Zapas i Zakres Dynamiki, Cz. 1

Zapewne nie raz spotkaliście się z pojęciami zapas dynamiki (także znanego pod nazwą „headroom”) oraz zakres dynamiki i mniemam, że prawdopodobnie natrafiliście na kłopoty z interpretacją czy właściwym rozumieniem obu tych terminów. Wysnuwam takie wnioski, bo już kilka osób prosiło mnie o wyjaśnienie zależności między tymi pojęciami. Dlatego zamierzam przybliżyć Wam, cóż takiego się za nimi kryje i do czego może nam się przydać wiedza o nich podczas pracy z dźwiękiem. Żeby lepiej zrozumieć, jak te dwa określenia mają się do naszych nagrań, przydatnym będzie cofnięcie się do czasów zapisu analogowego, co uczynimy w drugiej części artykułu. Przybliżę Wam jak należy stosować wiedzę o tych pojęciach w dwóch kluczowych dla realizacji procesach, czyli nagrywaniu i miksowaniu.

Zacznijmy od zakresu dynamiki

Jest to nic innego, jak różnica między najgłośniejszym a najcichszym sygnałem, jaki dane urządzenie jest w stanie przetworzyć lub dane źródło dźwięku wytworzyć – zależy, o jakiej sytuacji mówimy, miksowaniu czy nagrywaniu. Zarówno poziom najwyższy, jak i najniższy (w przypadku poziomu emitowanego dźwięku) są wyrażane w dBSPL, więc różnicę między nimi, czyli zakres dynamiki (powiedzmy ludzkiego słuchu) wyrażamy w samych decybelach.

Jeśli próg słyszalności słuchu wynosi 0 dBSPL, a najgłośniejszy dźwięk, jaki jesteśmy w stanie znieść przed pojawieniem się bólu, wynosi 120 dBSPL, to nietrudno policzyć, że zakres dynamiki ludzkiego słuchu równy jest 120 dB – jest to jak najbardziej wartość uśredniona, bo należałoby jeszcze wziąć pod uwagę stopień „zużycia” słuchu u poszczególnych jednostek czy hałas otoczenia itp., ale przykład ten ma służyć jedynie zrozumieniu całej koncepcji i często stanowi dobry punkt odniesienia dla rozumienia tej wartości w innych przypadkach.

Może więc przytoczę drugi przykład – zakres dynamiki orkiestry symfonicznej. Najcichszy emitowany przez nią dźwięk to 10 dBSPL, a maksimum jej możliwości to okolice 100 dBSPL. Wniosek, poparty bardzo skomplikowanym działaniem matematycznym, jest taki, że zakres dynamiki orkiestry w pełnym składzie wynosi 90 dB. Dzięki wiedzy o zakresie ludzkiego słuchu, rozumiemy więc, że ludzkie ucho jest w stanie dokładnie przetworzyć to, co słyszy na koncercie w filharmonii.

Kolejny przykład to zakres dynamiki mikrofonów. Większość tych używanych w warunkach studyjnych plasuje się ze swoim zakresem w okolicach 110 dB, co z kolei rozumiemy tak, że bez kłopotu zarejestrują one to, co serwują im instrumenty, nawet na koncercie wspomnianej orkiestry.

I tak dalej…

Ale jak konkretnie ma się ta wiedza do praktyki?

No właśnie. W teorii wygląda to bardzo prosto, łatwo i przyjemnie, ale w rzeczywistości w grę wchodzą też takie elementy jak szumy mikrofonu, przedwzmacniacza, konwerterów analogowo-cyfrowych.  Szumy z wszystkich tych ogniw sumują się (co będzie jeszcze wyraźniejsze przy bardzo cichych pasażach) i mogą wpłynąć negatywnie na jakość nagrywanego sygnału. Nie bez powodu więc do rejestracji wykonań orkiestrowych stosuje się najwyższej jakości mikrofony, preampy czy konwertery, a dźwięk zapisuje się w rozdzielczości 24-bitowej.

Dlaczego 24 bity a nie 16?

Z kilku względów, ale po kolei…

Obecnie niemal każdy interfejs, jaki mamy w domowym studiu daje nam możliwość rejestracji z głębią 24-bitową – jeśli dysponujemy takim, który oferuje tylko 16 bit, to albo powinniśmy rozważyć upgrade, albo będziemy musieli być bardzo skrupulatni, dokładni i wiecznie martwiący się o poziomy i szumy, czyli w skrócie mówiąc – o zakres dynamiki. Nie mówię, że przy 24 bitach mamy o tych aspektach nie myśleć, ale wyższa rozdzielczość daje nam większy komfort i spokojniejszą głowę.

