Pódiové skúsenosti - Téma č.2 "Ako vyzerá zvuk?"

Pri debatách o zvuku bez zvuku, teda v písanom texte je ťažké pre tých, ktorí sa problematiky dotýkajú len letmo vytvoriť si predstavu o veciach neviditeľných - počuteľných. Preto som sa rozhodol použiť v tejto kapitolke niekoľko obrázkov (screencapture) z program SoundForge4.0 od fy SonicFoundry, ktorá je známa veľmi vďačnými software aplikáciami na spracovanie a vytváranie zvuku.

ZVUK
Chvenie zvukových vĺn, ktoré vnímame ako zvuky sluchovými orgánmi v počuteľnom pásme (známych 20Hz-20kHz, spodné a dolné medze sú odlišné u každého človeka a menia sa s vekom a podľa toho, ako mal dotyčný namáhaný sluch). Tzv. zvuky pod prahom počutia môže telo vnímať ako vibrácie, ale musia byť dostatočne silné... (prah počutia je definovaný dvoma hodnotami, spodnou frekvenciou (okolo 20Hz), ktorú ešte sluch rozozná a silou - akustickým tlakom (jednotky Pa/m2) pri danej frekvencii, ktorá ešte vybudí receptory sluchových buniek. V akustike sa používajú merné jednotky, tzv. decibely, označenie “dB” . Decibelová stupnica je logaritmická z principiálneho dôvodu, totiž že zvuk sa šíri všetkými smermi a energia sa teda rozptyľuje do celého priestoru ideálne v tvare gule, reálne sú to rôzne “deformované zemiakoidy”. Keby sa zvuk šíril iba po priamke, čiže v rúrke s nulovým priemerom, vtedy by stačila lineárna stupnica. Ale keďže sa rozptyľuje do celého priestoru, treba použiť nelineárnu, odvodenú od kubického geometrického radu.V reálnych situáciach sa basy šíria inak ako výšky, pretože dochádza k lomu a ohybu na prekážkach v sále, v hale, na štadióne alebo v kúpeľni, ktorá je obľúbeným miestom skúšok spevákov. Pripravil som pre vás niekoľko obrázkov, sú to simulácie a príklady digitalizovaných záznamov zvuku, tak ako s nimi pracujú v postprodukčných štúdiach. Sú to krivky, vo väčšine prípadov odvodené od priebehu funkcie sínus. Práve priebeh tejto funkcie predstavuje jeden elementárny záchvev. Vybočenie z normálu do jedného extrému, prechod nulou a zotrvačný prechod do opačného extrému. Tak nejak sa chveje membrána slúchadiel alebo reproduktoru, snímacia memrána mikrofónu, struna na nástroji ... je to príklad harmonického kmitu, ktorý je uchu príjemný. Matematicky sa dá dokázať, že nepríjemné zvuky majú istý charakter, ktorý je popísateľný, tak ako príjemné, ľubozvučné tiež. Tu sa dostávame k harmonickým intervalom, známym všetkým, ktorí sa pokúšaju “postaviť akord na nejakom tóne”. Je to teda skladačka, superpozícia viacerých harmonických kmitov, každý z nich má inú frekvenciu (počet kmitov za sekundu - herz (Hz)). Keď si vezmem taký akord Asus2, ktorý ja mám najradšej zo všetkých (iní by mohli chcieť počuť dim, maj, či sus4, :-)) v základnej polohe na hmatníku, zisťujem, že znie dobre, pretože viacero z jeho tónov je hraných na voľných strunách (A,H,E), preznievajúce voľné struny tvoria toniku, subdominantu a dominantu akordu v stupnici Edur, čiže všetko v zásade veľmi ľubozvučné intervaly. Grafické znázornenie takéhoto akordu by bolo vcelku jednoduché vzhľadom na “čisté” intervaly E-A, E-H. V tejto súvislosti si môžete pozrieť niekoľko obrázkov, ktoré som pripravil. Na obr.3 je priebeh tónu 10Hz, znejúceho jednu sekundu. Vidno tam desať celých harmonických kmitov. Takýto tón by bol pre uši príjemný, ale frekvencia je nebezpečná, pretože pri silnej energii by mohlo dôjsť k interferencii tejto nepočuteľnej vibrácie s tlkotom srdca, čím by mohlo dôjsť k extrasystolám a narušeniu plynulosti krvného obehu v tele. V tejto súvislosti si vysvetlíme princíp kompresoru (compressor). Na obr.c je capture z funkcie Graphics Dynamics. Vybral som subtyp “LIMITER -12dB”, ktorý používam dosť často pri úpravách LIVE nahrávok v PC. Kompresor znamená niečo ako stlačovač v tom slova zmysle, že mení maximálnu úroveň signálu a obmedzuje ju harmonickým spôsobom narozdiel od distortion-u (skreslenia), ktoré vytvára ďalšie tóny, často dosť ostré, až nervy drásajúce (poznáme to my, čo hrávame aj na elektrických gitarách). Ak si všimnete na horizontálnej osi sú znázornené hodnoty vstupného signálu (v dB), na vertikálnej zasa výstupného signálu (tiež v dB). Pričom za referenčnú úroveň sa berie úroveň 0dB (maximálna hodnota), pretože stupnica dB je relatívna a