Вимірювання та аналізатори в Pro Tools. Детальний аналіз.

У цій статті ми докладно розглянемо вимір звуку, доступний у Pro Tools Ultimate та Pro Tools Studio.

Користувачі Pro Tools Ultimate та Studio мають 17 різних варіантів вимірювання, користувачі Pro Tools Intro та Artist – лише 4. На вкладці «Вимірювання» у вікні «Налаштування Pro Tools» ви можете налаштувати параметри, включаючи швидкість і глибину згасання, контрольну точку, час інтегрування і де кольори на дисплеї лічильника змінюватимуться. Це дозволяє вам персоналізувати вимірювання в Pro Tools у точній відповідності до ваших уподобань. Але перш ніж ми заглибимося в 17 різних варіантів виміру звуку, доступних в Pro Tools, нам потрібно коротко поглянути на історію виміру звуку, щоб допомогти зрозуміти, як ми дійшли до цього моменту, а також глосарій, який допоможе зрозуміти різні терміни, що використовуються в аудіометрії . Тоді ми зможемо краще зрозуміти 17 варіантів і те, як налаштувати їх відповідно до наших робочих процесів.

Навіщо нам потрібні виміри звуку?

Наприкінці 1930-х років, коли в усьому світі ставало радіомовлення, виникла реальна потреба у надійному вимірнику для відображення сигналу, що надсилається на передавач. У Великій Британії BBC розробила свій піковий програмний лічильник (PPM). Приблизно в той же час німецькі мовні компанії проводили аналогічні дослідження, але через те, що час був напередодні Другої світової війни, не змогли співпрацювати з ВВС, але обидві розробили аналогічний вимірювач пікових показань зі спеціально розробленим лічильником, механізмом та електронною платою необхідні створення логарифмічної шкали.

У США радіомовні компанії розглядали ту саму проблему, але зрозуміли, що впровадження PPM на всіх станціях мовлення буде дуже дорогим, тому шукали пасивне недороге рішення і зупинилися на тому, що ми знаємо сьогодні як вимірювач рівня гучності (VU meter), для якого був потрібний більше простий механізм лічильника і один резистор, тому його реалізація була набагато дешевшою. Вимірник рівня гучності виявився дуже примітивним вимірником гучності, який апроксимує миттєві зміни гучності в програмному матеріалі, але з тим недоліком, що не є вимірником пікових показань.

Однією з особливостей вимірювача рівня гучності є те, що верхні 50% фізичної шкали відображають верхні 6 дБ динамічного діапазону, але корисний динамічний діапазон вимірювача становить близько 13 дБ. Через це невелике вікно будь-який низькорівневий матеріал навряд чи зрушить з місця, але, можливо, буде в межах, прийнятних для носія запису і передбачуваного середовища прослуховування. Що зазвичай відбувається із цим відносно невеликим вікном аудіосигналу, так це те, що користувачі схильні підвищувати рівні звуку та/або стискати звук так, щоб рівень залишався в межах цього невеликого вікна, що не завжди необхідно.

З розвитком звукозаписних пристроїв потреба у якому-небудь вимірнику рівня запису звуку зростала, і недорогий вимірювач рівня звуку був очевидним головним кандидатом в аналогові часи аудіозапису. Однак існує велика кількість дешевих лічильників з маркуванням VU. Ці різні вимірювачі часто не відповідають офіційному стандарту вимірювачів рівня гучності і сприяють розбіжностям серед виробників програм.

— Дивись також: Наші улюблені мікрофонні підсилювачі 2024! —

Пікові та середні метри

Основним вимірювачем, використовуваним серед DAW, історично був вимірювач піку вибірки (peak meter). Хоча він виконує свою роль контролю запасу потужності в цифровій системі, він ніколи не давав ніякої значущої інформації про гучність сигналу, що сприймається. За часів аналогових студій та магнітофонів пікові рівні були менш важливими, і вимірювач гучності був широко використовуваним пристроєм. Хоча існують відмінності між рівнем, що сприймається, і відображуваним рівнем, показаним на вимірнику рівня гучності, він все ж був корисним пристроєм, оскільки по суті є середнім вимірювачем.

