Тракт прохождения сигнала — на пути к цели: уроки мастеринга

Филип Ньюэлл. Перевод — Андрей Субботин

1. Минимальные требования

На предыдущих уроках было рассмотрено множество тем, которые чем-то напоминают обучение езде на велосипеде — этим ведь нужно заниматься практически, а не просто читать теорию. Это объясняет, почему многие идут к специалистам по мастерингу — прежде всего из-за их опыта. Люди, о которых я рассказывал до сих пор, провели десятилетия своей работы, ежедневно слушая музыку разных жанров. И слушали они не только музыку. Они слушали еще и мысли, критику, надежды, мечты, разочарования и общие замечания сотен музыкантов, звукоинженеров и продюсеров.

Такого рода глубочайший опыт дает мастеринг-инженерам тот уровень понимания стилей, тенденций, традиций и норм различных музыкальных жанров, который недоступен специалистам, занимающимся записью и сведением, — в силу того, что они слишком много времени уделяют каждому проекту. Большой объем работы и разнообразие дает мастеринг-инженерам понимание огромного спектра возможностей работы с музыкой. Немаловажно также и то, что, как правило, мастеринг-инженеры не присутствуют в студии на записи и сведении, что сохра- няет свежий взгляд на материал. Они ничего не знают о положительных и отрицательных сторонах процесса записи, и это позволяет им быть объективными при прослушивании результата сведения.

1.1. Хороший мониторинг

Из уроков 10-12 вы узнали о некоторых особенностях мониторов, которые можно охарактеризовать словом «точность» с точки зрения баланса инструментов. Более полное рассмотрение темы мониторинга выходит за рамки этой книги (см. библиографию в конце этой статьи для более полной информации), однако практически всеобщее мнение мастеринг-инженеров состоит в том, что им необходимы чистые, открытые мониторы с широкой полосой, высокой детальностью и минимальными искажениями. На уроке 9 мы обсуждали мнение «технического» автора испанского журнала, который настаивал, что не стоит использовать мониторы качественнее, чем средний домашний набор акустики, «потому что вам не нужно слышать деталей, которых никогда не услышит большинство слушателей». Это мнение в какой-то мере верно для одноразовых песенок или телевизионной рекламы, но в качестве философии высококачественной записи оно, безусловно, вызывает смех. Тем не менее подобные самопровозглашенные «эксперты», пишущие бессмыслицу, иногда убеждают малоопытных людей в верности подобного подхода.

Профессионализм большинства людей, работающих в области мастеринга, требует работы на высочайшем уровне, а не приведения ее к наименьшему результату. Хороший мастеринг должен делаться так, чтобы музыка звучала на максимально высоком качественном уровне, который по силам системе воспроизведения. Более того, попытка делать мастеринг на обычных бытовых системах приведет к тому, что результат не будет звучать хорошо практически нигде. Разброс качественных параметров бытовых систем настолько велик, что никакое усреднение характеристик не охватывает сколько-нибудь значимой части бытовых систем, поэтому концепция бытового мониторинга, которая кажется верной в теории, не имеет ничего общего с практикой. Практически всегда мастеринг-инженеры не только выбирают мониторную систему высокого качества, но и стараются использовать минимальное количество устройств в тракте как при обработке сигнала, так и при мониторинге.

В студии записи и сведения необходимо, чтобы коммутация всей системы была гибкой и позволяла создавать самые разнообразные варианты включения любых приборов в самые разные точки тракта. Студийная коммутация рассчитана на большое число индивидуальных каналов для отдельных источников, потери в тракте обычно невелики, но настоятельно советую протестировать типичный канал микшера на прохождение комплексного сигнала, а не одного инструмента. В большинстве случаев пользователи даже не подозревают, насколько падает качество сигнала при прохождении сквозь канал микшера среднего качества, да и многие дорогие консоли не выдерживают такого теста. Даже простое включение CD-плейера во вход мониторной системы микшера часто делает звук гораздо хуже по сравнению с прямым подключением на вход мониторов.

1.2. Специализированные мастеринговые системы

Любое оборудование в какой-то мере ухудшает сигнал, по крайней мере с технической точки зрения, хотя некоторые технические ухудшения субъективно могут улучшать звучание — например, гармоники, вносимые ламповыми устройствами. Мастеринг-инженеры принимают это во внимание и используют только то оборудование, которое необходимо, по их мнению, для работы с конкретной музыкой. По этой же причине при мастеринге не используются привычные микшеры, а если они и используются, то это весьма специализированные приборы, зачастую сделанные по индивидуальному заказу и имеющие большой динамический диапазон и минимальную окраску. Это еще одна из причин, по которой обычная студия звукозаписи мало подходит для мастеринга — в ней, как правило, нет возможности мониторинга, минуя тракт микшера.

