Kompresor pod drobnohledem

Makro a mikro komprese: dobrý sluha, ale zlý pán
Komprese – ilustrační foto

„Ještě nikdy v historii lidstvo neposlouchalo tolik komprimované hudby jako nyní“.  

(Bob Ludwig, zvukový inženýr a specialista na mastering)

Snad se mnou budete souhlasit, že pojednání o kompresi zvuku nejlépe otevře výše uvedený citát zvukového mistra a masteringového mága Boba Ludwiga. Asi nemusím připomínat, že slovo komprimované v něm není použito ve smyslu „degradované“ například do mp3, i když i o tomto formátu dnes platí, že je mezi posluchači nejrozšířenější. Chtěl jsem tímto výrokem spíše připomenout, že kompresi v určité fázi zvukové produkce dnes prodělá skoro každá profesionální nahrávka, ať už se jedná o záznam, zpracování jednotlivých nástrojů při mixu nebo finální úpravu zvuku – mastering.

A i tak mi ale připadne, že toto důležité téma nepatří na stránkách odborných časopisů, blogů a muzikantských diskuzí na internetu mezi ta nejčastější. Možná je to i tím, že práci s kompresorem nemůžeme zcela přesně definovat a napsat jednoznačný manuál... A nebo se mýlím? Uvidíme, třeba se k němu v tomto článku dopracujeme. Připouštím, že by se toto téma mohlo někomu zdát neatraktivní či dokonce nudné, věřte ale, že je velmi potřebné pro každodenní seriozní práci zvukového mistra! Předesílám, že se nebudeme zabývat zcela všemi možnostmi práce s kompresí, půjde nám spíše o shrnutí hlavních parametrů komprese a jejich užití v praxi.

Nejde totiž pouze o řemeslo, ale i o kreativní postup, jehož prostřednictvím můžeme přímo ovlivňovat barvu nástrojů. Jedná se nepochybně o součinitel více parametrů, které každý zvukař v každém hudebním stylu nastavuje jinak, ale dohromady vytvářejí rozpoznatelný rukopis osobního zvukového vkusu. Můžeme klidně říci, že komprese dnes dokonce definuje některé hudební styly a je neoddělitelnou součástí současných nahrávek.

Komprese – ilustrační foto

Navíc existuje mnoho různých druhů dynamických hardwarových procesorů a plug-inů, každý s jiným zvukovým zabarvením, odlišnými vlastnostmi a použitím. (Tento článek tak vlastně navazuje na téma Základní principy a topologie analogových kompresorů uvedené v MS 1/2013.) Všechny tyto mašiny ale mají podobné parametry nastavení, kterými se budeme níže podrobněji zabývat.

Pro pořádek by myslím bylo na místě uvést základní princip komprese. Tak tedy: kompresor nám omezuje dynamiku signálu, zajišťuje zvýšenou průměrnou hlasitost a pomáhá kontrolovat špičky signálu před zkreslením. (Existují i procesory pro opačný účinek, jako například expandery, ale o těch až později.)

RATIO & SOFT/HARD KNEE

Ano, je to právě kompresor či limiter (limiter lze uvést jako kompresor s vysokým kompresním poměrem (10:1) a vysokým prahem komprese (tzv. threshold), který se stará o výslednou hlasitost nahrávky. Při přehnané kompresi dokáže také vaši zvukovou vlnu narovnat do obdélníku. V takovém případě ovšem ambici o nejhlasitější nahrávku  obětujete veškerou dynamiku signálu. 

O dynamice...

Dynamický rozsah je definován rozdílem mezi nejhlasitější a nejtišší pasáží nahrávky, což v dnešní popové produkci dělá většinou pouhých 6 až 10 dB. Pro některé elektronické žánry to může být rozdíl pouze jednoho decibelu, a naopak třeba v akustických žánrech, jako je jazz, je to až 15 dB. Taky vypínáte zvuk při televizní reklamě? Dynamický rozsah TV spotů představuje většinou pouhé 3 dB, to proto abyste co nejlépe slyšeli všechny informace o inzerovaném produktu. Také se budíte podřimujíc v křesle u nudnějšího filmu, který je náhle přerušen takovouto reklamou? Aby ne, jedná se totiž o poměrně drastický dynamický skok, který může mít rozsah více jak 20 dB. Říká se, že lidské ucho obecně je schopné rozlišit dynamiku v rozsahu až 140 dB.

