Спектр - что теперь?

Можно подумать, что Spectrogram - это социальная медиа-платформа, которую выбирают злодеи Бонда и злодеи из вселенной Marvel.

Это не так. Совсем наоборот. Спектрограмма - это мощный инструмент, который можно использовать для аналитических, практических и творческих целей в мире аудио. Если вы еще не используете спектрограммы в своем процессе производства или постпродакшена, читайте дальше.

Мы рассмотрим, что это такое, как понять спектрограммы, а также практическое и творческое их использование. Это может просто взорвать ваш мозг.

Звук в двух измерениях: Что такое форма волны

В наш смелый новый цифровой век все знакомы с волновыми формами аудиосигналов - вибрирующими линиями, которые представляют собой записанный звук, выраженный в терминах времени и амплитуды (громкости). Если последние шестьдесят лет вы жили в пещере, поздравляем, вот вам изображение формы звуковой волны:

В форме звуковой волны время представлено вдоль горизонтальной оси (часто называемой осью x), а амплитуда волны, или громкость, измеряется вдоль оси y (или вертикальной). По сути, это тип графика для звука.

Используя эту информацию, можно в определенной степени "прочитать" форму волны, не прослушивая запись. В приведенном выше примере видно, что сигнал постепенно становится громче с течением времени, с удобной для редактора паузой в середине. Неплохо, да?

Это удобно для задач редактирования аудио и общих производственных обязанностей. Легко увидеть, где есть разрыв между сигналами, чтобы сделать чистую вырезку, или определить, что запись имеет большой динамический диапазон, который нужно подправить с помощью компрессора.

Но с помощью формы волны вы не получите полной картины.

Введите спектрограмму.

Звук в трех измерениях: Что такое спектрограмма

Форма волны - это визуальное представление звука только в двух измерениях. Со спектрограммами вы получаете третье измерение. А именно частотное содержание звука.

Это очень важно. Благодаря этому дополнительному источнику информации вы сможете прочитать гораздо больше об аудиофайле еще до того, как прослушаете его.

Понимаете, о чем я? Нет?

Не волнуйтесь. Спектрограммы могут вызывать недоумение, если вы не знаете, как они работают (подробнее об этом ниже). Если вам кажется, что приведенная выше картинка сложна для расшифровки, подумайте вот о чем: изначально спектрограммы создавались на бумаге в виде черно-белых диаграмм.

С тех пор все изменилось, и сегодня научиться читать спектрограмму довольно просто. Давайте рассмотрим, как "увидеть" звук.

Анализ спектрограммы: как читать спектрограмму

Как и на волновой форме, на спектрограмме время движется вдоль оси x. Отличие в том, что другая ось представляет собой частотный спектр, где низкие частоты находятся внизу и простираются до верхних пределов человеческого слуха.

По оси y вы увидите все отдельные частоты, составляющие звук: основную частоту, или корневую частоту, которая придает звуку воспринимаемую высоту, и гармоники, которые создают его уникальный цвет и тон.

Громкость конкретного звука определяется по "тепловой карте" сигнала. Она может быть представлена цветом или интенсивностью, в зависимости от используемого программного обеспечения для создания спектрограммы. Но по сути, чем громче звук, тем ярче он светится. Гитаристам это нравится.

Примеры спектрограмм

Говорить об этом хорошо, но чтобы было проще понять, давайте посмотрим на некоторые распространенные инструменты и на то, как они выглядят в визуальном представлении.

Во всех приведенных ниже примерах я использую редактор RX от iZotope для просмотра спектрограмм. В RX, чем ярче изображение, тем больше амплитуда ноты.

Акустический бас

На этом (по общему признанию, шумном) образце акустической басовой партии вы можете увидеть мощные низкие частоты как самую яркую часть изображения. в нижней части графика.

Вертикальные линии - это звук перебираемых струн. Они преходящи и содержат больше гармонического содержания, чем настоящие длительные ноты.

Саксофон

Саксофон - гармонически богатый инструмент. На этом примере вы можете увидеть самую низкую частоту в виде самых больших и ярких линий в районе 300-400 Гц, а все гармоники сложены сверху, как аппетитная куча блинов. Видно, что саксофон занимает место во всем частотном спектре.

Речь

У разговорной речи меньше обертонов (или блинов, если хотите), но спектрограмма все равно может многое рассказать о звуке. Различные гласные и согласные звуки будут проявляться на разных частотах. При достаточной практике на основе одной лишь спектрограммы можно сделать обоснованное предположение о том, что говорят.

Если вы хотите попробовать, в этом примере я говорю: "Это пример устного слова".

Виниловая пластинка

Здесь я использовал образец красивого пения тенора на старой потрескавшейся записи. На этой спектрограмме легко заметить, что амплитуда пения ярче на фоне фонового шума записи. Обратите внимание, что в пении больше гармоник, чем в речи.

Перкуссия

Наконец, давайте рассмотрим перкуссию. Перкуссионные инструменты не полагаются на определенную частоту в качестве идентифицирующего фактора. Вместо этого они занимают большую часть частотного спектра.

