Данная статья является частью цикла статей "Основы эквализации"
Эквалайзер "портит" звук
Фраза "Эквалайзер портит звук" многим начинающим музыкантам может показаться непонятной. Ведь эквалайзер придуман для того чтобы решать частотные конфликты и улучшать звучание инструмента. Но тем не менее эквалайзер "портит" звук, это происходит потому, что эквалайзеры задерживают частоты, сдвигают фазы частот и звенят.
Это не означает, что эквалайзером не надо пользоваться! Наоборот, эквалайзер очень нужный и необходимый инструмент (как уже было упомянуто в статье "Общие принципы эквализации") для решения частотного баланса микса. В данной статье мы хотим показать, к каким побочным результатам приводит эквализация и как это может повлиять на звук в целом.
Возможно, в названии статьи присутствует довольно резкое заявление о том, что эквалайзер портит звук (поэтому слово портит взято в кавычки). Но тем не менее эквалайзером можно сделать звук мутным, лишить атаки, возможно появление непредвиденного звона или же звук может начать фальшивить; вам решать, портит ли это звук или же добавляет какой-либо особенности, но стоит заметить, что многие негативно отзываются об этих побочных эффектах эквалайзера.
Фазово-частотная характеристика
Фазово-частотная характеристика (ФЧХ, phase response) показывает, насколько меняется фаза сигнала при прохождении через эквалайзер.
Сразу скажем, что приведённые в этой статье эксперименты не претендуют на чистоту и технологию их проведения. В статье не стоит целью показывать, как правильно тестировать эквалайзеры, цель статьи состоит в том, чтобы показать, как эквалайзер "портит" звук.
Давайте проведём эксперимент. Для этого возьмём звук с одной гармоникой (синус), частотой 50Hz (См. рисунок ниже). На картинке приведён пример ничем не обработанного звука. В примере используется 2 одинаковых синтезатора, 1й направлен в левый канал, 2й в правый. Эквалайзер будет применяться только к первому звуку (верхняя волна на рисунках), то есть нижняя волна на всех рисунках будет неизменной, нижняя волна необходима для сравнения с верхней (обработанной).
Теперь попробуем у этого звука срезать несуществующие низкие частоты (срезаем частоты ниже 50Гц) эквалайзером Fruity Parametric EQ 2, то есть частоты близкие к 50Гц сохраняем и смотрим результат ниже. Пример проекта с данным срезом => Проект.
Сравните этот рисунок с 1м рисунком и заметь те разницу между ними (разница обозначена жёлтыми линиями).
Хотя мы и не срезаем частоту в 50Гц, у неё всё равно смещается фаза. Не будем вдаваться в подробности устройства эквалайзера, а скажем что эквалайзер изменяет фазу не только срезаемых частот, но и рядом стоящих, даже если они не эквализируются. Также стоит заметить чем сильнее вмешательство в частотный диапазон, тем сильнее будут проявляться фазовые искажения. Т.е. чем более резкие кривые, да и вообще чем больше эквализации, тем больше фазовых искажений. Давайте попробуем увеличить резкость среза тем же эквалайзером. Пример проекта с данным срезом => Проект.
Заметьте как из-за более резкого среза (более сильное вмешательство) значительно больше изменилась фаза волны. Об этом смещении фазы в обиходе часто говорят, что эквалайзер "крутит" фазу. Вот и представьте как при сильной эквализации крутятся фазы частот.
Задержка частот
Большинство эквалайзеров вносят в звук частотный сдвиг по времени. Другими словами, эквализируемые частоты звука задерживаются на различное время. Как правило, это нежелательный эффект, т.к. если на вход эквалайзера поступает резкий удар или щелчок, то и на выходе желательно получить щелчок, не размазанный во времени.
Давайте проведём эксперимент. Для этого возьмём всё тот же пример и применим к нему эквалайзер с резким подъёмом частоты. Пример проекта с данным подъёмом => Проект.
В результате получилось, что проэквализированная частота начала звучать в полную силу не сразу, а постепенно. В общем частота задержалась (1-я жёлтая полоса на рисунке). Вот как раз из-за такой задержки пропадают щелчки в звуке, пример пропадания щелчка можно послушать на 2м паттерне скачанного проекта. Сначала послушайте с включенными эквалайзером и балансёром на канале, после этого выключите их и послушайте снова. Опять же - чем сильнее эквализация, тем больше задержка.
Вторая жёлтая полоса на рисунке - это "звон" эквалайзера; о нём будет рассказано позже.
Линейный эквалайзер
В предыдущих примерах была рассмотрена работа эквалайзеров с нелинейной фазовой характеристикой. Есть ещё один вид эквалайзеров - с линейной фазовой характеристикой, т.е. такие эквалайзеры не "крутят" фазу и называются линейными. Также линейные задерживают звук в целом.
Минусы линейного эквалайзера:
- Требуется большое количество ресурсов компьютера.
- Задерживают звук.
- Ограниченность настроек.
- Предшествующий звон (будет рассмотрено позже).