Grafické znázornění různých typů komprese:

Dynamika je přirozená expresivní vlastnost každého akustického hudebního (i nehudebního) nástroje. Potřeba kompresorů vlastně přišla až se studiovým záznamem a amplifikací hudebních vystoupení. Důležitá je zejména při použití technik blízkého snímání zvuku mikrofony. Zde  je potřeba komprese, neboť – mikrofonní vložky při takovém druhu snímání „dostávají“ silné dynamické nárazy zvuku. 

Popové nahrávky si dnes bez ní snad vůbec nedokážeme představit. Mnohdy je ve hře i více dynamických procesorů řazených za sebe. (Například kompresor pro vyrovnání signálu plus limiter s ochranou proti přebuzení.) 

Na Berklee College of Music nám vždy připomínali, že se nejedná o raketové technologie, nejde tedy o život, nýbrž o hudbu, a proto se v podstatě není čeho bát… Pojďme se tedy podívat na základní funkce tohoto fenoménu.

Mikrodynamika versus makrodynamika

Dynamiku zvukového díla můžeme vnímat ze dvou úhlů pohledu, a to jako mikrodynamiku a makrodynamiku. Obecně platí, že dynamické procesory, jako jsou kompresory a expandery, najdou své použití spíše v mikrodynamice, zatímco ruční komprese – gain riding – využijeme v tzv. makrodynamických procesech. Oba tyto postupy jdou ruku v ruce a dobrá kompozice obsahuje jak mikrodynamické změny, jako jsou perkusivní údery či změny hudebních aranžmá, tak i makrodynamické změny, kterými jsou myšleny dynamické vlastnosti skladby, které známe jako crescendo (zesilovat) a decrescendo (zeslabovat). 

Kompresor – ilustrační foto

Mikrodynamika se tedy týká expresivity jednotlivých hudebních nástrojů nahrávky. Pro tyto dynamické úpravy používáme především tzv. down- ward procesory – kompresory (více níže).

Makrodynamika představuje hlasitostní rozdíly mezi sekcemi nahrávky a manipulace s ní bývá většinou důležitá hlavně pro mastering nahrávky. 

Makrodynamiku hudebního díla vlastně můžeme přirovnat ke čtyřchodovému menu – předkrm, polévka, hlavní chod a dezert. Jednotlivé složky jídla s kořením jsou pak mikrodynamikou pokrmu.

Zásadní parametry audio komprese

Níže uvedené a popsané parametry najdete skoro na každém kompresoru, proto jistě nikomu neuškodí se s nimi podrobněji obeznámit. Pro efektivní práci je užitečné dostat je takříkajíc „do krve“, a potom s nimi již „jen“ intuitivně pracovat v reálném čase a bez dlouhého váhání, což ale vyžaduje hodiny, nebo lépe řečeno roky praxe.

 Ratio 

– je poměr, jakým kompresor snižuje dynamický rozsah signálu. Tento parametr tak určuje poměr komprese mezi vstupem a výstupem. Typické nastavení je od 1:1 až po např. 8:1 s tím, že pro více dynamický signál poměr zvyšujeme. Při nastavení přes 10:1 se jedná již o limiting. Já osobně se většinou pohybuji kolem poměru 3:1, (jiní ale běžně dosahují dobrých výsledků s poměrem 5:1.) Tento poměr (3:1) nám vlastně vyjadřuje, že na 3 dB, které překročí threshold, se pouze 1 dB dostane na výstup. Redukci gainu pak vidíte na gain reduction metru, který má každý solidní procesor. 

Komprese versus expanze
Komprese versus expanze

 Threshold 

– je úroveň, při které se spustí proces komprese – redukce gainu. Pod tento práh nemá kompresor na signál žádný vliv. Pomocí thresholdu vlastně nastavujeme citlivost kompresoru, která je definována v dB. Míra komprese tedy závisí i na prahu komprese. Pro efektivní kompresi by se měl signál pohybovat okolo thresholdu. Pro složitější úkoly s rozdílnou dynamikou na jednom kanálu či stopě je dobré použití více kompresorů v sérii – tzv. sériovou kompresi, každý s jiným kompresním prahem a jiným poměrem (první pro srovnání základní dynamiky, druhý s větším poměrem ratio.)

 Attack time 

– tímto označením rozumíme dobu náběhu kompresoru do stavu redukce gainu, poté co signál dosáhl úrovně thresholdu. Typické nastavení pro mikrokompresi je 1-20 ms. Pro mastering můžete použít nastavení 50 až 300 ms.

