Procesory dynamiki cz. I - kompresor, limiter

KOMPRESOR

To jeden z najczęściej używanych procesorów z grupy „dynamików”, zarówno w studiu nagrań, przy rejestracji poszczególnych śladów, ich obróbce oraz w procesie masteringu całości zgranego materiału, jak i w trakcie nagłaśniania koncertów. Bez nich też w zasadzie nie może się obejść żadne profesjonalne studio emisyjne każdej szanującej się rozgłośni radiowej (a także studio TV), z tym że tam bardziej popularny jest jego „kuzyn”, kompresor pasmowy. Ale i dla „zwykłego” też miejsce się znajduje. O kompresorze pasmowym w kolejnym numerze, teraz zajmijmy się kompresorem w jego podstawowej wersji.

Kompresor jest to więc wzmacniacz (tak, tak – z punktu widzenia jego budowy czy też zasady działania) charakteryzujący się wzmocnieniem jednostkowym (czyli przenoszący sygnał bez jakiejkolwiek zmiany) w sytuacji, gdy poziom sygnału wejściowego jest niższy od ustalonego progu kompresji (threshold). Sygnały przekraczające ten zadany próg kompresji są odpowiednio mniej wzmacniane, w proporcji odpowiadającej współczynnikowi kompresji (ratio).

I tak dla przykładu, w sytuacji gdy mamy parametr threshold ustawiony w pozycji -10 dB, a ratio 2:1, wtedy przyrostowi sygnału wejściowego powyżej wartości -10 dB o 2 dB odpowiada przyrost o 1 dB na wyjściu urządzenia. Z innej strony, aby poziom sygnału na wyjściu mógł wzrosnąć o 2 dB, poziom wejściowy musi wzrosnąć o 4 dB, oczywiście w zakresie poziomów sygnału wejściowego powyżej wartości -10 dB. Charakterystyka statyczna kompresora o takich zadanych parametrach przedstawiona jest na rysunku 1.

Możemy też zauważyć tam inny przypadek, odpowiadający wartościom parametrów: threshold -5 dB, ratio 4:1. Przejście z zakresu charakterystyki wzmocnienia jednostkowego w zakres charakterystyki wzmocnienia „czynnej”, czyli powyżej progu threshold, może odbywać się w sposób ostry lub stopniowy, czyli „miękki”. Mówimy wtedy, że kompresor pracuje z kolanem (knee) twardym (hard) lub miękkim (soft) charakterystyki. W prostszych urządzeniach stosuje się przypadek pierwszy (widoczny na rysunku 1). W bardziej rozbudowanych istnieje możliwość przełączania tej funkcji pomiędzy hard i soft (rysunek 2). Zastosowanie kolana soft spowoduje mniejszą słyszalność zniekształceń liniowych wywołanych pracą kompresora.

Znamy już dwa podstawowe parametry określające pracę kompresora: próg zadziałania, czyli threshold, i współczynnik kompresji – ratio. Następny z nich to wzmocnienie sygnału, czyli gain. W tym przypadku chodzi o całościowe wzmocnienie sygnału na wyjściu procesora. Wynika to z prostego faktu: kompresor w czasie pracy powoduje zmniejszenie dynamiki sygnału, czyli jego „ściśnięcie”, ale przez to zmniejsza nam się wysterowanie. Zakres zmian jego poziomu nie odbywa się już w pełnym zakresie, a ponieważ generalną zasadą pracy z dźwiękiem jest praca z możliwie maksymalnym wysterowaniem (z marginesem na przesterowanie), więc musimy sygnał wzmocnić, korzystając właśnie z „gałki” gain. Aby nie przesadzić pomocny będzie nam w tym wskaźnik redukcji sygnału, w który zasadniczo każdy „szanujący się” kompresor wyposażony być powinien. Dzięki temu osiągnęliśmy nie tylko zmniejszenie dynamiki sygnału (czyli różnicy między najgłośniejszymi i najcichszymi dźwiękami), ale też udało nam się zwiększyć średni poziom głośności obrabianego sygnału (instrumentu).

