Эквалайзеры

Вступление

Изначально словом “эквалайзер” (“выравниватель”) называли прибор, который использовался для частотной компенсации некачественных микрофонов. Другими словами, это регулятор частотной характеристики, позволяющий как исправлять несовершенное звучание, так и создавать совершенной новый звук, если это требуется.

Первые эквалайзеры были довольно простыми устройствами. Как правило, это была одна ручка, при помощи которой можно было вырезать определенную часть выскочастотной составляющей. Первый “серьезный” эквалайзер был изобретен Питером Бэксендалом (Peter J Baxandall). Его эквалайзер предусматривал отдельную регуляцию низких и высоких частот, причем можно было делать как усиление, так и ослабление. Регулятор оставался в своем среднем положении, если эквализации не требовалось.

Как эквалайзер вносит изменения в звучание сигнала? В отличие от ручек громкости и чувствительности, которые просто прибавляют или убирают весь сигнал, не затрагивая его тональной характеристики (то есть все частоты, имеющиеся во входном сигнале, усиливаются или ослабляются в равной степени, и такая цепь имеет ровную частотную характеристику) - в отличие от них эквалайзер усиливает или ослабляет отдельные частоты в большей степени, чем другие. Эквалайзер Бэксендала, например, мог поднять или опустить уровень высоких частот, фактически не внося никаких изменений в низкие.

Уровень ската фильтра выражается в децибелах на октаву. В обработке музыкальных сигналов применяются эквалайзеры с крутизной спада 6 дБ на октаву и 12 дБ на октаву. Для вырезания сверхнизких и сверхвысоких частот применяются фильтры с большей крутизной спада (24 дБ на октаву, non-shelving). Такие фильтры называются “hi-pass” и “low-pass”. Они имеются на большинстве микшерных консолей, а также в аппаратуре hi-fi.

Полосовые фильтры

Они также называются bell curve equialisers (дословно - “кривая в виде колокола”) и работают только в определенной полосе частот. Таким образом, частоты, лежащие выше или ниже, остаются незатронутыми.

Если разделить среднюю частоту кривой на ширину полосы, то получим величину, называемую “Q” (“добротность”). Чем больше ее значение, тем острее фильтр. Существуют фильтры с величиной Q, равной полутону. Так как эти фильтры влияют только на определенную полосу частот, они применяются для регулирования середины частотного диапазона (может использоваться несколько фильтров). В простом эквалайзере ширина полосы и средняя частота обычно имеют фиксированной значение. В этом случае можно изменять только величину усиления или ослабления средней частоты.

На некоторых консолях есть возможность переключения характеристики фильтров низких и высоких частот между плавным подъемом/спадом и полосовым фильтром. Эта возможность дает хорошие результаты. Например, средняя частота секции басов равна 80 Гц, что позволяет добавить атаки (мощи) бас-гитарам и бас-барабанам. Чтобы сделать это, надо поднять только эту частоту, а не поднимать все низкие частоты вместе. Обычно максимум усиления и ослабления частот в музыке лежит в пределах 12-15 дБ. Дальнейшее усиление на выбранной частоте может вызвать искажения. Иными словами, в этом случае возможности усиления превысят возможности аппаратуры. Некоторые разработчики эквалайзеров делают диапазон ослабления большим, чем диапазон усиления, так как большое ослабление не вызывает таких проблем.

Графические эквалайзеры

Можно управлять всем частотным диапазоном путем применения нескольких полосовых фильтров, конструктивно собранных в одном корпусе. Каждый из этих фильтров будет настроен на определенную частоту. В этом и состоит основа графического эквалайзера. Отдельные фильтры размещены (на расстоянии) либо в октаву, либо в пол-октавы, либо в треть октавы таким образом, чтобы когда все они находятся в состоянии усиления (или все в состоянии ослабления), частотная характеристика была ровная. (перехлест по частотам). Движки обычно имеют (отметку), которая позволяет легко определить среднее положение. Также обычно в качестве фильтров самых высоких и самых низких частот применяются фильтры плавного нарастания и спада. Диапазон регулировки, как правило, ограничен 15 дБ.

Эквалайзер имеет название “графический” потому, что примененные в нем движковые регуляторы (вместо ручек) своим положением показывают частотную характеристику выходного сигнала.

Параметрический эквалайзер

Sweep equaliser (“разворачивающийся эквалайзер”). Эти эквалайзеры предлагают более гибких подход к регулировке. В них есть возможность настройки фильтра на конкретную часть аудиоспектра. Обычный параметрический эквалайзер средних частот может перестраиваться в диапазоне от 200 Гц до нескольких килогерц. Этот тип эквалайзеров применяется в большинстве недорогих консолей (вместе с эквалайзерами Бэксендала для высоких и низких частот). Может быть два параметрических эквалайзера на один канал.

