Эдгар Ротермих (Edgar Rothermich) поднял по-настоящему очень важную для всех компьютерных музыкантов тему и начал серию статей, касающихся понятия «воспринимаемой громкости» микса и применения нового стандарта нормализации громкости Loudness Normalization. Сегодня мы публикуем вторую часть этой серии.
Logic Pro X: Нормализация громкости. Часть 2: Стандарты
Если вы сводите свой микс в приложении Logic (или в любой другой DAW), вы должны знать о Loudness Normalization (Нормализации громкости) — СЕРЬЕЗНО. Независимо от того, будет ли ваш микс воспроизводиться на радио или на сайте Spotify, либо вы загрузите его на свой канал YouTube или просто прослушаете его в своей медиатеке iTunes, это повлияет на ваш микс, и вы лучше знаете, как именно. В этой серии из трех частей я объясню все подробности. Часть 2: Стандарты.
Часть 1: В чем проблема?
Что такое Loudness (Громкость) и почему она приведет к серьезным проблемам с вашими миксами, если вы не понимаете некоторые основополагающие принципы (которые я объясняю в части 1).
Часть 2: Стандарты нормализации громкости
Никогда не используйте Peak Normalization (Пиковую нормализацию) в своем сводимом миксе, а вместо этого воспользуйтесь новым глобальным стандартом нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization (разъяснения по которому я даю в части 2).
Часть 3: Лоджиковский плагин Loudness Meter
Инструкции о том, как использовать плагин Loudness Meter (Измеритель воспринимаемой громкости) приложения Logic и другие инструменты, чтобы избежать сюрпризов из-за нормализации громкости, когда вы позже услышите свои песни на iTunes, Spotify, YouTube и так далее (как я объясняю это в части 3).
Субъективное измерение воспринимаемой громкости
Сломанная система
Как я уже упоминал в первой части, мы сталкиваемся с несколькими проблемами при прослушивании песен или любой аудиопрограммы в трансляциях или потоковых службах, и даже наших собственных плейлистов iTunes:
- Аудиоматериал зачастую имеет разную воспринимаемую громкость, которая требует ручной регулировки громкости воспроизведения во время прослушивания всей программы.
- Стандартные измерители уровня измеряют только электрические сигналы и не отражают характеристики наших ушей на основе воспринимаемой громкости.
- Пиковая нормализация до 0dBFS (peak normalization) — это только технический стандарт, который не связан с тем, как мы воспринимаем громкость.
- «Война громкости» еще больше ухудшают ситуацию, поскольку это приводит к ухудшению звука или, другими словами, дерьмово звучащим миксам с чрезмерной компрессией.
Как исправить систему
Первым шагом в устранении проблемы является выработка метода субъективного измерения громкости. В этом нет ничего нового, и в прошлом были разные предложения и реализации, пытающиеся решить эту проблему:
- VU Meter (Измеритель напряжения) и RMS Meter (Измеритель RMS): Это традиционный метод считывания средних уровней сигнала, который близок к воспринимаемой громкости.
- ReplayGain: Это стандарт, который был предложен Дэвидом Робинсоном (David Robinson) в 2001 году, и который все еще используется в некоторых аудиоплеерах. https://ru.wikipedia.org/wiki/ReplayGain
- K-System: Предложенная известным специалистом по микшированию и мастерингу Бобом Кацем (Bob Katz), это —студийная калибровочная система мониторинга в сочетании со специальным измерением уровня для достижения согласованного динамического диапазона. http://www.aes.org/technical/documentDownloads.cfm?docID= 65
- ITU-R BS.1770: Это название нынешнего глобального стандарта для так называемой «Loudness Normalization» — «Нормализации воспринимаемой громкости». Он реализуется системами вещания во многих странах и с некоторыми вариациями принят большинством онлайн-потоковых сервисов.