PARAMETRY CZASOWE

Pozostały nam jeszcze dwa parametry, które z pozoru mają niewielki wpływ na dynamikę, a jednak.... Są to parametry czasowe: czas ataku (attack) i uwolnienia lub wybrzmiewania (release). Pierwszy z nich określa czas, jaki upłynie od momentu przekroczenia przez sygnał progu zadziałania do momentu zadziałania układu redukcji wzmocnienia tegoż sygnału i zasadniczo zawiera się w zakresie od 0 do kilkunastu milisekund (ms), aczkolwiek w urządzeniach cyfrowych, zwłaszcza w formie plugginów, możemy spotkać się w funkcją attack o parametrach ujemnych. Oznacza to, że procesor zaczyna redukować wzmocnienie jeszcze przed pojawieniem się sygnału przekraczającego próg zadziałania threshold. Drugi z nich zaś określa czas, po upływie którego układ znów zacznie pracować ze wzmocnieniem jednostkowym od momentu obniżenia się poziomu sygnału poniżej zadanego progu, inaczej czas kiedy kompresor „puści”, a wartość jego mieści się przeważnie w zakresie od 0,1 do kilku sekund (rysunek 3).

Jak się okazuje, nieprawidłowe ustawienie tych parametrów może zniszczyć całą misterną pracę nad odpowiednim ustawieniem parametrów threshold i ratio. Zbyt długi czas ataku może spowodować przepuszczenie transjentów wejściowych, które z kolei mogą spowodować przesterowanie sygnału po wzmocnieniu. Zbyt krótki czas ataku spowoduje nagły spadek wzmocnienia i sytuację, w której zmiany wzmocnienia nie będą odpowiadały zmianom głośności. W zależności od rodzaju obrabianego sygnału dźwiękowego czas ataku będzie się zmieniał, zasadniczo jednak mieści się on w zakresie 0,1-50 ms.

Również nieodpowiednie ustawienie parametrów dynamicznych i czasu zaniku może przynieść „niepowetowane” szkody. Przy zbyt dużych ustawieniach stopnia kompresji, rzędu 8:1 lub większych, oprócz spłaszczenia dźwięku i pozbawienia go naturalnej żywotności możemy spotkać się ze zjawiskiem „oddychania”, czyli „breathing”. Polega ono na podnoszeniu i opadaniu poziomu tła wraz z przebiegiem sygnału. Jest to najlepiej słyszalne w przerwach między frazami bądź wyrazami. Aby zlikwidować ten efekt, wystarczy podnieść próg kompresji, zwiększyć czas zaniku release, a najlepiej zrobić jedno i drugie. Jeśli natomiast w wyniku ustawień parametrów kompresora uzyskujemy niepożądany efekt pompowania dźwięku, polegający na tym, że sygnały poniżej ustawionego progu kompresji zmniejszają swój poziom w miksie, a następnie powoli zwiększają do normalnego poziomu, to jest to spowodowane zbyt długim czasem zaniku, dlatego zmniejszenie parametru release powinno pomóc.

OD CZEGO ZACZĄĆ

Zaczynając pracę z kompresorem ustawmy parametry w sposób następujący: threshold – 0 dB, ratio – 2,5 : 1, attack – 10 ms, release – 150 ms, a gain na 0 dB. Teraz zmniejszamy próg kompresji threshold, aż do momentu kiedy usłyszymy w sposób wyraźny zmiany dynamiki wprowadzane przez kompresor (pomocny też będzie wskaźnik poziomu kompresji). Jeśli efekty są nadal niezadowalające, zaczynamy „kręcić gałami”. Zasadniczo próg kompresji powinien zawierać się w zakresie od -5 dB do -20 dB, ale oczywiście, w pewnych sytuacjach, może to być inna, dowolna wartość.