logaritmická (napr. -10dB znamená signál desaťkrát slabší, -20dB signál stokrát slabší...). Krivka vlastne popisuje správanie sa limitera. Až po hodnotu -12dB (threshold - prah) je to lineárna priamka 1:1, potom nastáva nelinérna kompresia, čo vidno na tvare krivky, výsledkom čoho je však neskreslený výstupný signál, akurát obmedzený podľa nastavenia parametrov threshold a ratio( tzv. kompresný pomer), v ilustračnom prípade prah je -12dB a kompr. pomer 2.2:1. Zmenou týchto hodnôt dostaneme iný dynamický charakter zvuku. Tento je ovplyvnený ďalšími hodnotami ako attack time a release time, čo sú hodnoty času v (ms). Tieto časy popisujú zotrvačnosť kompresora a rýchlosť nábehu pri skokových zmenách. Zmenou týchto 4 parametrov meníme celé znenie upravovanej nahrávky. Treba pripomenúť, že takéto zariadenia sa vyrábajú aj vo forme rackov či škatuliek a v reálnom čase vykonávajú kompresiu-limitáciu. Opakom kompresie je expanzia, ktorá zo stlačeného signálu vyrába signál s väčšou dynamikou (rozdielom medzi tichými a hlasnými časťami). Na obr.9 vidíme náš sínusový signál po úprave limiterom -10dB, evidentne je nižšej úrovne. Význam limitácie je často aj v ochrane koncových zosilňovačov v PA systéme voči špičkám, ktoré by mohli “odpáliť koniec”, čiže zničiť výkonové stupne zosilňovačov. Na obr.8 je zložitejší signál, tzv. amplitúdovo modulovaný signál (AM modulácia sa používa napr. na stredovlnných a dlhovlnných rádiových vysielačoch), princíp je v tom, že si predstavme fiktívne ovplyvňovanie dvoch signálov, jedného z frekvenciou 1Hz, a druhého s frekvenciou 10Hz. V rytme signálu 1Hz sa mení maximálna úroveň signálu 10Hz. Na obr.0 je takýto AM modulovaný signál stlačený limiterom -10dB. Na obr.2 sú znázornené tzv. syntetické, neprirodzené zvuky, vypočítané zabudovaným FM (frekvenčná modulácia) software v programe SoundForge. Princíp FM modulácie sa použil aj v hudobných nástrojoch, napr. známa YAMAHA DX7, kultový nástroj používal tento druh výroby zvuku. Na jednosekundovom zvuku vidíme dva po sebe nasledujúce rôzne. Prvý trvá pol sekundy a má perkusívny charakter, napr. výstrel, alebo simulácia strunového nástroja rozozvučaného trsátkom alebo kladivkom. Druhý tón trvá druhú polovicu sekundy a je to “drasticky ostrý, kovový” zvuk, typický pre FM syntézu. Mierka na vertikálnej osi je už v našich známych decibeloch, pričom -Inf (negative infinity) označuje nekonečne slabý signál, čiže absolútne ticho, a 0dB označuje maximálnu hlasitosť v danom reťazci. Preto tie mínusové znamienka, (pozn. PH). V tejto súvislosti treba spomenúť proces normalizácie obr.a, to jest úpravy mierky, to znamená, že dáta digitalizovaného zvuku sa prepočítajú (vynásobia) nejakým koeficientom, čím sa zvýši alebo zníži celková hlasitosť. Parametrom je hodnota maximálnej úrovne (V prípade 16bitového kódovania, aké používa napr. CD-čko to znamená, že hodnota 0dB predstavuje 2 na pätnástu, čiže hodnotu amplitúdy 32768, najzápornejšia hodnota -32767 má hodnotu 0, stredná hodnota 0 má kódovú hodnotu 32767, najkladnejšia hodnota 32768 je kódovaná číslom 65535). Keď skombinujeme kompresiu, normalizáciu a ekvalizáciu obr.b (úprava frekvenčného obsahu, korekcia basov, stredov, výšok...), dokážeme si upraviť zdrojový digitálny záznam. Ako príklad uvediem CUT - výsek záznamu piesne Pavúkovi združenia Rado Tiňo a spol, ako bola nahraná na Folkfóre na Padláši v Banskej Štiavnici. Pôvodný záznam (prehratý z minidisku do PC) je na obr.1 , na obr.4 je záznam normalizovaný na -1dB (prepočítaný a umelo zosilnený), na obr.6 je záznam zlimitovaný kompresorom-limiterom -12dB a na obr.7 je už výsledok, upravený záznam po normalizácii na 0dB, čiže maximálne silný (hlasitý). Takýto výsledok je zrozumiteľnejší pre multimediálne aplikácie, ako výroba MP3 súborov. Uvedený postup nie je jediný a odporúča sa pohrať s parametrami. Treba podotknúť, že profíci používajú viacpásmové kompresory, to znamená basy, stredy, výšky sú spracovávané samostatne a s inými parametrami (threshold, ratio, attack, release). Ale to by sme už presiahli zámer tejto kapitolky. Teším sa na vás a uvítam vaše komentáre.
PH ;-)

Ak sa vám článok páčil, môžte ho poslať do vybrali.sme.sk alebo si prečítajte ďalšie články tohto autora.

Poslať autorovi správu