Procesory dynamiki dźwięku

Obecnie procesory efektowe, czy to w formie osobnych urządzeń, czy też efektów wbudowanych w konsolety cyfrowe, oferują „gotowce” w formie presetów, które często faktycznie są gotowe do użycia i brzmią przyzwoicie, ale z drugiej strony użytkownik ma możliwość regulacji mniejszej lub większej liczby parametrów danego efektu, co pozwala uzyskać własne brzmienie. Oczywiście jeśli nie mamy pojęcia, co znaczą tajemnicze nazwy, takie jak „predelay”, „diffusion” czy „decay”, lepiej nie kręcić na chybił-trafił tymi parametrami (choć niewykluczone, że zupełnie przypadkiem uda nam się „ukręcić” ciekawie brzmiący efekt) i skorzystać z gotowych, fabrycznych presetów.

Pogłos (z ang. Reverb) Najważniejszym parametrem, a jednocześnie czymś, co określa nam efekt typu „reverb”, jest czas pogłosu. Czas pogłosu to z definicji czas, jaki upłynie od moment wyłączenia pobudzenia (czyli źródła dźwięku), do momentu aż poziom dźwięku w pomieszczeniu powstały od naszego źródła (które właśnie wyłączyliśmy) spadnie poniżej 60 dB w stosunku do średniego poziomu panującego w czasie pracy naszego źródła.

Spotykane regulacje: – czas pogłosu (reverb time lub decay) – może być od kilkunastu ms (małe, bardzo wytłumione pomieszczenie, jak komora bezechowa) do kilku sekund (katedra). Pogłos (z ang. Reverb) – wczesne odbicia (early reflection) po dźwięku bezpośrednim następuje kilka wyraźnie rozróżnialnych odbić (np. pierwsze odbicia od wysokiego sufitu i znajdującej się daleko za nami ściany tylnej), a dopiero potem zlewa się to w całość jako pogłos.

Pogłos (z ang. Reverb) – opóźnienie wstępne (predelay) – od niego zależy, czy pogłos będzie „doklejony” do dźwięku bezpośredniego (tak jakbyśmy stali w pomieszczeniu blisko ścian, a dalej od źródła), czy pomiędzy dźwiękiem bezpośrednim a pogłosem będzie ułamek sekundy przerwy (stoimy blisko źródła, a pomieszczenie jest duże).

-rozproszenie (diffusion lub density) – pogłos to suma kolejnych odbić, których jest tak wiele i tak krótki czas je dzieli, że zlewają się w jedną całość – np. duże pomieszczenie o bardzo gładkich ścianach. Tak jest w przypadku dużego rozproszenia. Ale jeśli rozproszenie jest małe, słyszymy wyraźnie ziarnisty charakter pogłosu, niejako poszczególne odbicia. Pogłos (z ang. Reverb)

– tonalność określa nam brzmienie pogłosu, np. jako jasne albo ciemne (np. pomieszczenie, które pochłania część wyższych częstotliwości, a mniej niskich, ma brzmienie ciemne). Czasami zamiast tego parametru mamy do dyspozycji filtry górno- i dolno przepustowe, dzięki którym sami decydujemy o brzmieniu (tonalności) pogłosu. – nie należy zapominać o poziomach wejściowych (input gain) i poziomach wyjściowych dry/wet. W procesorach sprzętowych często napotkamy przełącznik tak właśnie nazwany – dzięki niemu decydujemy, czy z procesora wychodzi tylko dźwięk „mokry”, czyli sam efekt pogłosu, czy efekt wraz z dźwiękiem bezpośrednim. Jeśli używamy procesora „w pętli”, tzn. pobieramy sygnał z miksera za pomocą wyjść AUX i wprowadzamy taki obrobiony sygnał z powrotem do miksera, przełącznik musi być ustawiony na wet (po co mamy dublować sygnał bezpośredni!). Jeśli natomiast procesor pracuje w szeregu (np. u gitarzystów, ale nie tylko), wtedy musimy mieć zarówno dźwięk dry, jak i efekt wet. Pogłos (z ang. Reverb)

