Почти в каждом эквалайзере есть ручка частоты. Но хорошая программа или комплекс звукообработки предоставят вам выбор типа эквалайзера: обрезной фильтр (cutoff filter), shelving-эквалайзер, peaking-эквалайзер, параметрический эквалайзер и различные типы графического эквалайзера. Вы не сможете выбрать наилучший вариант для определенной цели, пока вы не поймете различия между ними. Но это станет достаточно простым, когда вы познакомитесь еще с некоторыми характеристиками, кроме частоты.
Спад и фильтры
Фильтр – это эквалайзер, отлично пропускающий часть диапазона и подавляющий частогы за точкой среза. Каким образом у него выполняется переход от пропускания к подавлению, зависит от конструкции и может широко варьироваться. Взгляните на рисунок (два фильтра верхних частот, настроенных на 1 кГц. Верхний ФВЧ подобен фильтру в Premiere; нижний ФВЧ подобен фильтру, который использовал я). На нем показано, сколько оркестровой музыки остается на различных частотах при прохождении через фильтр в Premiere (вверху) и через фильтр, используемый для лабораторных исследований (внизу). Средний уровень музыки равен -20 dBFS. Перекрещенные линии на рисунке показывают, насколько громким остается звук на октаву ниже низкочастотной границы фильтра, равной 1,2 кГц. На верхнем экранном снимке уровень сигнала равен -27 dBFS, почти половине интенсивности первоначального сигнала. На нижнем снимке он равен -73 dBFS, что меньше первоначального сигнала в 200 раз. Это впечатляющая разница, но она может быть обманчивой. Видимое нами зависит частично от того, что делает музыка точно в момент, когда я делал каждый снимок. Если бы она в момент второго снимка была немного тише в нижнем среднем диапазоне, то фильтр выглядел бы еще лучше. Есть лучший способ визуального представления работы фильтра. Вместо отображения громкости произвольного сигнала на разных частотах мы нарисуем график, показывающий, насколько подавлялся бы любой сигнал. Мы можем откладывать потери сигнала в dB по вертикальной оси, а частоту - по горизонтальной. Результат представлен на рисунке.
Теоретически идеальный фильтр имел бы вертикальную линию на 1 кГц; частота 999 Гц находилась бы слева от линии и ослаблялась бы до бесконечности; частота 1001 Гц находились бы справа и вообще бы не затрагивались. Но вы не можете создать фильтр, работающий подобным образом. Реальные фильтры начинают работать постепенно, с плавным переходом между областями, где они не действуют на сигнал и где они уменьшают его. Вследствие этого частоту среза определяют как точку, в которой сигнал уменьшается на -3 dB. Даже при таком постепенном переходе имеется большая разница между двумя фильтрами на рисунке. Вы можете ее увидеть по наклону линии ниже частоты среза. Верхний фильтр с наклоном линии примерно 45 градусов теряет 6 dB на октаву. На 1 кГц потери равны -3 dB. На 500 Гц они равны -9 dB. На 250 Гц они равны -15 dB. Это фильтр первого порядка, подобный тому, что имеется в Premiere. Фильтр внизу имеет более крутую линию и теряет 24 dB на октаву; это фильтр четвертого порядка. Больше — не значит лучше. Фильтры с более крутым спадом имеют больший фазовый сдвиг (вид искажения) около номинальной частоты. Это тонкий эффект. Его труднее определить, чем общее искажение от перегрузки, но он изменяет тембр. Такой сдвиг заложен в самой конструкции фильтра, поэтому, вообще говоря, фильтры с очень большой крутизной спада резервируются для специальных эффектов или подавления шумов. Если нужно сохранить качество звука, то используются более пологие фильтры. Эти графики показывают ФВЧ, подавляющие звук ниже частоты среза. Но те же принципы применимы к фильтрам нижних частот, которые подавляют звуки выше частоты, на которую они настроены.
- ФВЧ (high-pass filter) часто используются на довольно низкой частоте, например, чтобы убрать громыхание помещения ниже 80 Гц. Так как ФВЧ проявляют себя на нижнем конце спектра, то, может быть, проще считать их фильтрами, обрезающими нижние частоты (low cut), а не пропускающими верхние.