Ширина полосы таких эквалайзеров выбрана не слишком большой (чтобы не затронуть слишком широкий диапазон частот), но и не слишком маленькой (в этом случае при усилении звук становится резким). На самом деле для разных исходных звуков должна подбираться своя ширина полосы. Например, при записи электрогитары при помощи микрофона может иметься призвук, вызванный резонансом помещения (скажем, на частоте 500 Гц). Для устранения этого призвука надо выбрать значение Q таким, чтобы ослабление касалось только частот, находящихся близко к 500 Гц. Но когда надо сделать усиление всех средних частот в целом, то ширина полосы должна быть достаточно большой.

Некоторые не слишком дорогие пульты имеют возможность переключения значений Q (обычно - два положения, одно из которых соответствует узкой полосе, второе - достаточно широкой). Работать с таким эквалайзером удобнее. Он называется “параметрический” (parametric), так как все важные параметры доступны пользователю для регулировки: уровень усиления/ослабления, средняя частота, на которой происходит регулировка, ширина полосы.

Цифровые эквалайзеры

Существует несколько цифровых эквалайзеров, и пока не утих спор о том, действительно ли их тональные качества (возможности частотной коррекции) или отношение сигнал/шум лучше, чем у аналоговых приборов. Так или иначе, но возможности цифровых эквалайзеров много больше, так как в них можно моделировать ха-рактеристику фильтров при помощи математики (что невозможно сделать в аналоговом приборе). Далее. Гибкость цифрового эквалайзера ограничена только программным обеспечением, так что возможно создать (по крайней мере в теории) один цифровой эквалайзер, который будет повторять в точности все известные эквалайзеры, когда-либо созданные. Возможно также делать крутизну спада фильтров очень большой. Уже существуют и широко применяются (anti-aliasing filters - фильтры) - в цифровой записывающей и воспроизводя-щей аппаратуре.

Технические параметры

Технические параметры эквалайзера чрезвычайно важны. Требуется не только иметь широкий диапазон частот работы эквалайзера (по всему аудиоспектру), но и частотная характеристика эквалайзера должна быть достаточно ровной, когда все ручки находятся в среднем положении. Немаловажным фактором является низкий уровень шумов, так как усиление в области высоких частот подчеркнет имеющиеся шумы - как те, что имеются во входном сигнале, так и те, что имеются в цепи.

В последнее время придают много значения фазовым характеристикам эквалайзера, так как все они в той или иной мере сдвигают фазу, и между гармониками на разных частотах возникают небольшие временные задержки. Это сильно влияет на субъективный звук эквалайзера и объясняет, почему некоторые эквалайзеры “звучат” хорошо (в музыкальном смысле), в то время как эквалайзеры с такими же значениями в технической документации звучат хуже. Мы не будем сильно вдаваться в эту область, но надо помнить, что если эквалайзер сдвигает фазу мягко и по нарастанию, это лучше для музыкального восприятия (хуже - когда сдвиги фазы идут неожиданно и в виде пиков).

Следующий фактор - диапазон регулировки. Как уже было сказано выше, он обычно составляет плюс/минус 12 или 15 децибел. Как правило, больше и не требуется. Но важно убедиться (в особенности когда покупаешь sweep equaliser), что его нижняя секция или нижняя середина средних частот может перестраиваться от 100 до 250 Гц. На многих недорогих пультах эта область регулируется одной ручкой (чего бывает недостаточно). Возможность регулировки в этой области частот бывает необходима, например, для компенсации “бокового эффекта” микрофонов, которые поставлены вплотную к инструментам (в особенности это касается барабанов). В этих случаях обертоны, придающие звуку бочковатость, появляются как раз в области нижней середины.

Подключение

Как правило, используются эквалайзеры, встроенные в микшерный пульт. Но если есть необходимость подключить внешний эквалайзер, это можно сделать через точку разрыва канала или группы. Редко, но все же бывает, что требуется обработать эквалайзером весь микс; тогда вам потребуется стереоэквалайзер. Его следует подключить к точкам разрыва главного входа (main stereo insert points - если такие точки есть на пульте), или подключить между правым и левым главными выходами пульта и двухканальным студийным магнитофоном (мастером). Так как эквалайзер скорее относится к процессорам, нежели к эффектам, то не следует его подключать через шины обработок.