Toto nastavení je ovšem jiné u každého přístroje, a tak digitální kompresor s atakem 100 ms může znít podobně jako analogový kousek s atakem 40 ms. Proto je mnohdy nejlepší nesledovat čísla, ale poslouchat citlivým hudebním uchem. Pro živý zpěv u muzikálu na mix pultu Innovason nejraději používám velice rychlý náběh 1-5 ms, který pomáhá lepší srozumitelnosti vokalistů. Pozor, při příliš krátkém náběhu může kompresor potlačovat transienty, ubírat horní spektrum frekvencí a otupovat zvuk. To se ale zase bude hodit například u snare bubínku. V jeho případě můžete pomocí kratšího ataku snížit jeho perkusivnost. Příliš dlouhý atak pak naopak může mít za následek neefektivní kompresi.

Multipásmová komprese
Multipásmová komprese nám umožňuje komprimovat jednotlivé složky frekvenčních pásem...

 Release time 

– je doba, za kterou se kompresor vrátí do výchozí pozice (někdy označovaná jako recovery time) po redukci gainu, kdy úroveň signálu klesla pod threshold. Obecně platí, že pokud chceme zachovat přirozený zvukk nastavíme delší čas u obou funkcí Attack i Release time. 

Poměrně krátký Release time můžete nastavit třeba u mluveného slova, naopak dlouhý u ambientních zvuků s dlouhým dozvukem. Pokud jsou tyto dva parametry špatně nastaveny, projevují se nepřirozeným pulsováním a pumpováním signálu. Příliš rychlé nastavení parametrů Attack a Release má za následek zkreslení na nízkých frekvencích.

 Knee 

– je moment, kdy je spuštěn proces komprese. Rozlišujeme tzv. „soft knee“ s oblou křivkou a „hard knee“ s ostrou. Soft knee najde využití zejména pro zpěv, hard knee např. pro limiting. Soft knee vlastně rozšiřuje křivku thresholdu. Pokud kompresor nemá parametr knee, můžete soft knee simulovat nižším poměrem Ratio nebo vyšším Thresholdem.

Downward komprese versus Upward komprese
Downward komprese versus Upward komprese

 Make up gain 

– nám nahrazuje ztrátu úrovně signálu při down- ward kompresi (viz níže) a je uváděn v dB. Jeho běžné nastavení je kolem 1 až 3 dB, ale závisí to samozřejmě na typu signálu.

Jak jsme již zmiňovali, existuje mnoho různých druhů kompresorů, každý s jinou zvukovou barvou i při nastavení stejných parametrů. Některé (např. lampové) znějí jemně a pěkně zakulacují zvuk, jiné ho naopak přiostřují. Existují také typy, které přidávají jistý „punch“ do signálu a tím ho jakoby oživí a „nakopnou“. Je to jako široká škála barev, kterou máte k dispozici. 

Důvodem těchto rozdílů jsou mimo jiné i křivky průběhu, s jakým se kompresor vrací zpět po redukci gainu do výchozího stavu. Křivka může být buď lineární, logaritmická nebo nepravidelná. U analogových kompresorů si můžeme vybrat z několika typů, asi nejpoužívanější jsou VCA (Voltage Control Amplifier), optické kompresory, tzv. Vari-Mu kompresory, či PWM (Pulse Width Modulation).

 

Například firma Waves vyrábí dnes již roky prověřený kompresorový plug-in Renaissance, u kterého můžete zvolit emulaci opto i elektro kompresoru. U opto se parametr release zpomalí při posledním momentu návratu do výchozí polohy, naopak u elektro se zrychlí, což znamená, že elektro nám poskytuje více agresivní kompresi, kdežto opto komprese je jemná a přirozená, výborná třeba pro zpěv.

Některé kompresory mají ve své výbavě také funkci preview nebo look ahead, což umožňuje použití nulového Attack time, který se hodí zejména pro Peak limiting. Tato funkce je možná jen v digitální doméně, protože vyžaduje zpožďovací okruh, který analogové kompresory nemají. První okruh vlastně detekuje úroveň signálu, aby zpožděný okruh již mohl bezpečně zareagovat a srazit případnou špičku v signálu.

Komprese versus expanze

Obecně platí, že pro snížení dynamického rozsahu používáme kompresi, naopak pro oživení dynamiky expanzi. Každý z těchto fenoménů má ještě své podskupiny.

Downward komprese 

je vůbec nejpoužívanější typ komprese zvuku, která nám snižuje dynamickou hladinu signálu. Pro lidské ucho může znít méně přirozeně, než tzv. upward komprese, protože vlastně stlačuje hlasité pasáže signálu a jde tak proti přirozenému pohybu hudby. Proto u tohoto typu používáme výše zmiňovaný parametr Make up Gain, abychom mohli výstupní signál zesílit. Patří sem i limiting, který je také formou downward komprese s vysokým Ratio, vysokým prahem komprese a krátkým atakem. Downward komprese může měnit vnitřní dynamiku muziky, podpořit spodní či středové frekvence, kdežto limiter nám zvuk skoro neovlivní, hlídá si svou hlasitostní úroveň, přes kterou nepustí signál dál. Pojem Brickwall limiting se používá pro limitery s vysokým ratio až 20:1 a s rychlým atakem. Toto nastavení nám zaručuje, že signál nepřeleze přes nastavený práh, I když je při takové špičce slyšitelně sražen (používá se v broadcast systémech).