Новая концепция — «Loudness Normalization»
Главным достижением нового стандарта Loudness Normalization (Нормализация воспринимаемой громкости) является то, что блестящие инженеры нашли способ измерения воспринимаемой громкости специальными измерителями воспринимаемой громкости «Loudness Meters» и установлением «целевого уровня» Target Level, на который ориентируется (ссылается) аудиопрограмма. Это означает переход от пиковой нормализации к нормализации воспринимаемой громкости, поскольку все аудио нормализуется (ориентируется или ссылается) на этот целевой уровень и, следовательно, устанавливает согласованную Perceived Loudness (Воспринимаемую громкость) для слушателей на протяжении всего времени прослушивания разного аудиоматериала.
Пиковая нормализация по сравнению с нормализацией воспринимаемой громкости
Прежде чем вникать в детали о нормализации громкости, вот три простые диаграммы [вдохновленные интересной презентацией AES Флориана Камерера (Florian Camerer) в 2011 году], которые демонстрируют концепцию нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization по сравнению с пиковой нормализацией Peak Normalization.
➊ Peak Normalization (Пиковая нормализация)
Различные элементы диаграммы представляют собой разные аудиофайлы с отличающейся динамикой. При пиковой нормализации все эти файлы перемещаются на красную линию, чтобы иметь один и тот же пиковый уровень 0dBFS (красная точка). Зеленые точки представляют индивидуальную воспринимаемую громкость разных файлов на основе их различной динамики и, следовательно, различную воспринимаемую громкость, которая изменяется при последовательном воспроизведении аудиоматериала. Это означает, что вам нужно регулировать громкость воспроизведения.
➋ Пиковая нормализация + компрессия
Чтобы компенсировать изменение громкости, вы можете сжимать (компрессировать) аудиофайлы, как это делают многие радиостанции, для достижения более постоянной воспринимаемой громкости. Однако это повлияет на качество отдельных аудиофайлов, особенно если сжатие автоматизировано на основе одной общей настройки.
➌ Loudness Normalization (Нормализация воспринимаемой громкости)
Вот как это делается, новый стандарт основан на трех шагах:
- Program Loudness (Программная воспринимаемая громкость): Каждый аудиофайл (песня, реклама, телешоу и так далее) анализируется для определения его индивидуальной громкости, так называемой программной воспринимаемой громкости (зеленая точка).
- Target Level (Целевой уровень): Вещатель, потоковая служба и даже ваше приложение iTunes устанавливают фиксированный целевой уровень (зеленая линия), по которому выравнивается воспринимаемый уровень громкости программы (зеленая точка) каждого отдельного аудиофайла, процедура, называемая «Loudness Normalization» («Нормализация воспринимаемой громкости»).
- Peak Level (Пиковый уровень): Абсолютный пиковый уровень (красная линия) по-прежнему поддерживается, чтобы предотвратить отсечение сигнала выше 0dBFS.
Как вы можете видеть, каждый аудиоматериал воспроизводится со своей оригинальной динамикой на уровне воспроизведения, который гарантирует, что каждая из песен имеет схожую воспринимаемую громкость. Установив целевой уровень довольно низким (–16LUFS … –24LUFS), система имеет достаточный запас по уровню перед отсечением сигнала, чтобы обеспечить воспроизведение динамического аудиоматериала и закончить стремление к созданию гиперсжатых миксов.
Основная процедура нормализации воспринимаемой громкости
Вот упрощенная процедура того, как Loudness Normalization работает в действии. Это — ключевая часть для понимания, поскольку она показывает вам, как микшировать свою песню и, что более важно, как не микшировать свою песню, чтобы избежать «наказания» и воспроизводиться на более низком уровне, чем другие песни.
Чуть позже я дам объяснение единицам измерения «LUFS» (единицы измерения воспринимаемой громкости Loudness Unit, ссылающиеся на полную шкалу Full Scale), но на данный момент думайте об этом, как об обычной шкале dB (1 LU = 1 dB, 0 LUFS = 0 dBFS).
# 1 — Target Level (Целевой уровень)
Система (вещатель, потоковая передача, персональный музыкальный проигрыватель и так далее), использующая нормализацию воспринимаемой громкости Loudness Normalization, устанавливает свой целевой уровень Target Level (–14LUFS … –23LUFS). Это эталон воспринимаемой громкости, которому соответствуют все аудиоматериалы, воспроизводимые в этой системе. Помните: «Хорошее известие о стандартах состоит в том, что есть столь многие из них». Это также верно и для целевого уровня. В европейских вещательных системах используется целевой уровень –23LUFS, в Америке используется –24LUFS, и большинство аудиопотоковых служб используют более высокий целевой уровень, близкий к рекомендованному AES –16LUFS.