Это уже набило оскомину, но повторим еще раз, что если мониторная система не обладает достаточно высоким разрешением, то она не покажет ограничения, вносимые трактом микшера. На уроке 9 мы с помощью графика показали, как мониторная система с низким разрешением, используемая в типичной маленькой студии, скрыла разницу в звучании между конверторами, которую явно было слышно на системе с высоким разрешением. На практике акустика контрольной комнаты, мониторная система, мониторная секция микшера, его каналы и подгруппы могут заметно ухудшить качество звука. Если это ухудшение происходит в основном тракте, то оно прямо ухудшает качество сигнала. Если же это происходит в тракте мониторинга, то оно тоже косвенным образом ухудшает качество, так как влияет на принятие решений. Опытным мастеринг-инженерам все это хорошо известно, и они должны быть уверены в том, что независимо от того, какое оборудование используется в тракте, они абсолютно точно слышат, что происходит. Конечно, некоторые мастеринг-студии используют экзотический тракт, например, полностью состоящий из ламповых приборов. Но такими студиями обычно руководят очень опытные инженеры, четко представляющие, что они делают и как работает их оборудование: происходит дозированное и контролируемое — а не случайное — добавление окраски.

В следующем разделе, который когда-то был написан как статья для журнала, мы более подробно рассмотрим все причины, приводящие к нежелательной маскировке. Это вопрос, который, на мой взгляд, пока не находит достаточного понимания среди профессионалов в сфере звукозаписи.

2. Прочность цепи

В индустрии звукозаписи преобладает мнение, что обработка цифрового сигнала в формате 96 кГц/24 бит с точки зрения звучания намного превышает традиционный формат CD 44, 1 кГц/16 бит. Давно, еще в февральском номере журнала Studio Sound за 1998 год, в письме одного читателя в редакцию были приведены веские, с его точки зрения, доводы против нового формата, а также вывод о том, что такие параметры являются избыточными и расточительно используют ресурсы системы. В том же номере Джон Уоткинсон указал на одно бесспорное преимущество систем с повышенной разрядностью и частотой дискретизации: они позволяют значительно упростить практическое построение и улучшить качество таких звеньев, как фильтры. При этом он отметил, что, скорее всего, люди слышат именно последствия улучшения характеристик фильтров, а вовсе не улучшение других параметров за счет частоты дискретизации и разрядности. Он привел аналогию со «слабым звеном цепи», которая, по моему мнению, не оставляет автору письма шансов на правоту.

Представим, что у нас есть механическая цепь, все звенья которой могут выдержать предельную нагрузку 15 кг, кроме одного звена, которое выдерживает только 5 кг. Тогда общая для цепи предельная механическая нагрузка будет определяться именно этим слабым звеном — 5 кг. Если у нас есть другая цепь той же длины, в которой каждое звено рассчитано на нагрузку в 5 кг, то предельная нагрузка для второй цепи будет не меньше, чем для первой, — те же 5 кг. Если мы применим эту аналогию к звуковой цепи, то, следуя этой логике, звуковой тракт, состоящий из хорошего оборудования с одним прибором более низкого качества, даст сходный результат с трактом, целиком состоящим из приборов среднего класса. Но я неоднократно был свидетелем того, что один из полупрофессиональных приборов при включении в высококачественный тракт практически не приводит к заметной деградации сигнала, при этом в случае, когда таких непрофессиональных приборов несколько, деградация становится значительной. Это может возникать в результате накопления различного рода мелких отклонений качественных характеристик непрофессиональных приборов. Из-за всего этого аналогия с механической цепью представляется некорректной.