- Таким же образом ФНЧ (low-pass filter) с частотой 12 кГц можно использовать для удаления шипения из речи. Вы также могли бы называть его фильтром, обрезающим верхние частоты (high cut).
- Возможно использование ФВЧ с последующим ФНЧ. При этом получается четко определенная полоса пропускания между двумя частотами фильтров, за пределами которой все подавляется.
Усиление или ослабление и shelving-эквалайзеры
Иногда вы не хотите полностью подавлять звуки выше определенной частоты; вы желаете только подрегулировать их громкость. Shelving-эквалайзеры имеют такой же скат, как у фильтра, но он фиксируется при достижении определенного усиления или ослабления. Регулировка громкости распространяется от номинальной частоты на все протяжение характеристики до конца спектра. Низкочастотная полка (low-frequency shelf) будет усиливать или ослаблять звуки ниже ее номинальной частоты; звуки выше этой частоты вообще не будут затрагиваться. Высокочастотная полка (high-frequency shelf) работает с сигналами выше ее номинальной частоты. Shelving-эквалайзеры могут быть установлены на любое значение усиления или ослабления внутри своего диапазона. Возможность понижать уровни за пределами предварительно установленной частоты полезна для уменьшения шума в любом из концом спектра без общих потерь сигнала. Скат shelving-эквалайзера довольно пологий и может охватывать более четырех октав. Этот мягкий эффект с низкими искажениями в сочетании с отсутствием явно выраженного пика делает shelving-фильтры очень полезными для тонкого придания яркости, теплоты или выравнивания звука. Но будьте осторожны: при усилении полка может также акцентировать шумы на краях диапазона. У shelving-эквалайзеров имеются два органа управления: частоты и величины усиления или ослабления.
Полоса или Q7 и peaking-эквалайзеры
Наиболее часто эквалайзер при обработке звука используется для исправления чего-либо например для уменьшения завывания камеры или увеличения разборчивости речи. Этот вид коррекции требует понижения или повышения определенной группы частот внутри диапазона, оставляя в то же время нетронутыми другие частоты. Peaking-эквалайзеры позволяют вам выбирать частоту и величину усиления или ослабления, как и в shelving-эквалайзере, но peaking-эквалайзеры работают в узком диапазоне частот как комбинация ФВЧ/ФНЧ, которую мы использовали в примерах с частотными диапазонами. На рисунке показано, как peaking-эквалайзеры действуют на звук. Вы можете видеть, что эквалайзер на рисунке имеет крутизну ската около 6 dB на октаву, что приемлемо для мягкой коррекции тембра. Но если мы попробуем убрать звук свистка с частотой 1 кГц при таком мягком спаде, то заглушим речь между 500 Гц и 2 кГц. Для этого требуется более точный эквалайзер. Эта проблема настолько важна, что существует несколько способов ее решения. Полоса (bandwidth) эквалайзера определяется как диапазон, в котором его эффект находится в пределах 3 dB от максимума. На рисунке она показана двумя пунктирными линиями примерно на 700 и 1400 Гц.
Поэтому полоса этого эквалайзера равна 700 Гц. Но это грубое измерение. Так как частота изменяется логарифмически, то эквалайзер с одним и тем же скатом имел бы разные полосы в зависимости от частоты, на которую он настроен. Если бы мы набрали 250 Гц, то точки для 3 dB были бы примерно на 175 и 350 Гц - с полосой 175 Гц. Если бы мы набрали 4 кГц, то эти точки были бы примерно на 2,8 и 5,6 кГц, а полоса была бы равна 2,8 кГц. Вместо этого мы используем понятие Q (добротность, quality factor), срединная частота делится на полосу. В каждом приведенном выше случае Q примерно равна 1,4. Это мягко звучащий эквалайзер. Сравните его с эквалайзером, показанным на следующем рисунке. У него точки 3 dB находятся на 900 и 1000 Гц, a Q равна 5. Реальные эквалайзеры имеют значения Q во много раз больше. Q, равная 15 и более, позволяет вам хирургически удалить синусоидальный сигнал постоянной частоты без заметного воздействия на окружающие частоты. У некоторых специализированных эквалайзеров в моей студии Q доходит до 100; при таком высоком значении в эквалайзере может начаться автогенерация из-за усиления собственных внутренних шумов. Q иногда выражается через соотношение октавы и расположенной в ее центре номинальной частоты.