Kompresor – ilustrační foto

Upward komprese 

nám naopak pozvedá úroveň slabých pasáží a pro lidské ucho zní přirozeněji, protože jde pomyslně ve směru hudby. Můžeme jí docílit buď manuálně, pomocí techniky „gain riding“, další možností je také paralelní komprese (v kombinaci EQ někdy zvaná také jako New York Compression,). Docílíte jí tak, že smícháte stejný zdroj signálu ve dvou kanálech (stereo nebo mono), jeden s žádnou nebo lehkou kompresí, druhý s těžkou kompresí. Při citlivém použití má paralelní komprese velice přirozený zvuk a skoro stejný účinek jako gain riding – manuální manipulace faderem mixu. Tato metoda se hodně používá například pro bicí a perkusní nástroje a pomůže zvýraznit neprůrazné pasáže. U hardwarových procesorů je nutné mít zpožďovací okruh proti problémům s fází a hřebenovému filtru.

Upward expanze

– někteří zvukaři jí také říkají opačná komprese – „uncompress“. Ještě více nám zesiluje hlasité pasáže. Při šikovném zacházení může pomoci zvýšit dynamiku signálu či dynamizovat hudební výraz. Expanzi využijete hlavně pro oživení fádních smyček, či pro částečné obnovení zvuku u překomprimovaných stop. 

Downward expanze 

nám potlačuje úroveň slabých pasáží. Používá se pro odstranění šumu, přeslechů a jiných nechtěných ruchů v signálu. Známe ji například z dob magnetofonových pásků s názvem Dolby.

 

Side-chain 

Každý pokročilý procesor umožňuje tzv. side-chain, což znamená, že kompresor získává spouštěcí impulsy z jiného zařízení, jako je třeba ekvalizér. Nejvíce je asi známá funkce ducking u DJ pultů, kde kompresor při obdržení informace mluveného slova automaticky stlačí úroveň hudby, proto, aby bylo rozumět speakerovi. Side chain může být využit i jako tzv. de esser – odstraňování sykavek ze signálu. Hodně se také používá v dance produkci, a sice v součinnosti basa – kopák.

Multipásmová komprese 

nám umožňuje komprimovat jednotlivé složky frekvenčních pásem, aniž by ovlivňovala ostatní. Je tedy lepším řešením než side chain. Proč? Neovlivňuje ostatní nástroje. Pomocí vícepásmové komprese můžeme komprimovat více pásem najednou, každé s jiným nastavením parametrů Attack a Release. Například s citlivou kompresí na vysokých frekvencích můžete vytvořit simulátor analogového pásu. Zvuk se jemně otupuje při vyšších hlasitostech, a tak zahřeje digitálně nahraný materiál. U vokálních stop můžeme například komprimovat spodní pásmo s velice přirozeným efektem. Tento druh komprese najde využití i jako výborný de-esser v pásmu od 3 do 9 kHz s rychlým atakem a střední délkou parametru Release. Frekvenci pro potlačení musíte nastavit podle typu sykavek vokalisty.

Bob Katz ve své knize Mastering Audio uvádí příklad, kdy dokonce pomocí vícepásmové komprese opravil špatné poměry mixu u rapového projektu. „Jednou jsem dostal do ruky mix rapové skladby, kde byly hodně potlačené vokály oproti perkusím a kopáku. Remix nahrávky nebyl možný, takže jsem pozvedl frekvence vokálu a zkomprimoval basovou složku okolo 250 Hz, což pomohlo nahrávce získat zpět jistou vyrovnanost poměru nástrojů. Tento postup nám ale samozřejmě nezajistí plnohodnotný výsledek, jako remix.“ Bob Katz ještě také uvádí, že většinou nepoužívá více, než dvě pásma najednou, aby dosáhl uspokojivého výsledku.

Některé procesory (jako věhlasný Neve Portico kompresor/limiter 5043) obsahují speciální okruhy pro tzv. feed forward a feed back kompresi. 