A jeśli chodzi o konkretne różnice techniczne, to:

    • 24 bit oferuje aż 144 dB zakresu dynamiki (przy 96 dB w systemie 16 bit)
    • przy 24 bit nie musimy się aż tak bardzo martwić o odstęp sygnału właściwego od szumów, te „mieszkają” o wiele niżej niż w systemie 16bit
    • przy 24 bit nie musimy nagrywać śladów bardzo głośno, co było wskazane w środowisku 16-bitowym
    • minus rejestrowania w 24 bit (choć marginalny) to konieczność stosowania ditheringu (losowego szumu) w ostatniej fazie produkcji utworu – po masteringu, aby dostosować miks do konkretnego nośnika (płyty CD), ale dzięki jego zastosowaniu nie słyszymy skutków ubocznych pozbycia się tych 8 bitów
    • drugi minus to większy rozmiar plików audio rejestrowanych w 24 bit, ale nie oszukujmy się, w dzisiejszych czasach, gdzie dyski twarde kosztują grosze, nie jest to jakiś wielki mankament

Do tej pory cały czas mówiliśmy o zakresie dynamiki w rozumieniu nagrywania, ale tak jak wspomniałem na wstępie, jest jeszcze aspekt miksowania (i masteringu). W tym przypadku, zakresem dynamiki określamy odległość między szczytami sygnału, a jego poziomem średnim.

Wiemy o tym, że aby utwór był ekscytujący, dynamiczny i oddychający, a nie był zduszony, stłumiony i bez kopa, musimy zachować pewien odstęp między skokami sygnału a poziomem bazowym, na którym utrzymuje się reszta nagrania. Jednym z podstawowych sposobów na zachowanie odpowiedniej dynamiki podczas miksu jest umiejętne stosowanie kompresji, nie używanie zbyt krótkiego ataku, zachowywanie transjentów, etc. Te właśnie aspekty będą w głównej mierze stanowiły o tym, że nasz kawałek nie będzie odbierany, jako spłaszczony, pozbawiony energii i po prostu mało dynamiczny.

W sytuacji miksowania lub masteringu zakres dynamiki również będziemy opisywać za pomocą decybeli, aczkolwiek punktem odniesienia nie będzie wartość SPL (ciśnienia akustycznego – jak to miało miejsce w przypadku nagrywania), a pełna skala cyfrowa (FS). Dla przykładu, jeśli sygnał w miksie osiąga wartości szczytowe (peak) w okolicach -3 dBFS, a wskaźnik RMS oscyluje gdzieś w granicy -15 dBFS, to mówimy o zakresie dynamiki równym 12 dB (czasem określanym jako x dB DR – od ang. Dynamic Range).

Zapewne chcielibyście wiedzieć, gdzie leży granica, powyżej której miks (już po masteringu) przestaje być dynamiczny, a my wkraczamy na terytorium spłaszczonej pulpy. Zdania w tej kwestii są mocno podzielone – jedni twierdzą, że zdrowy zakres dynamiki to minimum 14 dB, inni uważają, że 8 dB jest jak najbardziej akceptowalne, a jeszcze inni bez krzty wstydu masakrują swoje nagrania do 2-4 dB. Zabiegi te mają oczywiście miejsce dopiero podczas masteringu i są zależne od kilku czynników. Czasem decyzje są podejmowane przez samych muzyków, a czasem przez producentów, inżynierów masteringu, wytwórnie czy szefów sprzedaży. Dzieje się tak dlatego, że jednym z najszybszych i najprostszych sposobów na osiągnięcie bardzo głośnych utworów jest spłaszczenie ich dynamiki (ściszenie szczytów), przez co można wyżej podnieść poziom średni, czyli uczynić piosenkę głośniejszą.

Nie chcę tu wchodzić w dyskusję o tzw. wojnach głośności, chcę Was po prostu uczulić na to, abyście polegali w tej kwestii na własnych uszach i nie dali się ponieść panującej obecnie modzie na super-głośne nagrania. Cierpi na tym sama muzyka i to w tym właśnie miejscu zatraca się często charakter utworu, nad którym ciężko pracowaliście podczas wszystkich poprzednich etapów produkcji swojego dzieła. Odpowiedni zakres dynamiki uzależniony jest także od gatunku muzycznego, w którym się obracamy – inny będzie dla muzyki klasycznej czy jazzu (o wiele większy), a inny dla elektroniki czy rocka (znacznie mniejszy).

Podsumowanie

W sytuacji nagraniowej najprościej myśleć o zakresie dynamiki, jak o użytecznym przedziale, w którym mieści się sygnał, gdzie dolną granicą będzie moment pojawienia się szumów a górną – miejsce, powyżej którego wystąpi przesterowanie – czyli 0 dBFS w systemach cyfrowych. W sytuacji miksowania i masteringu możemy o nim myśleć, jak o różnicy między sygnałem szczytowym (Peak) a poziomem średnim nagrania (RMS). W drugiej części porozmawiamy o zapasie dynamiki i jego charakterystyce i różnicach – tak w świecie analogowym, jak i cyfrowym.

Zostawić komentarz ?

32 Komentarze.

  1. Jak zwykle dobry dzień zaczynam od lektury Zakamarków Audio. To po prostu Akademia ONLINE. Dzięki Igor, mam pytanie trochę z innej beczki OT: czy np w Logicu mogę korzystać z efektów, pluginów PT?

    • Niestety nie, bo wtyczki w obu tych DAW-ach maja inny format. W PT masz RTAS i AAX, a w Logicu AU.

  2. rufinmusic

    I dlatego wolę starsze nagrania (’60 – ’80)DR~12-14, te same remasterowane współcześnie już nie brzmią tak samo…DR~6 😯
    Jak zwykle wszystko ładnie wytłumaczone 😀

    • Gleboko wierze w to, ze ta moda na masakre przeminie. Poza tym, powoli wprowadza sie juz pewne limity, co do glosnosci (w USA i UK). Poki co, tylko w broadcastingu, ale mam nadzieje, ze i na swiat realizacji muzyki przyjdzie czas.

    • remaztered

      Chyba ze zaczna tak prasowac audycje ze reklamy nie beda sie wybijac 🙂

    • rufinmusic

      Jedna z moich ostatnich produkcji: http://soundcloud.com/rufinmusic/being-for-the-benefit-of-mr. DR – 9, mimo, że specjalnie się nie starałem “sprasować” 😯 Czy dobrze jest oddany klimat cyrku, jak w oryginale? 🙄

    • Mam wrażenie, że tam się jakiś jeden element notorycznie spóźnia w tym cyrku, ale ogólnie mi pasuje 🙂 Nieźle Wam to wyszło. Duży plus dla Hemmo za wokale.

    • rufinmusic

      Dzięki Igor 🙄

  3. a ja kiedys myslalem ze jak utwor jest “dynamiczny” to znaczylo, ze energiczny i szybki.

    • Bo tak zwykle sie to interpretuje. Jednak w ‘naszym swiecie’ chodzi przede wszystkim o aspekt opisany w artykule 🙂

  4. Znakomity artykuł. Wreszcie, po wielu latach, dokładnie zrozumiałem w czym rzecz 😳

    • To się troszeczkę obijałeś przez ostatnie lata Piotrze, co ? To nie jest takie trudne ;p Chociaż kim ja jestem żeby Ci to wypominać. Sam czytam zakamarki rano, zamiast powtarzać sobie materiał do zaliczenia które mam o 12.

    • W sumie to ja też wolę Zakamarki niż naukę do egzaminu. 😀 Bez dwóch zdań.

    • Tylko mi potem winy nie zwalać na Zakamarki, jak zawalicie egzaminy 😉

    • Spokojnie, już po ogłoszeniu wyników 🙂 wszystko pozaliczane 😛

  5. A jak ostatnio jednemu panu realizatorowi zwróciłem uwagę, że jest głośno (DR5), że to stwierdził “nie jest tak źle”. Bieda Panie, bieda. Ja jak zejdę poniżej 7-8 to aż mnie boli :<

  6. Igor mam do Ciebie pytanie,a właściwie dwa.

    1) Często spotykałem się z opinią,iż dobrze jest osiągać w nagraniu 12 RMS. Więc co powinienem zrobić w momencie kiedy po limiterze w masteringu mój poziom nagrania naturalnie dobija do -0.1 DB, a np Rms jest 8 oraz druga sytuacja gdy szczyty dobijają po limiterze do -0.1 DB, a Rms wynosi 15 . Jakimi zabiegami w obu przypadkach dobić do tej 12 ?

    Oraz drugie pytanie.