Графические эквалайзеры
В графическом эквалайзере (graphic equalizer) пользователю не нужно устанавливать Q (добротность, quality factor) и даже частоты, хотя это серьезно ограничивает его полезность для звуковой обработки. Графический эквалайзер имеется в большинстве boom-bох'ов (радиоприемники, магнитолы) и простых программ и является в действительности банком peaking-эквалайзеров с фиксированными частотами и малым Q, выходы которых объединены. На рисунке показав типичный графический эквалайзер. Я намеренно выбрал тот, который выглядит как игрушка. Бывает и так. Бойтесь мистера Смайлика. Очень легко ошибиться при использовании графического эквалайзера. Большинство владельцев бумбоксов знают, что, если расположить движки в виде оскала, как на рисунке, музыка станет более впечатляющей. Басы будут казаться более сильными, и в высоких будет больше искры. Поэтому некоторые продюсеры просят установить эквализацию типа «улыбки» (smiley) для всего трека. Это действительно делает микс более возбуждающим на хороших колонках монитора, если оригинальный трек в начале работы с ним был достаточно чистым. Но на этом хорошая часть рассказа заканчивается. Хотя усиленные басы и высокие могут великолепно звучать на профессиональных мониторах, они могут превратиться в искажения на других типах громкоговорителей. Трек по-прежнему будет казаться громким, но с загрязнениями, закравшимися во время его передачи, иногда трудно отслеживаемыми в производственной среде, но разрушительными в эфире. Дешевые узкополосные динамики большинства телевизоров не воспроизводят крайних усиленных частот, но искажения все равно через них пробираются. Кроме того, если вы не проконтролируете трек с «улыбкой» на очень хороших громкоговорителях, вы подвергаетесь риску пропустить шумы на краях диапазона. Даже если усиленные частоты не слышны на маленьких громкоговорителях, они видны на измерителях вещательных станций. Инженер или процессор передатчика может уменьшить общую громкость для компенсации этих частот, сделав трек с «улыбкой» тише, чем остальные треки той же станции.
Проблемой для графических эквалайзеров является недостаточная точность. Не только сами секции имеют малые Q, но и частоты произвольны и не подобраны для полезного применения. Иногда частоты расположены на удалении октавы друг от друга с центром на 1 кГц; иногда они нарезаны с шагом в две или три октавы. Иногда логика построения графического эквалайзера является полной загадкой. Графические эквалайзеры все же имеют свое место в профессиональном звуке. Серьезные аппаратные устройства с полосами в треть октавы часто используются для устранения небольших проблем в системах со сколько-нибудь приемлемым мониторингом. Но это должно делаться тонко и при наличии точного измерительного оборудования. Регулировки, превышающие несколько децибел на любой частоте, могут внести больше проблем, чем того сами стоят. Аналоговые графические эквалайзеры получили свое название из-за того, что банк движков громкости выглядит наподобие используемых нами диаграмм. Но есть новая форма, встречающаяся в некоторых программах. Она позволяет вам рисовать график непосредственно, а затем эквализовать звук так, чтобы он ему соответствовал. На рисунке показан один из таких эквалайзеров, взятый из SoundForge. Есть еще один в чем-то очень полезный эквалайзер в условно-бесплатном Amadeus на платформе Маc. Проблема этих графических эквалайзеров состоит в том, что ничего не удерживает вас от рисования невозможного эквалайзера. Вы можете ошибаться, думая, что нарисованное вами действительно может быть реализовано в звуке. На рисунке показан графический эквалайзер, настроенный как фильтр с крутизной ската более 96 dB на октаву. Когда я измерил результат, то она в действительности была равна 12 dB на октаву.