Feed forward je více matematická a hodí se spíše na sběrnice, paralelní kompresi stop nebo mastering. Feed back je zase více naturálně muzikální, takže se hodí dobře na jednotlivé nástroje, ale třeba i na zpěv. Feed back komprese je obecně přirozenější pro mono stopy. Proč se tak vlastně děje? Feed forward komprese má kontrolní detektor umístěný před vstupem do zesilovače, kdežto feed back komprese jej má umístěný na výstupu.

Pro úplnost ještě připojme termín kompanze, který se používá zejména v telekomunikacích. Jde o kombinaci komprese a expanze. Signál se komprimuje před vstupem do AD převodníku, a následně expanduje po výstupu z převodníku DA. Tato technika se používá i pro přenos signálu u bezdrátových mikrofonů, protože dynamický rozsah signálu z mikrofonu je větší, než umožňuje norma přenosu po bezdrátových vlnách.

Shrnutí

Osobně za nejdůležitější fakt při nastavování kompresoru považuji zachování přirozeného zvuku, kdy signál zní sytě, teple, vyrovnaně, a zároveň jsou čitelné tranzienty původního signálu. Jinak řečeno, z mého pohledu je nejlepší taková komprese, které si posluchač vůbec nevšimne. Jiným přístupem je přetvoření původního zdroje zvuku, jako například těžká komprese/expanze u bicí soupravy v metalové hudbě. 

Jak jsem se již zmínil na začátku, kompresor je dnes vnímán i jako kreativní efektový procesor. S jeho pomocí a mistrnou prací můžete nahrávce přidat nebo ubrat průraznost, perkusivnost, sytost, temperament nebo ji při neodborné manipulaci totálně odrovnat. Díky kompresi vnímáme srozumitelně nástroje i v komplikovaných rytmických pasážích, kde by jinak zanikaly. Dovedete si vůbec představit, jak by dnes asi bez použití komprese zněly žánry jako disko, rap, hip hop či heavy metal? V praxi se mi pro stopy s větší dynamikou (například zpěv) osvědčila metoda ruční komprese – gain riding plus kompresor. Jde o to, že na stopu přidáte volume křivku, která zjemní nejdynamičtější pasáže a kompresor nemusíte již nastavovat s tak silným poměrem, abyste docílili přirozeného a vyrovnaného zvuku.

Jsou zvukaři, kteří míchají nahrávku do kompresoru, zatímco druhá skupina preferuje kompresi až při masteringu. Pro tuto techniku je dobré nastavit nízké Ratio se středním parametrem Attack a Release. Threshold nastavte tak, aby jen jemně zabíral. Postupně potom můžete zvyšovat Ratio či Threshold. Obecně vzato, je důležité se naučit vnímat kompresor jako nástroj více funkcí. Je to o to složitější, že ne vždy je nutné jej použít, protože přece nechceme, aby nám všechny nástroje hrály v hlavním plánu. Pro to, abychom zvolili adekvátní postup, je důležité si na začátku položit otázku: Co vlastně signál potřebuje a čeho chci docílit?

Malé upozornění na vedlejší účinky: komprese snižuje stereo obraz tím, že zesiluje mono informace nástrojů a potlačuje hloubku, protože snižuje rozdíl mezi zvukovými plány. I v tomto případě tedy platí heslo, ať není lék horší než samotná nemoc. Pro začínající zvukaře je prvním krokem bezpečné použití továrních presetů, učit se z jejich nastavení a postupně je modifikovat a vytvářet si svoji banku funkčních nastavení. Tento článek si neklade za úkol zmapovat všechny možnosti práce s kompresí zvuku. Jedná se spíše o porozumění základním funkcím, tak, aby otevřely dveře hlubšímu porozumění a umění práce se zvukem. Pro všechny, kteří mají větší zájem o toto a jiná témata, doporučuji audio bibli Boba Katze (držitel tří Grammy Award za zvuk): Mastering Audio, která vychází již ve své třetí edici. (Zatím pouze v angličtině.)

Když si pozorně pročtete tento článek, zjistíte, že jsme se nakonec žádného pevného návodu nedopátrali. Na závěr snad jen pár poznámek lepších než manuál. Pro kompresi platí především to, že je potřeba mít k dispozici dostatek informací o možnostech nastavení parametrů a jejich důsledku na signál. Důležité je také pořídit si svůj kvalitní procesor a poznávat jeho vnitřní fungování ve více hudebních stylech. 

Mějte na paměti, že každý přístroj má svůj nezaměnitelný zvuk a nastavení parametrů. Ty, které fungují nějakým způsobem na jednom, mohou s jiným přístrojem pracovat odlišně. Nakonec potom budete jistě potřebovat citlivé ucho s dobrým referenčním poslechem, velké množství  trpělivosti,praxi, praxi a v neposlední řadě praxi…