Чистим звук (часть первая)

Еще одна статья о том, как организовать работу в студии, да не просто организовать, а сделать это правильно. Все тот же сайт Recording Magazine, все тот же Пол Стэмлер. Статья длинная, поэтому я разделил её на несколько частей.

Все мы хотим записывать классный звук, как у тех Крутых Ребят в известных студиях. Большой, чистый, ясный, заводящий, мощный, приятный на ощупь, живой звук, который говорит о профессионализме и, наверняка, хорошо продающихся записях.

Но очень часто у нас не получается. Звук получается тонкий, глухой, шумный, плоский. Или вроде бы все нормально, но все равно звучит наша запись погано – фиг её знает, почему.

Причин тому тьма, и я могу написать сотню-другую страниц о том, как это исправить (что я и делаю время от времени). В это раз я займусь лишь одной проблемой: как сохранить звук чистым. Причем больше внимания уделим первым стадиям получения и обработки звука. Почему? А сейчас объясню. Тут не обойтись без кое-каких элементов теории передачи информации.

По опыту наших никудышных жизней мы знаем: прочность цепи определяется её слабым звеном. Это верно, если цепь велосипедная, но, как ни странно, не годится для цепи, по которой передается информация, например, изображения или звук. Даже если в информационной цепи все звенья, кроме одного, безупречны, все цепь будет слабее, чем её самое слабое звено.

Передачу звука по информационной цепи (включая хранение) можно описать двумя способами: так же, как наполовину полный стакан можно рассмотреть и как полупустой. Вместо того, чтобы описывать, насколько хорошо качество сигнала, мы будем смотреть, насколько он плох. Звенья передающей звук цепи будут характеризоваться уровнем искажений, которые они вносят в сигнал. Качество звука улучшится, если сигнал будет меньше страдать от искажений на пути от музыканта к слушателям.

Из этой идеи следует важный практический вывод: сигнал в цепи никогда не станет лучше (с точки зрения сохранения информации и отсуствия искажений), чем тот, который был на входе. Говоря проще, если уж звук исказился, то вернуть его в исходное состояние нельзя. Все равно, что яйцо очистить – обратно скорлупу уже не прилепить.

Что касается звука, тут дела ещё интереснее. Идеальное звуковое устройство линейно, то есть его график зависимости выходного напряжения от входного выглядит как линия и не меняется для разных уровней сигнала и частот. Увы, но ни одно реальное устройство не может быть таким. Даже простейший резистор нелинеен и может создавать искажения.

Большинство из вас знает (надеюсь на это), что искажения бывают гармоническими. Если через нелинейную цепь (на деле – любое реальное устройство) пропустить синусоидальный сигнал, на выходе он принесет с собой новые, нежелательные частоты, кратные частоте исходного сигнала – гармоники. Например, тон частотой 400 Гц будет обогащен гармониками 800, 1200, 1600, 2000 Гц и так далее.

Большинство музыкальных сигналов сложнее, чем синусоиды. Гармоники, или обертоны, придают особый звук музыкальным инструментам.Кларнет, к примеру, отличается нечетными гармониками (3х, 5х, 7х) основной частоты, из-за них у кларнета такой характерный звук. А в звуке гитарного аккорда, то есть в звучании отдельных струн и резонансе корпуса, этих гармоник море.

Гармонические искажения так же меняют тембр инструмента, добавляя к нему гармоники. Поэтому звук обработанной эффектом distortion электрогитарной струны звучит похоже на саксофон.

Есть ещё интермодуляционные искажения. Они появляются, когда два сигнала разной частоты одновременно проходят через одно устройство. При этом возникают новые спектральные компоненты на частотах, равных сумме и разности частот исходных сигналов. Сложновато представить себе такое, да? Смотрите: пусть в реальном, неидеальном усилителе смешиваются сигналы с частотами f1=8500 и f2=10000 Гц. Они образуют суммарную частоту f1+f2=18500 Гц и разностную f1-f2=1500 Гц. Это так называемые интермодуляционные искажения первого порядка.

Важно знать, что эти искажения, в отличие от гармонических, не порождают частот, кратных исходным, поэтому они не затеняются звуком музыкальных инструментов и хорошо слышны. В редких случаях их специально добавляют при обработке звука, так работает, например, эффект под названием кольцевой модулятор. Но в основном они крайне нежелательны при работе со звуком.