Podstawowe zasady przy pracy z kompresorem:
– po pierwsze – zastanów się, czy w ogóle potrzebujesz kompresji,
– po drugie – jeśli już trzeba, to najpierw zastanów się, co chcesz poprzez użycie kompresora osiągnąć,
– po trzecie – stale porównuj sygnał po użyciu kompresji z dźwiękiem oryginalnym przed obróbką – umożliwia to przycisk bypass lub wyłączenie efektu, jeśli jest to wtyczka programowa (lub również użycie funkcji bypass),
– i po czwarte – pamiętaj, że kompresor z największego przyjaciela może przeistoczyć się w najgorszego wroga, jeśli będziesz go używał w nadmiarze lub po prostu niewłaściwie.

A najważniejsze w tym wszystkim jest, aby przede wszystkim korzystać ze swoich uszu, a nie sugerować się „złotymi zasadami” typu: „na werbel najlepsze jest ustawienie....”, „wokal trzeba kompresować nie więcej niż...” itp. Oczywiście, dobrze jest słuchać rad doświadczonych kolegów i można też od tak zasugerowanych ustawień zaczynać – zwłaszcza jeśli nie ma się jeszcze zbyt dużego doświadczenia w pracy z kompresorem. Nie trzeba tego jednak traktować jak wyroczni i dobrze jest czasem poeksperymentować (byle nie już w trakcie koncertu!) – najważniejsze, żeby nie zepsuć tego, co dobre, a więc aby dźwięk po naszej „obróbce” nie brzmiał gorzej, niż gdybyśmy nic z nim nie zrobili.

LIMITER

To bardzo bliski kolega, a nawet można rzec – mutacja kompresora. Bo tak naprawdę limiter to kompresor, tylko z pewnym stałym, konkretnym ustawieniem współczynnika kompresji. W zasadzie o limiterze mówimy już, gdy ratio ma wartość większą niż 10:1. Jednakże standardowo limitery pracują ze współczynnikiem kompresji co najmniej 40:1, a nierzadko równym ?:1. Oznacza to w praktyce, że po przekroczeniu progu zadziałania threshold sygnał na wyjściu już nie wzrasta, bez względu na to jaką wartość ma sygnał na wejściu. Również czasy ataku i uwolnienia stosuje się krótkie: attack w zakresie 0-1 ms, release 20-25 ms. Pozwala to na pracę tylko z ostrymi, krótkimi szczytami sygnałów i ich redukcję, gdyż takie jest zasadniczo przeznaczenie limiterów – ochrona przed przesterowaniem przez ostre piki sygnału i redukcja takich „strzelistych”, ale krótkich transjentów, bez wpływu na zasadniczą „treść” materiału dźwiękowego. Tak oczywiście jest w prostszych konstrukcjach, w których regulujemy tylko parametry threshold i gain. W limiterach bardziej rozbudowanych, a także tych w formie plugginów, możemy mieć wpływ zarówno na parametry dynamiczne (threshold, gain), jak i czasowe (attack, release). Charakterystykę statyczną limitera przedstawia rysunek 4, wartość threshold -10 dB.

Kiedy będziemy używać kompresora, a kiedy lepiej zastosować limiter? Z powodu znacznej różnicy w wartości współczynnika kompresji, z jakimi pracują kompresor i limiter, kompresor może być włączony przy znacznie niższych wartościach progu zadziałania threshold i działać, zachowując żywotność sygnału. Dlatego kompresor stosuje się w celu wpływania na większy zakres dynamiki sygnału, podczas gdy limiter pracuje tylko na szczytach. I tak np. gdy chcemy „zlikwidować” duże piki sygnału, aby w ten sposób podnieść poziom średni, użyjemy limitera, a jeśli chcemy uzyskać bardziej „stabilny” poziom średni bez znaczącej redukcji transjentów, użyjemy kompresora. Jeśli chcemy uwypuklić brzmienie cichszych instrumentów, również i w tym przypadku kompresor będzie nam bardziej pomocny od limitera. Jeśli jednak chcesz zachować pierwotną, ogólną dynamikę, a „zaplątały” się dwa lub trzy ostre piki – włącz limiter.