# 2 — Измерение индивидуальной воспринимаемой громкости программы
Любой аудиоматериал (песни, рекламные ролики, многосерийные шоу и так далее), которые воспроизводятся в системе, сначала анализируется для определения их индивидуальной программной воспринимаемой громкости (процедура, отличающаяся от применяемой для прямых трансляций). Это означает, например, что уровень сигнала песни измеряется от начала и до конца стандартным измерителем громкости, чтобы найти интегральную (среднюю) программную воспринимаемую громкость Program Loudness для данной конкретной песни. Например, –10LUFS.
# 3 — Применение компенсации усиления
Когда песня воспроизводится в системе с Loudness Normalized, она смотрит на воспринимаемую программную громкость для данной конкретной песни и повышает или понижает уровень, чтобы отрегулировать воспринимаемую программную громкость этой песни по целевому уровню системы.
Несколько вещей, о которых нужно знать:
- Сама песня, как таковая, не обрабатывается, при необходимости применяется только смещение (компенсация) усиления.
- Если целевой уровень системы (например, iTunes) равен –16LUFS, то песня с программной воспринимаемой громкостью –18LUFS поднимается на 2 dB, а песня с программной воспринимаемой громкостью –14LUFS понижается на 2 dB.
- Только песня с программной воспринимаемой громкостью в –16LUFS воспроизводится без какого-либо смещения уровня.
- Сильно сжатая песня, приводящая к высокому уровню программной воспринимаемой громкости в –4LUFS, будет воспроизведена в этой системе с понижением усиления на 12 dB, звуча намного мягче, чем песня с большей динамикой и переходными процессами.
# 4 — Предотвращение отсечения сигнала
Система все еще проверяет абсолютный уровень песни, чтобы избежать любого отсечения сигнала. Например, отдельная песня с низкой программной воспринимаемой громкостью не будет повышена до целевого уровня только из-за того, чтобы пиковый уровень этой песни не превысил 0dBFS системы. См. раздел «Коэффициент соотношения Peak to Loudness Ratio (PLR)» ниже.
# 5 — Сжатие (необязательно)
Стандарт нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization также определяет динамическое значение диапазона песни («LU Range»). Система вещания имеет возможность использовать эту информацию для сжатия (компрессии) аудиоматериала, если необходимо соблюдать конкретную динамику передающего канала или программы.
Стандарты
Несмотря на то, что существуют международные стандарты для определения правил реализации и использования нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization, существует множество вариаций, опубликованных в дополнительных или конкурирующих стандартных предложениях. Поскольку эти аббревиатуры проявляются тут и там, вот их краткий обзор. Для любознательного читателя я приведу несколько ссылок на данные документы и презентации в конце этой статьи.
ITU
ITU (сокр. от International Telecommunications Union —Международный союз электросвязи) был первым международным органом в 2006 году, который разработал инструмент для объективной оценки субъективной громкости, воспринимаемой ухом человека. Он был опубликован в стандарте ITU-R BS.1770.
EBU
EBU (сокр. от European Broadcasting Union — Европейский союз радио- и телевещания) позже сформировал свою собственную исследовательскую группу для расширения стандарта ITU-R BS.1770 и опубликовал свою рекомендацию в виде документа EBU R128. Последующие пересмотры стандарта ITU-R BS.1770 приняли некоторые рекомендации от стандарта EBU R128.
AES
AES (сокр. от Audio Engineering Society — Общество инженеров-звукотехников) опубликовали собственную рекомендацию по нормализации воспринимаемой громкости для потоковой передачи звука в документе AES TD1004.1.15-10.
ATSC
Комитет ATSC (сокр. от Advanced Television System Committee — Комитет систем перспективного телевидения) в США опубликовал свою статью, известную как ATSC A/85, «Recommended Practice: Techniques for Establishing and Maintaining Audio Loudness for Digital Television» («Рекомендуемая практика: методы создания и поддержания звуковой громкости для цифрового телевидения»).
