Gain Staging

Gain staging je vlemi rozsáhlé téma a původně jsem tento článek chtěl napsat jako seriál ale pro ucelenost jsem se rozhodl vměstnat vše do jednoho článku, takže dříve než se pustíte do čtení chtěl by jsem chtěl jen poznamenat že je trochu delší.

V současné době máme k dispozici velmi výkoné počítače a DAW které nám nabízejí ideální podmínky pro nahrávání audia, ale i přesto se však může stát že s mixy zhotovenými výhradně ITB (In The Box) nejsme zcela spokojeni. Toto se může stát z monha různých důvodů. V tomto článku se podíváme na velmi často opomíjený proces jehož neznalost je jednou ze zásadních příčin která výraznou měrou ovlivňuje kvalitu našich nahrávek a mixů. Tento proces se nazývá Gain Staging či Gain Structure což se v českém překladu dá vyjádřit jako “nastavení úrovní signálu”.

S výrazem “Gain Staging” česky “nastavení úrovní” se zcela jistě setkáte nejen při nahrávání, ale i při mixiování. Základním principem tohoto procesu je nastavení úrovní neboli síly signálu v nahrávacím řetězci tak, aby výstupní úroveň signálu jednoho zařízení (či pluginu) byla vyhovující vstupní úrovní pro zařízení náledující. Jinými slovy: gain staging je nastavování optimálních úrovní každé sekce v signálové cestě tak, aby ani jedna sekce nebyla přetížena vstupním signálem.

Ideálním příkladem signálového řetězce je analogový mixážní pult u kterého se gain staging využívá k tomu, aby výstupní signál gain sekce, nepřetížíl sekci s EQ, která nepřetíží panning, který nepřetíží fader, který nepřetíží bus sekci, která nepřetíží master stereo bus. Většina externích zařízení či pluginů je vybavena vlastními metry (měřiči) které nám umožňují vizuálně kontrolovat úrovně signálu na všech místech kterými signál prochází. Na na konzoli či DAW máme k dispozici měřáky na každé stopě a na master sekci.

V digitálním prostředí se mohou zobrazované hodnoty lišit nejen podle typu metrů ale také podle toho jakou normu metry využívají. Proto je nutné dávat pozor na to jaké hodnoty se nám zobrazují. Gain Staging není žádná velká věda, jakmile jednou porozumíte základním principům. Pokud tyto znalosti přenesete do praxe, poznáte že nahrávání a následné mixování bude pro vás o mnoho snažší. Pojďme se tedy na tyto základní principy podívat.

ZÁKLADY

Nejdříve si pojďme připomenout několik zásadních pojmů které je dobré znát pro lepší porozumění gain stagingu. Některé z vás možná začátek vyděsí ale věřte mi základy nejsou až tak složité. Základem gain stagingu je posílání dostatečně silného signálu do následujícího audio zařízení ideálně o takové síle (hodnotě) pro kterou bylo zařízení konstruováno.

Tato hodnota se nazývá  nominální úroveň (nominal level), která je označována jako referenční nula (zero reference level), a nad ní se nachází headroom. Pojďme si nyní tyto pojmy se kterými se budeme při gain stagingu setkávat přiblížit.

NOMINÁLNÍ ÚROVEŇ (nominlal level)

V pionýrských dobách nahrávání bylo nutné nalézt takovou úroveň signálu při které bude zařízení podávat nejlepší výkon. Výsledkem tohoto hledání bylo určeno že ideální síla signálu je 1.228VRMS (volt) což odpovídá +4dBu.

A jelikož se tehdy inženýři shodli na výsledcích těchto měření, byla tato hodnota určena jako nominální úroveň signálu pro profesionální audio zařízení určená pro nahrávání a byla označena jako standartní úroveň. Výraz “nominální” vyjadřuje že něco odpovídá danému plánu s minimálními odchylkami, a v našem případě “nominální úroveň” vyjadřuje “běžnou” či “typickou” úroveň pro kterou byl elektronický signálový procesor navržen.

Pokud jsou vstupy/výstupy (I/O) zařízení navrženy pro +4dBu pak nominální úroveň nebo chcete-li typická síla signálu se kterým toto zařízení bude optimálně pracovat je +4dBu ( 1.228 VRMS ). Aby bylo možné audio zařízení kalibrovat a následně monitorovat sílu signálu na výstupech byla tato zařízení vybavena VU (Volume Unit) měřáky. Na na jednotkách pro zpracovávání analogového signálu ať už to jsou efekty či mixážní pulty jsou VU metry kalibrovány tak aby hodnota +4dBu  odpovídal 0 VU.

Takže nyní již víme že u zařízení pro zpracovávání analogového signálu je hodnota +4dBu určena jako standartní (nominální) úroveň signálu pro profesionální audio zařízení.

1.228 VRMS  = +4dBu = 0 VU

ZERO REFERENCE

Zero level či Zero reference je označení pro referenční úroveň. V našem případě se vztahuje k audio zařízením.

Výraz “Zero Reference” či “zero level” je používán pro referenční bod na který je srovnán signál napříč zvukovým systémem, čili jde o výchozí bod pro kalibraci systému. Pro audio zařízení nahrávacího studia a postprodukci je zero refernce označována hodnota +4dBu. Pro televizní a rádiové vysílání je jako zero reference označována hodnota 0dBu. Samotný název vznikl od hodnoty 0dBm která byla dříve jako referenční (srovnácí) úroveň využívána.

