что такое ревербератор и реверберация

Что такое реверберация в музыке – как и зачем настраивать эффект отражения звука

Хорошее понимание реверберации и принципов её работы необходимо всем, кто работает с музыкой. Будь вы ди-джей, исполнитель или звукорежиссер, вы должны знать, что такое реверберация звука и как использовать этот эффект для создания лучшего результата. Реверберация является одним из самых полезных эффектов в микшировании, так как обеспечивает то нематериальное чувство глубины, которое погружает слушателя в вашу музыку. Без нее любая песня будет звучать сухо и неествественно. Поэтому в данной статье мы рассмотрим, как самостоятельно добавить этот эффект в ваш музыкальный проект.

Что такое реверберация?

Эффект реверберации создается, когда звуковые волны отражаются от каких-либо поверхностей и постепенно затухают в пространстве. Мы все сталкиваемся с этим даже в повседневной жизни, когда находимся в пустом холле или в крупном помещении. На самом деле, реверберация сопровождает практически каждое звуковое событие, но мы настолько привыкли к нему, что не обращаем внимания.

Иногда по незнанию легко спутать ее и обычное эхо. Разница состоит в том, что второй эффект – это реальный звук, тогда как реверберация отображает свойство помещения, в котором находится источник.

Наглядная схема появления реверберации

Чем полезен эффект reverb в музыкальной деятельности? Он добавляет глубину и пространство в микс. Если использовать его в подкастах, то он дает представление о том, где происходит запись. Реверберация позволяет перенести слушателя в концертный зал, собор, холл магазина или студию. Также с ее помощью можно добавлять естественную гармонию в музыкальное произведение, ощущение тепла и пространства.

Чтобы добиться этого эффекта, профессиональные деятели музыки используют специальные приборы. Если вы независимый музыкант или только начинаете свою карьеру в этой области, вы можете добиться этого эффекта на компьютере. Достаточно скачать простой аудиоредактор, позволяющий накладывать аудиофильтры.

Какие есть параметры реверберации?

При настройке реверберации вам придется столкнуться с несколькими параметрами. Это тип создания (или симуляция условий) и установки. Рассмотрим внимательнее, что это такое и как влияет на обработку музыки.

Помещение

Самый распространенный эффект реверберации в музыке – пустой или полный зал. Он симулирует акустику большого помещения и является самым популярным типом. Он подходит для обработки классики, поп-музыки и традиционных музыкальных жанров. Используйте его для всего микса, чтобы склеить несколько треков или поместить группу инструментов в одно звуковое пространство.

Эффект имитирует ширину помещения и высоту стен

Также попадаются более редкие типы, такие, как ущелье, которое воспроизводит обстановку записи в горах или очень узких помещениях. Есть также эффект мантры, симуляция робота или голоса, проходящего через трубку старого телефона. Их применяют не так часто, но они придают интересный современный оттенок, который можно использовать, например, при создании клубной или электро-музыки.

Установки

Основных настроек при создании реверберации немного: это количество отражений, его громкость и задержка.

Количество отражений означает, сколько раз звук отразится от окружающей поверхности. Таким образом можно искусственно регулировать размер помещения и время звучания.

Задержка отвечает за временной отрезок между первым и последним отражением звука. Фактически, этот параметр также отвечает за размер симулируемого помещения.

Громкость отражения влияет на силу накладываемого эффекта. Здесь действует закон «чем меньше, тем лучше». Если вы поставите этот параметр на максимум, то отвлечете внимание от основной музыки или вокала. К тому же, такой эффект будет звучать довольно неестественно.

Для начинающих эти параметры могут звучать непонятно и устрашающе, но не беспокойтесь: их легко можно настроить в аудиоредакторе. Такие программы для обработки музыки, как АудиоМАСТЕР, позволяют подбирать эти установки на свой вкус и сразу же отслеживать все изменения аудиодорожки.

Настраиваем реверберацию в аудиоредакторе

В теории все звучит достаточно устрашающе, но на самом деле настроить вышеперечисленные параметры не так сложно. Даже если вы начинающий любитель музыки и не понимаете некоторых принципов обработки, достаточно подобрать хороший редактор аудио. Мы разберем, как добавить реверберацию в mp3 или трек в другом аудиоформате, на примере программы АудиоМАСТЕР. В ней уже установлены готовые профили для реверберации, так что вам не придется искать дополнительные плагины.

Для начала установите АудиоМАСТЕР на свой компьютер. Скачайте инсталлятор с сайта и запустите распаковку, дважды кликнув по файлу. Следуйте инструкции стандартного установщика.