KOMPRESOR PASMOWY

Jest to „potężne” (w sensie oferowanych możliwości) urządzenie, pozwalające na kreowanie brzmienia w sposób o wiele bardziej wyrafinowany, niż za pomocą zwykłego kompresora. Za jego pomocą, oprócz wpływania na dynamikę poszczególnych części pasma, możemy również dokonywać korekcji brzmienia danych pasm częstotliwościowych. Na czym polega idea kompresora pasmowego? Jest to urządzenie wprowadzające zmiany poziomu sygnału i jego dynamiki w ramach określonego pasma częstotliwości. W korektorze pasmowym, oprócz parametrów charakterystycznych dla zwykłego kompresora (threshold, ratio, attack, release), dysponujemy jeszcze regulacją parametrów znanych z korektora parametrycznego (częstotliwość środkowa pasma, wzmocnienie lub osłabienie, dobroć filtru, czyli szerokość pasma, a także przełączenia skrajnych pasm pomiędzy rodzajem korekcji: półkową lub pasmową). Oczywiście, nie w każdym kompresorze pasmowym (multi-band dynamic) te parametry muszą być, to zależy od złożoności danego urządzenia.

Praca z kompresorem pasmowym nie jest bynajmniej łatwa, trzeba przede wszystkim wiedzieć, co chce się uzyskać, gdyż ustawianie parametrów na „łapu-capu” może przynieść więcej szkody, niż pożytku. W takim przypadku lepiej w ogóle nie stosować kompresji lub dokonać tego za pomocą zwykłego kompresora. Dla tych, którzy jednak chcą spróbować „powalczyć”, garść informacji, które mogą być przydatne.
Przy ustawianiu parametrów kompresji obowiązują takie same zasady, jak w przypadku zwykłego kompresora. Warto zacząć od progu kompresji ok. -6 dB, ratio 2,5:1 i czasów attack 10 ms i release 150 ms.

Jak natomiast używać poszczególnych pasm?

– jeśli chcemy zająć się samym dołem pasma, np. uzyskać bardziej „ściśnięty” bas, powinniśmy pracować w paśmie poniżej 200 Hz (można ustawić korekcję półkową) i pracować z dość niskim ustawieniem parametru threshold, tak aby kompresja była włączona prawie cały czas,
– jeśli chcemy dodać dynamizmu, czyli przysłowiowego „kopa”, ustawmy współczynnik kompresji na 3:1 w paśmie 200-800 Hz, ustawiając threshold w takim położeniu, aby kompresor włączał się stosunkowo często, ale nie „gniótł” sygnału przez cały czas,
– dokonując odpowiedniej, delikatnej obróbki pasma leżącego w zakresie 1-4 kHz możemy uzyskać większą wyrazistość brzmienia wokalu lub instrumentów typu gitara, trąbką, saksofon bądź inne. Stosując na początek ratio 3:1 i próg zadziałania nieco poniżej takiego, w którym kompresja włączałaby się rzadko, możemy wpływać właśnie na ostrość czy wyrazistość brzmienia materiału,
– jasność brzmienia regulujemy w paśmie 4-9 kHz. W tym paśmie często występuje problem z dźwiękami syczącymi. Delikatna kompresja, rzędu 2:1, pozwoli zlikwidować te „nieprzyjemności”,
– skrajnie wysokie częstotliwości, zawarte pomiędzy 9 a 14 kHz, są odpowiedzialne za jaskrawość brzmienia.

Zwiększenie wzmocnienia w tym paśmie podkreśli detale typu hi-hat, shakery, maracasy i inne. Z kolei redukcja wzmocnienia wygładzi „chropowatość” brzmienia, ale i spowoduje ciemniejsze brzmienie miksu. Zazwyczaj stosuje się tu mały współczynnik kompresji (rzędu 2:1-2,5:1), pracując na stosunkowo wysokich poziomach threshold. Po tych wszystkich zabiegach nie można zapomnieć dokonać odpowiedniej korekty parametru gain, tak aby sygnał całościowo nie stracił swego wysterowania.

W kolejnym numerze powiemy sobie coś więcej na temat de-esera, ekspandera i bramki.

Piotr Sadłoń

 

---

Piotr Sadłoń jest Redaktorem Naczelnym Live Sound & Installation. Kontakt: sadlon@livesound.pl.