Другие стандарты
Существуют и другие национальные стандарты, такие как TR-B32 для Японии или OP-59 для Австралии. Отдельные потоковые службы, такие как iTunes, Spotify, SoundCloud, YouTube, Tidel, Pandora и так далее, не придерживаются ни одного из международных стандартов (по крайней мере, не публично), но большинство из них реализовало стандарты нормализации воспринимаемой громкости, каждый из которых выбирает их собственные целевые уровни воспринимаемой громкости.
Имейте в виду, что тема нормализации воспринимаемой громкости — это «движущаяся цель», поскольку коммерческие потоковые службы могут изменять реализацию стандартов, не сообщая об этом своим пользователям.
Tерминология
Теперь давайте немного перейдем к деталям нормализации воспринимаемой громкости, чтобы изучить терминологию и все вокруг нее, чтобы лучше понять, как работает эта система, и понимать, как использовать измерители Loudness Meters при микшировании в Logic или любой другой DAW.
Единицы измерения: LU и LUFS
Стандарт ITU установил новую единицу измерения, LU — Loudness Unit (Единица измерения воспринимаемой громкости). Эта единица подобна единицам измерения уровней сигнала db (децибел), LU просто указывает, что это измерение относится к уровню воспринимаемой громкости, а не к уровню сигнала.
- Relative Loudness Unit [LU] (Единица относительной воспринимаемой громкости [LU]): Разница в 1 LU равна 1 dB (повышение уровня сигнала на 1 LU означает его повышение на 1 dB). «LU» также может писаться как «LK».
- Absolute Loudness Unit [LUFS] (Единица абсолютной воспринимаемой громкости [LUFS]): LUFS, единица воспринимаемой громкости, относящаяся к полной шкале Full Scale (произношение аббревиатуры похоже на слово «loves»), ссылается (ориентируется) на 0dBFS.
Сравнение единиц измерения LUFS и LKFS
Обратите внимание на то, что в маркировке единиц измерения существует некоторая несогласованность. Европейский стандарт использует единицы измерения «LUFS», но ITU и США используют единицы измерения «LKFS» (Loudness — воспринимаемая громкость, измеренная фильтром K-Weighted, ссылающаяся на полную шкалу Full Scale). Обе эти единицы идентичны. Буква K является всего лишь неудачным выбором, первоначально установленным ITU. Она не имеет ничего общего с «K-System», предложенной Бобом Кацем, вместо этого она ссылается на так называемый «K-Weighting Filter», которым измерители Loudness Meters пользуются для измерения воспринимаемой громкости.
Программная воспринимаемая громкость
Program Loudness (Программная воспринимаемая громкость), как мы уже говорили, описывает, насколько громкой является часть аудиоматериала, независимо от того, является ли эта часть коммерческой 20-секундной рекламой, 5-минутной песней или 2-часовым художественным фильмом. Она измеряется от начала и до конца части, определяя ее интегральную среднюю громкость, используя единицу измерения LUFS (Loudness Unit, единицу воспринимаемой громкости, относящуюся к полной шкале Full Scale).
Целевой уровень (целевая воспринимаемая громкость)
Target Level (или Target Loudness) — целевой уровень или целевая воспринимаемая громкость — является эталонным уровнем системы (трансляция, потоковая передача, приложение воспроизведения и так далее), и каждая песня, реклама или телешоу будут «нормализованы» на основе их индивидуальной программной воспринимаемой громкости (Program Loudness).
Истинное пиковое измерение
В дополнение к Loudness Level (Уровень воспринимаемой громкости) вам все равно придется учитывать пиковые уровни аудиозаписи. Стандарт ITU-R BS.1770 определяет новый метод измерения пиковых уровней. Вместо измерения квазипика с помощью обычных «Посэмпловых пиковых измерителей» для определения пиковых уровней программы требуется использование True Peak Meters —измерителей истинных пиков. Это важно, чтобы не вводить искажения из-за отсечения сигнала (во время его преобразования или передачи).