Источник

Эффект реверберации: теория и практика

Использование эффекта реверберации в профессиональных приложениях

В этой статье, предназначенной, в основном, для начинающих музыкантов, мы рассмотрим все аспекты самого популярного эффекта в процессе создания музыки.

Начиная с азов теории реверберации, перейдем к краткой истории её использования до цифровой эры, рассмотрим, какие бывают ревербераторы, далее перейдем к исследованию типов и регулируемых параметров реверберации и, наконец, закончим на практических советах по её применению.

Сущность эффекта реверберации

Реверберация сопровождает любой звук, возникший в естественной акустической среде. Возникает она при отражении звуковой волны от каких-либо препятствий и ее возврата в точку прослушивания. Поэтому, в восприятии акустического звука присутствует его прямой источник и многочисленные отражения от ближайших поверхностей — преград. Графически это можно представить следующим образом: пусть в неком помещении (1) имеется источник сигнала (2) и слушатель (3).

При подаче короткого звукового импульса в точке прослушивания будет наблюдаться приблизительно следующая картина:

Первым приходит прямой сигнал от источника звука, имеющий наибольшую интенсивность. Вслед за ним приходят ранние или первичные отражения от стен, пола, потолка, имеющие меньшую интенсивность, величина которой зависит и от пройденного расстояния и от поглощающих свойств материалов поверхностей. Далее подходят вторичные и многочисленные последующие отражения с быстро уменьшающейся интенсивностью. В реальной ситуации звуковые импульсы обычно имеют протяженность большую, чем время прихода первых отражений, поэтому реверберация накладывается на исходный звук в процессе его звучания.

Часто к ранним отражениям причисляют вторичные приходящие отзвуки, отстающие от исходного прямого сигнала не более чем на 60 мс.

Эффект реверберации проявляется в более сочном гулком объемном звучании, обычно более приятном для восприятия, чем исходный «сухой» звук.

В аудиозаписи реверберация придает чувство глубины пространства. Источник звуков с более выраженным эффектом реверберации субъективно ощущается расположенным в отдалении от слушателя.

Реверберация воспринимается слитно, если промежутки между отраженными сигналами менее 100 мс. При увеличении интервала между приходящими звуками свыше 100 мс субъективное восприятие человека отмечает уже раздельное эхо.

Чем больше размеры помещения и меньше поглощающая способность поверхностей, тем больше длительность реверберации. Под временем реверберации понимают длительность затухания сигнала на 60 дБ от первоначального значения.

По времени реверберации и ее глубине в естественной звуковой среде можно оценить размеры помещения и его акустические свойства. Звук голоса на сцене концертного зала, в пустой комнате, в комнате с множеством мягких вещей заметно отличается по воспринимаемому тембру.

В процессе естественной реверберации меняется частотный спектр звука. Высокие частоты затухают быстрее, чем низкие, поэтому тембр отраженного звука в сравнении с оригиналом имеет более мягкий, приглушенный характер. Величина потери высокочастотных составляющих спектра зависит от расстояния, пройденного акустической волной, и от свойств материалов отражающих поверхностей.

История искусственной реверберации

Наиболее естественный и качественный способ передать в записи реверберацию — осуществить запись в хорошем концертном зале. Очевидно, что этот способ доступен далеко не всем и не во всех случаях, поэтому потребность в имитации реверберации родила еще до цифровой электронной эпохи несколько полуакустических, полумеханических приемов ее получения.

Первой для имитации реверберации появилась эхо-камера (chamber). Это небольшое помещение, в котором находилась звуковоспроизводящая система и микрофон для записи звука. Для усиления эффекта стены помещения были покрыты рядами звукоотражающих тарелок или другими похожими материалами. Меняя положение громкоговорителя и микрофона можно было получить небольшие вариации в записанном звуке.

Относительно популярный метод имитации реверберации был реализован на больших подвешенных с напряжением металлических пластинах (plate) с прикрепленными к ним электромагнитными преобразователями. С помощью демпфирования пластины можно было управлять временем ее колебаний. Вибрации пластины имитировали настоящую реверберацию весьма условно, но тем не менее симуляция такого способа нашла воплощение во всех современных цифровых ревербераторах.

Более низкокачественной вариацией этого способа была пружинная (spring) реверберация, использовавшаяся раньше в гитарных усилителях. На одном конце пружины стоял электромагнитный преобразователь, приводивший пружину в колебания, а на другом звукосниматель, воспринимавший все ее полезные и паразитные колебания.

