Управление временем атаки и восстановления

Когда сигнал умножается на амплитудную огибающую, в спектре сигнала могут появляться дополнительные гармоники. Чем меньше время атаки и восстановления максимайзера, тем громче получается результирующий звук, но тем более изломанной получается амплитудная огибающая и тем больше возникает интермодуляционных искажений.

При малом времени атаки и восстановления интермодуляционные искажения становятся особенно заметны, когда в сигнале присутствуют басовые тона большой амплитуды с периодом, большим или равным времени атаки/восстановления. Это можно продемонстрировать на тестовых сигналах, являющихся суммами синусоид с различными частотами (стандартный тест интермодуляционных искажений, рис. 6).

Рис. 6. Интермодуляционные искажения, возникающие при пропускании двух гармоник через максимайзеры. На верхнем рисунке агрессивность максимайзеров выше

При большом времени атаки и восстановления начинает проявляться эффект "проваливания громкости" (pumping). Провалы громкости возникают вокруг кратковременных пиков в сигнале (рис. 5). Вокруг каждого из таких пиков амплитудная огибающая имеет форму широкой ямы, проваливая по громкости весь сигнал. На слух это воспринимается как выпадение, дрожание громкости.

Таким образом, выбор времени атаки/восстановления - это компромисс между интермодуляционными искажениями и эффектом проваливания громкости. Для дальнейших рассмотрений введем понятие агрессивности максимайзера. Будем говорить, что один максимайзер агрессивнее другого, если при равных значениях порога первый максимайзер дает более громкий (по RMS) звук на выходе. Понятно, что агрессивность зависит от времени атаки/восстановления и от формы амплитудной огибающей во время атак/восстановлений.

У большинства максимайзеров пользователь устанавливает время атаки и восстановления вручную, после установки величины порога. Если слышны интермодуляционные искажения, то агрессивность уменьшается (время атаки/восстановления увеличивается). Если не слышны - то можно попытаться увеличить агрессивность в надежде достичь большей громкости и уменьшения эффекта проваливания громкости. Обычно глубокое лимитирование требует большего времени атаки/восстановления.

Существует способ автоматического адаптивного управления агрессивностью максимайзера на основании анализа входного сигнала. Действительно, если в фонограмме присутствуют резкие пики, то желательно установить более высокую агрессивность, чтобы не возникло эффекта проваливания громкости. Интермодуляционных искажений в данном случае не возникнет, т.к. если пики единичны, то в амплитудной огибающей не будет существенных периодичностей, приводящих к интермодуляционным искажениям. Кроме того, наше ухо обладает свойством пониженной чувствительности к кратковременным, до 6 мс, искажениям. Таким образом, максимайзер будет "быстро реагировать" на единичные пики, сразу возвращаясь к единичному коэффициенту усиления.

Если же на вход поступает периодический сигнал, с постоянными, периодически следующими превышениями порога, то желательно понизить агрессивность максимайзера (т.е. увеличить время атаки/восстановления), чтобы не возникло интермодуляционных искажений.

Если осуществлять такое регулирование адаптивно, постоянно подстраиваясь под входной сигнал, то это позволит заметно повысить среднюю агрессивность максимайзера (т.е. громкость выходного сигнала), без увеличения искажений.

Один из первых максимайзеров, реализующих такую стратегию, - Waves L2 в режиме ARC (Auto Release Control). Следует отметить, что дословное понимание термина "автоматическое управление временем восстановления" не совсем точно описывает принцип работы Waves L2. В этом максимайзере используется чуть более сложный метод построения амплитудной огибающей, основанный на комбинировании двух видов амплитудных огибающих: агрессивной и неагрессивной. При единичных пиках входного сигнала применяется агрессивная огибающая, а при периодических, групповых превышениях порога - определенная комбинация двух огибающих. Таким образом достигается более громкое и качественное звучание, чем при простом управлении временем восстановления. Похожий алгоритм реализован в максимайзере iZotope Ozone 3.

Чтобы проверить наличие функции автоконтроля агрессивности, проведем несложный тест. В левом канале тестового файла создадим следующий тестовый сигнал. В первую секунду пусть там будет один кратковременный импульсный пик. Во вторую секунду поместим туда синусоиду с частотой 100 Гц и оставим в конце немного тишины. В правый же канал поместим постоянный ток (DC) на протяжении всего файла. Амплитуду сигналов выберем так, чтобы и импульс, и синусоида превышали порог максимайзера, а постоянный ток - не превышал.
Пропустим наш тестовый сигнал через максимайзер, обратив внимание на то, чтобы он работал в режиме linked channels, т.е. применял одну и ту же амплитудную огибающую к обоим каналам. Тогда на выходе максимайзера в правом канале будет содержаться амплитудная огибающая, которую максимайзер построил по левому каналу (рис. 5). Посмотрев на форму волны амплитудной огибающей можно сделать много полезных выводов о функционировании максимайзера. Если время восстановления после пика существенно меньше времени восстановления после синусоиды, то максимайзер использует автоконтроль времени восстановления.