MAXIMÁLNÍ ÚROVEŇ (clipping point )

Tímto výrazem se označuje maximální síla signálu se kterou je zařízení schopno pracovat. Překročením této hranice dochází ke přebuzení signálu v angličtině  nazývaný “overolading”.

HEADROOM

Dalším důležitým výrazem se kterým se často setkáme je headroom. Tato oblast se u analogu nachází nad nominální úrovní. Headroom se dá popsat jako rozdíl mezi standartní úrovní signálu (nominal level) a maximální úrovní (maximum level či clipping point), tedy úrovní jejíž překročení způsobuje zkreslení signálu.

Aby jsme byli schopni správně pochopit headroom nelze začít jinak než opět s analogovým nahráváním.

HEADROOM ANALOGOVÝCH ZAŘÍZENÍ

Špičkové analogové konzole mají maximální úroveň tzv. clipping point +24dBu a některé konzole až +28 dBu, to znamená že pokud byl signál nahráván okolo 0 VU měla studia k dispozici plných 20 až 24 dB prostoru. Tento prostor neboli “headroom” byl dostačující pro záznam nahodilých špiček (peaks) transientních nástrojů jakými jsou perkuse či bicí.

Pokud i s takovouto headroom přesáhl peak signálu maximální úroveň (+24dBu) bylo následné zkreslení  signálu takříkajíc více muzikální. K přesáhnutí maximální úrovně se stává zejména u instrumentů jejichž signál má velký rozdíl mezi PEAK a RMS, takovými nástroji jsou například kopák či virbl  (snare).

Analog:

0 VU = +4dBu

max. úroveň cca +28 dBu

Headroom cca 24dB

HEADROOM DIGITÁLNÍHO NAHRÁVÁNÍ

S příchodem digitálního nahrávání byla stanovena nová stupnice a to dBFS (full scale), kde maximální úroveň která by neměla být překračována byla označena jako 0 dBFS proto všechny ostatní úrovně na této stupnici mají negativní hodnotu. Oficiálně má referenční nula (+0dBu) na této stupnici hodnotu -18dBFS (viz. audio úrovně), ale pro nás je však důležitá velikost headroom udávána výrobci audio zařízení.

tabulka audio urovni

tabulka audio urovni

Je třeba si uvědomit že výrobci nabízí výrobky s rozdílnou headroom a proto je vztah mezi nominální úrovní analogového a digitálního signálu podmíněn našimi AD konvertory. Jednoduše řečeno to znamená že velikost headroom je dána našimi převodníky. Většina převodníků zvukových karet je nastavena tak aby jejich nominální úroveň (+4dBu) odpovídala -18 či -16 dBFS. Tento údaj najdeme ve specifikacích zvukové karty.

Pokud není headroom uvedena, je možné ji jednoduše vypočítat z hodnoty pro “maximální výstup AD konvertorů”. Pokud naše konvertory mají maximální úroveň výstupu +20dBu (hodnota kdy začne docházet k přebuzení konvertoru tzv. clip) pak rozdíl mezi clipping point (+20dBu) a nominální úrovní +4dBu je 16dBu. Z toho vyplývá že nominální úroveň našich převodníků odpovídá -16dBFS.

Můžeme se setkat i s takovými zvukovými kartami jejichž konvertory mají max. úroveň výstupu +14, +12 či +10 dBu. Pokud bude hodnota maximálního výstupu +10dBu = 0 dBFS a nominální úroveň pro audio zařízení +4dBu, to znamená že tato hodnota bude na -6dBFS, pak headroom tohoto zařízení bude pouze 6dB.

Pokud budete nahrávat s konvertory u kterých je headroom 6 dB, pak je tato karta je pro seriozní nahrávání víceméně nepoužitelná. Tento příklad je naštěstí jednou z mála vyjímek, většina zvukových karet bude pro nahrávání vyhovující. Ale i tak je vhodné si na internetu vyhledat technické specifikace daného zařízení ještě před koupí především u levných zařízení.

Pro dostatečnou headroom se doporučuje nahrávat signál okolo hodnoty -18 dBFS a to i s převodníky kalibrovanými na -16 dBFS jelikož rozdíl bude pouze 2dB. Tuto hodnotu není třeba dodržovat absolutně přesně, ale můžeme ji brát jako dobrý výchozí bod.

V současné době se hodně diskutuje o headroom v souvislosti s teoretickými možnostmi 64-bitových DAW. V souvislosti s headroom nezáleží na tom zda vaše DAW pracuje v 32 či 64-bit, je nutné si uvědomit že vše prochází AD převodníky které stále pracují ve 24-bitové hloubce (tedy alespoň drtivá většina) ale k tomu to se dostaneme.

Digital:

0 dBu  = -18 dBFS (EBU)

Max.úroveň: 0 dBFS

Dynamický rozsah: 16-bit/96dB | 24-bit 144dB

 

NAHRÁVÁNÍ

Gain staging je zejména o tom jak silný signál pošleme na vstup jednotky a našli její tzv.”sweet spot”. Některá zařízení znějí lépe pokud je na ně posílán signál silný, jiná znějí lépe pokud je na ně poslán slabý signál a následně se použije jejich výstupní gain k vyrovnání síly signálu na požadovanou úroveň pro poslání do dalšího zařízení či stopy.