Echo (z ang. Delay) Polega na dodawaniu do dźwięku bezpośredniego jego opóźnionych „replik”, czyli kopii sygnału opóźnionego w stosunku do bezpośredniego o pewną wartość czasu (większą niż 60 ms, gdyż poniżej 60 ms ucho ludzkie nie rozróżnia dwóch dźwięków jako osobne, ale jako jeden, nieco wzmocniony i o dłuższym wybrzmiewaniu). Delay może być w formie „prostej” (simple) lub „wieloodbiciowej” (multi-tap). W obu przypadkach znajdziemy parametr określający wielkość, czyli czas opóźnienia (delay time). Czas ten zawiera się w granicach od kilku milisekund (w urządzeniach cyfrowych nawet ułamków milisekund) do kilku-, kilkunastu-, a nawet kilkudziesięciu sekund. Dodawanie do sygnału oryginalnego sygnału opóźnionego o kilka ms wpływa na barwę dźwięku. Mając efekt typu simple echo nie musimy być skazani tylko na uzyskanie pojedynczego odbicia. Jeśli chcemy trochę „zagęścić atmosferę” czyli dodać jeszcze kilka odbić, wystarczy jeśli dysponujemy parametrem decay, którym to regulujemy wielkość zanikania, a przez to liczbę gasnących odbić, następujących po dźwięku bezpośrednim. Wartości „przyzwoite” to przedział 1-3 s. Oprócz takiego prostego echa, czyli jednego lub kilku odbić następujących po sobie w jednakowych odstępach czasu, możemy wykorzystać delay, w którym poziomy i czas pojawiania się odbić w stosunku do dźwięku bezpośredniego możemy sobie sami ustalać. Możemy je dowolnie rozmieszczać w panoramie, odbicia mogą być w fazie lub w przeciwfazie w stosunku do „oryginału”.

Jest to efekt modulacyjny. Bardzo popularny efekt, szczególnie u gitarzystów. Po zaaplikowaniu tego efektu (np. w postaci wtyczki), oryginalny ślad zostaje skopiowany (wszelkie operacje odbywają się oczywiście wewnątrz plug-inu), a następnie ta opóźniona o 20-35ms kopia jest odtwarzana jednocześnie z oryginałem. Chorus ma najdłuższy ze wszystkich efektów czas opóźnienia, stąd czasem używa się go do zdublowania wokalu. Oprócz wariacji w opóźnieniu sygnału efekt ten daje nam również pewną kontrolę nad wysokością dźwięku dzięki parametrom Depth (Głębia – w skrócie ilość efektu) i Rate (w tym przypadku kontrolującym częstotliwość LFO). Sygnał wejściowy trafia do linii opóźniającej o czasie opóźnienia zmienianym w zakresie od kilku do kilkunastu milisekund. Następnie sygnał opóźniony jest sumowany z oryginalnym. Na wyjściu efektu chorus pojawiają się dwa rozstrojone względem siebie sygnały muzyczne, co daje wrażenie gry dwóch instrumentów Chorus

Flanger Jest to efekt modulacyjny. C zęsto stosowany na gitarze, popularny na śladach wokalu. Mocno przesterowane gitary w połączeniu z tym efektem (zazwyczaj głębokim i powolnym) tworzą dość niepowtarzalne i grube brzmienie. Flanger jest trochę podobny do Chorusa, tak w brzmieniu, jak i w zasadzie działania, ale kilka rzeczy je od siebie odróżnia. Przede wszystkim, czas opóźnienia, który w przypadku Flangera jest krótszy i waha się w okolicach 5-20ms. Ostatni element odróżniający go od Chorusa, to obecność parametru Feedback (sprzężenie zwrotne), który kontroluje jak dużo tych właśnie sprzężeń jest wysyłanych z powrotem na wejście. Tworząc taką pętlę powodujemy powstawanie filtrowania grzebieniowego, gdzie niektóre częstotliwości się znoszą, a inne zostają wzmocnione. I to w głównej mierze decyduje o charakterystycznym brzmieniu Flangera. W efekcie flanger przestrajanie linii opóźniającej jest na tyle powolne, że zmiana częstotliwości jest niezauważalna.