Помните, что если вам не требуется произвести частотную коррекцию в конкретном канале, всегда лучше нажать кнопку “bypass” (если такая есть). В этом случае сигнал не будет проходить через цепь, через которую не требуется. Это сокращает путь сигнала, а значит, позволяет добиться большей чистоты сигнала. Большин-ство современных пультов построены с учетом такого подхода.

Применение

Эквалайзеры - необходимая часть любой студии, но помните, что всегда надо стараться получить максимально совершенный сигнал от источника. В этом случае вы будете использовать эквалайзер для того, чтобы сделать звук еще лучше, а не затем, чтобы радикально его менять (если только нет особой задачи создать совершенно ненатуральное звучание). Если вы хотите иметь естественный звук инструментов, вы не сможете этого добиться одним эквалайзером, если звук от источника - плохой.

Проще всего работать с эквалайзерами Бэксендала (фильтрами плавного спада и подъема). Они, если можно так выразиться, имеют очень мягкий и музыкальный характер. Даже если к ним добавлена ручка управления средними частотами, работа все равно происходит почти инстинктивно. Параметрические и sweep эквалайзеры менее легки в обращении.

Как правило, если установить sweep эквалайзер на максимум усиления и начать (просматривать) частотный диапазон, вам легко будет найти ту область, которая требует регулировки. Даже если в конце концов вы решите, что здесь надо ослабить, а не усилить. Такой способ работы позволяет легко идентифицировать посторонние шумы или призвуки, которые следует устранить. Найдя эту область, вам легко будет на слух подобрать уровень усиления или ослабления.

При работе с параметрическим эквалайзером можно использовать этот же подход, но прежде надо установить величину Q в среднее положение. После чего можно изменять эту величину, чтобы добиться требуемого результата.

Кстати, стоит заметить, что человеческое ухо гораздо сильнее реагирует на усиление, чем на ослабление. Поэтому, если вы установите очень высокое значение Q и добавите усиление, то инструмент будет звучать неприятно, звук будет выхолощен. Но если здесь применить ослабление, то результат получится мягким, хорошо звучащим. Из этого следует, что усиление при высоком значении Q должно применяться умеренно (кроме тех случаев, когда умышленно достигается искусственное звучание - например, искаженный “телефонный” голос можно получить путем усиления в области 1 кГц).

Частоты, которые полезно помнить

Сеть (питание) шумит на частоте 50 Гц и ее гармониках. Для устранения этого надо убрать частоты 50 и 100 Гц при помощи параметрического эквалайзера, ширина полосы которого достаточно узка. Тогда это не повлияет заметно на общий звук, но устранит шумы сети. Графический эквалайзер (треть октавы) тоже применим в этой ситуации, но остальными типами эквалайзеров лучше для этого не пользоваться, так как они имеют слишком широкую (зону влияния) и регулировка может серьезно изменить звук 6ac-гитары.

Нижние частоты бас-гитары и бас-барабана лежат в области 40 Гц и менее. Чтобы придать этим звукам мощь (атаку), регулируйте частоту 80 Гц. Многие современные микрофоны, разработанные для бас-барабана, имеют небольшой пик на этой частоте, что позволяет добиться хорошего, густого звука.

Нижняя частота электрогитары - 80 Гц. Для устранения бочковатости надо вырезать частоту 200 Гц; для устранения неприятного резкого призвука - ослабить в районе 1 кГц. В любом случае, sweep эквалайзер надо настраивать на слух. Чтобы добиться высокого резкого звука, используйте фильтр плавного нарастания и спада (hi shelving control). Можно также поэкспериментировать с bell equaliser (6 - 10 кГц). Чтобы “добавить яду”, сделать “жалящим” звучание рок-гитары, просмотрите область от 1.5 кГц до 4 кГц, найдите нужную частоту и убирайте ее до тех пор, пока атака не станет такой, как нужно.

Основная проблема с акустическими гитарами, как правило состоит в том, что они звучат бочковато (из-за неподходящих микрофонов, положения микрофона, акустических характеристик помещения - или просто из-за того, что инструмент плохой). Для исправления этого недостатка можно использовать sweep equaliser: область “вредной” частоты обычно находится между 200 Гц и 500 Гц; ее надо вырезать. Усиление в области нижней середины скорее всего сделает звук резким, поэтому всегда лучше применять верхний фильтр плавного нарастания и спада, если требуется придать звуку гитары особую яркость.

Вокал также занимает большую часть частотного диапазона, при этом область 2-4 кГц регулируется для улучшения артикуляции. Стремитесь по возможности избегать большого усиления, так как естественное звучание голоса может быть потеряно. Пользуйтесь верхним фильтром плавного спада и нарастания для придания голосу яркости, если нужно; bell equaliser здесь вряд ли применим.