale, dupa remasterizarea benzilor originale. Am luat totusi un Jarre, Oxygene 1-6 si pe CD, remasterizat.
Cand cumperi un vinil, te astepti automat la un sunet cald, intim, familiar, mult diferit de un CD rece, exact si oaresicum fara suflet. Sigur ca vinilurile pe care le-au cumparat ai mei in anii 80 din afara au fost ascultate de multe ori si nu se mai aud la fel, desi au fost extrem de bine intretinute (probabil ca fostul pick-up cu belt-drive si cu un ac mai slab dpdv calitativ si-au spus cuvantul in timp). Dar acelea mentin sunetul cald, la vinilurile actuale faci din ce in ce mai greu diferenta dintre un vinil si un CD, iar asta mi se pare foarte dezamagitor.
Nu pot sa spun daca in etapa de remasterizare s-au folosit compresoare serioase (pe tuburi / lampi sau pe tranzistori) sau din astea digitale, ca n-am fost acolo in studio.
Dar imi vine greu sa accept ca un sunet de Pink Floyd, chiar unul relativ actual de tip Division Bell (pt ca ei si-au schimbat de multe ori sound-ul de-a lungul timpului) poate suna la fel de bine digitizat. Orgile Hammond, efectele complexe folosite de Gilmour pur si simplu sunt din era analogica, a vinilurilor si inregistrarilor pe benzile de magnetofon, pe vremea cand sunetul era sunet, NU zgomot. ARP-urile si Moog-urile folosite de Jarre, in egala masura, inseamna sunet adevarat, analogic, ca si tonurile extrem de calde generate de un Prophet 5, Oberheim OB-8, Jupiter 8 sau, pt oamenii mai instariti care aveau bani de dat pe elefanti super-grei (la propriu si la figurat), CS-80 – nu ca instrumentele mentionate mai sus, in afara de CS-80, n-ar fi fost din categoria super-grea, la figurat.
Poate ca par un pic rautacios, dar in ciuda avantajelor evidente, mediul digital a distrus atat din caldura sunetului, fiind folosit de multe ori prost, cat si din efortul oamenilor de a realiza un sound autentic pt audiofili. Pana la urma, aici a dus existenta DAW-urilor si a tot ce inseamna usurinta in utilizare, pt ca odata cu usurinta in utilizare vine si lenea. Inginerul ala de sunet care-si muncea creierii pe un Tascam 85-16B era obligat sa aiba urechi pt sunet, nu pt zgomot. Da, recunosc, nici mie nu mi-ar placea sa tai benzi in nestire si sa trebuiasca sa le re-lipesc cu precizie matematica pana mi se face acru daca am facut vreo greseala, un DAW (sau un mediu digital, in genere) salveaza extrem de mult timp si nervi inutili, dar orice e digital ar trebui folosit cu atentie si cu masura, cum bine ai spus, Armin, ‘less is more’.
Din cauza asta exista diferenta intre sunet de tip Pink Floyd, Depeche Mode, Jarre, Vangelis, Mike Oldfield, Queen, pe de o parte, si “sunet” de tip Rihanna sau Lady Gaga. Poate ca multi or sa ma contrazica sau o sa-mi sara in cap citind astea, dar sunetul s-a oprit undeva putin dupa 1990, cu mici exceptii. Am luat-o un pic offtopic, insa ce se cauta acum sunt compresoare si limitatoare folosite gretos de mult, inainte de master fader, sa sune tare, suficient cat sa concureze o lansare de naveta Columbia. Ca nu mai vorbim de sunet, cui ii pasa ? Si aici nu e neaparat vina publicului cat a celor care promoveaza ‘valorile’ sonore actuale si care in loc sa educe publicul si sa-l influenteze spre calitate, mai rau il strica.
Hey, Cip!
Am tot vazut ca pe forumuri exista de mult timp o discutie despre diferentele intre analogic si digital, fiecare parte argumentand in favoarea uneia. Cred ca e bine sa alegem cu urechea proprie, si sa optam pentru ceea ce ne incanta pe fiecare.
Cat despre partea cu cultura, ar fi bine ca lumea sa cunoasca mai multe si sa aleaga in cunostinta de cauza mediul pe care asculta muzica. Din pacate comoditatea bate de multe ori preferintele pentru calitate.
Foarte bine-venit articolul Armin, mai ales varianta mp3.
Merci, ma bucur ca e util.
Ascultam acum varianta audio a articolului si mi-am aduc aminte de o chestie neclara mie.