Давайте проведём эксперимент. Для этого возьмём всё тот же пример и отэквализируем его линейным эквалайзером PSP Neon v1.5.1 (не PSP Neon HR). Пример проекта => Проект.
Как видно из рисунка выше, фаза частоты осталась прежней. Для того чтобы компенсировать задержку звука в целом, на 2й звук также был поставлен эквалайзер, но без настроек. Для того, чтобы послушать как задерживается звук (в целом), зайдите на паттерн 2 и послушайте как отстаёт звук, к которому применён линейный эквалайзер.
В том, что линейный эквалайзер не "крутит" фазу, есть несомненный плюс, но то что он задерживает весь звук является минусом. Но этот минус проявляется не во всех программах, многие современные секвенсоры и аудио редакторы компенсируют эту задержку и звук не отстаёт.
Импульсная характеристика
Импульсная характеристика (импульсный отклик) эквалайзера — это выходной сигнал эквалайзера при подаче на вход единичного импульса. По виду импульсной характеристики можно понять, как эквалайзер изменит резкие всплески в звуке.
Давайте рассмотрим на примере как это выглядит. Для примера возьмём резкий всплеск, имитирующий резкую атаку звука (см. рисунок ниже). Если вы хотите провести этот же эксперимент, то скачайте этот сэмпл => Сэмпл.
Попробуем применить к нему эквалаёзер Voxengo GlissEQ 2 (сдвигающий фазу):
Как видите, после щелчка появился дополнительный звук, этот эффект называется "звоном" (ringing) эквалайзера.
Теперь попробуем применить линейный эквалайзер PSP Neon (не PSP Neon HR) для этого же импульса.
Как видно из рисунка выше, эквалайзер придал "звон" не только после звука, но и перед ним. У линейных эквалайзеров "звон" в равной степени присутствует до и после импульса.
Для большинства сдвигающих фазу эквалайзеров звон сосредоточен после импульса, что часто является преимуществом, так как за резкими атаками музыкального инструмента обычно следует сравнительно плавный спад, который с большой вероятностью замаскирует звон эквалайзера. Упреждающий же звон линейного эквалайзера будет с большей вероятностью заметен перед резкими ударами в звуке.
Количество звона (его громкость и протяженность во времени) напрямую зависит от настроек эквалайзера. Чем более крутые изменения требуются от эквалайзера, тем больше звона будет присутствовать. При этом звон будет концентрироваться вблизи частот "излома" и наибольшей кривизны АЧХ и ФЧХ (см. рисунок ниже).
Итоги
При большом количестве эквализации в звуке пропадает резкость и атака, это происходит в следствии задержки частот. Также, при применении нелинейных эквалайзеров в звуке смещаются фазы различных частот, в следствии этого звук становится менее чётким и смазанным.
Также рассмотрим пятый принцип - изменение в одном диапазоне будет влиять на звук в других диапазонах. Вернитесь в начало этой статьи, когда мы срезали несуществующие частоты ниже 50 Гц. При их срезании мы исказили фазу частоты 50 Гц, хотя эту частоту эквалайзер не трогал. То есть мы изменили частоты ниже 50 Гц и повлияли на рядом стоящую неэквализированную частоту 50 Гц. В результате таких сдвигов фазы у инструмента может изменится частота (тон) инструмента и в следствии этого он может начать фальшивить!
Какой эквалайзер выбрать
Один эквалайзер крутит фазу, другой (линейный) нет; в том, что линейный эквалайзер не крутит фазу есть несомненный плюс. Но линейный эквалайзер создаёт звон перед резкими щелчками и всплесками частот, это минус. Так какой же эквалайзер выбрать для эквализации?
Если вы собираетесь эквализовать плавные звуки без резких всплесков и щелчков, к примеру орган или пад, то лучше воспользоваться линейным т.к. слышного звона не будет и вы сохраните фазу. Если же вы собираетесь эквализовать бочку или фортепиано, где присутствуют резкие щелчки и всплески, то лучше воспользоваться нелинейным эквалайзером, подстраховавшись от появления звона, но исказив фазу (при использовании линейного эквалайзера может появится заметный предшествующий звон перед резким всплеском).
Но впрочем, при эквализации линейным эквалайзером, предшествующий звон может быть заметен (при сильной эквализации), а может быть и не заметен (при не очень сильной)! То же самое и при использовании нелинейного эквалайзера - изменение фазы может быть заметно, а может быть и не заметно. При умеренном вмешательстве в частотный баланс во многих случаях ощутимой разницы в звучании не будет. При более серьезных вмешательствах в АЧХ нужно искать компромисс между линейностью фазы и уровнем звона. В этом вопросе трудно дать общие рекомендации, и выбор инструмента должен определяться в результате прослушивания.
Для большинства программных эквалайзеров в руководстве указывают, линейный он, или нет. Однако даже если это не указывается, то выяснить это можно, проанализировав отклик эквалайзера на единичный импульс.wav. Если звон симметричен, то фаза линейна.
Источники
Статья частично составлена с использованием материалов: