Time 18 (20.03.07)
Utstyring
- Lydstyrke og avstandsoppfattelse
- Dynamikk og dynamisk forvrengning
- Komprimering
- Dynamikk og lytteforutsetninger
- Hva er utstyring?
- Subjektiv oppfattelse og objektiv måling
- Overstyring og understyring
- Volumindikator
- Testnivå
- Utstyring og lytting
Utstyring
I de neste 3 timene skal vi se nærmere på den mest grunnleggende teknikken som brukes ved nedmiks: utstyring. I kompendiet deles dette inn i 3 bolker:
o Generelt om utstyring (dagens dobbelttime)
o Frekvensavhengig utstyring (equalizing og filtrering, om to uker)
o Dynamisk utstyring (komprimering / ekspandering, om tre uker)
o
I høst møtte vi for første gang begrepet ”utstyring” da vi snakket om begrepet ”dB”. I denne timen skal vi mer generelt se på hva utstyring gå ut på, hvor vi får bruk for det, og hvilke konsekvenser det får for lydproduktet vi jobber med.
Lydstyrke og avstandsoppfattelse
Under en nedmiks-prosess er det mange aspekter vi må forholde oss til. En av de mest grunnleggende faktorene er lydstyrkeforholdet mellom de enkelte lydkildene (som er de enkelte sporene på multispors-opptaket).
I høst så vi at lydstyrken til en lydkilde og vår avstandsoppfatning for denne henger sammen: Styrkeforskjellen mellom enkeltlyder oppfattes som et mål for avstanden mellom dem. Sterke lyder oppfattes som nære, svake lyder som lenger borte. For at vi skal få en riktig avstandsfølelse, må vi kjenne lyden fra før. For ukjente lyder blir denne vurderingen vanskeligere.
I tillegg til dette influeres avstandsbedømmelsen vår også av forandringen i klangfargen og andelen av romklang for lydkilden.
Dynamikk og dynamisk forvrengning
Vi har også sett at forholdet mellom den svakeste lyden vi kan oppfatte og ørets smertegrense ligger på ca. 120 dB. Dette forholdet kaller vi hørselens dynamikkområde.
Ideelt sett er vi i lydteknikken interessert i å reprodusere de dynamiske variasjonene som vi finner i forskjellige lydmiljøer, ved å overføre disse variasjonene til et opptaksmedium uten å forandre på den opprinnelige naturlige dynamikken. Hvis vi endrer dynamikken, innfører vi noe som kalles dynamisk forvrengning.
Komprimering
I det daglige lydmiljøet konfronteres vi med svært forskjellige dynamiske forløp. I en konsertsal for eksempel kan vi oppleve en dynamikk på rundt 70 dB. Med vårt moderne opptaksutstyr kan vi lett reprodusere denne dynamikken, men spørsmålet er om lytteren ønsker en så stor dynamikk hjemme i sin stue.
I hjemmet er det bakgrunnsstøyen (fra elektriske apparater, fra våre daglige gjøremål i hjemmet, fra lydmiljøet inne i og utenfor leiligheten osv.) som setter den nedre grensen for hvor svakt vi ønsker at de svakeste partiene i musikken skal avspilles. Omvendt kan vi si at avspillingsutstyrets ytelse samt ”naboens toleranseterskel” og isolasjonen mellom leilighetene setter grensen for den høyeste lydstyrken vi kan benytte. Dermed får vi en nedre og øvre grense for lydnivåene som musikken heletiden bør holde seg innenfor. Det viser seg at dette praktisk anvendelige dynamikkområde neppe overskrider 40 dB.
Lytterundersøkelser viser at interesserte, aktive lyttere ikke ønsker en større dynamikk enn ca. 40 dB. Lydteknikerens oppgave blir da å justere f.eks. orkesterets dynamikk fra 70 dB ned til 40 dB. Med andre ord: Lydteknikeren må utføre en dynamisk forvrengning av programmet på en slik måte at lytteren ikke oppfatter det. Dette kalles å komprimere dynamikken.
Dynamikk og lytte-forutsetninger
En lydteknikers dillemma er at han ikke kan tilfredsstille alle lyttere. Kravene til lytting er forskjellige ut i fra hvor og når en lytter hører på lydproduktet. Kjører han f. eks. bil, ønsker han kanskje at konserten med original dynamikk på 70 dB skal være komprimert til en dynamikk på 10 dB, og dette ville neppe høres tilfredsstillende ut på stereoanlegget hjemme i stua.
Figuren nedenfor viser noen eksempler på dynamikk-omfang under forskjellige forutsetninger.
En annen kjensgjerning er at forskjellige typer av musikk har forskjellig dynamikk-omfang. Mens et stort orkesterverk kan ha en dynamikk på 70 dB, er det ikke uvanlig at en moderne pop-låt kan ha en dynamikk på bare 5 - 10 dB. Dette fører til at en pop-låt egner seg bedre til avspilling på en bilradio enn f.eks. et orkesterverk.
Hva er utstyring?
Definisjon: Utstyring går ut på å regulere nivåer i et musikalsk tidsforløp, for på denne måten å justere musikkens dynamikk på en slik måte at på den ene siden musikkens intensjoner ikke blir ødelagt, og på den andre siden lytteren ikke merker at det skjer nivåjusteringer. Målet med utstyring er å innpasse musikkens dynamikk inn i de ramme-betingelsene som lyttesituasjonen gir.
I praksis vil nivåjusteringer i hovedsak fungere under to forutsetninger:
1) Store dynamiske sprang blir forminsket med etterregulering, men bare så mye at det dynamiske spranget fortsatt virker stort nok. Det er også mulig å oppfordre musikeren(e) til å spille sterkere etter en slik pause, resp. til å spille svakere i kraftige partier, dersom dette er hensiktmessig.
2) I lange partier med jevn lydstyrke kan nivået reguleres sakte over et lengre tidsrom. Fordi vår hørsel har vanskeligheter med å oppfatte små styrkeendringer over tid, kan lytteren på denne måten ”lures” til å tro at nivået er konstant hele tiden.
For å få til disse inngrepene på en tilfredsstillende måte, må lydteknikeren gjøre seg godt kjent med musikkmaterialet før han setter i gang.
Subjektiv oppfattelse og objektiv måling
Hørselen vår klarer å oppfatte lydstyrke-forskjeller og -endringer, så lenge disse ikke er for små. Men hvis styrken øker eller minker sakte over et lengre tidsrom, kan vi lett bli lurt til å tro at nivået er tilnærmet konstant. I tillegg til dette skal programkjeden (i teorien) ha en rett frekvensrespons (nivåene til de forskjellige frekvensene skal ikke påvirkes av komponentene i programkjeden), mens hørselen vår har en ulineær frekvensrespons (se phonkurver). Derfor trenger vi en eller annen form for indikator som til en hver tid kan vise oss hvor sterk lyden effektivt er.
Overstyring
Det finnes en øvre grense for hvilke styrkenivåer vi kan sende gjennom utstyret i programkjeden. Hvis nivåene blir kraftigere enn det utstyret er beregnet for, vil vi få en deformasjon av lydbølgene. Vi sier da at lyden er overstyrt.
Overstyring av analoge signaler har ikke umiddelbart dramatiske konsekvenser, fordi deformasjonen av lydbølgene skjer kontinuerlig, ettersom vi øker lydnivået. Dermed får vi en kontinuerlig økning av uharmoniske overtoner som etter hvert fremkaller den karakteristiske ”forvrengte” lyden.
Ved digital overstyring (digital klipping) ”klippes” lydbølgen ved den øvre grensen for overførbare styrkenivåer, og dette får umiddelbart dramatiske konsekvenser: I ”hjørnene” på den avklipte lydkurven (se figur nedenfor) oppstår det en stor mengde av kraftige, høyfrekvente uharmoniske overtoner som skaper en kraftig og stygg forvrengt lyd. Av den grunn må man under en hver omstendighet unngå å overstyre digitalt utstyr.
Understyring
Elektronisk utstyr har en grunnstøy som setter den nedre grensen for hvor svake lydsignaler vi kan overføre. Dessuten har digitale signaler en teoretisk nedre grense, som er avhengig av hvilke bit-oppløsning vi jobber med.
NB:
bitoppløsning * 6 + 3 dB = ca. dynamikkområde
Eksempel:
16bit * 6 + 3 dB = 99 dB dynamikkområde
24bit * 6 + 3 dB = 147 dB dynamikkområde
Overstyring kan lett skje i alle typer forsterkere, mens understyring før i tiden særlig var et problem ved opptak på lydbånd pga. båndstøy (uproblematisk ved innspilling på CD-R eller harddisk). Siden det som regel finnes flere forsterkere i en programkjede, må alle disse justeres og utstyres på riktig måte.
Forholdet mellom det sterkeste og det svakeste overførbare signalet i en programkjede kalles systemets dynamikkområde, eller det maksimale signal/støy-forholdet (kort: S/N-forholdet). Se figur nedenfor.