Цифровые ревербераторы

Все современные цифровые устройства получения реверберации можно условно разделить на несколько типов в зависимости от технологии, качества и области применения.

Самую простую и непритязательную группу составляют устройства реверберации, применяемые в мультимедийных звуковых картах типа Diamond Monster MX300 на чипе Vortex2 или простеньких электронных «самоиграйках» от Casio и Yamaha. Обычно, в данном случае, можно управлять лишь глубиной эффекта, другие управляемые параметры отсутствуют.

Профессиональные и полупрофессиональные звуковые карты, музыкальные инструменты и звуковые модули, как правило, имеют на борту неплохие процессоры эффектов, в которых можно выбирать тип реверберации и управлять ее параметрами. Кроме общих системных эффектов (реверберации, хоруса), имеется по крайней мере ещё один назначаемый блок эффектов, для которого среди прочих эффектов всегда найдется парочка-троечка дополнительных типов реверберации.

Считается, что наибольшим качеством и гибкостью обладают отдельные модульные процессоры эффектов. Среди них есть хорошие универсальные, для которых реверберация — один из множества доступных эффектов (Boss VF-1, Zoom RFX1000), и специализированные студийные ревербераторы (Sony DRE-S77, Yamaha REV500).

В последнее время широкое распространение получили чисто программные имитаторы эффектов. Реверберацией реального времени обладают программные сэмплеры и синтезаторы. В отличие от аппаратных аналогов, которые работают в любых условиях, при использовании софтовых эффектов стоит помнить об ограниченных ресурсах (мощности) компьютера.

Чрезвычайной гибкостью и хорошим качеством отличаются имитаторы, работающие не в режиме реального времени. Например, в популярном аудиоредакторе Cool Edit Pro можно обнаружить ревербератор, моделирующий всевозможные помещения с кучей сопутствующих настроек:

Типы реверберации

В любом современном цифровом ревербераторе можно выбрать несколько программ, имитирующих различные реальные условия прослушивания или синтезирующих некие фантастические ситуации для специальных эффектов. Ниже кратко описаны наиболее популярные примеры.

Hall (зал) — имитирует акустику концертного зала. Глубокая реверберация с большим временем затухания. Субъективно как бы отдаляет источник звука от слушателя.

Room (комната) — реверберация небольшого помещения. Подходит для применения к акустическим инструментам в камерной атмосфере.

Live (Stage) — имитирование живого выступления на сцене, считается, что данный тип реверберации хорошо подходит для солирующих инструментов.

Plate (пластина) — симуляция плоской электромеханической реверберации металлической пластины, описанной выше. Применяют для вокала и ударных инструментов.

Spring (пружина) — lo-fi реверберация, имитирует упомянутую выше пружинную электромеханическую конструкцию.

Chamber (эхо-камера) — имитация описанного ранее помещения для записи реверберации.

Gate (гейт, шлюз) — реверберация с отрезанием конечной фазы затухания. Придает звуку некий динамичный характер и используется для ударных инструментов и, в частности, для барабанов.

Reverse (реверс) — тип искусственной реверберации с инвертированной огибающей, т. е. она сперва плавно нарастает, затем резко обрывается. Подобный эффект может быть получен путем инвертирования звука в редакторе, применения к нему обычной реверберации и обратному инвертированию. В этом случае реверберация начинается еще до старта основного звука. Специфичный эффект, иногда используется для вокала.

Иногда можно встретить и другие, экзотические типы реверберации. Например, в XG устройствах от Ямахи можно найти White Room, Tunnel, Canyon, Basement — реверберация при искусственных условиях, а в серии Sound Canvas от Роланда — Panning Delay — некая раздельная стереофоничная реверберация.

Параметры реверберации

В этом разделе в алфавитном порядке мы рассмотрим регулируемые параметры, встречающиеся в современных цифровых ревербераторах.

Balance (Dry/Wet) — регулирует соотношение прямого звука и звука, обработанного эффектом.

Density — плотность ранних (первичных) отражений, характеризует геометрию имитируемого помещения.

Diffusion — характеризует расплывчатость реверберации, при низких значениях ощущается её дискретность или подобие эха.

Early Reflection Level — уровень ранних отражений, соотносится с отражающими свойствами материалов помещения.

Er/Rev Balance — соотношение уровней ранних отражений и остатка реверберации.

Feedback Level — уровень обратной связи.

High Cut — параметры фильтра НЧ (эквалайзера). Делает тембр реверберации более мягким.