 

MIX

Pojem “gain staging” nemusí být vždy spojen pouze s nasatvením úrovní mezi jednotkami při nahrávání, ale je stejně důležitý i při mixování. Pokud máme mixovat projekt se ať už s 12-ti nebo 140-ti stopami je důležité připravit si na začátku nejen statický mix, ale následně během mixu a přidávání efektů je nutné nastavit a kontrolovat úrovně nejen mezi plug-iny, ale je vhodné kontrolovat tyto úrovně na všech stupních struktury mixu.

 

SIGNAL TO NOISE RATIO

Jedním z hlavních důvodů používání gain stagingu u analogového nahrávání byla nutnost dosažení nejvyššího možného odstupu signálu od šumu, neboli dosažení co nejsilnějšího signálu s minimálním šumem při zachování dostatečné headroom. Připomeňme si, že základní dynamický rozsah magnetické magnetofonové pásky bez DOLBY byl pouhých 55dB !!!

Každé analogové zařízení v signálové cestě ovlivňuje signál vlastním šumem který je produkován jejich elektronickými součástkami, navíc u analogového nahrávání na pásku je záznam ovlivněn vlastním šumem (hiss) magnetické pásky. Tento šum pak je nežádoucí součástí záznamu.

 

Proto jedním ze základních principů při analogovém záznamu je nahrání relativně silného signálu což zaručuje velký odstup signálu od šumu, a síla signálu se snižuje pouze v místech kde je potřeba. Ideální nastavení úrovní k dosažaní co nejlepšího výsledku je z nevětší části ovlivněno citem mix inženýra pro nalezení správného kompromisu mezi dostatečně silným signálem a optimálním SNR.

Jestliže jsou stopy nahrány s relativně nízkou úrovní signálu, pak první věc kterou při mixu nahrávky provedeme bude zesílení těchto stop. Tím však zesílíme nejen záznam samotný, ale zároveň s ním vše co je součástí záznamu, tedy i šum. Pokud máme více takto nahraných stop (např. nahraných s nekvalitními mikrofonními předzesilovači), stane se tento šum ve finálním mixu velmi slyšitelným.

Pokud si poslechneme starší nahrávky a uvědomíme si že i po objevení “DOLBY A” byl dynamický rozsah magnetické pásky pouhých 65dB , nechápu proč některým lidem nestačí současných 144 dB.

V dnešní době se sice nahrává zejména digitálně a tak šum analogové pásky není asi pro většinu z nás problém. Ale i když provádíme záznam na digitální médium mohou být v analogové cestě signálu zapojeny starší externí jednotky nebo již zmíněné předzesilovače jejichž šum může nahrávaný signál ovlivnit.

Při současné obrovské nabídce studiového vybavení není možné dát univerzální zaručený návod na nastavení výstupů a vstupů jednotlivých zařízení. Gain Staging je víceméně záležitostí našeho citu pro nalezení ideálního nastavení úrovní mezi jednotkami.

Nejedna firma nám nabízí softwarové velmi věrné verze profesionálního vybavení. Aby jsme dosáhli co nejvěrnějších výsledků je vhodné aby na tyto jednotky byl posílán vstupní signál pro který byly navrženy. Na orázku je první multitrack recorder Studer J37 který se zejména proslavil inovativním nahráváním alba “Sgt. Pepper’s Lonely Hearts Club Band.” od The Beatles

Nyní se pojďme podívat jaké měřáky pro vizuální kontrolu síly signálu máme k dispozici, a co nám ukazují.

DRUHY MĚŘÁKŮ

První věcí kterou by jsme si měli zapamatovat je že máme v podstatě dvě kategorie měřáků. První kategorie (analogové) nám ukazuje průměrné hodnoty (RMS) předem určeného časového úseku a dalo by se říci že tyto metry vyjadřují jak hudbu cítíme. Tento typ by se dal přirovnat ke komentátorovi který moderuje průběh děje sice bez absolutně přesných detailů, ale jeho moderování bude mít vliv na naše emoce.

ANALOGOVÉ PROSTŘEDÍ

První kategorii měřáků nalezneme na analogových zařízeních ať již v podobě malého okna se stupnicí a pohybujícím se ukazatelem či jako řadu barevných LED. Jelikož jsou tyto měřáky konstruovány tak aby měly časové zpoždění, ukazují nám průměrné úrovně v určeném časovém úseku. Důvod pro toto záměrné zpoždění reakcí je velmi jednoduchý, vzhledem k dostatečné headroom analogu není potřeba reagovat na každý peak který měřák zaznamená.

Výhodou těchto měřáků je to že nám umožňují mít lepší přehled o tom jak se signál pohybuje okolo nominální úrovně a nevýhodou je jejich nepřesnost na transientech. Tyto typy jsou vlasně voltmetry a můžeme se s nimi setkat ve dvou základních typech.

VU METRY ( Volume Unit )

VU Metr

Tento typ  ukazuje hodnoty s náběhem (attack) přibližně 300 ms a ukazatel se vrací zpět (release) na výchozí pozici v zhruba stejném čase tedy 300ms. Výsledkem této pomalé reakce že nám metr ukazuje průměrnou úroveň signálu a proto nám dává představu o vnímané hlasitosti.

