Термины, используемые в реверберационных алгоритмах.

Для начала предупрежу, что ничего нового в этой статье я не открою. Целью этой статьи является разжёвывание дилетантам понятия реверберации, а также объяснение банальными словами терминов и характеристик, используемых при настройках большинства плагинов пространственной обработки типа ревер. Для написания статьи использовался данный материал https://mixed.news/articles/243477

Итак, реверберация (reverberation) это термин, используемый для обозначения суммы различных многократных звуковых отражений малой длительности от внутренних поверхностей сравнительно небольших ограниченных пространств. Для имитации натуральной реверберации используются как архаичные физические хардовые конструкции (плэйт, спринг и т.д.), так и гораздо более продвинутые на сегодняшний день софтовые плагины. Поговорим о последних.

Теория

Реверберация. Это явление сопровождает нас повсюду в жизни.

Возникает она при отражении звука от окружающих поверхностей и дальнейшем возврате его отраженных копий в точку прослушивания.

Например, когда мы разговариваем в каком-либо закрытом помещении (а особенно в больших пустых помещениях, будь то подъезд дома или любая пустая комната с бетонными стенами), наш голос будет отражаться от окружающих нас стен, пола, потолка, и мы сможем ясно услышать его отражения. Когда же мы находимся на абсолютно открытой местности, голос будет разлетаться и иметь намного меньшую плотность.

Звук реверберации напрямую зависит от временных промежутков между копиями сигналов и скорости падения их громкости. На оба этих критерия (если говорить о реальной акустической среде) влияют размер помещения и тип материалов, из которых сделаны окружающие преграждающие поверхности. Ведь как мы все хорошо знаем, дерево поглощает звук намного сильнее и делает отражения более мягкими, чем например, бетон.

Прямой звук (красная линия на схеме) идет непосредственно от его источника и доходит до слушателя по самому короткому пути. Поэтому интенсивность его существенно больше других, отраженных сигналов.

Вслед за ним приходят ранние или первичные (early reflections) отражения от ограждающих поверхностей (стен, пола, потолка, мебели). На графике они изображены в виде синих линий.

Если говорить о конкретных цифрах, к ранним отражениям чаще всего относят те отражения сигнала, которые отстают от него не более чем на 60 мс.

Ранние отражения имеют достаточно большую интенсивность (чуть меньше прямого сигнала) и временные промежутки между ними достаточно велики, так как велики разности длин путей, по которым сигналы доходят до слушателя.

Представим себе, что наш звук продолжает гулять по помещению и отражаться дальше. Как прыгал бы мячик, брошенный с большой силой в закрытом помещении и отскакивающий от стен. Причем дальнейшая интенсивность, с которой он будет прыгать, с каждым его ударом об поверхность будет уменьшаться и в конечном итоге мячик просто ляжет неподвижно на пол.

Со звуком произойдет все то же самое, с той лишь разницей, что мячик у нас один и при соприкосновении со стенами не дублируется, а у отражений звука может возникать огромное количество независимых копий, каждая из которых будет распространяться своим путем и отражаться дальше. И если мячик будет прыгать вверх-вниз в одной плоскости, звук будет отражаться в самых разных плоскостях. То-есть просто представьте, что мячик после каждого отскока от стены (пола, потолка и т.д.) делится на десяток таких же мячиков и каждый последующий после отскока тоже.

Итак, после ранних, самых интенсивных, возникают последующие, уже более слабые переотражения, так называемые вторичные и поздние отражения (на графике показаны черным). Они уже перестают различаться отдельно и сливаются в сплошной постепенно затухающий хвост. Ведь по мере увеличения количества поздних отражений, их интенсивность будет стремительно уменьшается, и вскоре они потухнут вовсе.

Чем больше помещение и меньше звукопоглощение окружающих поверхностей, тем дольше звук будет «гулять» в помещении, тем больше будет длительность реверберации и длиннее ее хвост.

Также, наверняка, все из нас могли отметить, что при естественной реверберации всегда меняется частотный спектр звука, так как высокие частоты затухают всегда намного быстрее, чем низкие, и отраженный звук всегда имеет более мягкий и размытый характер, а тембр хвоста будет также напрямую зависеть от состава отражающих поверхностей.