High Damp (LPF) — параметры демпфирования высокочастотных составляющих спектра реверберации (иногда раздельно регулируется уровень и частота). Основано на естественном эффекте более быстрого затухания высокочастотного спектра звука в процессе акустической реверберации. В некоторой степени имитирует свойства материалов отражающих поверхностей помещения.

Low Cut — параметры фильтра ВЧ (эквалайзера).

Low Damp (HPF) — параметры демпфирования низкочастотных составляющих реверберации (иногда раздельно регулируется уровень и частота).

Pre Delay (Initial Delay) — временной интервал между прямым звуком и ранними (первичными) отражениями (фактически имитирует размеры помещения с учетом месторасположения слушателя).

Release Density — плотность отражений конечной фазы реверберации.

Reverb Delay — промежуток между ранними отражениями и остатком реверберации.

Reverb Send Level (Depth, Volume) — уровень реверберации. Основной параметр, управляющий глубиной эффекта.

Reverb Time — длительность реверберации (время затухания звука приблизительно на 60 дб).

Size (Room Size, Hall Size, Height, Width, Depth) — размеры (объем) имитируемого помещения.

Wall Vary — характеризует геометрию (неровности) отражающих поверхностей. Большие значения придают реверберации более рассеянный характер.

Управление реверберацией по MIDI

В стандарте General MIDI (GM) прописан только один параметр для управления глубиной (уровнем) реверберации — контрольное сообщение под номером 91 (5BH).

В GS и XG возможности управления значительно расширены. Во-первых, по NRPN можно влиять на уровень реверберации отдельно для разных ударных инструментов. Например, вот так можно уменьшить реверберацию для большого барабана (Kick) стандартного GM Drum набора:

Указанные значения можно ввести вручную в окне редактирования MIDI событий любого секвенсора (окно Events в Cakewalk, Sonar).

Во-вторых, для GS, XG, GM2 можно оперативно сменить тип реверберации. Реализуется это посылом специального SysEx сообщения. Например, вот такое сообщение устанавливает тип реверберации Room3 для синтезатора серии Roland Sound Canvas (SC-8820):

F0 41 10 42 12 40 01 30 02 0D F7

F0 41 10 42 12 — заголовок SysEx сообщения;
40 01 30 — три байта определяют характер MIDI-сообщения — смена типа реверберации;
02 — тип реверберации Room3;
0D — контрольная сумма;
F7 — конец SysEx сообщения.

Для синтезатора XG это будет выглядеть так:

F0 43 10 4C 02 01 00 02 02 F7

F0 43 10 4C — заголовок SysEx сообщения;
02 01 00 — три байта задают адрес смены типа реверберации;
02 02 — два байта определяют тип реверберации Room3;
F7 — конец SysEx сообщения.

В-третьих, имеется возможность менять множество параметров реверберации. В таблице ниже представлены управляемые параметры для GS и XG совместимых синтезаторов:

Реализуются они также посылом SysEx сообщений. Например, для XG устройства следующее сообщение устанавливает максимальное время реверберации:

F0 43 10 4C 02 01 02 7F F7

В данном случае три байта 02 01 02 определяют смену параметра реверберации — Reverb Time, а предпоследний байт 7F — задает максимальную длительность.

Разумеется, для управления указанными параметрами удобнее использовать специализированные редакторы (XG Edit, GS Advanсed Editor и т. п.), благодаря которым можно абстрагироваться от программирования в шестнадцатеричных кодах.

Способы практического использования

Как говорится, правила существуют для того, чтобы их нарушать. Для изложенных ниже советов всегда можно придумать исключения. Так что эксперимент и фантазию можно только приветствовать.

Обычно для достижения чувства общности пространства единый тип реверберации типа Hall (Room, Live) применяют для всего микса в целом, при этом, для отдельных инструментов или группы инструментов в целях получения особых эффектов можно использовать дополнительную обработку процессором реверберации.

Данный эффект можно использовать для моделирования глубины сцены. Инструменты, имеющие более глубокую реверберацию, ощущаются расположенными как бы в отдалении. Справедливо и обратное, инструмент или голос без реверберации кажется находящимся вблизи.

Множество оттенков звука можно получить, используя эффекты в стерео режиме. Например, исходный звук разместить по центру, короткую реверберацию с малым временем первичных отражений по левому каналу, а с большим временем по правому.

Для вокальной партии интересный эффект дает применение реверсивной (reverse) реверберации. Также, оживляет голос одновременное применение двойной реверберации — с коротким и длинным временем затухания.

Глубокая реверберация с большим временем затухания хорошо подходит для синтезаторных подкладов.