PPM METRY ( Peak Programme Meter )

Navzdory názvu “peak” nám tento typ nám ukazuje hodnoty pouze blízké špičkám (peaks) vstupního signálu jelikož i tyto měřáky mají zpoždění. U starších typů (type II) to bylo 10 ms a u novějších (Type I) je zpoždění 4ms, proto je PPM metr nazýván “quasi-peak” pro odlišení od “true-peak”. Návrat (Realase) ukazatele  PPM měřáku o 20dB má však oproti VU metru zpoždění zhruba 1.5 s.

DIGITÁLNÍ PROSTŘEDÍ

Měřáky druhé kategorie (digitální) nám ukazují přesné maximální hodnoty (peaks) signálu v daném momentu, tyto metry jsou sice velmi přesné, ale ukazují nám jen velmi suše aktuální průběh signálu a jeho špičky (peaks). Tento typ by se dal přirovnat ke komentátorovi který moderuje průběh děje sice velmi přesně a se všemi detaily, ale bez jakýchkoliv emocí. To nám sice dá detailní představu o události, ale jeho moderování nebude na nás mít žádný vliv.

Sample-Peak metr je v DAW základní součástí mixpultu každé stopy. Jejich hlavní výhodu je přesnost kterou využijeme zejména v situacích kdy budeme chtít poslat signál zpět do analogového prostředí (např. externí kompresor či EQ).

Na hlavním výstupu jsou sample-peak metry v podstatě nepotřebné, jediné opodstatnění na hlavním výstupu měly tyto metry v dobách 16-bitového nahrávání a zůstaly nám jako monument na památku. Naštěstí se tato situace mění a současné DAW nám na hlavním výstupu nabízejí k dispozici více užitečné typy měření.

Znalost druhů měřáků sama o sobě nestačí, důležité je vědět co nám tyto hodnoty vlasně ukazují. Pokud použijete na signál jakýkoliv procesor kterým zvýšíte jeho úroveň (např.EQ) může se přihodit že na faderu budou hodnoty vypadat normálně, ale stereo bus bude ukazovat hodnoty o mnoho vyšší. Toto se může stát velmi snadno jelikož nám DAW umožňují určit ze kterého místa bude signál na metry přicházet, proto máme možnost monitorovat nejen přímý vstupní signál, ale taktéž výstupní signál pre-fader, post-fader, post-panner ect.

Jediné průběhy signálu které nám tyto měřáky neukazují jsou úrovně mezi inzerty. U hardwaru je tato kontrola prováděna na měřácích kterými jsou tyto jednotky vybaveny. V softwarovém prostředí jsou měřáky signálu součástí plug-in procesoru a některé nabízejí i přepínání mezi vstupní a vstupní úrovní. Další možností je použití měřáků jiných výrobců na izertech mezi procesory. Bylo by skvělé mít možnost  vizuální kontroly těchto úrovní přímo na mixu bez nutnosti otevření pluginu.

Jak jsem již zmínil výše, klasické sample-peak měřáky mají praktické využití při kontrole přebuzení (clipu) na stopách či posílání signálu na externí hardware, ale na hlavním výstupu (Stereo Bus) nám toho moc nenapoví. Pokud tedy nahrajete signál tak že ponecháte dostatečnou headroom pak tyto měřáky budete potřebovat jen minimálně. Tím se dostáváme k dalšímu tématu o správných úrovních signálu.

NASTAVENÍ ÚROVNÍ

Znalost gain stagingu by měla kolovat v žilách každého kdo to s nahráváním myslí vážně, a i když má nastavování správných úrovní větší opodstatnění při používání analogových zařízení, má nezpochybnitelnou úlohu i v čistě digitálním prostředí.

PROČ ?

Gain Staging je důležitý ze dvou důvodů.

Tím prvním je nastavení optimálně silného signálu při kterém dosáhneme ideáního SNR (Signal to Noise Ratio) to znamená největšho odstupu signálu od šumu. Vlastní šum současných analogových zařízení je minimální, to však nemusí platit u starších či levných zařízení, proto je vždy lepší mít tento fakt na paměti a vždy minimalizovat šum tak, aby měl co nejmenší vliv na originální signál.

Druhým a asi důležitějším důvodem správného nastavení úrovní mezi zařízeními je ten, že každé hardwarové či softwarové zařízení vykazuje optimální výkon v určitém rozsahu síly signálu pro který bylo konstruováno.

U profesionálního studiového vybavení se jedná o již zmíněnou nominální úroveň +4dBu. Ideální výstupní signál posílaný na vstup jiného zařízení by měl být natolik silný aby zařízení podávalo nejlepší výkon a to vše při maximálním odstupu signálu od šumu.

Pokud pošleme na vstup jednotky signál jehož síla je mimo její optimální rozsah je velmi pravděpodobné že zařízení nebude pracovat tak jak se od něj očekává, a tím pádem nedostame z jednotky nejlepší možný výsledek. To znamená že příliš silný signál na vstupu způsobí zkreslení v opačném případě velmi slabý signál sníží SNR.

