Измерения и анализаторы в Pro Tools. Подробный разбор.

В этой статье мы подробно рассмотрим измерение звука, доступное в Pro Tools Ultimate и Pro Tools Studio.

Пользователи Pro Tools Ultimate и Studio имеют 17 различных вариантов измерения, пользователи Pro Tools Intro и Artist — только 4. На вкладке «Измерение» в окне «Настройки Pro Tools» вы можете настроить параметры, включая скорость и глубину затухания, контрольную точку, время интегрирования и где цвета на дисплее счетчика будут меняться. Это позволяет вам персонализировать измерения в Pro Tools в точном соответствии с вашими предпочтениями. Но прежде чем мы углубимся в 17 различных вариантов измерения звука, доступных в Pro Tools, нам нужно кратко взглянуть на историю измерения звука, чтобы помочь понять, как мы дошли до этого момента, а также глоссарий, который поможет понять различные термины, используемые в аудиометрии. Тогда мы сможем лучше понять 17 вариантов и то, как настроить их в соответствии с нашими рабочими процессами.

Зачем нам нужны измерения звука?

В конце 1930-х годов, когда во всем мире становилось радиовещание, возникла реальная потребность в надежном измерителе для отображения сигнала, отправляемого на передатчик. В Великобритании BBC разработала свой пиковый программный счетчик (PPM). Примерно в то же время немецкие вещательные компании проводили аналогичные исследования, но из-за того, что время было накануне Второй мировой войны, не смогли сотрудничать с BBC, но обе разработали аналогичный измеритель пиковых показаний со специально разработанным счетчиком, механизмом и электронной платой, которые необходимы для создания логарифмической шкалы.

В США радиовещательные компании рассматривали ту же проблему, но поняли, что внедрение PPM на всех вещательных станциях будет очень дорогостоящим, поэтому искали пассивное недорогое решение и остановились на том, что мы знаем сегодня как измеритель уровня громкости (VU meter), для которого требовался более простой механизм счетчика и один резистор, поэтому его реализация была намного дешевле. Измеритель уровня громкости оказался очень примитивным измерителем громкости, который аппроксимирует мгновенные изменения громкости в программном материале, но с тем недостатком, что не является измерителем пиковых показаний.

Одной из «особенностей» измерителя уровня громкости является то, что верхние 50% физической шкалы отображают верхние 6 дБ динамического диапазона, но полезный динамический диапазон измерителя составляет всего около 13 дБ. Из-за этого небольшого окна любой низкоуровневый материал вряд ли сдвинется с места, но, возможно, будет в пределах, приемлемых для носителя записи и предполагаемой среды прослушивания. Что обычно происходит с этим относительно небольшим окном аудиосигнала, так это то, что пользователи склонны повышать уровни звука и/или сжимать звук так, чтобы уровень оставался в пределах этого небольшого окна, что не всегда необходимо.

По мере развития звукозаписывающих устройств потребность в каком-либо измерителе уровня записи звука росла, и недорогой измеритель уровня звука был очевидным главным кандидатом в аналоговые времена аудиозаписи. Однако существует большое количество дешевых счетчиков с маркировкой «VU». Эти разные измерители часто на самом деле не соответствуют официальному стандарту измерителей уровня громкости и способствуют разногласиям среди производителей программ.

— Смотри также: Наши любимые микрофонные предусилители 2024 года! —

Пиковые и средние метры

Основным измерителем, используемым в средах DAW, исторически был измеритель пика выборки (peak meter). Хотя он выполняет свою роль по контролю запаса мощности в цифровой системе, он никогда не давал никакой значимой информации о воспринимаемой громкости сигнала. Во времена аналоговых студий и магнитофонов пиковые уровни были менее важны, и измеритель громкости был широко используемым устройством. Хотя существуют различия между воспринимаемым уровнем и отображаемым уровнем, показанным на измерителе уровня громкости, он все же был полезным устройством, поскольку по сути является усредняющим измерителем.

Однако по мере развития технологий и внедрения цифровых технологий возросло использование измерителей пиковых показаний, первоначально светодиодных и ЖК-дисплеев. Аналоговая запись на магнитную ленту не допускает искажений, поскольку лента искажается мягко; однако цифровой звук не так снисходителен к пикам. Когда дело доходит до цифровых записей, это либо очень хорошо, либо очень плохо, поскольку изменение всего на 0,1 дБ может иметь решающее значение. В результате измерение пикового уровня стало гораздо более важным, а светодиодные и ЖК-дисплеи сделали измерение пикового уровня гораздо более экономически эффективным, и мы увидели рост измерения пикового уровня выборки на цифровых аудиорекордерах, включая бюджетные машины, такие как DAT и минидисковые машины, но все с различной и часто неизвестной баллистикой, что затрудняло интерпретацию всех этих измерений.

