Easy Effects - компрессор динамического диапазона

Что такое компрессор

В Easy Effects используется стереофонический компрессор типа сайдчейн (Sidechain) из набора плагинов LSP (Linux Studio Plugins).

В обычном компрессоре входной сигнал, превышающий порог заданный в настройках, уменьшается на величину степени компрессии, которая также задана в настройках.

Отличие технологии сайдчейн состоит в том, что на вход сайдчейн-компрессора поступают два сигнала: входной сигнал, динамическим диапазоном которого нужно управлять, и сайдчейн-сигнал, который управляет входным. Этот тип компрессора сложнее в настройке, но предоставляет дополнительные возможности потому что сайдчейн-сигналом можно назначить практически что угодно. Например, такое бывает необходимо когда в звуковом сигнале должны одновременно присутствовать и речь, и музыка, получаемые от разных источников сигнала.

Конечно сайдчейн-компрессор можно использовать и как обычный, работающий только с одним входным сигналом.

Представить то, каким должен быть результат работы звукового компрессора - несложно. Но вот добиться этого результата бывает непросто. Сбивает с толку большое количество изменяемых параметров компрессора, их взаимосвязанность и то, что изменения этих параметров часто почти неразличимы на слух. Поэтому для успешного применения компрессора звука потребуется разобраться в логике его работы и в том как настроить его правильно.

Основное внимание при настройке компрессора следует обратить на параметры, работающие с уровнем звука (Threshold и Ratio) и со временем реагирования (Attack и Release), а также с базовым уровнем громкости (Gain).

• Threshold - порог срабатывания компрессора. Устанавливается в децибелах.
• Ratio - степень компрессии (сжатия).
• Attack - время за которое компрессор начнет работать почти в полную силу, т.е. параметр Ratio перейдет от значения 1 (нет сжатия) к 2/3 от установленного в настройках компрессора.
• Release - время по истечению которого компрессор перестанет сжимать звук, т.е. переходит из включенного в выключенное состояние после прекращения поступления сигнала превышающего порог. Можно заметить, что если это время больше того, за которое звук стал тише порогового значения, то сжатие все еще будет происходить. В то же время не следует устанавливать очень малые значения восстановления (и атаки тоже), это может заметно исказить звук.
• Gain - восстанавливает громкость после компрессии. На сам процесс компрессии Gain никак не влияет.

Любой компрессор можно настроить как лимитер если выставить очень короткие времена атаки и восстановления, а также большое значение Ratio (30:1 или более). Лимитер от слова лимит (ограничение).

Данный конкретный компрессор позволяет не только ослаблять сверхпорогвый сильный сигнал, но и усиливать слишком слабый.

Основой для нижеизложенного послужило довольно скупое описание настроек данного компрессора с сайта https://wwmm.github.io/easyeffects/. Этого вполне достаточно для использования в большинстве случаев. По крайней мере для меня, хотя должен признаться, что многого в работе компрессора я все-таки не понял, просто не возникло необходимости. Но может быть у кого-то появится желание исправить/дополнить/снабдить примерами эту заметку. Или даже написать хорошую документацию по использованию всех фильтров, которые доступны в Easy Effects.

Окно основных настроек компрессора

Режим (Mode) - можно выбрать Нисходящий (Downward), Восходящий (Upward) и Усиление (Boosting).

• Нисходящий (Downward) - предназначен для уменьшения сигнала когда он становится выше порогового значения.
• Восходящий (Upward) - предназначен для увеличения сигнала когда он становится ниже порогового значения.
• Усиление (Boosting) - предназначен для увеличения сигнала на определенную величину когда он становится ниже порогового значения.

Порог усиления (Boost Threshold) (для Режима Усиление) - ниже этого уровня к входному сигналу в режиме Усиление (Boosting) будет применяться постоянное усиление. Предотвращает бесконечное усиление очень слабых сигналов. Для общего выравнивания звука установите значение от -15 дБ до -25 дБ (подбирайте, чтобы сжатие происходило на пиках).

Величина усиления (Boost Amount) - значение усиления для режима Усиление (Boosting).

Атака (Attack) - здесь устанавливаются те самые важные характеристики компрессора (см. выше Attack и Threshold), которые определяет когда он начинает сжимать звук.

