Technika záznamu zvuku
Moderní doba nás tlačí z role technicky nadaných všeumělů do role konzumentů. Zvykli jsme si, že se všechno zjednodušuje. Dnes máme k dispozici programové prostředky, které nám nahrazují spoustu dříve pro amatéra nedostupných studiových zařízení. Na venek vypadají jednoduše a jsou to sice "jen" náhražky, ale fungují dobře a uvnitř jsou poměrně komplikované. Jenže bez pochopení principů, jak by to fungovalo, kdyby příslušnou funkci dělalo místo programu zařízení, nebudeme asi schopni jejich vlastností dokonale využít. Proto jsem se zde snažil vysvětlit funkci alespoň některých často používaných efektů.
Než se budeme zabývat možnostmi úprav zvuku, bylo by dobré si připomenout základní principy digitálního záznamu zvuku a přesto že analogový magnetofon je už technicky překonán, je dobré něco vědět i o vývoji magnetofonového záznamu.
Jak co funguje při úpravách zvuku
úpravy frekvenční charakteristiky
V každém lepším zvukovém editoru najdeme vícepásmový ekvalizér. Ekvalizér může při rozumném používání snímek vylepšit, ale musí se používat správně. V dalším se budu držet toho, co umí program Gold wave. Tento původně jednoduchý zvukový editor se časem také rozrostl, ale na rozdíl od profesionálního programu Sound forge je stále určen pro amatérskou tvorbu.
poznámka - rok 2021 Dnes máme na editaci zvuku volně šiřitelný Audacity, který umí všechno. I když dokud mi funguje Windows 7, mám na něm i stařičký Goldwave. Protože jsem na něj zvyklý :-)
Pokud v záznamu z nějakých důvodů chybí výšky (prvotní záznam byl pořízen na nekvalitní magnetofon nebo nekvalitním mikrofonem, nebo byl mikrofon nevhodně umístěn), snažíme se zpravidla záznam vylepšit ekvalizérem. Pro přiostření výšek potřebujeme, aby se frekvenční charakteristika zvedala od zvoleného kmitočtu plynule. Nejprve se podíváme, jestli editor umí ovládat přidání/ubrání výšek, případně s možností nastavení mezního kmitočtu, od kterého se regulace začíná projevovat. Tato korekce má plynulý průběh a nehrozí, že si na frekvenční charakteristice naděláme hrby. Pokud používáme ekvalizér, musíme zdvih v jednotlivých pásmech opatrně nastavovat tak, aby vznikla plynulá křivka. Chce to především dobře poslouchat a zkoušet, až trefíme ten správný průběh. V programu Goldwave je pro tuto funkci použitelný i parametrický ekvalizér. Je to sada rezonančních obvodů, u kterých můžeme měnit mimo zesílení/potlačení také rezonanční kmitočet a šířku pásma. Zadefinujeme pouze jeden rezonátor, naladíme ho na horní konec pásma a nastavíme požadované zesílení a šířku pásma. Pokud stačí korigovat o málo, výsledek je zpravidla dobrý. Při větším zdůraznění výšek se nepříjemně zdůrazní i šum.
Naopak, pokud máme magnetofonový záznam s omezeným frekvenčním rozsahem, je nesmyslné zvyšovat šum v pásmu, kde již užitečný signál není. Magnetofon má (měl by mít) až do svého mezního kmitočtu rovný průběh a nad tímto kmitočtem jeho charakteristika ostře padá. Nejprve si vykreslíme spektrum signálu, např. spuštěním redukce šumu, kterou nakonec neprovedeme. Ve spektru je vidět, kde užitečný signál končí. Dolní propustí (lo pass filtr) naladěnou na tento kmitočet ořízneme šum. U filtru nastavujeme mimo mezního kmitočtu také jeho řád, tedy strmost poklesu. Filtr 1. řádu má od nastaveného kmitočtu pokles 6 dB na oktávu a to je velmi málo. Filtr 10. řádu má sice 60 dB na oktávu, ale už se zde může projevovat "zvonění" na mezním kmitočtu. Optimální strmost, o které se nám v dobách analogových zařízení mohlo u laditelných filtrů tak leda zdát, bývá okolo 4 až 8. Před, nebo až po oříznutí frekvenčního pásma můžeme trochu zdůraznit to, co z výšek zbylo. Tedy charakteristika na výškách bude nejprve mírně stoupat a od zvoleného kmitočtu strmě klesat.
Pokud jsme natočili reportáž na ulici a máme tam mimo nárazů větru také vzdálený hluk aut, pomůžeme si oříznutím nízkých kmitočtů. Řeč v podstatě neobsahuje kmitočty pod 150 Hz. Odříznutím nízkých kmitočtů pod 150 Hz se charakter hlasu nezmění, ale hluk se podstatně sníží. Aby dělící kmitočet nebyl tak výrazný, dělám filtraci nadvakrát. Při vyšším kmitočtu s menší strmostí poklesu a při nižším kmitočtu s velkou strmostí. Tím se částečně utlumí mezní kmitočet, na kterém dochází k prudkým změnám fáze.