Однак у міру розвитку технологій та впровадження цифрових технологій зросло використання вимірювачів пікових показань, спочатку світлодіодних та РК-дисплеїв. Аналоговий запис на магнітну стрічку не допускає спотворень, оскільки стрічка спотворюється м’яко; однак цифровий звук не такий поблажливий до піків. Коли справа доходить до цифрових записів, це дуже добре, або дуже погано, оскільки зміна всього на 0,1 дБ може мати вирішальне значення. В результаті вимірювання пікового рівня стало набагато важливішим, а світлодіодні та РК-дисплеї зробили вимірювання пікового рівня набагато економічно ефективнішим, і ми побачили зростання вимірювання пікового рівня вибірки на цифрових аудіорекордерах, включаючи бюджетні машини, такі як DAT і мінідискові машини, але все з різною та часто невідомою баллістикою, що ускладнювало інтерпретацію всіх цих вимірів.

Коли справа дійшла до DAW на базі комп’ютерів, вимір стало частиною програмного забезпечення та відображалося на екрані, хоча використання великої кількості з них призводило до збільшення навантаження на обробку графіки на комп’ютерах.

Вимір за допомогою балістики пікового рівня на дуже динамічних джерелах може спонукати користувачів встановлювати занадто низькі рівні, тоді як RMS забезпечує більш реалістичний вимір у стилі VU, який може сказати вам, яка «реальна» структура посилення. Але пам’ятайте, що вершини залишаються вершинами. Якщо ви отримуєте перевищення при піковому вимірі, це так само, як перевищення при вимірюванні середньоквадратичного значення. Наслідком перевантаження в будь-якій точці аудіосигналу є спотворення, середньоквадратичне значення або пік на це не впливають.

Ми вже почали використовувати такі терміни, як середньоквадратичне значення, пікове значення, обсяг і балістика, і оскільки розширені вимірювання в Pro Tools мають 17 різних лічильників з різними функціями, параметрами та критеріями проектування, а також дозволяють налаштовувати ряд різних параметрів, це важливо, щоб зрозуміти, що роблять різні параметри та як вони впливають на роботу вимірювача рівня аудіосигналу.