Конечно, мы должны быть реалистами в вопросах финансирования исследовательских работ при проектировании профессионального оборудования, которое значительно уступает финансированию исследований для бытовой техники. Тем не менее профессиональное оборудование находится на шаг впереди бытового из-за более качественного изготовления. Поэтому я потратил годы на проектирование контрольных комнат, разрешающая способность которых выше, чем у самого лучшего бытового звукового комплекса. И поэтому я принципиально против использования компрессии данных на любом носителе, позиционируемом как высококачественный. Мой аргумент противникам «выше, чем необходимой» разрешающей способности частично состоит в том, что нам неизвестно точно, какие форматы будут в будущем выбраны для архивирования, скажем, DVD или DSD носителей. Некоторые считают, что архивные форматы будущего не будут превышать по качеству существующие бытовые форматы носителей. Так, если сегодняшние DVD позволяют использовать «достаточно хороший» звуковой формат с потерей качества при психоакустической компрессии, то как быть с новыми возможностями, которые откроются в будущем? Это очень важный момент, потому что сегодня степень воздействия алгоритмов сжатия оценивается либо на очень коротких цепях (что может быть верно для бытового оборудования, но никак не для профессионального), либо на системах мониторинга, не имеющих достаточного разрешения для того, чтобы показать все недостатки такого сжатия сигнала. Поэтому профессиональное оборудование должно иметь характеристики выше «необходимых», быть на шаг впереди «достаточно хорошего». Это обеспечит возможность его использования в течение длительного периода до устаревания.

В реальности существующие неидеальные фильтры могут во многих случаях и далее использоваться в цифровой технике; частота 96 кГц просто дает возможность более простой и менее качественной их реализации, что не так дорого в сравнении с качественной реализацией фильтров для существующих форматов с более низкой частотой дискретизации. Даже в профессиональной звукотехнике все подчинено маркетингу, и производители будут убирать все, без чего, на их взгляд, можно обойтись. Поэтому использование частоты 96 кГц более оправдано с точки зрения звука. Это страховка на будущее. Использование частоты дискретизации 96 кГц более целесообразно, чем попытка изменить человеческую природу. На мой взгляд, наличие такого «запаса прочности» реально необходимо.

Может ли кто-нибудь оценить качество сигнала при звуковом давлении в 120 дБ? Этот вопрос остается открытым, но кратковременные пики с таким уровнем — это вполне реалистичный максимум, поэтому давайте рассмотрим 16-разрядную систему с точки зрения такого требования.

Динамический диапазон = 6n + 1, 8 дБ,
где n — число разрядов.
При n = 16 получаем:
динамический диапазон = 6× 16 + 1, 8 дБ = 97, 8 дБ.

Вычитание его из требуемого уровня 120 дБ даст нам уровень шума 22, 2 дБ. Однако высококачественная студия имеет уровень шума ниже этого значения, поэтому остается вероятность, что записанный сигнал, который, возможно, может быть ниже этого уровня, будет утерян. И это при оптимистичном допущении, что мы реально используем все 16 бит. Можно возразить, что все, что происходит на 100 дБ ниже пикового уровня, не имеет значения из-за эффекта маскировки. Однако существуют опубликованные Михаэлем Герзоном исследования, доказывающие восприятие человеком полезной звуковой информации при уровнях ниже уровня шума /Gerzon, M.; «A Question of Balance». Records Quarterly magazine, Vol 2, No 3, pp 48-53 (1987)./. С другой стороны, 20 бит будут иметь уровень шума на 1, 8 дБ ниже -120 дБ, что даже при условии потери последней пары бит (которая происходит во многих случаях), даст нам уровень шума в 10, 2 дБ. Я уверен, что это предел, до которого мы должны дойти в реальности. Понимаю, что это только обоснование моих предположений. В любом случае 110 дБ — предел для любого цифроаналогового преобразователя, даже 24-битного.

Частота дискретизации 96 кГц дает нам верхнюю границу частотного диапазона сигнала около 46 кГц, однако значительное преимущество по сравнению с частотами 44, 1 кГц или 48 кГц в том, что выше 20 кГц требуется значительно меньшая фильтрация, а это дает лучшую амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики в слышимом диапазоне. Это, на первый взгляд, вступает в противоречие с требованиями к оконечным усилителям со спадом характеристик, начинающимся в районе 60-100 кГц; но вспомните, что в механической цепи и звуковой цепи не всегда одинаково действует принцип «слабого звена».

Итак, я акустик, а не математик или цифровой гуру, и моя неуверенная математика привела к следующему.

Механическая цепь:
прочность цепи общая = прочность слабого звена.
S_(о) = S_(сз) (просто!)