Behovet for å hindre over- og understyring kreverr et godt måleinstrument som kan vise hvilke lydnivåer vi virkelig jobber med.
Volumindikator
Styrken på den akustiske lyden vi jobber med blir i lydmikseren representert ved en elektrisk spenning som vi skal kunne avlese på en volumindikator. Volumindikatoren er derfor i utgangspunktet et voltmeter.
Det er vanskelig å bygge en volumindikator som gir et godt visuelt bilde av hvordan vi oppfatter lydstyrken. Dette skyldes bl.a. at vår lydstyrkeoppfatning følger etter phonkurvenes prinsipp, og at den er avhengig av bredden på lydbildets frekvensområde: Høye og lave frekvenser oppfattes som svakere enn mellomtonefrekvenser med samme nivå, og et bredbåndet signal oppfattes som sterkere enn et smalbåndet signal med samme lydstyrke. Dessuten virker opptak uten etterklang høyere enn opptak med etterklang, og hos de fleste instrumentene forandrer frekvensspekteret seg ved forskjellige lydstyrker.
Fordi hørselen vår har en viss treghet, reagerer den ikke først og fremst på absolutte lydnivåer, men på den gjennomsnittlige lydstyrken innenfor et kortere tidsrom. Gjennomsnittlig har f.eks. populær musikk en større, og symfonisk musikk en lavere middelverdi på lydstyrken enn f.eks. tale.
En volumindikator må altså kunne ta hensyn til alle disse faktorene. Instrumentet skal:
o gi et synlig bilde på opplevd lydstyrke og dynamisk forløp
o være lett å avlese
o vise om opptaksmaskiner eller forsterkere blir overstyrt
For å kunne lage en allmenn anvendelig volumindikator, må man først enes om en felles norm for elektriske nivåer i alt lydutstyr. Da blir det mulig å spille inn og spille av programmateriale feilfritt i forskjellige lydstudioer.
Normtallene er:
o avslutningsmotstand = 600 ohm (= 600 Ω)
o effektutvikling over denne motstanden = 1 milliwatt (= 1 mW)
o spenningen som gir denne effektutviklingen = 0,775 volt (= 0,775 V)
o
Referanse-effekten kan da uttrykkes slik:
Enheten er dBm (”m”-en angir her at effekten 1 mW er referanse-verdien).
Referanse-spenningen som forårsaker en effektutvikling på 1 mW over 600 ohm
er 0,775 volt og kalles 0 dBu.
Enheten er dBu (”u”-en angir her at spenningen 0,775 volt er referanse-spenningen).
I profesjonelt lydutstyr brukes det to svært forskjellige volumindikatorer:
VU- metere (Volum Unit metre) og Peak- metere (toppverdi-metre).
Peak-meter
VU-meter
Det finnes VU-metere som ser ut som peak-metere, såkalte LED VU metere. Sony Mikseren i Lydstudio og Cubase benytter seg av slike VU-metere.
Når en lydtekniker orienterer seg etter et VU-meter, vil han utstyre lydnivåene riktigere (ca. 5 dB kraftigere) enn når han jobber med et Peak-meter. Siden faren for overstyring er større hos VU-metere, og siden signalene som behandles i Sony-mikseren og i Cubase er digitale, må det implementeres modifikasjoner i LED-VU-meterenes virkemåte som tar høyde for å forhindre digital klipping (overtatt fra Peak-metere).
Testnivå
På volumindikatoren er det markert et testnivå og et toppnivå til hjelp for utstyringen. Disse nivåene er standardiserte. Vår oppgave er å sørge for at dynamikken ligger innenfor normert maksimum- og minimumgrense for utstyring. Siden alt profesjonelt lydopptaks- og avspillingsutstyr er bygget etter internasjonale nivånormer, kan et program som er tatt opp i et studio spilles av i et annet studio uten at vi behøver å være redd for over- eller understyring.
I Lydstudio er testnivået 0 dBu. Et Peak-meter burde da altså vise + 4 dBu. CD-recordere bør kalibreres til å vise - 14 dB når vi sender en analog testtone med 0 dBu. For digitale signaler faller denne problematikken bort.
Utstyring og lytting
Lyd og lytting er foranderlige størrelser. De påvirkes både av lytteforholdene (rommet, lydstyrken, lytteposisjonen osv.) og av subjektive forutsetninger (referanser, smak, psykisk forfatning osv.). Derfor må man prøve å finne frem til statistik gjennomsnittlige forhold og vurderingsgrunnlag som lydteknikeren kan jobbe etter.