Sygnał wejściowy przechodzi na wyjście bez zmian. Ale jeśli poziom sygnału wejściowego będzie za duży, większy niż maksymalny poziom użyteczny dalszych urządzeń (magnetofonu, wzmacniacza, itp.), to układ ogranicznika zmniejszy swoje wzmocnienie i tym samym poziom takich silnych sygnałów na wyjściu. Krótko mówiąc limiter zapobiega przesterowaniu dalszych urządzeń w torze wzmocnienia. Sygnały cichsze są przenoszone bez zmian, natomiast sygnały zbyt głośne są zmniejszane do założonego poziomu. Sygnał wyjściowy w żadnym wypadku nie przekroczy ustalonego poziomu. Limitery są bardzo często używane w studiach radiowych w audycjach na żywo, gdzie zapobiegają przesterowaniu toru nadawczego. Jest to swego rodzaju „kaganiec” dla wrzeszczących mówców. Limiter nie obcina wierzchołków i nie wprowadza Zniekształceń nieliniowych – przy zbyt dużych sygnałach zmniejsza wzmocnienie i sygnał wyjściowy zachowuje swój kształt, ma tylko mniejszą amplitudę. Limiter

Limiter jako „twardy” ogranicznik W elektronice używa się także innych limiterów, czyli ograniczników. Przykładowo popularny układ gitarowy - fuzz też jest limiterem – ogranicznikiem, ale jego działanie jest zupełnie inne. W układzie typu fuzz jeśli sygnał wejściowy jest większy od założonego, następuje po prostu obcinanie wierzchołków i przebieg na wyjściu ma wprawdzie ograniczoną amplitudę, ale jest potwornie zniekształcony - z wyglądu przypomina prostokąt.

Parametry czasowe Czas attack – jest to czas jaki mija od chwili przekroczenia wielkości progowej poziomu napięcia wejściowego THRESHOLD ao momentu redukcji wzmocnienia. Czas release – jest czas powrotu do poprzedniego wzmocnienia gdy sygnał nie przekraczał progu przełączenia.

Limiter -ATTACK powinien być ustawiony na 0, -THRESHOLD – próg zadziałania 0dB -RELEASE – czas powrotu do pierwotnego wzmocnienia przed przekroczeniem poziomu.

Bramka szumu Jak wskazuje nazwa jest to bramka, która może być otwarta (przepuszcza sygnał z wejścia na wyjście) albo zamknięta (nie przepuszcza sygnału). Jeśli na wejściu występują sygnały o małych amplitudach, bramka jest zamknięta. Gdy na wejściu pojawią się większe sygnały bramka zostaje otwarta. Przy takim działaniu, jeśli na wejściu występują tylko szumy (małe sygnały), bramka jest zamknięta i na wyjściu nie ma denerwującego szumu. Gdy pojawią się sygnały użyteczne (większe niż poziom szumów), bramka się otwiera i cały sygnał wejściowy beż żadnych modyfikacji przechodzi na wyjście i do głośników. Bramka szumu posiada regulowany układ progowy, który będzie sterował pracą w zależności od poziomu sygnału.

threshold, czyli próg zadziałania – za pomocą tego parametru ustalamy, poniżej jakiego poziomu sygnał nie będzie przepuszczany na wyjście bramki, decay, czyli czas zaniku, określa czas potrzebny na to, by bramka zamknęła się, od momentu gdy poziom sygnału spadnie poniżej ustawionego progu zadziałania. Bramka szumu