Когда дело дошло до DAW на базе компьютеров, измерение стало частью программного обеспечения и отображалось на экране, хотя использование большого количества из них приводило к увеличению нагрузки на обработку графики на компьютерах.

Измерение с помощью баллистики пикового уровня на очень динамичных источниках может побудить пользователей устанавливать слишком низкие уровни, тогда как RMS обеспечивает более реалистичное измерение в стиле VU, которое может сказать вам, какова «реальная» структура усиления. Но помните, что вершины остаются вершинами. Если вы получаете превышение при пиковом измерении, это точно так же, как превышение при измерении среднеквадратичного значения. Последствием перегрузки в любой точке тракта аудиосигнала являются искажения, среднеквадратическое значение или пик на это не влияют.

Мы уже начали использовать такие термины, как среднеквадратичное значение, пиковое значение, объем и баллистика, и поскольку расширенные измерения в Pro Tools имеют 17 различных счетчиков с разными функциями, параметрами и критериями проектирования, а также позволяют настраивать ряд различных параметров, это важно, чтобы понять, что делают различные параметры и как они влияют на работу измерителя уровня аудиосигнала.

— Смотри также: 10 современных репродукций компрессора/лимитера LA-2A для вашей студии —

• Баллистика (Ballistics)— это то, как счетчик реагирует на входящий звук. Например, в случае с измерителем уровня громкости стрелке требуется около 300 миллисекунд с момента попадания сигнала на измеритель, чтобы она преодолела инерцию и достигла положения считывания. Аналогичным образом, стрелке требуется еще 300 мс для восстановления после прекращения сигнала. В то время как BBC PPM имеет время нарастания 10 миллисекунд, что в тридцать раз быстрее, чем VU-метр. Чтобы пользователь мог видеть переходные пики, BBC PPM имеет чрезвычайно медленное время спада (или затухания) 24 дБ за 2,8 секунды.
• Пик-фактор (Crest Factor) – описывает разницу в дБ между усредненным уровнем сигнала (типом уровня, отображаемым измерителем типа VU) и пиковым уровнем (отображаемым измерителем пикового значения выборки). Синусоидальная волна в устойчивом состоянии будет иметь пик-фактор 3 дБ, а музыка часто будет иметь пик-фактор около 10 дБ, причем наиболее динамичная музыка обычно имеет пик-фактор до 20 дБ.
• Время затухания (Decay Time) – это время, необходимое для того, чтобы показания измерителя вернулись к отображаемому пику. Они часто указываются для количества дБ за конечный промежуток времени. Например, BBC PPM имеет время затухания 24 дБ за 2,8 секунды.
• Время интеграции (Integration Time) – это время, которое требуется измерителю для отображения уровня звука с момента подачи аудиосигнала на измеритель. Например, измеритель уровня громкости имеет время интегрирования 300 мс. BBC PPM имеет время интегрирования 10 мс, тогда как DIN PPM имеет время интегрирования 5 мс. Что касается измерителей громкости BS1770, то мгновенное измерение громкости имеет интеграцию 400 мс, а кратковременное измерение имеет интеграцию или, проще говоря, усредняется за 3 секунды.
• K Scale Metering — это шкалы на основе RMS со встроенным измерителем пиков выборки в качестве вторичного параметра, разработанные известным мастеринг-инженером Бобом Кацем. Система K стремилась решить проблему чрезмерного использования динамического сжатия и возникающей в результате войны громкости при микшировании музыки путем стандартизации измерения с известными уровнями мониторинга. K-Scale популярны среди музыкальных микшеров, которым требуется индикация общей громкости. Следует отметить, что K-система предшествовала EBU R128 и ATSC A/85, которые оба основаны на стандарте BS1770, и что K-система (K-system) всегда разрабатывалась для производства музыки, а не для вещания. Также важно понимать, что K-шкала (K Scale) Боба Каца не имеет ничего общего с K-взвешиванием (K weighting), которое представляет собой кривую эквалайзера, являющуюся частью стандартов BS1770.