Для получения более жесткого динамичного ощущения ритма в миксе для ударных инструментов (барабанов) можно использовать Gate-реверберацию.

Большие барабаны и басы хорошо звучат с небольшим количеством реверберации или вообще без нее.

И главное: никогда не стоит перебарщивать с глубиной реверберации — очень легко можно превратить микс в неразборчивую кашу с налезающими друг на друга звуками. Чем быстрее темп композиции — тем меньше она должна быть.

Источник

Реверберация и ревербераторы

За последние годы технологии в области создания пространственно-временных эффектов значительно усовершенствовались, и можно говорить о значительном прогрессе в этой области. Этим прогрессом мы обязаны научным исследованиям в области акустики и психоакустики, разработкам новых методов синтеза звукового пространства и новых алгоритмов реверберации.

Но вначале – коротко о сути процесса реверберации. Коротко – потому что такое акустическое явление, как реверберация, описано в многочисленных пособиях, учебниках, популярных изданиях и даже упоминается в школьном курсе физики.

Реверберация (от латинского re-verberatus, «повторный удар») – это процесс продолжения звучания после окончания звукового импульса или колебания благодаря отражениям звуковых волн от поверхностей. Поэтому реверберация имеет место только в закрытых помещениях, хотя в особых условиях некоторые ее виды могут иметь место и на открытом пространстве (например, узкое горное ущелье, стадион, городская площадь и т.п.). К закрытым помещениям мы с полным основанием можем отнести и такое природное образование, как пещера – вот уж где реверберация так реверберация!

В закрытом помещении к слушателю приходит не только прямой звук, но и т.н. ранние отражения. Ранние отражения – это те, что по пути к слушателю отражаются от стен помещения только один раз.

Последующие «поздние» отражения – это «отражения отражений», или «переотражения», когда звуковая волна, прежде чем дойти до слушателя, многократно отражается от разных стен. Чем больше таких отражений, тем сильнее меняется их спектр за счет потери высоких частот, утрачивающих энергию быстрее, чем низкие. Поздние отражения соединяются в одно сплошное плавно затухающее послезвучание («реверберационный хвост»)

Структура отражения в помещении

Для практического измерения времени реверберации было предложено измерять время, за которое уровень затухающего (реверберирующего) сигнала уменьшается на 60 дБ. Это параметр RT60, называемый также «временем реверберации». Однако при измерении времени реверберации RT60 не учитываются частотные характеристики реверберационного отзвука.

Еще один параметр – диффузность, или спектральная плотность. Она определяет неравномерность АЧХ реверберации в частотной полосе в 1 Гц. Чем больше этот параметр, то есть чем более неравномерна АЧХ – тем плотнее, насыщеннее реверберационный отзвук, и тем менее он тонально окрашен. А, как известно, тональная окраска реверберации, то есть присутствие в отзвуке интонационной определенности, есть существенный недостаток помещения, делающий его непригодным для использования в музыкальных целях.

В естественной реверберации происходит сложение множества сигналов, имеющих различную задержку, поэтому количество пиков и провалов в результирующей АЧХ будет расти. В силу случайности процесса сложения пиков и провалов отдельные элементы аппроксимируются, становятся незаметными для слуха, и сам «реверберационный хвост» становится плотным и ровным.

Именно возможность наиболее точно воссоздавать этот процесс электронным образом и отличает звучание высококачественных приборов от более простых и дешевых.

Как известно, первыми искусственными ревербераторами были появившиеся в 30-е годы эхо-камеры. Это были специальные помещения при студиях звукозаписи, обычно коридоры в подвалах. На одном конце комнаты устанавливался громкоговоритель, а на другом – микрофон. На громкоговоритель подавался сигнал, а снятый с микрофона сигнал подмешивался к прямому. Таким образом, принцип параллельной обработки, используемый в современных ревербераторах, ведет свое начало еще от эхо-комнат.

Первой электромеханической системой реверберации явился пружинный ревербератор, до настоящего времени все еще встречающийся в гитарных комбиках. Его устройство в каком-то смысле аналогично эхо-комнате (на одном конце электромеханический преобразователь, на другом конце – механоэлектрический), только средой распространения волн вместо воздуха служила пружина. В силу особенностей распространения колебаний в пружине (преимущественно продольные), звуковой сигнал на выходе механоэлектрического преобразователя мало напоминает исходный, но в сочетании с прямым сигналом суммарное звучание действительно похоже на реверберированное.