Это была физика явления реверберации. Это явление сопровождает нас повсеместно не только в жизни, но и в музыке, ведь нет, пожалуй, ни одной композиции, которая обошлась бы без использования реверберации.

Использование реверберации меняет звук. Применение реверберации позволяет нам, как сделать звук намного более сглаженным, мягким, и жирным, так и отдалить его на задний план, либо вообще придать ему свой неповторимый и экзотический оттенок.

Цифровая реверберация

С развитием цифровых технологий и моделирования физических процессов в цифровой среде, реверберация полностью перешла в цифру.

Любой более-менее современный цифровой ревербератор, даже самый бюджетный, обладает как минимум несколькими алгоритмами моделирования реверберации и массой настраиваемых параметров.

Можно отметить несколько основных, наиболее распространенных типов реверберации:

• Hall (зал) — имитация большого зала. Характерна большим временем затухания и размытым хвостом.
• Room (комната) — реверберация небольшого камерного помещения.
• Cathedral (собор) — реверберация звука огромного церковного зала. Характерна очень большим временем затухания, множеством модуляций
• Studio (студия) – реверберация глухого помещения.
• Plate (пластина) — имитация пластинной реверберации.
• Reverse (реверс) — искусственная реверберация с реверсированным хвостом, реверберация в этом случае начинается еще до старта основного звука.
• Gated (гейтированная) — реверберация с обрезанным хвостом.
• Spring (пружина) — имитация аналогового пружинного ревербeратора

Практически все цифровые ревербераторы синтезируют хвост на основе заданных настроек и различных алгоритмов.

Параметры и термины реверберации

Ниже я постарался собрать те термины и обозначения параметров, которые можно встретить практически в любом цифровом ревербераторе. Однако, не будем забывать, что от одного производителя к другому, назначения даже одноименных параметров может существенно варьироваться.

Direct – прямой (чистый, не обработанный) сигнал

Early Reflections – ранние отражения.

Early Reflection Level — уровень (громкость) ранних отражений. Напрямую влияет на акцентирование реверберации в насыщенном миксе.

Reberb (Reverberation Tail) – поздние отражения, или, проще говоря, реверберационный хвост.

Reverb Time (Time, RT60) — длительность реверберации. Под временем затухания в реверберации всегда подразумевается время, за которое уровень звука упадет на 60 дб.

Size (Room Size) — размеры (объем) имитируемого помещения. Чем больше это значение, тем больше имитируемая комната.

Pre Delay - Временной интервал, проходящий между появлением самого звука и его реверберационного хвоста. Позволяет пропускать начальную часть обрабатываемого звука незатронутой, и вследствие того более четкой. Чрезвычайно важный параметр! Большое значение делает голос разборчивым и позволяет ему не теряться в миксе при значительных количествах хвоста ревера в миксе, малое значение работает как лажезатиратель, снижая разборчивость, но и маскируя отдельные минусы неточного звукоизвлечения.

Density — под этим понятием подразумевается плотность реверберации, или, что чаще, плотность ранних отражений. Параметр управляет плотностью начального наращивания отражений и характеризует геометрию имитируемого помещения. Подобно атаке в ревербераторах, этот параметр контролирует насыщенность ранних отражений, которые наиболее значимых для имитации натурального звучания и формы комнаты.

Diffusion – под этим параметром подразумевается размытость реверберационного хвоста. При низких значениях можно сделать хвост неестественно сухим, при высоких, напротив, очень размытым и отдаленным. Этот параметр влияет на такой условный компонент как «естественность-синтетичность» реверберации.

Distance – расстояние между источником звука и предполагаемым слушателем.

Decay (Decay Time) – как правило, определяет время, в течение которого ранние отражения и реверберационный хвост будут затухать.

Bass Mult — коэффициент времени затухания низкочастотных отражений. Работает как умножитель параметра Decay для НЧ-составляющей. Например если Bass Mult установлен на 2, а параметр Decay на 2 сек, то время затухания низкочастотной составляющей хвоста ревера будет 2х2 = 4 секунды. Скажем для эмбиенса (тип реверберации) параметр Bass Mult как правило от 1 до 2.