Zici ca, uneori, dupa compresor trebuie intercalat un etaj de make-up gain, pentru ca cica semnalul de la iesirea compresorului este atenuat de acesta. Avand in vedere ca un compresor nu este altceva decat un etaj cu amplificare variabila (automat), de sa te complici sa mai bagi un etaj de make-up gain cand poti ajusta compresorul sa … atenueze mai putin ?
Raspunsul ar putea fi in modul de functionare al unor compresoare. Din cate am studiat pana acum, cel putin compresoarele care au un FET ca element activ (deci componenta care efectiv ajusteaza amplificarea interna a compresorului), trebuie sa lucreze cu semnale care nu depasesc 40-50mV, pentru ca altfel FET-ul baga distorsiuni la greu. In acest caz, compresorul are nevoie de o atenuare grosolana a semnalului de intrare, si apoi, dupa prelucrare, ar fi logic sa fie nevoie de ceea ce as intelege eu prin make-up gain.
La situatia descrisa de mine te-ai referit cand vorbeai de make-up gain ?
Salut Ciprian,
Ca si componente electronice nu am studiat compzitia compresoarelor. Dince am inteles despre situatia data de tine, nu cred ca e cea de care vorbeam eu in articol.
Indiferent cum o face din pdv electronic, constructiv, compresorul, taie din volumul semnalului. Iar ca sa continui cu exemplul pe care eu l-am dat, daca ai in semnal de -6dB(FS, evident), si il treci printr-un compresor cu starile de threshold la 10-dB si ratio 4:1, ziceam ca trece doar un decibel peste pragul de -10 dB, deci rezultatul semnalului va avea -9dB. Pentru ca el avea initial, inainte sa intre in compresor, -6 dB, si apoi la iesire are -9, rezulta o scadere cu 3dB. Aceasta atenuare se poate compensa din make-up gain, daca ridici semnalul de iesire cu 3dB sa zicem (dar nu e obligatoriu, o piti face cu cat vrei tu, paote doar 2, paote deloc, paote 10 ca sa distorsioneze, depinde de ce vrea cel care prelucreaza semnalul) vei avea iarasi un semnal de -6dB, DAR de data aceasta comprimat dinamic, pentru ca odata cu ridicarea lui, s-au amplificat si semnalelel ce inainte erau sub -10 dB, tot cu 3 dB, deci va suna totul mai tare. iar daca nu aplici make-up gain, in conditiil din exemplul dat, daca cobbori threshold-ul treptat, vei observa cum scade treptat semnalul de iesire, proportional.
Cel mai simplu este sa iei un semnal audio, o melodie, sa o treci printr-un compresor, fie el hardware sau software, si sa te joci cu setarile – eventual poti pleca de la exemplul dat. Si vezi cum reactioneaza. Si asa poti auzi exact ce face make-up gain; cand faci mixul unei piese, sa zicem ca ai locuri unde vocea se pierde in mix ca e prea incet in acel loc, nu a fost inregistrata/interpretata uniform, si ai nevoie sa ii aplici o compresie dinamica, pentru a o uniformiza.
Daca o treci prin compresorul setat ca in exemplul nostru, varfurile ce ajungeau la -6dB dupa compresie vor atinge doar -9dB. Iar scazand threshold-ul, pentru a comprima o parte mai mare din semnal, va scadea si semanalul de iesire din compresor, si vei auzii apoi vocea in mix uniformizata – ceea ce ai vrut initial, dar mult mai incet ca inainte, deci ai nevoie sa o ridici; da, sigur ca poti face asta din fader-ul de pe mixer, dar cu acel fader poate ca deja esti la -3dB, nu mai poti ridica de el prea mult, si atunci faci asta din make-up gain, ca sa compensezi pierderea de semnal datorata compresiei dinamice.
Daca vrei sa construiesti un compresor, pe partea de electronica nu cred ca te pot ajuta cu mare lucru; daca vrei sa il faci pentru cineva anume, sau pentru a-l vinde cuiva care sa il foloseasca intr-un studio sau home studio, ar fi fain sa intrebi persoana in cauza ce se asteapta de la un compresor, ce functii ar vrea sa aiba pe el, si de ce functii se poate lipsi.
Nu stiu daca am inteles perfect intrebarea ta si daca am reusit sa iti raspund perfect la ea.
Te rog scrie-mi daca mai ai nelamuriri sau nu am inteles eu ce trebuia sa iti raspund.