Следом появились другие электромеханические устройства – листовые ревербераторы. Их звук реверберации был более правдоподобен, но при подаче сложного и высокоуровневого сигнала (например, с нескольких каналов микшера) они давали заметные искажения. Да и в силу громоздкости конструкции использование листовых ревербераторов было ограничено.

Однако, несмотря на несовершенство, пружинные и листовые ревербераторы оставили свой след в звукозаписи, сформировали определенную эстетику звучания, и до сих пор их саунд имитируется почти всеми цифровыми ревербераторами (эффекты spring и plate).

Первые электронные ревербераторы представляли собой специальные магнитофоны со сквозным каналом и несколькими головками воспроизведения. Сигнал с выхода усилителя воспроизведения подавался обратно на вход усилителя записи. Строго говоря, ревербераторами их называли неправильно, на самом деле это были многоотводные задержки, так как их сигнал представлял собой ряд затухающих повторов. Регулируя уровень каждого повтора и скорость движения ленты, можно было менять характер эффекта.

Наконец, появились цифровые ревербераторы. По методу обработки сигнала они являются в определенной степени аналогами магнитофонных ревербераторов, только значительно более сложными по архитектуре. Основой «машины» обработки является многоотводная цифровая линия задержки, на которую подается оцифрованный входной сигнал, и она аналогична ленте в магнитофоне. Однако в цифровом приборе количество отводов сигнала может быть неограниченно большим.

Несмотря на то, что в паспортах на устройства указаны сотни видов реверберации, число основных типов алгоритмов в каждом приборе невелико, не более пяти. А вот количество вариантов звучания, то есть пользовательских и фабричных пресетов, – многие сотни.

Что же представляют собой основные типы алгоритмов?

Это несколько видов реверберации помещений, эмуляция, то есть имитация пружинного, листового и ленточного ревербераторов. А далее производители и пользователи составляют свои наборы звучаний путем варьирования множества параметров, входящих в эти алгоритмы. Если простых алгоритмов оказывается недостаточно, то соединяют вместе разные алгоритмы для получения комбинированных звучаний и эффектов.

Для удобства пользователя в программах заложены основные характеристики разных помещений, от маленьких комнат до огромных залов и пещер. Отдельно заложена информация о структуре ранних отражений, отдельно – о собственно реверберационном хвосте. Изменение параметров звучания также производится раздельно для этих двух групп.

Одним из важнейших параметров является Pre-Delay (предзадержка) – временной интервал между приходом к слушателю прямого сигнала и появлением самого первого отраженного сигнала.

Еще один важный параметр – характер затухания ранних отражений, выражающийся в огибающей.

Не менее важна и диффузность. Следует отметить, что в дорогих моделях диффузность создается путем увеличения количества самих отражений. Каждый импульс как бы распадается на гроздь из нескольких близко расположенных. В недорогих моделях просто изменяются интервалы между самими отражениями без изменения их количества. Это, конечно, упрощает алгоритм и разгружает процессор обработки сигнала, но упрощается и звук – он становится коротким и тонально окрашенным.

Многие приборы имеют возможность регулировки громкости ранних отражений, позволяют установить время их задержки относительно прямого сигнала и положение в стереобазе.

Можно регулировать также время задержки Rev Delay, но у разных производителей оно понимается по-разному – где-то это время задержки относительно прямого сигнала, а у других – поздних отражений относительно ранних. Бывают также регуляторы диффузности Diffusion и уровня реверберации Reverb Level.

Реверберационный «хвост» получается путем подачи задержанного выходного сигнала повторно на вход, в результате возникает последовательность затухающих во времени повторений исходного сигнала. Этот процесс регулируется параметром Decay, или Rev Time (время реверберации).

Регулирование спектра производится по-разному – в цепь обратной связи включается эквалайзер, и тогда получают различное время реверберации на разных частотах. Простой регулятор АЧХ обратной связи на высоких частотах Hi Ratio уменьшает уровень ВЧ-составляющих, а в дорогих приборах имеются сложные четырехполосные кроссоверы. С ними обращаются, как с параметрическими эквалайзерами, регулируя как частоты раздела, так и уровни сигналов в каждой полосе. В наиболее распространенных процессорах среднего класса обычно существует только возможность регулировки уровня НЧ- и ВЧ-компонентов обратной связи. Зато качественные дорогие модели оснащаются общим выходным эквалайзером, возможностью отдельного изменения спектра звучания ранних отражений и отдельно реверберационного «хвоста». На входе часто устанавливается эквалайзер или фильтр для удаления ненужных компонентов.

Встречаются регулировки, изменяющие одновременно целую группу параметров. Это, например, регулятор Size, изменяющий размер имитируемого помещения. Часто он калибруется в метрах, показывающих линейные размеры.