Звуковая цепь:
S_(о) = S_(сз) х L₂ х L₃ х L₄ х L₅...... L_n (не так просто!)
где:
S_(о) — общее качество цепи;
S_(сз) — качество слабого звена;
n — число звеньев;
L₂ и т.д. — коэффициенты качества остальных звеньев цепи.

Идеальное качество равно 1. Коэффициент качества всегда меньше единицы, поэтому общее качество всегда уменьшается с ростом числа звеньев в цепи. Чем лучше качество каждого отдельного звена, тем выше качество цепи в целом, тем дальше оно от точки, где «достаточно хорошо» превращается в «недостаточно хорошо».

Например, мы имеем тракт, состояший из семи устройств, и одно из них имеет коэффициент качества 0, 85 («слабое звено»). Предположим, что «достаточно хорошо» имеет коэффициент 0, 76. Если «слабое звено» будет в цепи высококачественных устройств с коэффициентом 0, 99, то результат успешно превысит заданный порог «достаточно хорошего»:
0, 85× 0, 99× 0, 99× 0, 99× 0, 99× 0, 99× 0, 99 = 0, 8.

Однако если наше «слабое звено» включено в тракт с пятью другими устройствами, коэффициенты которых 0, 97, 0, 93, 0, 95, 0, 95 и 0, 94, каждое из которых является вполне приличным прибором, мы получим в результате только коэффициент 0, 65, что уже «недостаточно хорошо». Было наше «слабое звено» само по себе «достаточно хорошо» или нет, но результат его взаимодействия с остальными устройствами в тракте может оказаться неудовлетворительным. Только в случае, если коэффициент всех остальных звеньев равен 1, принцип «слабого звена» для звукового тракта и механической цепи будет действовать одинаково; однако, как мы знаем, идеальных приборов не бывает.

Если мои рассуждения верны, то, исходя из ограничения на общий параметр качества для тракта, цепь в любом случае может иметь ограниченное количество звеньев. Если отдельная единица оборудования имеет коэффициент 0, 85, то даже в случае с шестью остальными приборами с коэффициентом 0, 99 общий результат будет близок к «недостаточно хорошему» — коэффициенту 0, 8. С другой стороны, если одно «слабое звено» будет иметь коэффициет 0, 99, то в цепи даже из десятка таких устройств общий результат будет выше, чем коэффициент 0, 9, то есть значительно выше, чем «достаточно хорошо». Если моя гипотеза верна, то это сильный аргумент против упрощенных технологий проектирования и изготовления профессионального оборудования и весомый аргумент в пользу «излишнего» внимания к деталям.

Очевидно, что приведенные цифры являются приблизительными, но они иллюстрируют, к чему привел меня многолетний опыт. Это искусство (или наука?) — построить тракт такой длины, чтобы он проходил по критерию «достаточно хорошо», который, в свою очередь, должен быть на пределе возможностей человеческого слуха. Это значит, что оборудование, которое проектируется для работы в тракте, должно иметь качественные показатели, превышающие пределы возможностей человеческого слуха, ведь мы должны еще брать в расчет потери в кабелях и далеко не идеальных интерфейсах. Это объясняет высокую цену действительно профессиональных микшерных консолей.

Когда мы вставляем в тракт «достаточно хорошую» систему с психоакустическим сжатием, которая по своей сути является «черным ящиком», изготовители которого не озадачивались какими-то ограничениями, то практически невозможно предсказать, как этот «черный ящик» поведет себя в тракте. Более того, в этом случае рассматриваемые в моих выкладках «коэффициенты качества» в реальности могут взаимодействовать гораздо сложнее и менее предсказуемо. Общий эффект воздействия на качественные параметры тракта может оказаться гораздо сильнее, и тогда результат будет гораздо хуже. Конечно, лучше ошибиться в лучшую сторону, пока все эти процессы не до конца поняты, иначе высококачественной звукозаписи грозит окончательное исчезновение. Нужно понимать, что требования даже к очень хорошей бытовой технике абсолютно не учитывают свойств большого тракта. Это совсем разные вещи. Профессиональное оборудование не должно иметь ограничений, свойственных бытовой технике. Эта мысль абсолютно утеряна в маркетинговых войнах. И если мы не озаботимся этими, на первый взгляд, малозначительными деталями, то можно забыть о профессиональной индустрии и превратиться просто в кучку любителей-энтузиастов. На этом пока все, хотя я открыт для дальнейшего обсуждения.