Kompresor Wpływa w pewien sposób na wzmocnienie wszystkich sygnałów. Dla kompresora również istnieje pewien poziom odniesienia. Tylko sygnały o tej jednej jedynej wielkości (amplitudzie) są przepuszczane przez, układ bez zmiany poziomu (czyli wzmocnienie układu jest równe 1 (0dB). Sygnały większe są zmniejszane: czym większy sygnał, tym bardziej redukowany jest jego poziom. Kompresor nie jest aż tak „stanowczy”. Zmniejsza wprawdzie wzmocnienie dużych sygnałów, ale nie do ustalonego poziomu, tylko w pewnym stopniu. Przykładowo jeśli sygnał wejściowy wzrośnie i stanie się czterokrotnie większy niż poziom odniesienia, to na wyjściu sygnał też wzrośnie, ale tylko dwukrotnie. Jeśli na wejściu wzrośnie stukrotnie, na wyjściu wzrośnie tylko dziesięciokrotnie. Już w tym miejscu można powiedzieć, że kompresor zgodnie ze swą nazwą kompresuje (zmniejsza, ściska) dynamikę sygnału. Przy małych sygnałach kompresor wzmacnia sygnały mniejsze niż ustalony poziom odniesienia. Współczynnik wzmocnienia nie jest stały: czym mniejszy sygnał, tym bardziej jest wzmacniany. A gdy poziom sygnału wejściowego zbliża się do wspomnianego poziomu odniesienia, wzmocnienie zbliża się do jedności. Czyli sygnały najmniejsze są znacznie wzmacniane, przy wzroście wielkości sygnału wejściowego wzmocnienie maleje. Gdy sygnał wyjściowy osiąga wielkość równą poziomowi odniesienia kompresora, wzmocnienie wynosi 1 (0dB). Przy dalszym wzroście poziomu sygnału wejściowego kompresor w pewnym stopniu tłumi sygnał, i wzrost na wyjściu jest mniejszy niż wzrost na wejściu.

Podczas dyskusji kilku osób w studiu radiowym kompresor pozwoli w znacznym stopniu wyrównać poziomy poszczególnych sygnałów. Wiadomo, że niektórzy mówią ciszej, inni głośniej. Niektóre kwestie będą wypowiadane cicho, inne z naciskiem, głośniej, może nawet podniesionym głosem. Zastosowanie układu, który zapewniłby jednakową głośność wszystkich rozmówców na pewno odebrałoby dyskusji atmosferę i zdecydowanie utrudniło przekazanie emocji. Inny przykład. Z pewnych względów przy odbiorze audycji radiowych subiektywnie odczuwana głośność podczas nadawania muzyki jest znacznie większa, niż głośność towarzyszących im wypowiedzi słownych. Ale każdy, kto ma w samochodzie radio i chciał podczas jazdy słuchać komentarza, przeplatanego muzyką może popaść w irytację: jeśli ustawi odpowiednią głośność słownych komentarzy, to głośność muzyki będzie zdecydowanie zbyt duża. Jeśli nastawi muzykę, by głośność nie była irytująco duża, komentarze okażą się zdecydowanie za ciche, bo będą zagłuszane przez warkot silnika i szumy towarzyszące ruchowi samochodu. Rozwiązaniem byłoby zastosowanie albo odpowiedniego szybkiego kompresora, który wzmocniłby słabsze sygnały powyżej poziomu szumów we wnętrzu auta, a częściowo ściszyłby najsilniejsze sygnały nadawanej muzyki. Kompresor

Schemat kompresora Obwód sterujący pobiera sygnał z wyjścia układu co oznacza, że występuję tutaj sprzężenie zwrotne.

Kompresor THRESHOLD – wartość napięcia wyjściowego powyżej której następuje redukcja wzmocnienia sygnału. RATIO – współczynnik kompresji czyli ile razy napięcie na wejściu (powyżej kompresji) jest większe od napięcia na wyjściu, OUTPUT GAIN – podniesienie poziomu sygnału, który uległ osłabieniu po kompresji, ATTACK - powinien być ustawiony na 0, RELEASE – czas powrotu do pierwotnego wzmocnienia przed przekroczeniem poziomu.

Ekspander Kompresor pracuje ze wzmocnieniem równym 1 dla sygnałów poniżej progu zadziałania, a ze wzmocnieniem odpowiednio mniejszym po przekroczeniu tego progu, o tyle ekspander jest wzmacniaczem, którego wzmocnienie wynosi jeden dla sygnałów wejściowych o poziomie wyższym niż próg ekspansji, natomiast dla sygnałów mniejszych od progu zadziałania jego wzmocnienie jest mniejsze od jedności. W tym wypadku współczynnik ekspansji określamy odwrotnie, jak w przypadku kompresora, czyli np. 1:2, 1:5 itp. I tu, podobnie jak w przypadku kompresji, współczynnik 1:2 powoduje, że każda zmiana poziomu na wejściu poniżej progu ekspansji odpowiadająca 1 dB powoduje zmianę poziomu na wyjściu równą 2 dB.

Ekspander