— Дивись також: Історія Pultec та легендарного еквалайзера Pultec EQP-1 —

• Балістика (Ballistics) – це те, як лічильник реагує на вхідний звук. Наприклад, у випадку з вимірювачем рівня гучності стрілці потрібно близько 300 мілісекунд з моменту попадання сигналу на вимірювач, щоб вона подолала інерцію і досягла зчитування. Аналогічно, стрілці потрібно ще 300 мс для відновлення після припинення сигналу. У той час як BBC PPM має час наростання 10 мілісекунд, що у тридцять разів швидше, ніж VU-метр. Щоб користувач міг бачити перехідні піки, BBC PPM має надзвичайно повільний спад (або загасання) 24 дБ за 2,8 секунди.
• Пік-фактор (Crest Factor) – описує різницю в дБ між усередненим рівнем сигналу (типом рівня, що відображається вимірювачем типу VU) і піковим рівнем (вимірником пікового значення вибірки, що відображається). Синусоїдальна хвиля у стійкому стані матиме пік-фактор 3 дБ, а музика часто матиме пік-фактор близько 10 дБ, причому найбільш динамічна музика зазвичай має пік-фактор до 20 дБ.
• Час згасання (Decay Time) – це час, необхідний для того, щоб показання вимірювача повернулися до піку, що відображається. Вони часто вказуються кількості дБ за кінцевий проміжок часу. Наприклад, BBC PPM має час загасання 24 дБ за 2,8 секунд.
• Час інтеграції (Integration Time) – це час, який вимірнику потрібно для відображення рівня звуку з моменту подачі аудіосигналу на вимірювач. Наприклад, вимірювач рівня гучності має час інтегрування 300 мс. BBC PPM має час інтегрування 10 мс тоді як DIN PPM має час інтегрування 5 мс. Що стосується вимірювачів гучності BS1770, то миттєвий вимір гучності має інтеграцію 400 мс, а короткочасне вимір має інтеграцію або, простіше кажучи, усереднюється за 3 секунди.
• K Scale Metering – це шкали на основі RMS з вбудованим вимірювачем піків вибірки як вторинний параметр, розроблені відомим мастеринг-інженером Бобом Кацем. Система K прагнула вирішити проблему надмірного використання динамічного стиску і гучності, що виникає в результаті війни, при мікшуванні музики шляхом стандартизації вимірювання з відомими рівнями моніторингу. K-Scale популярні серед музичних мікшерів, які потребують індикації загальної гучності. Слід зазначити, що K-система передувала EBU R128 і ATSC A/85, обидва засновані на стандарті BS1770, і що K-система (K-system) завжди розроблялася для музики, а чи не для мовлення. Також важливо розуміти, що K-шкала (K Scale) Боба Каца не має нічого спільного з K-зважуванням (K weighting), яке є кривою еквалайзера, що є частиною стандартів BS1770.
• Існують різні види вимірювачів пікових програм PPM. Вони діляться на кілька категорій…
• Квазипіковий програмний лічильник (QPPM). Показує справжній рівень піку тільки в тому випадку, якщо він перевищує певну тривалість, зазвичай, кілька мілісекунд. На піках меншої тривалості він вказує рівень менше істинного піку. Ступінь дефіциту визначається “часом інтеграції”. По суті, існують дві різні конструкції квазі-PPM, коріння яких лежить у метрах, спочатку розроблених у 1930-х роках для мереж AM-радіомовлення в Німеччині (Тип I – DIN) та Сполученому Королівстві (Тип II – BBC). Квазі-PPM використовують короткий час інтегрування, тому вони можуть реєструвати піки тривалістю більше кількох мілісекунд. У первісному контексті AM-радіомовлення в 1930-х роках перевантаження через короткі піки вважалися неважливими на тій підставі, що людське вухо не могло виявити спотворення через короткочасне обмеження сигналу. Ігнорування миттєвого кліпування дозволило підвищити середній рівень модуляції. У сучасній практиці цифрового аудіо, де стандарти якості, як ми сподіваємося, набагато вищі, ніж у AM-радіо у 1930-х роках, обрізки навіть коротких піків зазвичай вважають чимось, чого слід уникати. У типових реальних аудіосигналах квазі-PPM занижує дійсний піковий рівень на 6-8 дБ.
• Приклад пікового програмного вимірювача (SPPM). Це PPM для цифрового звуку, який показує лише пікові значення вибірки, а не справжні піки форми сигналу (які можуть бути між вибірками і бути до 3 дБ вище за амплітудою). Він може мати або “справжню”, або “квазі” інтеграційну характеристику.
• Вимірник пікової програми з передискретизацією (True Peak meter). Це зразок PPM, у якому сигнал спочатку піддається передискретизації, зазвичай у чотири рази, щоб полегшити проблему з базовим зразком PPM. Вам потрібна ця передискретизація, щоб встановити те, що відбувається з рівнем сигналу між вибірками.
• Вимірник рівня гучності (VU Meter) – вимірювач одиниць гучності (VU) або стандартний індикатор гучності (SVI) – це пристрій, що відображає уявлення рівня сигналу в аудіообладнанні. Початкові вимірювачі рівня гучності були механічним механізмом, а маса голки викликала відносно повільний відгук, який фактично інтегрував сигнал з часом наростання 300 мс. 0 VU відповідає +4 дБу або 1,228 (середньоквадратичне значення). Вимірювач був розроблений не для вимірювання сигналу, а для того, щоб дозволити користувачам налаштовувати рівень сигналу до цільового рівня 0 VU (іноді, що позначається як 100%), тому не важливо, щоб пристрій був нелінійним і неточним для низьких рівнів. Фактично шкала варіюється від -20 до +3 VU, з -3 VU прямо посередині. VU-метр навмисно «сповільнює» вимір, середня піки і провали невеликої тривалості, і більшою мірою відображає гучність матеріалу, що сприймається, ніж сучасніші і спочатку дорожчі вимірювачі PPM. Балістика VU-метра була розроблена таким чином, щоб добре працювати з усною мовою. Час інтеграції 300 мс означає, що ви можете бачити склади у слові, що вимовляється, тому мова виглядає дуже комфортно, але майте на увазі, що це не робить її точною.