    Załóżmy, że mam ślad stopy, sampla , werbla itp. I chcę osiągnać na busach każdego z osobna maksymalną możliwą głośność każdego śladu z osobna przed późniejszym ich mixem ze sobą .i np stopa mi dobija do -5 db. I wrzucam ją na bus 1 i daje po eq,kompresji na końcu limiter. I jak maksymalnie mogę zgłośnić stopę limiterem,żeby nie zniszczyć jej (nie chodzi mi o słyszalne aspekty) . Jaki jest maksymalny poziom tłumienia na limiterze na którym mogę sobie w tych sytuacjach pozwolić ??
    Pozdrawiam i dzięki

    • 1. Mateusz, nie trzymaj się kurczowo konkretnej liczby, bo czasem ma się to nijak do tego, jak brzmi materiał. W jednym gatunku (coś spokojniejszego) RMS rzędu -12dBFS może zabrzmieć masakrycznie, a w innym niekoniecznie. Ba, nawet jeszcze może być trochę miejsca na jego podniesienie. Trzeba słuchać i stwierdzić, czy jest ok, czy nie. Jak chcesz zmniejszyć RMS, to przede wszystkim zluzuj z kompresją. Możesz po prostu podnieść gain danego śladu (suwakiem bądź zwykłą wtyczką) aż Ci szczyty będą dobijać blisko zera, a wartość RMS będzie zmieniać się proporcjonalnie. Jak wiesz, stosowanie kompresji zmniejsza DR i dzięki temu możesz podnieść RMS. W przypadku zastosowania zwykłego gaina, relacja między szczytami a RMS się nie zmienia.
      Jak chcesz zwiększyć RMS bez ruszania szczytów, to np. tak jak napisał Ci ‘tprnbs’ – kompresja równoległa.

      2. To bardzo deilkatny proces, bo szybko możesz zniszczyć brzmienie stopy czy werbla. Nie ma jakiegoś ustalonego, maksymalnego progu – takie rzeczy tylko i wyłącznie na słuch się robi, choć generalnie w ogóle odradzam takich praktyk…

  7. 1) kompresja równoległa powinna pomóc

    2)a o jakie? przecież praca z audio to “słyszalne aspekty” 🙂
    odradzam miażdżenie limiterem bo zamiast stopy powstanie asłuchalny “kwadrat” a po masteringu to w ogóle będzie koszmar…

  8. Witaj Igorze. Bardzo dziękuje ci za ten wpis. Od dawna mam problem z poszukiwaniem informacji na temat mierników. Dlatego przychodzę do ciebie z prośbą o nagraniu filmiku, lub stworzenie artykułu na temat nauki odczytywania informacji z tych mierników. Jakieś przykłady z rożnych gatunków muzycznych,z rożnych wtyczek , żeby każdy znalazł coś dla siebie. Na prawdę duży props poleciał by w twoja stronę. Pozdrawiam

  9. arturmuzykant

    PIKA popatrz co jest na blogu przeczytaj a później pytaj(bo wiele zagadnień było poruszanych ) w razie niejasności 😀 https://zakamarkiaudio.pl/2011/06/rola-miernikow-podczas-masteringu.html

  10. Witam,

    Polecam ten tutorial video. Gain staging, czyli jak uzyskać odpowiedni headroom na sumie:

    http://www.youtube.com/watch?v=JKxZEVwJyN0&feature=plcp

    Pozdrawiam,

    Paweł

  11. DariusDrs

    Wspaniały artykuł jak zawsze 😉 i jak zawsze się przyda!

  12. Taaaak, dziś wszystko jest podane na tacy. 20-30 lat temu muzykę robiono z tego co grało w duszy ludziom, a dziś z tego co pokazuje Youtube. Czasy kopiowania nastały. Jest łatwiej. Ale czy muzyka jest dziś przez to ciekawsza ? Ja robię kawałek, to się zastanawiam, czy trzymam sie panującego trendu, czy ta stopa, czy klap jest trendy ? Czy ludzie nie powiedzą “ee jakieś nie modne już brzmienie”…Ale może tylko ja tak mam 🙂
    Dzięki Igor za wędkę.

  13. kamil777-87

    Aż mi się przypomniało jak się robiło tego przysłowiowego hiciora, wskaźniki na czerwono, dużo powyżej zera, ale co tam 😎 .

  14. Tak swoją drogą nie wyobrażam sobie tego utworu bez szumów 😉 http://www.youtube.com/watch?v=cJQwnAhXnBk

Zostaw komentarz