Вот ещё пример: частоты f1=18000 и f2=18100 Гц, их сумма f1+f2=36100 Гц (что мы не слышим), а разность f1-f2=100 Гц (это отлично слышно). Если умеете пользоваться виртуальными синтезаторами, можете попробовать смешать сигналы с двух генераторов, настроенных на похожие частоты, и ясно услышите возникший тон в басу. От таких высокочастотных интермодуляционных искажений, порождающих помеху на низких частотах, может зависить чистота всей цепи обработки звука.

Вернемся к нашему первому примеру. Усилитель с простой нелинейностью (плавная кривая графика передаточной функции) может производить только искажения первого порядка, которые мы с вами уже считали. А вот устройство с более сложной кривой порождает искажения более высоких порядков, кратных исходным частотам. К примеру, это могут быть 2*f1+f2= 27000 Гц (неслышная частота) и 2*f1-f2=7000 Гц (ещё как слышно!). Продолжая в таком духе, мы заполним весь спектр нашего сигнала лишними частотами. Йоу, чувак, мы только что изобрели гитарный эффект fuzz!

Что ж, теперь можно переходить к практике. Сначала – пара общих идей. Простые, более-менее линейные устройства производят относительно простые искажения первого порядка. Сложные приборы порождают искажения высоких порядков – все те множители, которые мы рассчитывали в предыдущем примере. В реальности искажения высоких порядков слышны гораздо лучше первых порядков.

А когда одно несовершенное устройство подключают ко второму, дела становятся гораздо сложнее. Второе не только создаёт искажения оригинального сигнала, но и действует на уже существующие искажения от первого устройства. Иными словами, оно творит вообще чёрт знает что, искажая и сигнал, и его искажения.

И вот что у нас есть на самом деле. Большинство полупроводниковых интегральных схем, на которых делают почти все недорогие и среднедорогие звуковые устройства, сильно нелинейны и могут порождать высокочастотные искажения. Это касается и операционных усилителей в пультах и входных каскадах большинства записывающих устройств, в том числе и цифровых многодорожечных, и, что важно, здесь же и ЦАПы и АЦП в цифровых устройствах.

Так как же минимизировать кумулятивную деградацию сигнала в цепи обработки звука? Или, говоря понятнее, ЧО ДЕЛАТЬ-ТО, А? Ну, раз мы знаем, что источники искажений множат друг друга, плясать нужно именно от этого угла печки. Начнем с того, что вход нашей цепи должен быть супер-чистым, а звук должен быть оцифрован как можно раньше. В цифровом тракте, само собой, он тоже не должен портиться.

Первое звено цепи – микрофон. В нем создается аудиосигнал, в нем же он может начать искажаться. Внутри большинства конденсаторных микрофонов установлены маленькие транзисторные усилители, которые, если спроектированы неважно, становятся классическими генераторами высокочастотных интермодуляционных искажений. Такие микрофоны звучат резко, нервно, они выделяют отдельные звуки типа сибилянтов или шума гитары.

Микрофоны получше так не делают. К таким можно отнести, например, большинство ламповых микрофонов, известных своим теплым звуком – не потому, что лампы нагреваются, а потому, что они не создают искажения, обычные для плохих полупроводниковых цепей.

Чистые верха бывают не только в ламповых цепях. Некоторые микрофоны с полупроводниковыми усилителями тоже могут обходиться без песка, например, прекрасный (но дорогой) Gefell M930 и прекрасный (и дешёвый!) Октава МК-012 (Ну вот, хоь чем-то конкурентоспособным может гордиться отечественная промышленность Прим. редактора). Динамические микрофоны тоже бывают неплохи, так, Electro-Voice RE15 и Beyerdynamic M-260 почти не песочат и звучат очень чисто. И это зависит не только от плоской АЧХ: у, скажем, Beyerdynamic M-88 звук яркий, с подчеркнутым верхом, но без описанных проблем.

Мы и так знаем, что нужно выбирать микрофон очень аккуратно, но сейчас наша стратегия – избежать нервного звука. Хороший тест микрофона – аккорды на акустической гитаре. Микрофон, который подчеркнёт щелчки медиатора и дребезг струн о лады, как раз и будет создавать те помехи, которые потом преумножаться в цепи обработки звука. Такой микрофон нам не нужен.

Во второй части мы продолжим движение по нашей цепи обработки звука и как следует её почистим.

Оцените статью
Уроки игры на гитаре и других музыкальных инструментах, разбор песен и аккордов