• Время (Attack Time)- Время, необходимое для достижения уровня сжатия входного сигнала примерно на 2/3 от установленного коэффициента сжатия Ratio. Для голоса лучше подходит значение (2–5 мс), для музыки — (10–20 мс).
• Порог (Attack Threshold) - при достижении сигналом этого уровня начинает применяется компрессия. Протяженность нарастания сжатия зависит от Колена (Knee), см. ниже.

Восстановление (Release) - здесь также устанавливаются те самые важные характеристики компрессора (см. выше Release), они определяют когда компрессор перестанет сжимать звук.

• Время (Release Time) - время, необходимое для уменьшения примерно до 2/3 степени сжатия (в режиме Нисходящий) или степени усиления (в режиме Восходящий). Попробуйте значения в диапазоне 50–100 мс. Слишком быстрое восстановление даст эффект "качания", слишком медленное сделает звук "зажатым".
• Порог (Release Threshold) - этот параметр участвует в вычислении порогового уровня звукового сигнала. Пересчитанный порог будет равен сумме (Release Threshold + Attack Threshold). Например если порог Release Threshold=-60 дБ, а Attack Threshold=-10 дБ, то их сумма равна (-10 + (-60)) = -70 дБ.
  Далее производится выбор времени Release Time следующим образом. Если уровень сигнала Sidechain выше рассчитанного значения (в данном примере -70 дБ), компрессор использует время затухания Release Time. В противном случае вместо времени затухания используется время Attack Time.
  Такой алгоритм должен уменьшить слышимость резкого прекращения сжатия при все еще различимых звуках.

Соотношение (Ratio) - коэффициент ослабления (в режиме Нисходящий, Downward) или усиления (в режиме Восходящий, Upward) сигнала. Эту настройку крутят в первую очередь, что неправильно. Без предыдущих такое не имеет смысла.
Пример, если Ratio равен 2 в режиме Downward, а уровень Sidechain превышает пороговое значение на 10 дБ, сигнал в идеале должен быть ослаблен на 5 дБ (10/2 дБ). Можно начать с Ratio 3:1 или 4:1 и плавно снижать порог до сжатия в 3-6 дБ. Рекомендуемые настройки:

• Легкая компрессия: 2:1.
• Обычное среднее значение для музыки или фильмов: 3:1 - 4:1.
• Сильная компрессия: 6:1 и выше.

Колено (Knee) - диапазон, в котором компрессор переключается с режима без сжатия на режим сжатия почти с полным коэффициентом Ratio. Порог Attack Threshold обычно находится в центре этой переходной зоны. Колено определяет, как резко включается компрессия. Больший диапазон дает более естественный звук.

Усиление после компрессии (Makeup) - звук будет усилен на эту величину после этапа компрессии. Поднимите этот параметр на (2-5) дБ, если после компрессии звук стал слишком тихим.

Уровень оригинала (Dry Level) - количество необработанного сигнала (не прошедшего компрессию), смешанного с выходным сигналом. Бесконечность (оо) означает, что в выходном сигнале нет необработанного.???

Уровень обработки (Wet Level) - количество обработанного сигнала, смешанного с выходным сигналом. 0,0 дБ означает, что весь выходной сигнал состоит из обработанного (прошедшего компрессию).???

Окно основных настроек компрессора

Окно Боковая цепь (Окно Sidechain)

Название Боковая цепь явно выбрано неудачно. Это может запутать и сделать настройки непонятными. Возможно лучше было бы использовать термин Окно Сайдчейн (или Окно настроек Вспомогательного сигнала), что уже подразумевает настройку здесь не входного, а другого звукового потока, того, который используется для управления процессом сжатия основного сигнала.

Особенность технологии сайдчейн состоит в том, что на практике управляющий сигнал меньше, чем управляемый.???

Источник (Source) - определяет, какая часть сайдчейн-сигнала используется для процесса сжатия.

Боковая цепь (Sidechain) - позволяет выбрать источник сигнала Sidechain.
• Средний (Middle) — сумма левого и правого каналов.
• Боковой (Side) — разница между левым и правым каналами.
• Левый (Left) — используется только левый канал.
• Правый (Right) — используется только правый канал.
• Min — абсолютное минимальное значение, полученное на стереовходе.
• Max — абсолютное максимальное значение, полученное на стереовходе.
• Предварительное усиление
• Усиление сигнала Sidechain.
Режим разделения стерео (при отмеченном чекбоксе)
• Левый/правый.
• Правый/левый.
• Середина/бок.
• Бок/середина.
• Min — абсолютное минимальное значение, полученное на стереовходе.
• Max — абсолютное максимальное значение, полученное на стереовходе.