• Существуют различные виды измерителей пиковых программ PPM. Они делятся на несколько категорий…
• Квазипиковый программный счетчик (QPPM). Показывает истинный уровень пика только в том случае, если он превышает определенную продолжительность, обычно несколько миллисекунд. На пиках меньшей продолжительности он указывает уровень меньше истинного пика. Степень дефицита определяется «временем интеграции». По сути, существуют две разные конструкции квази-PPM, корни которых лежат в метрах, первоначально разработанных в 1930-х годах для сетей AM-радиовещания в Германии (Тип I — DIN) и Соединенном Королевстве (Тип II — BBC). Квази-PPM используют короткое время интегрирования, поэтому они могут регистрировать пики длительностью более нескольких миллисекунд. В первоначальном контексте AM-радиовещания в 1930-х годах перегрузки из-за более коротких пиков считались неважными на том основании, что человеческое ухо не могло обнаружить искажения из-за кратковременного ограничения сигнала. Игнорирование моментального клиппирования позволило повысить средний уровень модуляции. В современной практике цифрового аудио, где стандарты качества, как мы надеемся, намного выше, чем у AM-радио в 1930-х годах, обрезки даже коротких пиков обычно считают чем-то, чего следует избегать. В типичных реальных аудиосигналах квази-PPM занижает истинный пиковый уровень на 6–8 дБ.
• Образец пикового программного измерителя (SPPM). Это PPM для цифрового звука, который показывает только пиковые значения выборки, а не истинные пики формы сигнала (которые могут находиться между выборками и быть до 3 дБ выше по амплитуде). Он может иметь либо «истинную», либо «квази» интеграционную характеристику.
• Измеритель пиковой программы с передискретизацией (True Peak meter). Это образец PPM, в котором сигнал сначала подвергается передискретизации, обычно в четыре раза, чтобы облегчить проблему с базовым образцом PPM. Вам нужна эта передискретизация, чтобы установить, что происходит с уровнем сигнала между выборками.
• Измеритель уровня громкости (VU Meter) — измеритель единиц громкости (VU) или стандартный индикатор громкости (SVI) — это устройство, отображающее представление уровня сигнала в аудиооборудовании. Первоначальные измерители уровня громкости представляли собой механический механизм, а масса иглы вызывала относительно медленный отклик, который фактически интегрировал сигнал со временем нарастания 300 мс. 0 VU соответствует +4 дБу или 1,228 В (среднеквадратичное значение). Измеритель был разработан не для измерения сигнала, а для того, чтобы позволить пользователям настраивать уровень сигнала до целевого уровня 0 VU (иногда обозначаемого как 100%), поэтому не важно, чтобы устройство было нелинейным и неточным для низких уровней. Фактически шкала варьируется от -20 VU до +3 VU, с -3 VU прямо посередине. VU-метр намеренно «замедляет» измерение, усредняя пики и провалы небольшой продолжительности, и в большей степени отражает воспринимаемую громкость материала, чем более современные и изначально более дорогие измерители PPM. Баллистика VU-метра была разработана таким образом, чтобы хорошо работать с устной речью. Время интеграции 300 мс означает, что вы можете видеть слоги в произносимом слове, поэтому речь выглядит очень комфортно, но имейте в виду, что это не делает ее точной.