Приведенный выше пример - это цикл игры полного комплекта. Вы можете четко увидеть самые большие переходные удары в виде ярких пиков по всей оси y. Кик-барабан (с самой низкой частотой) отображается в виде ярких пятен в нижней части графика, а хай-хэты - в виде ярких вертикальных линий в верхней части. Самая сильная частота здесь - 10 кГц.

Вы также можете увидеть более длинный хвост сигналов на 2 и 4. Они отображаются как переходные, с затухающим со временем сигналом.

Если вы чувствуете фруктовое настроение, попробуйте определить, как этот бит звучит ИРЛ ;)

Как просмотреть спектрограмму: Лучшие аудиопрограммы для работы со спектрограммами

Для просмотра аудио в виде спектрограммы вам понадобится специальное программное обеспечение. Имейте в виду, что вам придется работать с целым аудиофайлом. Это может быть крошечный фрагмент длинной записи или целый микс. Вы не сможете просмотреть спектрограмму во время записи.

Капиш? Вот лучшее аудиопрограммное обеспечение для работы со спектрограммами.

iZotope RX

Это популярное программное обеспечение является отраслевым стандартом в области звукового дизайна и постпродакшена благодаря наличию в вашем распоряжении интеллектуальных инструментов для очистки даже самого проблемного звука.

Хотя с помощью этого инструмента можно сделать многое, наиболее полезным для работы в пост-версии я считаю инструмент Spectral Repair. Он позволяет выделить проблемные частоты и очистить их.

Adobe Audition

Еще один популярный инструмент в мире постпроизводства, Adobe Audition включает в себя инструмент спектрального редактирования и различные инструменты шумоподавления в составе пакета. Это отличный вариант для совместной работы над проектами с другими пользователями Adobe.

Steinberg Wavelab

Еще один гигант в области редактирования аудио, Wavelab, имеет вид спектрограммы с инструментами для редактирования определенных частотных диапазонов. Эта функция включена в чуть менее дорогую Wavelab Elements. Хорошая новость для экономных. Кстати говоря...

Audacity

Audacity - это аудио рабочая станция с открытым исходным кодом и множеством функций. Лучше всего то, что она совершенно бесплатна. В ней есть просмотр спектрограммы и базовые инструменты шумоподавления.

Может быть, у него и нет всех "колокольчиков" и "свистков", как у его более крупных конкурентов, но он точно не слишком обременителен для кошелька. Это делает его отличным способом для новичков изучить спектральное редактирование и способы его применения в рабочем процессе.

Практическое и творческое использование спектрограмм

Помимо того, что спектрограммы являются визуально привлекательным отображением звука, они имеют множество практических и творческих применений во многих областях.

Очистка и восстановление звука

Из всех различных способов использования спектрограмм этот, пожалуй, самый полезный для музыкантов.

Допустим, у вас есть старая пыльная виниловая пластинка, которую вы хотите взять за образец для своего следующего гимна. (Не забудьте сначала получить разрешение!).

После захвата звука вы можете использовать спектрограмму, чтобы выявить щелчки, хлопки, треск и другие нежелательные шумы винила и уменьшить или устранить их. В результате вы получите чистый сэмпл для творческой обработки. Ваш конечный шедевр будет звучать безупречно.

Еще один способ использования спектрограмм в студии - удаление нежелательных шумов в записях. Например, если оборудование вашего гитариста страдает от электрических шумов, вы можете "увидеть" частоту помех и убрать ее.

Спектрограммы также часто используются для удаления нежелательных шумов вокалистов или диалогов в процессе пост-продакшна, например, щелчков или плюсиков.

Анализ смеси и решение проблем

Если у вас есть микс, который не дает вам покоя, попробуйте посмотреть на него как на спектрограмму. Проанализируйте частотный контент на предмет проблемных зон, которые можно устранить с помощью разумного использования эквалайзера.

Вы также можете использовать просмотр спектрограммы на эталонном треке и посмотреть, как весь спектр сопоставляется с вашим миксом.

Звуковой дизайн

Спектрограмма может быть использована для создания совершенно уникального звучания. Манипулируя или применяя эффекты к определенным частотам, а не ко всему спектру инструмента/источника звука, можно создавать новые и интересные текстуры.

Вы можете пойти еще дальше. Используйте спектральное редактирование, чтобы "нарисовать" фигуры на спектрограмме и воспроизвести "картинку" в виде частотного содержания. Это может привести к интересному, а иногда и неестественному звучанию.

Aphex Twin сделал именно это на своем EP "Windowlicker" 1999 года. Вы можете ознакомиться с этим и другими примерами на этом увлекательном сайте.

Другие способы использования спектрограммы

Спектрограммы - это не только забава музыкантов и постпродакшенов. Их можно использовать для различения птичьих песен, уменьшения шумового загрязнения и для обучения алгоритмов обработки речи. По спектрограммам можно даже отслеживать движение тектонических плит. Действительно, ча-ча-слайд.

Заключение

Спектрограммы становятся все более распространенным инструментом в музыкальном производстве как на практическом, так и на творческом уровне. Помимо исправления зашумленной речи или записей, вы можете создавать невиданные ранее звуки и текстуры.

На любой бюджет найдется компьютерная программа спектрограммы, так что выбирайте ее, погружайтесь и начинайте обрабатывать!

Теперь произносите слово axis снова и снова, пока оно не станет звучать странно.