В некоторых ревербераторах имеются алгоритмы синтеза виртуального помещения. Можно установить его размеры: ширину, глубину, высоту, выбрать характеристики поглощения отдельно для каждой поверхности, и т.п.

В документации на приборы часто встречается характеристика «подлинно стереофонический» ревербератора (true reverb). Тут есть важный момент – ревербератор, в котором итоговый эффект определялся бы пространственным расположением реальных источников сигналов в стереобазе, пока не существует. Поэтому все стереоэффекты в ревербераторах – псевдостереофонические. Например, во многих есть регулятор ширины стереобазы выходного сигнала. В некоторых приборах работают две независимые «машины», то есть два отдельных процессора для левого и правого каналов. Вот такие ревербераторы называются «истинно стереофоническими», в отличие от ревербераторов, у которых стереосигнал формируется на основе монофонического входного. В «подлинно стерефонических» ревербераторах часть выходного сигнала одного канала подается на вход другого.

Наряду с множеством достоинств цифровых ревербераторов, у них есть существенный недостаток – это некоторая предсказуемость, монотонность, излишняя стабильность получаемого звучания, отличающая его от реверберации в реальных помещениях.

Параметры регулирования в программном ревербераторе

Для имитации живости звучания разработаны различные способы. В простейших случаях «оживление» производится введением небольшой модуляции времени задержки специальным инфранизким FM-сигналом, при этом модулируются частота и глубина (как в синтезаторе). В «навороченных»дорогих аппаратах применяются сложные случайные алгоритмы для придания «живости» звучанию – Randomization. Они меняют случайным образом спектр компонентов реверберационного процесса, что делает звучание похожим на реальный зал.

Технологически прогрессивным и самым современным видом искусственной реверберации является конволюционная реверберация.

Эта технология основана на применении т.н. свертки (convolution) с импульсным откликом помещения. Одним из первых популярных программных модулей, реализующих эту функцию, был Sonic Foundry Acoustic Modeler. Он мог загружать в качестве «импульсов» обычные WAV-файлы и сворачивал с ними входной сигнал. В сети стали появляться библиотеки импульсов, полученные от различных «железных» приборов компаний Lexicon и TC Electronic, а также реверберационные импульсы реальных помещений.

Рассмотрим подробнее процесс получения импульсов и свертку с ними. Как известно, импульсный отклик h[t] линейной системы показывает реакцию системы на простейший входной сигнал – единичный импульс. Зная этот отклик, можно вычислить отклик y[t] системы на произвольный входной сигнал x[t] с помощью операции свертки, где M – длина импульса:

y[t] = Σ M _k=0 x [t-k] b [k]

Другими словами, зная реверберационный отклик комнаты на щелчок единичного импульса, можно вычислить реверберацию для любого сложного сигнала.

Получение импульсного отклика системы

Как получить импульсный отклик системы для использования в программе-ревербераторе? Если речь идет о цифровом ревербераторе, то достаточно подать на него единичный импульс, сгенерировать который позволяет большинство звуковых редакторов, и записать результат. Если речь идет о реальном помещении, то данный метод сталкивается с серьезными ограничениями воспроизводящей и записывающей аппаратуры: громкоговорители и микрофон должны обладать ровными АЧХ и ФЧХ, а комната не должна иметь шумов, чтобы реверберационный отклик не потонул в них. Второе из этих требований, как правило, недостижимо для залов, акустику которых предпочтительно «записывать» в присутствии зрителей.

В борьбе с шумами можно повышать мощность собственно единичного импульса, но громкоговорители, как правило, неспособны передавать импульсные сигналы большой мощности без сильных искажений. Поэтому в прошлом для измерения импульсных откликов помещений часто использовались звуки хлопков в ладоши, стартовых пистолетов и лопающихся воздушных шаров. К сожалению, все эти звуки довольно далеки от единичного импульса, и результат может требовать значительной эквализации АЧХ. Хлопки в ладоши недостаточно мощны для перекрытия шума, звуки пистолета содержат слишком мало низкочастотных компонент и обладают слабой повторяемостью, воздушные шары также не обеспечивают повторяемости и имеют очень неравномерную диаграмму направленности на различных частотах.

Более современный метод измерения импульсных откликов основан на использовании специальных шумовых последовательностей (MLS – maximum-length sequence). Если записать отклик системы (помещения) на такую последовательность, то из него можно восстановить искомый импульсный отклик системы с помощью операции деконволюции (инверсной фильтрации). Для MLS-последовательностей операция деконволюции достаточно проста, и поэтому они широко применялись для измерения акустики помещений, обеспечивая хорошее соотношение сигнал/шум для полученных импульсных откликов.