True Peak Meters (Измерители истинных пиков) используют передискретизацию (не менее 4x-кратной) для обнаружения межсэмпловых пиков. Стандарт определяет максимально допустимый уровень истинных пиковых сигналов –1 dBTP (decibel True Pick) (или –2 dBTP для материалов со сжатыми данными). Причина такого запаса состоит в том, что True Peak Meters, основанные на передискретизации, все еще не идеальны и могут приводить к ошибкам.
Коэффициент соотношения Peak to Loudness Ratio (PLR)
Коэффициент соотношения «Peak to Loudness Ratio» («Соотношение пикового уровня к уровню воспринимаемой громкости») — это разница между максимальным уровнем True Peak Level (Истинный пиковый уровень) и его программной воспринимаемой громкостью Programm Loudness (его интегральной средней громкостью). В основном это базируется на зазоре между True Peak и Program Loudness.
Это значение важно в ситуации, когда, например, воспринимаемая программная громкость песни составляет –20 LUFS, а True Peak –1dBTP. В этом случае PLR равен 19. Однако, если целевой уровень службы потоковой передачи, составляет –16LUFS, тогда вы получаете три варианта:
- Уровень песни обрезается (клипуется) на 3 dB
- Уровень песни понижается на 3 dB
- Уровень песни лимитируется до 3dB
Метод измерения воспринимаемой громкости
Фильтр «K-Weighting»
Самый важный шаг в нормализации громкости был совершен в 2006 году, когда ITU придумал метод фактического измерения субъективной воспринимаемой громкости (Perceived Loudness). По своей сути он использует простой взвешивающий фильтр, так называемый «K-Weighting Filter», который отражает нелинейную частотную характеристику уха (см. раздел Equal-Loudness Contours — Кривые равной громкости).
Осторожно с буквой «K»
Существуют и другие типы фильтровых кривых (A-weighted, B-weighted, Z-weighted), используемые в основном для измерения уровней звукового давления (dB SPL). К сожалению, ITU выбрал букву «К» для этой кривой, а также использует ее как единицу измерения для абсолютного уровня воспринимаемой громкости «LKFS» (Loudness — воспринимаемая громкость, измеренная фильтром K-Weighted, ссылающаяся на полную шкалу Full Scale). Это может вызвать путаницу с терминами «K-System» или «K-Metering», концепцией измерения и мониторинга, предложенной Бобом Кацем. Это даже еще более запутанно, поскольку K-System пытается решить ту же проблему с воспринимаемой громкостью, но она отличается от нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization, основанной на стандарте ITU.
Gating (Стробирование)
Loudness Meter также используется так называемый метод Gating (Стробирование), который улучшает измерение программной воспринимаемой громкости для программ с высокой динамикой и безвучными частями. Он игнорирует тихие или очень мягкие части программы, таким образом, он не продвигает средний уровень (Program Loudness) вниз и заканчивается слишком громко при нормализации до целевого уровня.
Система фактически использует два гейта:
- 10LU Gate следует за измеренной программой и пропускает сигналы ниже 10LU.
- 70LU Gate игнорирует нежелательный шум, а также выполняет функцию автоматического запуска для измерения воспринимаемой громкости. Вы можете запустить измерение, но он считывает сигнал только тогда, когда распознает правильный уровень сигнала.
Измерители Loudness Meters, совместимые со стандартом EBU
Стандарт «EBU R128» определяет свойства и функциональность измерителя воспринимаемой громкости. Поскольку многие производители плагинов и аудиоустройств были частью группы, которая разработала этот стандарт, эти EBU-совместимые измерители воспринимаемой громкости дико доступны, начиная с недорогих и заканчивая профессиональными плагинами компаний iZotope и NuGen Audio. Даже Logic имеет встроенный EBU-совместимый плагин Loudness Meter.
Концепция измерения уровня воспринимаемой громкости на основе EBU R128 может применяться ко всем областям аудиопроизводства, продакшна, трансляции, передачи, архивирования и так далее.
Измерительные приборы
Вот основные параметры и элементы управления, имеющиеся у Loudness Meter:
- Target Level (Целевой уровень): Маркер или цветовой код позволяют установить целевой уровень воспринимаемой громкости, который вы хотите использовать.