Расширенные возможности измерения

Раскрыв основы измерения звука и различные термины, используемые в измерении звука, давайте рассмотрим 17 различных вариантов измерения звука, доступных в Pro Tools Ultimate и Studio.

• Sample Peak используется в Pro Tools по умолчанию с тех пор, как он был включен в Pro Tools 11. Масштаб и время затухания рассчитываются в дБ/секунду, что приводит к более медленному затуханию измерения по сравнению со старыми версиями Pro Tools, которые использовали то, что сейчас называется Pro Tools Classic. Опция Sample Peak — единственный из 17 типов измерителей, который имеет нулевое время интегрирования выборки, поэтому он должен отображать полную динамическую активность цифрового сигнала в каждый момент времени, что означает, что он должен отображать все пики от каждого аудиосэмпла, но, поскольку это измеритель пика сэмпла, он не покажет, что происходит с пиковым уровнем между сэмплами, поскольку для этого требуется передискретизация, чтобы определить, каковы межсэмпловые пики или уровни истинного пика. Если вам необходимо определить истинный пиковый уровень, вам понадобится сторонний измерительный плагин.
• Pro Tools Classic — это устаревшая система весов и баллистических измерений Pro Tools. Это измерение, которое Pro Tools имело в течение долгого времени до Pro Tools 11, и мы подозреваем, что оно включено для обратной совместимости и поддержки устаревших версий.
• Linear обеспечивает прямое линейное измерение пиков сэмплов аудиосигнала с точностью до одного к одному в диапазоне измерения до -40 дБ. Avid рекомендует Linear для постобработки и микширования музыки.
• Линейный Расширенный (Linear (Extended)) обеспечивает ту же баллистику, что и линейный, но масштаб шкалы расширен до -60 дБ, чтобы отображать больше информации низкого уровня.
• RMS обеспечивает баллистическую оценку, которая отображает средний уровень (среднеквадратичное значение сигнала) за определенный период времени. Это своего рода измерение громкости, обеспечивающее средний уровень сигнала, в отличие от пикового измерения, которое отображает пиковый уровень сигнала в любой заданный момент времени.
• VU (единица громкости) была системой измерения, популярной для микширования музыки и диалогов. Шкала VU, используемая в Pro Tools, расширена на нижнем уровне от –23 дБ до –40 дБ, чтобы вместить широкий спектр материала без необходимости повторной калибровки.
• Digital VU обеспечивает баллистику VU современной цифровой шкалой.
• PPM Digital имеет такое же время интегрирования, как и измерение пика выборки, но другие масштабы и времена затухания. Популярный в Европе и Азии среди вещательных компаний, а также среди киноконсолей в США, PPM Digital имеет время интеграции, аналогичное измерению пикового значения выборки, но другие масштабы и время затухания. Опция PPM Digital, как и все другие опции типа измерителя, кроме Sample Peak, не сообщает о каждом переходном процессе (например, о серии очень быстрых переходных процессов). Однако, несмотря на то, что фактический цифровой динамический диапазон занижается, Avid утверждает, что с течением времени он более точно соответствует человеческому слуху по громкости.
• PPM BBC использует интервал 4 дБ между отметками шкалы. Другие организации по всему миру, в том числе EBU, CBC и ABC, используют ту же динамику, но в несколько других масштабах.
• PPM Nordic — это скандинавский вариант DIN PPM с таким же временем интеграции и возврата, но с другим масштабом. Он имеет «TEST», соответствующий уровню выравнивания (0 дБн), и +9, соответствующий допустимому максимальному уровню (+9 дБн). По сравнению со шкалой DIN, скандинавская шкала является более логарифмической и охватывает несколько меньший динамический диапазон.
• PPM EBU идентична британской PPM (BBC), за исключением метровой шкалы. Это вариант британского PPM, предназначенный для контроля уровней программы при международном обмене программами (PPM типа IIb в IEC 60268-10). Шкала измерителя калибруется в дБ относительно уровня настройки, отмеченного «TEST». Есть галочки с интервалом 2 дБ и на +9 дБ, что соответствует допустимому максимальному уровню.
• PPM DIN используется в немецком радиовещании, номинальный аналоговый сигнал, соответствующий разрешенному максимальному уровню, был стандартизирован на уровне 1,55 В (+6 дБн), и это обычная чувствительность PPM типа DIN для индикации 0 дБ. Уровень выравнивания (-3 дБн) отображается на измерителе отметкой шкалы на уровне -9.
• K-12 — K-шкала представляет собой шкалу на основе среднеквадратичных значений со встроенным измерителем пика пробы в качестве вторичного значения. К-12 следует зарезервировать исключительно для звука, предназначенного для трансляции, хотя инженеры записи телевещания могут выбрать К-14, если считают, что он соответствует их программному материалу.
• К-14 предназначен для мастеринга при работе в калиброванном наборе мастерингов.
• K-20. Использование K-20 во время сведения обеспечивает чистое звучание микса, что выгодно мастеринг-инженеру. На этом этапе продюсер и мастеринг-инженер должны обсудить, следует ли преобразовать программу в К-14 или оставить ее на уровне К-20. При микшировании на аналоговую ленту работайте на К-20 и убедитесь, что пиковые уровни вне ленты не превышают +14.
• VENUE Peak обеспечивает те же баллистические характеристики, что и Sample Peak, но с масштабированием измерителя VENUE до +20 дБ. Обратите внимание, что VENUE использует аналоговый стиль измерения как для входов, так и для выходов, поэтому имеет запас на 20 дБ выше контрольной точки 0 дБ, прежде чем будет достигнут максимальный рабочий уровень.
• VENUE RMS Обеспечивает ту же баллистику, что и RMS, но с масштабированием VENUE до +20 дБ.

— Смотри также: История Pultec и легендарного эквалайзера Pultec EQP-1 —

Какие параметры измерения отсутствуют в Pro Tools?

Громкость BS1770. Очень странно, что в тот самый момент, когда рабочие процессы регулировки громкости были введены в рабочие процессы вещания, которые в Великобритании и Европе использовали PPM, Avid наконец-то добавил различные PPM, связанные с вещанием, такие как BBC PPM, но до сих пор не добавили измерение громкости BS1770, которое сейчас является стандартным форматом измерения громкости в телетрансляциях по всему миру. Для измерения громкости с помощью BS1770 вам все равно понадобится сторонний плагин.

Другая часть стандарта громкости BS1770 измеряет пиковый уровень с помощью измерителя истинного пика (True Peak), в котором сигнал сначала подвергается передискретизации, обычно в четыре раза, чтобы облегчить проблему с базовой выборкой PPM. Вам нужна эта передискретизация, чтобы установить, что происходит с уровнем сигнала между выборками, поскольку спецификация относится к измерению пикового уровня с точностью до 1 или 2 дБ от максимального уровня. Было решено, что пиковый уровень в стандарте BS1770 должен быть истинным пиковым, что может быть на 6 дБ выше, чем у некоторых измерителей пиковых показаний. True Peak также важен, если вы осуществляете доставку в сервисы потоковой передачи музыки, поскольку вам необходимо убедиться, что ваши мастера не выходят за рамки.