JAK NA TO

Pojďme se nyní podívat na to jak by měl být prováděn gain staging mezi externími jednotkami při nahrávání do DAW pomocí mikrofonu. Nahrávání signálu je možné provádět několika způsoby, ale nahrávání mikrofonem vyžaduje dva kroky navíc.

ANALOGOVÉ PROSTŘEDÍ

Prvním důležitým krokem je umístění mikrofonu. Toto umístění se liší nejen od druhu nahrávaného instrumentu a od typu použitého mikrofonu, ale také od toho jaká barva signálu nám pro daný projekt vyhovuje, ale to je již o mikrofoních technikách. Pro naše potřeby zůstaneme pouze u toho, že umístění mikrofonu má mimo jiné také významný vliv na sílu signálu.

Pokud budeme snímat relativně silný signál či umístíme mikrofon velmi blízko zdroje signálu velice snadno se můžeme dostat do problémů. Poslání velmi silného signálu na vstup mikrofonního preampu ponechá pouze minimální nebo vůbec žádný prostor pro následnou úpravu signálu tímto preampem. Tomuto přetížení na vstupu se dá předcházet použitím funkce “PAD” na mikrofonu či preampu pokud jsou touto funkcí vybaveny.

 

Nyní máme signál z mikrofonu přicházející na preamp a proto bude dalším logickým krokem nastavení mikrofonního předzesilovače. Připomeňme si jeden ze základních principů správného nastavení úrovní. Pro maximální využití potenciálu daného zařízení by měl mít příchozí signál optimální hodnoty, a jelikož je u většiny zařízení tato hodnota +4dBu budeme zesilovat vstupní signál z mikrofonu pomocí gainu natolik aby se hodnoty na VU metrech pohybovaly okolo nuly u analogu či -18dBFS v DAW.

 

V této fázi máme nastaven preamp. Předpokládejme že následujícím zařízením kterým budeme signál upravovat bude kompresor. Nyní se zaměříme na sílu vstupního signálu kompresoru. Jakmile dosáhneme požadované signálové úrovně, začneme s kompresí.

Po dosažení potřebné komprese následně zesílíme takto upravený signál zpět na line level pomocí funkce make-up gain na kompresoru. Za kompresorem můžeme mít zařazeny další jednotky jakými mohou být EQ, efekty či cokoliv jiného a proces nastavování úrovní mezi zařízeními bude o to více kompexnější.

Najít ten správný kompromis není ze začátku jednoduché, nezapomeňte, že gain staging je pouze o našem citu pro nalezení přijatelného kompromisu jehož výsledkem bude pro nás ten nejlepší možný zvuk pro daný projekt.

 

Pokud máme pouze zvukovou kartu bez externích zařízení je tento proces o mnoho jednodušší. Zvukové karty většinou nabízejí dva druhy vstupů: MIC INPUT (preamp) a LINE INPUT. Pokud budete nahrávat signál z mikrofonu či low-level sytezátoru bude nutné tato zařízení zapojit do MIC INPUT jelikož obě zařízení mají velmi slabý výstupní signál. Po nastavení gainu na preampu je signál nahrán do DAW a zde již kontrolujete úrovně mezi pluginy.

 

Pro někoho se tento proces  může zdát složitý, ale pravdou je že gain staging je relativně jednoduchý, a určitě by jste si ho měli osvojit. Ať se již skládá vaše vybavení pouze z mikrofonu zapojeného přímo do zvukové karty či je váš signálový řetězec komlpexní kombinací preampů, kompresorů, ekvalizérů atd.

Začněte s relativně silným zdrojovým signálem a pomocí kombinací různých nastavení se pokuste dosáhnout kvalitního a co nejčistšího zvuku. Pokud jste spokojeni s výsledkem můžete vyzkoušet zda toto nastavení vyhovuje i na jiný zdroj signálu. Myslím že budete mít o zábavu postaráno a nezapomeňte  si dělat poznámky, určitě se budou později hodit. Navíc tyto principy určitě využijete i když jste kompletně ITB.

DIGITÁLNÍ PROSTŘEDÍ


Jelikož nám dnešní DAW nabízí teoreticky neomezené možnosti, mnoho lidí zajímající se o nahrávání nevěnuje správnému nastavení úrovní dostatečnou pozornost, a někteří stále tápají v i otázkách dynamického rozsahu a headroom. Není to nijak zarážející jelikož již celá jedna generace vyrostla pouze na digitální platformě a k tvorbě měla dispozici pouze pouze počítač s interní či v lepším případě externí zvukovou kartou.

Díky výkonným počítačům je velké množství současné hudební produkce domácích studií tvořena téměř výhradně pomocí softwaru a většina chyb kterých se začátečníci dopouštějí jak při nahrávání či mixování pramení z názoru že současná 64-bit DAW nabízejí takovou interní headroom kde je dynamický rozsah teoreticky neomezený a proto není problém zesílit signál jak je libo. Díky této neznalosti pak vzniká mylná doměnka že 0dBFS v současném světě nahrávání není již důležitá hodnota.

Názor že “overloading” je v dnešní době pojem kterému není třeba věnovat pozornost je přinejmenším zavádějící. Překračování 0dBFS by teoreticky nemuselo vadit pokud budeme pracovat pouze výhradně v digitáním prostředí s jednou zvukovou kartou, jedním DAW, pouze ITB a s nikým nebudeme spolupracovat či sdílet naše nahrávky. Pokud však používáte jakékoliv externí procesory je absolutně nezbytné se overloadingu vyhnout jelikož signál prochází AD/DA konvertory.