- Integrated Loudness (I or ILK) [Интегральная громкость (I или ILK)]: Это измеритель, который измеряет фактическую программную воспринимаемую громкость. В отличие от обычных измерителей, для этого требуется, чтобы вы фактически запустили и остановили процесс измерения, чтобы определить интегральную среднюю громкость, измеренную в течение этого временнóго окна (от начала и до конца песни). Для этой функции «секундомера» большинство измерителей громкости предоставляют кнопки «Start» («Старт») и «Stop» («Стоп») разного вида или используют автозапуск.
- Momentary Loudness (M or MLK) [Моментальная воспринимаемая громкость (M или MLK)]: Этот индикатор отображает текущий уровень с временем отклика 400 ms. Обратите внимание, что это не так быстро, как измеритель пикового уровня, который имеет время отклика 10 ms. В отличие от Integrated Meter (Интегральный измеритель), этот измеритель не оснащен Gate (Затвор), таким образом, вы можете видеть фактический уровень, неважно, насколько он низкий.
- Short-term Loudness (S or SLK) [Краткосрочная воспринимаемая громкость (S или SLK]: Этот индикатор отображает текущий уровень с очень медленным временем отклика 3s, подобным измерителю RMS. Это — «прокручиваемое 3-секундное временнóе окно», которое непрерывно отображает интегральную громкость последних 3-х секунд воспроизводимой в данный момент программы. В нем также не используется гейтовый механизм.
- Loudness Range (Диапазон воспринимаемой громкости): Диапазон воспринимаемой громкости («LU Range» или «LRA») обычно представляет собой числовой дисплей, который показывает динамику измеряемого материала (то есть, вашей песни). Обратите внимание, что это не сырой динамический диапазон песни от самого низкого и до самого высокого уровня. Вместо этого он измеряет среднюю динамику, «статистическое распределение воспринимаемой громкости, исключая экстремальные уровневые значения» (это было разработано компанией TC Electronic и предоставлено EBU для включения в открытый стандарт EBU). Значение диапазона воспринимаемой громкости является индикатором в случае, если понадобится динамическое лечение этой программы при определенных обстоятельствах (платформа распространения, устройства воспроизведения и так далее). Например, радиостанция, ограничивающая программу определенным динамическим диапазоном.
- True Peak (Истинный пик): В некоторых измерителях воспринимаемой громкости также имеется индикатор True Peak или числовое считывание, поэтому вам не нужно открывать отдельный плагин True Peak Meter (Измеритель истинных пиков), чтобы избежать любого отсечения сигнала.
Шкалы измерения воспринимаемой громкости
Существует две шкалы для измерителей воспринимаемой громкости.
- Absolute Loudness Scale [Абсолютная шкала воспринимаемой громкости (0 LUFS = 0 dBFS)]: Абсолютная шкала работает как стандартный измеритель уровня, где 0LUFS совпадает с 0dBFS. Вы устанавливаете целевой уровень (например, –23 LUFS) с помощью маркера некоего типа или цветового кода, и это становится вашим эталоном во время измерения.
- Relative Loudness Scale [Относительная шкала воспринимаемой громкости (0 LU = –23 LUFS)]: Большинством звукорежиссеров для отметки в качестве эталона используется 0 dB, когда они следуют за уровневыми измерителями во время записи или трансляции. Данная относительная шкала учитывает это, устанавливая целевой уровень на шкале (–23LUFS или любой другой целевой уровень) на 0LU, чтобы звукорежиссерам не приходилось менять свои измерительные привычки.
Преимущество измерителя воспринимаемой громкости
С новым понятием Loudness Meter мы теперь знаем три вещи о программе:
- Какова воспринимаемая громкость (насколько это громко?)
- Каков истинный пиковый уровень (самая высокая абсолютная величина)
- Какова динамика программы
Обратите внимание на то, что обычный Sample Peak Meter (Посэмпловый пиковый измеритель) не предоставляет никакой ценной информации!
Часть 2. Заключение
Экипировавшись пониманием всех элементов управления измерителями воспринимаемой громкости и их функциональностью, я буду обсуждать лоджиковский плагин Loudness Meter и другие инструменты в третьей части этой статьи, а также дам несколько советов и соображений о том, как использовать Loudness Normalization — нормализацию воспринимаемой громкости.