Розширені можливості виміру

Розкривши основи вимірювання звуку та різні терміни, які використовуються у вимірі звуку, давайте розглянемо 17 різних варіантів вимірювання звуку, доступних у Pro Tools Ultimate та Studio.

• Sample Peak використовується в Pro Tools за замовчуванням з тих пір, як він був включений в Pro Tools 11. Масштаб і час згасання розраховуються в дБ/секунду, що призводить до повільнішого загасання вимірювання порівняно зі старими версіями Pro Tools, які використовували те, що зараз називається Pro Tools Classic. Опція Sample Peak – єдиний з 17 типів вимірювачів, який має нульовий час інтегрування вибірки, тому він повинен відображати повну динамічну активність цифрового сигналу в кожний момент часу, що означає, що він повинен відображати всі піки кожного аудіосемплу, але, оскільки це вимірювач піку семпла, він не покаже, що відбувається з піковим рівнем між семплами, оскільки для цього потрібна передискретизація, щоб визначити, які міжсемплові піки або рівні справжнього піку. Якщо вам необхідно визначити істинний піковий рівень, вам знадобиться сторонній вимірювальний плагін.
• Pro Tools Classic – це застаріла система ваг та балістичних вимірювань Pro Tools. Це вимір, який Pro Tools мав протягом тривалого часу до Pro Tools 11, і ми підозрюємо, що він включений для зворотної сумісності та підтримки застарілих версій.
• Linear забезпечує пряме лінійне вимір піків семплів аудіосигналу з точністю до одного до одного в діапазоні виміру до -40 дБ. Avid рекомендує Linear для постобробки та мікшування музики.
• Лінійний Розширений (Linear (Extended)) забезпечує ту ж балістику, як і лінійний, але масштаб шкали розширений до -60 дБ, щоб відображати більше інформації низького рівня.
• RMS забезпечує балістичну оцінку, яка відображає середній рівень (середньоквадратичне значення сигналу) протягом певного періоду часу. Це свого роду вимір гучності, що забезпечує середній рівень сигналу, на відміну пікового вимірювання, яке відображає піковий рівень сигналу в будь-який заданий момент часу.
• VU (одиниця гучності) була системою вимірювання, популярною для мікшування музики та діалогів. Шкала VU, що використовується в Pro Tools, розширена на нижньому рівні від -23 дБ до -40 дБ, щоб вмістити широкий спектр матеріалу без необхідності повторного калібрування.
• Digital VU забезпечує балістику VU сучасною цифровою шкалою.
• PPM Digital має такий самий час інтегрування, як і вимір піку вибірки, але інші масштаби та часи згасання. Популярний у Європі та Азії серед мовних компаній, а також серед кіноконсолей у США, PPM Digital має час інтеграції, аналогічний виміру пікового значення вибірки, але інші масштаби та час згасання. Опція PPM Digital, як і всі інші опції типу вимірювача, крім Sample Peak, не повідомляє про кожний перехідний процес (наприклад, про серію дуже швидких перехідних процесів). Однак, незважаючи на те, що фактичний динамічний динамічний діапазон занижується, Avid стверджує, що з часом він більш точно відповідає людському слуху по гучності.
• PPM BBC використовує 4 дБ інтервал між відмітками шкали. Інші організації по всьому світу, у тому числі EBU, CBC і ABC, використовують таку ж динаміку, але в інших масштабах.
• PPM Nordic – це скандинавський варіант DIN PPM з таким самим часом інтеграції та повернення, але з іншим масштабом. Він має «TEST», що відповідає рівню вирівнювання (0 дБн), і +9, що відповідає допустимому максимальному рівню (+9 дБн). Порівняно зі шкалою DIN, скандинавська шкала є більш логарифмічною та охоплює дещо менший динамічний діапазон.
• PPM EBU ідентична британській PPM (BBC), крім метрової шкали. Це варіант британського PPM, призначений для контролю рівнів програми при міжнародному обміні програмами (PPM типу IIb IEC 60268-10). Шкала вимірювача калібрується в дБ щодо рівня налаштування, зазначеного “TEST”. Є галочки з інтервалом 2 дБ та на +9 дБ, що відповідає допустимому максимальному рівню.
• PPM DIN використовується в німецькому радіомовленні, номінальний аналоговий сигнал, що відповідає дозволеному максимальному рівню, був стандартизований на рівні 1,55 (+6 дБн), і це звичайна чутливість PPM типу DIN для індикації 0 дБ. Рівень вирівнювання (-3 дБн) відображається на вимірнику відміткою шкали на рівні -9.
• K-12 – K-шкала є шкалою на основі середньоквадратичних значень з вбудованим вимірювачем піку проби в якості вторинного значення. К-12 слід зарезервувати виключно для звуку, призначеного для трансляції, хоча інженери запису телемовлення можуть вибрати К-14, якщо вважають, що він відповідає їхньому програмному матеріалу.
• К-14 призначений для мастерингу під час роботи в каліброваному наборі мастерингів.
• K-20 Використання K-20 під час зведення забезпечує чисте звучання міксу, що вигідно мастеринг-інженеру. На цьому етапі продюсер і майстер-інженер повинні обговорити, чи слід перетворити програму на К-14 або залишити її на рівні До-20. При мікшуванні на аналогову стрічку працюйте на К-20 і переконайтеся, що пікові рівні поза стрічкою не перевищують +14.
• VENUE Peak забезпечує самі балістичні характеристики, як і Sample Peak, але з масштабуванням вимірювача VENUE до +20 дБ. Зверніть увагу, що VENUE використовує аналоговий стиль вимірювання як для входів, так і для виходів, тому має запас на 20 дБ вище контрольної точки 0 дБ, перш ніж буде досягнуто максимального робочого рівня.
• VENUE RMS Забезпечує ту ж балістику, як і RMS, але з масштабуванням VENUE до +20 дБ.