И в заключение мнение доктора Кейта Холланда из Института по изучению звука и вибрации: «Я представляю аналогию скорее в виде визуального ряда, а не механической цепи. Представьте себе, что вы едете ночью по плохо освещенной дороге на автомобиле с грязными фарами, грязным ветровым стеклом и зеркалами. Каждый из этих элементов в отдельности пропускает достаточно света для безопасной езды, но в комплексе результат может быть смертельным. На самом деле, некоторые комбинации элементов, которые могут быть сходны по количеству пропускаемого света, в комплексе дадут очень малую ясность восприятия».

3. Конечная цель

В предыдущем разделе мы разобрались, почему мастеринг-инженеры так тщательно выбирают оборудование и стараются сделать длину тракта минимальной. Теперь также понятно, почему в тракте стараются делать минимальное количество преобразований из аналогового сигнала в цифровой и наоборот. У специалистов, работающих в обычных студиях звукозаписи, таких знаний, как правило, просто нет. Люди думают, что они знают свое оборудование и как его использовать, и чаще всего это действительно так, во всяком случае, в их ежедневной работе. Но если мастеринг не является их ежедневной работой, то они, скорее всего, не имеют понятия обо всей этой мелочевке, которая необходима для стабильного достижения хороших результатов.

Последний диск, который я продюсировал, вышел в 1997 году. К тому моменту я уже более 30 лет проработал в звукозаписывающей индустрии. За эти годы я продюсировал множество известных артистов, спроектировал сотни студий, разрабатывал и даже делал своими руками оборудование для многих из них. В первое десятилетие моей карьеры я разработал множество оборудования для записи — от эквалайзеров до микшеров. Тем не менее, несмотря на все эти знания и весь накопленный опыт, невзирая на то, что я действительно знал, что нужно делать, и имел доступ к очень качественному оборудованию, я послал записи на мастеринг другому инженеру. Я не присутствовал во время процесса, а просто объяснил по телефону, что я ищу. Я послушал то, что было сделано, попросил о незначительных изменениях, и конечная версия была отправлена на завод для тиражирования. Думаете, мне был малоинтересен результат? Нет! Этот альбом был очень важен для меня, я очень долго работал над ним. Но я понимал, что наилучший результат может быть достигнут при свежем взгляде человека, который имеет большой опыт работы со схожей музыкой и мнению которого я абсолютно доверяю. Это интересный момент — чем больше вы знаете о мастеринге, тем меньше вам хочется его делать для своих собственных записей.

Вы можете спросить: в чем смысл уроков о мастеринге, в которых читателям советуют не делать его самим? Смысл всего цикла уроков — помочь преодолеть общее непонимание или упрощение самой концепции мастеринга, с которыми я не раз сталкивался во многих студиях, разговаривая с инженерами и музыкантами. Имея возможность ообщаться с добрым десятком очень опытных инженеров в этой сфере и людьми, которые имеют самое непосредственное отношение к процессу мастеринга, я попытался донести не только общую концепцию мастеринга, но и дать более глубокое понимание мало известным аспектам, которые практически недоступны для большинства читателей. Представляя эти уроки в виде интервью, я хотел, чтобы смысл был более понятен и не так абстрактен, как в обычных учебниках.

Стрелять из винтовки легче тогда, когда ты хорошо видишь мишень. Если на пути есть препятствия, то мишень лучше видна под другим углом зрения. Выстрел в темноте — это не лучший способ попасть в «яблочко». Однако в случае с мастерингом слепой выстрел, как кажется, является высшим достижением из того, что смогли многие. И хотя при стрельбе движение пули начинается от рук держащего винтовку человека, это далеко не условие успеха. Качество винтовки, пули, опыт стрелка — все это имеет большое значение. От всего этого в конечном итоге зависит, попадет ли пуля в центр мишени.

Схожесть между процессом записи и стрельбой из винтовки несколько преувеличена. Однако если в самом начале процесса записи у вас есть понимание того, что будет происходить при мастеринге, это не только облегчит сам мастеринг, но и позволит достичь уровня, который недостижим, если вы не понимаете процесса создания фонограммы в целом. И в этом цикле уроков, и во множестве других публикаций красной нитью проходит общая мысль мастеринг-инженеров: «играйте правильно, записывайте правильно, сводите правильно, а мы просто добавим вам немного блеска». В то же время они говорят: «Не оставляйте ошибок в надежде на мастеринг! Не ожидайте, что мы совершим чудо! Мы не совершаем чудес».