Zvrhlí filmaři ořezávají dialogy ještě výš. Tím už charakter hlasu změní, ale zároveň zlepší srozumitelnost. Naopak, filmová muzika a zvukové efekty mají basů víc než dost. Pro subjektivní dojem je nutné, aby ve výsledném snímku bylo všechno od basů po výšky, ale naopak často není důležité, aby každý zvuk měl celé frekvenční spektrum.
Pokud nahráváme třeba hlasy ptáků a snažíme se potlačit šum lesa, můžeme s nějakou menší strmostí potlačit třeba vše pod 1 KHz. Pokud ale ve snímku bude třeba vzdálený traktor, jeho zvuk bude velmi nepřirozený a filtraci to prozradí. Proto zde platí pečlivě poslouchat a zkoušet.
potlačení šumu
Principem redukce šumu je filtr, který v jednom nebo více pásmech zpravidla na vyšších kmitočtech mění zesílení podle velikosti signálu. Filtr se nastavuje tak, aby při základním šumu snímku příslušné pásmo zavíral a při úrovni o něco málo vyšší signál propouštěl. Takový jednoduchý šumový filtr je jednopásmový DNL kdysi používaný v kazetových magnetofonech. Bez signálu omezuje pásmo do 3 KHz. Dokonalejší filtry jsou vícepásmové, jsou však náročné na nastavení.
Programy pro redukci šumu jsou založeny na FFT (fast Fourier transformation). Ze signálu se vypočítá jeho frekvenční spektrum, podobně jako při převodu do formátu MP3. Zde však není účelem zvuk komprimovat, proto se ztráty kvality nemusíme bát. Zvkové spektrum je rozděleno na velké množství dílčích pásem. Nastavování na základní šum probíhá automaticky, ale lze jej též ovlivnit ručně. Programu předložíme vzorek šumu. Gold wave bere implicitně začátek, ale posunovátkem pod spektrogramem můžeme vybrat i jiné místo. Toto spektrum se bere jako základní šum pro všechna dílčí pásma. Pokud některé pásmo obsahuje úroveň vyšší než odpovídá šumu, je přenášeno. Pokud tam je jenom šum, je zatlumeno.
Obvykle lze nastavit počet vzorků, ze kterých se FFT počítá. Při běžné hodnotě 1024 vzorků a vzorkovací frekvenci 44,1 KHz je doba vzorku 23 ms. Jednotlivá pásma mohou mít šířku 40 Hz, takže celkový počet pásem může být až 400. Čím vyšší počet vzorků (delší časový interval), tím je vyšší je frekvenční rozlišení. Je to vidět i na spektrogramu, který se před redukcí šumu zobrazí. Neplatí však, že nejvyšší frekvenční rozlišení je nejlepší. Pokud v některém pásmu přece jen něco ze šumu proleze, mělo by to mít pokud možno zase charakter šumu. Místo toho se při krátkých časových intervalech ozývá občasné prskání a při delších zapískávání. To je někdy i rušivější, než původní stálý šum. Proto bývá někdy výhodné nastavit pro FFT menší počet vzorků a nastavit pouze částečné potlačení šumu. Zase tady platí poslouchat a zkoušet.
Pokud máme ve snímku postupné vyjetí nebo ztažení do ticha a v tomto tichu je ztažen i základní šum původního záznamu, musíme zjištění šumu provádět mimo tyto úseky. Jinak program mylně zjistí, že ve snímku šum není a žádný neodfiltruje. Naopak, pokud ve snímku není tiché místo, program odstraní celé spektrum, které jsme mu předložili a odstraňuje i to, co tam má zůstat.
Redukce šumu se musí používat velmi opatrně. Nejen že ze snímku odstraní šum, ale také přirozené vyšší harmonické tónů, které tam patří a přesto že je jejich úroveň srovnatelná se šumem, náš sluch je rozezná. Ztráta těchto frekvenčních složek se projeví tak, že snímek získá jakýsi umělý, nepřirozený zvuk. Tam, kde nejsou výrazné výšky, je snímek opravdu bez výšek a do toho přicházejí výrazné, ostré sykavky.
Pochopitelně že redukce šumu někdy může výrazně pomoci, ale zdaleka ne vždy.
potlačení lupanců
Další užitečnou funkcí je "odpraskávání" záznamu z gramofonových desek. Když se v 60. letech přetáčely šelakové desky Voskovce a Wericha na tehdy moderní LP desky, mimo filtrace šumu se též ze studiového pásu vystříhávaly lupance. Takový lupanec s délkou 5 ms má při rychlosti 38cm/s délku necelé 2 mm.
Dnes program vyhledá a vystříhá lupance sám. Lupance se zjišťují buď podle úrovně, která je podstatně vyšší než u užitečného signálu, nebo podle nepřirozeně vysoké strmosti náběžných hran. Aby program vystříhal skutečně jen lupance, je nutné dodržet několik zásad. Záznam v počítači by měl být mírně podmodulován, aby lupance mohly mít o dost vyšší úroveň. Dále je nutné správně nastavit citlivost na lupance. Při příliš velké citlivosti program omezuje a zkresluje třeba údery na buben. Obvykle tolik nevadí, když v záznamu některé slabé lupance zůstanou. Horší by bylo touto funkcí záznam zkreslit.
Nakonec ještě jeden odkaz