Damping (демпфинг, демпфирование) - под этим термином в физике подразумевается гашение частот. В реверберации этот параметр нужен в частотности при имитации естественной акустической реверберации, так как в естественной среде высокие частоты затухают быстрее, нежели низкие. Этот параметр имитирует степень заполненности зала людьми или количество другого поглощающего ВЧ натурального компонента. Чем больше значение параметра, тем быстрее будет становиться менее ярким звук хвоста.

High Damp (LPF) и Low Damp (HPF) — демпфирование высокочастотных и низкочастотных составляющих спектра. Обычные регулируемые фильтры НЧ и ВЧ, знакомые нам по эквалайзерам.

High Cut и Low Cut — обрезные фильтры низких и высоких частот.

Spread (Stereo, Width) – ширина панорамы выдаваемого ревербератором сигнала.

Dry/Wet –соотношение оригинального сигнала к обработанному.

Тем, кому проще воспринимать информацию одновременно ушами и глазами, рекомендую посмотреть вполне информативные ролики о том, как это организовано на пульте Behringer WING в реверберационном плагине-эмуляторе Lexicon-480L

https://www.youtube.com/watch?v=CAY4z1ghRzM

https://www.youtube.com/watch?v=fGTlj2tOrkE

Пару слов напоследок

В тех случаях, когда реверберация используется в косметических целях для данного конкретного инструмента, например для снейра или солирующего синтезатора, безусловно, ревербератор лучше всего устанавливать в разрыв (Insert) канала и настраивать тембр и длину хвоста в соответствии с используемым инструментом и тем звучанием, которого мы хотим добиться.

Как правило в живой работе создаётся отдельный FX-канал, в который посылаются несколько однотипных сигналов (вокальная группа)

Однако часто встречаются случаи, когда имеет смысл создать отдельный FX-канал с ревербератором и в малой степени отправлять на него практически все инструменты, используемые в композиции, за исключением, пожалуй, бочки, томов и бас-гитары.

В этом случае мы можем добиться появления некой общей атмосферы композиции и здесь есть ряд приемов. Главный и самый простой из которых – обрезание определенного спектра частот на канале посыла до попадания на ревербератор или же после выхода с него.

Обрезав ненужный низ, или же верх, и отрегулировав уровень возврата, мы можем добиться появления некой дополнительной жирности в композиции без ущерба для чистоты звучания и читаемости микса. Сам ревербератор в этом случае лучше всего настроить на достаточно большую плотность ранних отражений и небольшую длину хвоста.

Самое главное – не переборщить с количеством реверберации и не загрязнить тем самым микс.

Помните, реверберация должна ощущаться и создавать атмосферу, но ее не должно быть явно слышно за исключением тех случаев, когда хвост используется в качестве эффекта аранжировки.

Это золотое правило, относящееся, впрочем, не только к реверберации, но и ко всем остальным видам обработки.

Немного истории

Искусственная реверберация была придумана человечеством уже очень давно, задолго до появления цифровых технологий.

Самой первой реализацией была так называемая эхо-камера (chamber). Суть реализации предельно проста – в небольшое помещение устанавливалось звуковоспроизводящее устройство и микрофон. На стены помещения устанавливались специальные отражающие тарелки, усиливающие эффект. Далее реверберация варьировалась при помощи изменения положения воспроизводящего и записывающего устройств.

Чуть позже появилась так называемая пластинная (plate) реверберация, ставшая очень популярной в свое время. Как нетрудно понять из названия, метод был основан на использовании специальных металлических пластин с электромагнитными преобразователями. Временем колебания пластины управляли путем демпфирования. Конечно, вибрации пластин имитировали реальную реверберацию весьма посредственно и условно, однако сам принцип вошел в реализации алгоритмов очень многих цифровых ревербераторов.

Также использовался пружинный (spring) тип реверберации, где вместо пластины использовались пружины, на одном конце которой был установлен звукосниматель, а с другой электромагнитный преобразователь соответственно. Этот тип реверберации отличался от пластинного более низким качеством и простой реализации. В свое время он нашел применение в гитарных комбиках.

P.S. Lля тех, кому не лень переводить с английского. Расшифровка значений параметров классического ревербератора Lexicon MPX500 https://3e7777c294b9bcaa5486-bc95634e606bab3d0a267a5a7901c44d.ssl.cf2.rackcdn.com/product_documents/documents/1106_1340213147/MPX_500_Parameter_Desc_original.pdf

___________________________________ Александр Карнаухов, звукорежиссёр.