Режим (Mode) - определяет, как сигнал сайдчейн преобразуется и используется компрессором.

• Среднеквадратично (RMS) - компрессор реагирует на среднюю громкость, измеряемую по среднеквадратичному значению.
• Пик (Peak) - компрессор реагирует на пики.
• Фильтр нижних частот (Low-Pass) — компрессор реагирует на сигнал, обработанный фильтром нижних частот.
• Простая скользящая средняя (Uniform). Равномерное распределение — компрессор реагирует на громкость, измеряемую по среднему значению абсолютной амплитуды.

Вход (Input) - определяет какой сигнал является сайдчейн-сигналом. Другими словами: какой сигнал будет управлять процессом сжатия звука. Этот сигнал может быть внутренним или может быть получен из внешнего устройства (External).

• Тип (Input Type)
• Прямая связь (Feed-forward) - сайдчейн-сигналом является входной сигнал компрессора (с учетом применения Предусиления). Дает более агрессивное сжатие.
• Обратная связь (Feed-back) - сайдчейн-сигналом является выходной сигнал компрессора (перед применением Усиления после компрессии (Makeup)). Получается компрессия в винтажном стиле.
• Внешний источник (External) - сайдчейн-сигнал берется с внешнего источника, например, с микрофона.
• Устройство (ввода) (Input Device) - внешнее устройство для сайдчейн-сигнала можно выбрать только если Тип указан как Внешний источник (External)

Для сигнала сайдчейн, который подан на Вход (Input) доступны следующие настройки:

Предусиление (PreAmplification) - можно указать уровень усиления сигнала сайдчейна. Попробуйте увеличить уровень до 10-20 дБ и Прослушать сигнал, это поможет лучше понять как работает технология сайдчейн.

Скорость реакции (Reactivity) - время, определяющее количество сэмплов, используемых для обработки сигнала сайдчейн в режимах RMS, Uniform и Low-Pass. Чем выше значение, тем более плавным будет сжатие.

Упреждение (Lookahead) - основной (необработанный) сигнал задерживается на это время. Получается, что сжатие применяется с упреждением. Такая же задержка будет и в выходном сигнале.

Прослушать (Listen) - позволяет прослушать чистый сайдчейн-сигнал.

Окно настроек Sidechain

Окно настроек Фильтров боковой цепи (Sidechain Filters)

Эти фильтры можно отключить или задать тип и частоту среза.

Фильтр ВЧ (High-Pass Filter Mode) - задает тип фильтра верхних частот, применяемого к сигналу Sidechain.

Частота (High-Pass Frequency) - устанавливает частоту среза фильтра верхних частот.

Фильтр НЧ (Low-Pass Filter Mode) - задает тип фильтра нижних частот, применяемого к сигналу Sidechain.

Частота НЧ (Low-Pass Frequency) - устанавливает частоту среза фильтра нижних частот.

Окно настроек Фильтров боковой цепи (Sidechain Filters)

Пример использования компрессора

Настройки компрессора по-умолчанию могут оказаться хороши. Если нет, то можно попробовать уменьшить время и порог атаки как это показано на скриншоте ниже.

Результат работы компрессора можно проверить не только на слух, но и визуально. Видно, что выходной сигнал реально ограничивается.

После компрессора располагается лимитер, это общая рекомендация для предотвращения появления искажений на очень громких звуках. Правда неясно, нужно ли делать так при использовании данного конкретного компрессора, ведь заявлено, что он не даст превысить порог 0dB (это "максимум" звука), что гарантированно избавит от появления клиппинга.

Такая простейшая конструкция уже неплохо справляется с нормализацией звука, что позволяет вполне комфортно просматривать видео из Интернета. Конечно подобный результат может быть достигнут и с помощью других фильтров.

А еще в настройках Easy Effects есть возможность запуска программы при старте компьютера и это дополнительно упрощает использование программы.

По-прежнему громкость рекомендуется устанавливать основным регулятором компьютера, а не теми, которые имеются в приложениях.