Pokud s někým spolupracujete či takovou spolupráci na vašem projektu v budoucnosti plánujete a chcete se vyhnout problémům je nutné nebrat overloadig na lehkou váhu. Není žádným tajemstvím že každý DAW využívá jiné algoritmy ke konverzi na 24-bit pro posílání signálu do konvertorů a proto výsledek tohoto zaokrouhlování může být na rozdílných systémech slyšitený.

Pokud nahráváte a mixujete pouze na jednom systému nemusí být rozdíl tak markantní. Pokud však spolupracujete s ostatními lidmi kteří jsou vybaveni jiným systémem (DAW, zvuková karta, převodníky atd.) rozdíl bude zřejmě slyšitelný.

Důvodem tohoto problému jsou tzv. “inter-sample peaks” které klasické DAW sample-peak metry nejsou schopny zachytit. Hodnota těchto “neviditelných” špiček (peaks) může být 3 dB a více nad 0dBFS. Tyto hodnoty je schopný monitorovat pouze “true-peak” metr.

Vezměme si to z druhé strany. Pokud nám někdo, kdo nemá ponětí o tom co je to headroom a žjie v přesvědčení že stopy se signálem na 0dBFS jsou vlastě “cool”, pošle projekt na mix kde je většina stop s takto silným signálem pak máme problém. Ne velký, ale problém. Další problémy mohou nastat pokud takovýto silný signál budeme chtít upravit plug-inem.

Stejně tak jako hardware, většina softwarových procesorů a to i od renomovaných výrobců není schopna kvalitně zpracovávat velmi silný signál. Vezměme si například simulace analogových magnetofonů emulující saturaci magnetické pásky. Tyto pluginy pracují nejlépe se sílou signálu která odpovídá stylu analogového nahrávání, tedy s RMS okolo 0 VU.

Toto je jen několik málo příkladů proč je dobré věnovat gain stagingu více pozornosti již od počátku našeho projektu i v čistě digitálním prostředí. Výhody 32/64-bitové architektury DAW leží někde jinde, tím mám na mysli maximální využívání RAM či rychlost procesoru. Ať již máme k dispozici jakýkoliv interní dynamický rozsah, vždy se budeme muset vyvarovat pokušení teoreticky neomezeného dynamického rozsahu a kontrolovat úrovně v jakémkoliv stádiu naší produkce a to jak při nahrávání tak při mixu.

Jednou se kdosi ptal jak má exportovat finální mix když mu mix neustále přesahuje clipping point. Bylo mu odpovězeno že stačí stáhnout master fader. Ano, to teoreticky sice stačí, ale je to taková objížďka okolo rozbitého místa. Není lepší začít u zdroje a věnovat trochu pozornosti gain stagingu již od začátku? Odpověď nechám na vás.

SAMPLE PEAK METRY

Sample peak metr u každé stopy v DAW je digitální metr ukazující maximální peak (špičku) již zkonvertovaného digitálního záznamu, neboli jak je peak digitálního signálu vzdálen od maximální úrovně (clipping point). Pokud tuto maximální úroveň překročí pak se rozsvítí červený indikátor nad metry, který nás na tento “klip” upozorní.

Jak jsem již zmínil tak všechny současné 32/64-Bit DAW jsou schopny interně zpracovávat digitální signál o mnoho vyšších hodnotách než je 0dBFS bez slyšitelných artefaktů. Proto si můžeme položit otázku jestli je v současné době “klip” stále něčím čemu je třeba se vyhnout. Na to je velmi jednoduchá odpověď. ANO.

I přesto že klasické sample peak metry mohou být pro někoho pouhou zeleno-žlutou estrádou, je nutné jim věnovat trochu více pozornosti a to pak zejména pokud se nám na metru stopy rozžhne rudá záře. Rudá je blbá to se dá snadno zapamatovat, ne?

Sample-peak metry jsou zejména vhodné pro kontrolu maximálních špiček nahrávaného signálu či při posílání již digitálního záznamu zpět do analogového prostředí. Při mixování je tento typ metrů vhodný pouze na vizuální kontrolu případného overloadingu. Na hlavím výstupu (Master) je tento typ metrů nevhodný jelikož nám neukazuje RMS skladby. Proto jsou většinou na masteru využívány metry které nám dávají přesnější představu o průměrné úrovni signálu.

Většina současných DAW nám umožňuje barevné označení sekcí pro rychlejší vizuální kontrolu

Nedejme se zmátnout světáckým tvrzením současných DAW  “to je v poho, tlač to sem, já to zvládnu” jelikož vše stejně prochází převodníky. Pokud provedeme “bounce” audia z 32/64-Bit DAW na 24-Bit pak výsledné audio bude klipovat jelikož signál přesáhne maximální kvantizační úroveň převodníků, o signálu posílaném zpět do analogového prostředí ke zpracování externími procesory jsem se již zmínil.