Однако методу MLS присущи некоторые недостатки. Во-первых, MLS-последовательности имеют «белый» спектр и на низких частотах не всегда способны обеспечить хорошее соотношение сигнал/шум для заполненных зрителями залов, т.к. шум заполненного зала на средних и низких частотах приблизительно «красный» (спад около 3,5 дБ/окт). Во-вторых, этот метод рассчитан на то, что измеряемая система является линейной. Если же в системе присутствуют нелинейности или изменения по времени (даже такие незначительные, как движения публики, воздушных масс или джиттер в аудиосистеме), то они приводят к искажениям, проявляющимся в импульсных откликах в виде ложных реверберационных отражений.

Наиболее современный метод получения импульсных откликов помещений также использует метод деконволюции, но в качестве тестового сигнала выступает скользящий тон. Из записанного отклика помещения можно отфильтровать гармонические искажения, т.к. они будут всегда находиться на частотах выше тестового сигнала, а интересующая нас реверберация – ниже (в силу возрастания частоты по времени). Кроме того, для улучшения соотношения сигнал/шум можно увеличить амплитуду низкочастотной части тестового сигнала и учесть это в процессе деконволюции. Таким образом, с данным тестовым сигналом удается избавиться от многих проблем метода MLS и обеспечить хорошее соотношение сигнал/шум в получаемом импульсном отклике.

Еще один метод получения («синтеза») импульсов – компьютерная трассировка «звуковых лучей» в моделируемом помещении.

Вычисление свертки

Однако вычислять свертку можно с помощью быстрого преобразования Фурье (FFT), которое уменьшает сложность до порядка logM умножений на отсчет. Однако блочный подход при FFT-обработке вносит в обрабатываемый сигнал задержку (latency), равную длине ядра свертки (импульса). Существуют различные методы уменьшения задержки при FFT-свертке с помощью разбиения ядра свертки на части (partitioning), позволяющие уменьшить задержку практически без повышения вычислительной сложности. Дальнейшее уменьшение задержки возможно, но за счет некоторого повышения вычислительной сложности. С помощью специальных запатентованных методов неравномерного разбиения ядра свертки возможно полностью устранить задержку сигнала в FFT-свертке при приемлемой вычислительной сложности для обработки в реальном времени.

Модификации импульса

Фильтрация импульса позволяет изменить тембр реверберации. В общем случае фильтрация может быть зависимой от времени: применяя к различным частотным полосам импульса амплитудные огибающие, можно изменить скорость затухания (степень демпфирования) на различных частотах.

Важным параметром реверберации является плотность отражений во времени вкупе со случайной всенаправленностью их прихода. Этот параметр также называется диффузностью реверберации. В целях увеличения плотности можно добавить к имеющемуся импульсу искусственно моделированные отражения или продублировать все отражения импульса с некоторой фильтрацией.

Другой важный параметр – доля боковых отражений (латеральность). Если отражения приходят с того же пространственного направления, что и прямой звук, то они могут искажать спектр звука, вызывая гребенчатую фильтрацию. Отражения же, независимо приходящие с боковых направлений, наоборот повышают естественность звучания, увеличивая эффект «обволакивания» (envelopment) акустической средой. Существует звукорежиссерский прием, когда при панорамировании прямого сигнала в одну сторону искусственная реверберация панорамируется в противоположную сторону.

Нелинейные элементы обработки

Реверберация реальных помещений практически линейна, то есть может быть достаточно точно описана сверткой с соответствующим импульсом. Однако в случае заполнения зала зрителями может появиться некоторая случайность параметров реверберации во времени. Такой случайности можно добиться, изменяя параметры импульса во времени или нелинейно обрабатывая полученную искусственную реверберацию. Можно применить случайные возмущения уровня, динамическую обработку или даже модуляцию частоты. Не все нелинейные модификации будут звучать натурально, но многие из них можно использовать как дополнительные выразительные средства или спецэффекты. Например, модуляция реверберации по высоте не годится для записей фортепиано, т.к. фортепиано – инструмент со строгим строем, без модуляций и вибрато. Однако тот же прием в ряде случаев хорошо прозвучит на вокале или струнных.

Очевидно, что звучание конволюционных ревербераторов определяется в первую очередь загруженными в них импульсами и их средствами по модификации импульсов. А алгоритм «применения» реверберации в них используется практически один и тот же.

Источник