— Дивись також: 10 сучасних репродукцій компресора/лімітера LA-2A для вашої студії —

Які параметри вимірювання відсутні у Pro Tools?

Гучність BS1770. Дуже дивно, що в той момент, коли робочі процеси регулювання гучності були введені в робочі процеси мовлення, які у Великобританії та Європі використовували PPM, Avid нарешті додав різні PPM, пов’язані з мовленням, такі як BBC PPM, але досі не додали вимір гучності BS1770, який зараз є стандартним форматом виміру гучності в телетрансляціях по всьому світу. Для вимірювання гучності за допомогою BS1770 вам все одно знадобиться сторонній плагін.

Інша частина стандарту гучності BS1770 вимірює піковий рівень за допомогою вимірювача істинного піку (True Peak), в якому сигнал спочатку піддається передискретизації, зазвичай у чотири рази, щоб полегшити проблему з базовою вибіркою PPM. Вам потрібна ця передискретизація, щоб встановити, що відбувається з рівнем сигналу між вибірками, оскільки специфікація стосується вимірювання пікового рівня з точністю до 1 або 2 дБ від максимального рівня. Було вирішено, що піковий рівень у стандарті BS1770 має бути істинним піковим, що може бути на 6 дБ вище, ніж у деяких вимірювачів пікових показань. True Peak також важливий, якщо ви здійснюєте доставку в послуги потокової передачі музики, оскільки вам необхідно переконатися, що ваші майстри не виходять за рамки.