Klasické peak metry nám také nenapoví nic o “hlasitosti” signálu.  Co tím myslím? Snadno se setkáme se signály kdy jeden dosahuje hodnoty -10dBFS a druhý dosahuje 0dBFS. To je to co vidíme, ale náš sluch nám říká že signál u kterého nám peak metr ukazuje 0dBFS zní o poznání slaběji než signál na -10dBFS a přitom jsou oba signály měřeny stejnými peak metry. Pro kontrolu hlasitosti jsou vhodnější VU metry a znovu připomínám nesmíme zapomínat na věnování pozornosti tomu odkud je signál měřen.

CO VÍCE K METRŮM DODAT?

Peak metry nejsou zrovna nejlepší pomůckou kterou nám DAW nabízejí pro měření signálu jelikož nám ne vždy ukáží kdy signál klipuje. Stává se, že se signál na těchto metrech nejen zobrazuje bez klipování ale i poslechově se zdá že signál je bez problémů, ale při převodu konvertor zaznamená a zapíše tento klip do křivky která reprezentuje audio signál a tento klip se pak stane slyšitelným.

Pokud budeme zachovávat úroveň signálu při nahrávání okolo -18dBFS a maximální peak okolo -12dBFS, pak nebudeme tyto metry v podstatě potřebovat. Pokud dostaneme na mix projekt s některými stopami okolo 0dBFS je snadné jako berličku u daných stop použít například funkci gain (trim) pro zeslabení signálu.

Závěrem chci dodat že není nic špatného na používání klasických peak metrů pokud víme jak fungují a jaké hodnoty zobrazují. Jen je třeba si uvědonit že ne vždy jsou peak metry ideálním pomocníkem a že existují i jiné možnosti měření signálu.

FADERY A UNITY GAIN

Nyní se podíváme na to jak je to s  fadery v počáteční fázi mixu. Pokud jsme nahráli všechny stopy s pomocí správného nastavení úrovní a VU metrů, měly by být stopy v poměrné rovnováze i s fadery na unity gain. To znamená znít přirozeně a neměly by se navzájem výrazně nepřehlušovat.

STATIC MIX BALLANCE

Static mix balance je vyjádření pro vyváženou nahrávku ktará zní přirozeně jako celek s fadery na stejné úrovni, většinou na unity gain. Pojďme se podívat jak takovéto nahrávky pomocí gain stagingu a VU metrů dosáhnout například při nahrávání bicích. Každý má svůj postup jak bicí nahrávat takže tento příklad berte jako jednu ukázku z velkého množství rozdílných způsobů.

Řekněme pro danou skladbu bude charakterově výhodnější vystavět zvuk bicí sady okolo virblu. Virbl tedy bude naším základním kamenem a bude nejsilnější či dominantní signál. Pomocí gain stagingu nastavíme pro nás vyhovující úroveň signálu. Nyní již jen zbývá vystavit úrovně signálu pro zbytek bicí soupravy okolo tohoto počátečního bodu.

Výsledkem takového postupu by měla nahrávka znít relativně vyváženě, to znamená že při faderech okolo unity gain by jste měli být schopni slyšet všechny elementy bicí soupravy tak, aby žádný z nich výrazně nepřevyšoval ostatní a bicí by měly znít jako celek. Nyní máme vyváženou nahrávku připravenou pro mix a všechny fadery okolo hodnoty unity gain.

PROČ UNITY GAIN?

Fadery mají nejvyšší rozlišení okolo pozice unity-gain, to znamená že změny síly signálu v tomto prostoru budou přesněji odpovídat změnám pohybu faderu. Pokud budete mít fader v dolní části stupnice pak stejná vzdálenost pohybu faderu zvýší/sníží signál neúměrně k této změně. Dalším naším krokem by mělo být snížení všech faderů na pozici -6dB a odtud začít s hrubým mixem. Proč? Vysvětlení je velmi prosté.

Mixování je kombinací mnoha drobných změn, jakmile se dostanete při mixování na místa která budete chtít přivést do pozornosti posluchače, máte fader v místě kde je možné tyto velmi drobné změny pomocí faderu zapisovat. Pokud tvoříte automatizace pouze s myší tak tyto pravidla nemusíte dodržovat, ale i tak je dobré o nich vědět.

Principy analogového či digitálního nahrávání jsou si velmi podobné a obě platformy mají svá specifická pravidla a omezení. U analogu je nutné věnovat větší pozornost šumu a jsme omezeni dynamickým rozsahem na druhou stranu máme dostatečnou headroom a zkreslení peaků probíhá lineárně. U digitální platformy která nám nabízí při 24-bitovém nahrávání 144dB dynamického rozsahu je šum zcela zanedbatelný a proto můžeme nahrávat signál na nízké úrovni čímž se částečně kompenzuje nedostatek headroom oproti analogovým zařízením.

Je tu však jedno nepsané pravidlo které platí pro obě platformy a je dobré ho dodržovat. Úroveň faderu stopy by měla být být vždy pod úrovní faderu podskupiny či masteru, není však problém když jsou jeden či dva fadery lehce nad touto úrovní pokud je signál stále v relativně optimální úrovni.

 

Dopoučené zachování faderů podle nepsaných pravidel

 

Špatně nastavený sub bus pro bicí

 

Špatně nastavený hlavní výstup

Jak jsem uvedl toto je nepsané pravidlo ale je dobré ho mít na paměti. Vezměme si to z druhé strany, pokud budeme muset utlumit sub-bus či master bus je zřejmě někde problém který je potřeba řešit. Pokud si však osvojíte principy gain stagingu ať už při nahrávání či při přípravě session pro mix nebude pro vás toto pravidlo žádným problémem.

ČEHO SE VYVAROVAT

Využívání nesmyslně silných signálů nepřináší absoutně žádné výhody, tak proč je někteří z nás používají? Buď se tito lidé o tento problém nikdy nezajímali a proto jim nikdo jim neřekl že to není třeba jelikož toto se praktikovalo v 16-bitovém nahrávání, a pokud jim to někdo řekl nebrali tento fakt vážně. Další možnou příčinou může být přesvědčení že využívání maximální úrovně signálu je běžnou praxí může být používání firemních presetů či loopů které samy o sobě již dosahují maximálních hodnot a kde již není skoro žádné místo pro možnou úpravu.

V neposlední řadě může být touto příčinou i porovnávání základního mixu skladby s profesionální nahrávkou po masteringu. Přesvědčení že nahrávání co nejsilnějšího signálu je správné se nám zachovalo z dob 16-bitového nahrávání, kdy mělo nahrávání co nejsilnějšího signálu své opodstatnění. Navíc mnoho lidí kteří v 90-tých letech přešli z analogových na digitální systémy se ze začátku domívalo že 0dBFS odpovídá 0VU.

V současné době je standardem 24-bitové nahrávání které nám nabízí dynamický rozsah 144 dB který jen ztěží plně využijeme. Navíc hladina šumu digitálních systémů je natolik nepatrná že o SNR v čistě digitální platformě nemusíme vůbec přemýšlet a proto je snadné dosáhnout optimální síly signálu při ponechání dostatečné headroom. Pokud máte stále pochybnosti pojďme si něketrá fakta v základu přiblížit.

ANALOG VS DIGITAL

Kvalitní analogové konzole mají maximální úroveň (clipping point) okolo +24dBu a vlasní šum (Noise Floor) okolo -95dBu což nám dává dynamický rozsah přibližně 119 dB. Převodníky levné zvukové karty budou mít dynamický rozsah okolo 115 dB, střední kategorie zvukových karet bude mít rozsah přibližně 119 dB a vyšší kategorie pak nabídne až 125 dB. Jak vidíte zvukové karty nám nabízejí dynamický rozsah stejný jako mají špičkové analogové konzole. Z toho vyplývá že pokud budeme tyto karty používat stejným způsobem jako analogové konzole tedy s dostatečnou headroom dosáhneme podobné zvukové kvality.

PRESETY

Většina lidí využívá přednastavené presety syntezátorů které následně upravuje dle své potřeby, na tom není nic neobvyklého. Jediným důležitým faktorem je pouze to jak tento preset použijeme jelikož tyto presety mají většinou velmi vysokou úroveň výstupního signálu. Pokud takový preset použijeme pro živé vystoupení pak je vše v pořádku, jestliže bude tento synth jediným zdrojem signálu na stereo busu pak se také nic závažného neděje jelikož tento zvuk samotný maximální úroveň 0dBFS nepřekračuje.

Problémy nastanou v momentu kdy takovýchto sytntezátorů máme v naší kompozici několik a výskedkem bude permanentně klipující master. První přirozenou reakcí kterou uděláme bude stáhnutí faderu dané stopy a to je špatně. Fader nemá vliv na vstupní signál, proto by naší přirozenou reakcí mělo být snížení výstupního signálu na požadovanou hodnotu přímo na syntezátoru. Jedním z dobrých důvodů proč postupovat takovým způsobem, je ponechání faderu na pozici unity gain.

REFERENČNÍ SKLADBY

Další možným důvodem který vede k mylné představě o nahrávacích úrovních je poslouchání finální profesionální nahrávky jako referenčni skladby. Poslouchání referenčních skladeb není nic neobvykého ani v profi prostředí. Tyto skladby nám pomáhají nejen s představou sonického charakteru daného žánru či jednotlivé skladby, ale navíc se našemu sluchu tímto způsobem bude rozvíjet vnímání našeho monitorovacího sytému. Nesmíme však zapomenout že masteringový proces ve většině případů minimalizuje headroom. Pokud chceme úroveň referenční skladby přiblížili hodnotám našeho mixu (před masteringem) je vhodné její úroveň snížit minimálně o 6 dB.

DOSLOV

Doufám že se mi podařilo vám alespoň částečně přiblížit důležitost nastavování úrovní (gain stagingu) při nahrávání či mixování a nastínit případné chyby kterým je lepší předejít. Nic z toho co jsem napsal není atomová věda a ani černá magie. Není důležité porozumět všem rozdílným normám které jsou velmi frustrující, ale je důležité porozumět základům. Jakmile jednou pochopíte a ovládnete gain staging, nejen že se vyvarujete základním chybám, ale navíc si ušetříte nespočetné hodiny při hledání a napravování chyb vzniklých neznalostí což může ovlivnit akceleraci vaší kariéry.

Tags:

KONTAKT

Napište svoji zprávu a já se s vámi v nejbližší době spojím

Sending

©2018 ADM magazín

Designed by Stan Skrivanek at FineDiv Studio

or

Log in with your credentials

Forgot your details?