Exercicis Resolts d'Àudio: Compressors, Equalitzadors i Multicanal

Exercicis Resolts d'Àudio: Tema 3

Exercici 1: Generació d'Àudios 5.1

El dibuix mostra 7 micròfons. Els senyals s'utilitzen per generar 5 àudios per a un sistema 5.1 mitjançant postproducció. Com generaràs els àudios del 5.1?

Resposta: Els micròfons omnidireccionals són adequats per captar baixes freqüències i sons llunyans (a costa de recollir més soroll). El canal .1 (LFE) no està definit, sol ser la part per sota de 100 Hz d'alguns dels canals principals.

Exercici 2: Taula Comparativa d'Estàndards d'Àudio

Completeu la següent taula, indicant a les respectives columnes:

• Configuració d'altaveus (per exemple, 5.1)
• Si l'estàndard és matricial o digital
• Si l'àudio de l'estàndard està codificat amb pèrdues (de qualitat)
• Comentaris que ajudin a interpretar com és l'estàndard (opcional).

Exercici 3: Configuració d'Altaveus i Estàndards Multicanal

Indica quins dels següents estàndards multicanals ens permetrien una configuració d'altaveus com la que mostra la figura: Dolby ProLogic II, DTS, Dolby Atmos.

Resposta: Tots ells poden alimentar els 6 altaveus de la figura:

• Dolby ProLogic II: L, C, R, Ls, Rs (en 2 canals) + efectes
• DTS: L, C, R, Ls, Rs + efectes (en canals independents)
• Dolby Atmos: Una de les opcions és la configuració anterior

Exercici 4: Identificació d'Estàndard Multicanal en una Sala

Quin estàndard multicanal hi ha darrere d'aquesta configuració de sala?

Resposta: Es tracta d'un estàndard Auro-3D 9.1, ja que té altaveus a 2 altures i, a diferència del format 11.1, no té ni TOP ni HIGH_C.

Exercici 5: Canal LFE en Dolby Atmos

On enviaries un canal LFE en Atmos, a un bed channel o a un object channel?

Resposta: En Atmos, el canal LFE s'assigna a un "object channel" en lloc de a un "bed channel". Això permet ajustar millor la percepció de la mida dels objectes d'àudio.

Exercici 6: Equalitzador Shelving Substractiu

Dibuixa la corba d'un equalitzador shelving de tipus substractiu que faci que una pista d'àudio soni més aguda. Raona la resposta. No t'oblidis de numerar els eixos i posar valors concrets.

Resposta: Un equalitzador shelving (esglaó) permet sumar o restar alguns dBs al senyal d'àudio des dels 20 Hz fins a una determinada freqüència de tall o des d'una determinada freqüència de tall fins als 20 KHz.

En aquesta ocasió ens demanen que la pista soni més aguda, el que implicaria sumar alguns dBs des d'una determinada freqüència de tall fins als 20 KHz.

Com ens demanen que l'equalització sigui substractiva, significa que no puc sumar dBs sinó restar; llavors la idea és restar dBs a la banda oposada d'on els voldria sumar. La solució serà un shelving cut a les baixes freqüències, semblant al de la figura on la freqüència de tall la tenim als 500 Hz però seria vàlida qualsevol resposta que faci el tall en un punt on clarament quedin les altes freqüències a 0 dB. El nombre de dBs que hem restat (10 dB) també és un valor orientatiu, depenent de la sensació sonora que busquem.

Exercicis Resolts d'Àudio: Tema 2

Com la compressió introdueix atenuació, aquesta es compensa pujant el volum de sortida (makeup gain). La idea és que si a l'entrada tenim 0 dB, a la sortida també els tinguem, com es mostra a la següent figura:

Veiem a continuació un possible gràfic IN/OUT d'un limitador:

En compressió paral·lela per mastering:

• Ratios petites (2:1 o 1.5:1)
• Threshold molt baix (-40 o -60)
• Soft Knee
• Atac ràpid
• Release intermedi d'uns 150 ms (compromís dels efectes no desitjats)
• Guany depèn de com quedi el nivell final

A continuació tenim el gràfic IN/OUT d'un expansor 1:2. Observem que un expansor no implica pèrdua de nivell, per la qual cosa no disposa de guany.

La següent figura mostra el gràfic IN/OUT d'un expansor 1:10, que actua com a porta de soroll:

Exercici 7: Filtres HPF i LPF

HPF = 6dB/oct. FREQ = 500Hz.
LPF = 18dB. FREQ= 5000KHz.

Resposta: Tenim un filtre pas-alt HPF amb tall a 500Hz, que cau 6dB/octava (6dB cada vegada que dividim la freqüència entre 2). Així, com la freqüència de tall és aquella a la qual el guany ja ha caigut 3dB, a 500Hz estem a -3dB i a 250Hz estaríem a -9dB.

Tenim un filtre pas-baix LPF amb tall a 5000Hz, que cau 18dB/octava (18dB cada vegada que multipliquem la freqüència per 2). Així, com la freqüència de tall és aquella a la qual el guany ja ha caigut 3dB, a 5000Hz estem a -3dB i a 10000Hz estaríem a -21dB.

Exercici 8: Filtres HPF i LPF (2)

HPF = 18dB/oct FREQ = 200Hz
LPF = 6dB/oct FREQ = 1000Hz

Resposta: La corba es forma a partir dels dos filtres de l'equalitzador.

El filtre etiquetat com HPF és un filtre passa-altes que deixa passar – entenem com deixar passar que el filtre està a 0 dB - les freqüències per sobre de 200 Hz. Per sota de 200 Hz, la corba baixa 18 dB/octava, és a dir, 18 dB cada vegada que la freqüència es divideix entre 2 (en el dibuix, a 100 Hz estarà a -18 dB i a 50 Hz – ja fora del gràfic - estarà a -36 dB).

El filtre etiquetat com LPF és un filtre passa-baixes que deixa passar – entenem com deixar passar que el filtre està a 0 dB - les freqüències per sota de 1 KHz. Per sobre de 1 KHz, la corba baixa 6 dB/octava, és a dir, 6 dB cada vegada que la freqüència es multiplica per 2 (en el dibuix, a 2 KHz estarà a -6 dB, a 4 KHz estarà a -12 dB i a 8 KHz estarà a -18 dB).

Recordem que a la freqüència de tall, per definició, el nivell ja ha baixat 3 dB. Així es mostra a la figura però a efectes de puntuació de l'exercici també s'han donat per bones les respostes on es considera que el nivell comença a baixar a partir de la freqüència de tall.

Exercici 9: Filtres HPF i LPF (3)

HPF = 6dB FREQ = 400Hz
LPF = 12dB FREQ = 4000kHz

Resposta: La corba es forma a partir dels dos filtres de l'equalitzador.

El filtre etiquetat com HPF és un filtre passa-altes que deixa passar – entenem com deixar passar que el filtre està a 0 dB - les freqüències per sobre de 400 Hz. Per sota de 400 Hz, la corba baixa 6 dB/octava, és a dir, 6 dB cada vegada que la freqüència es divideix entre 2 (en el dibuix, a 200 Hz estarà a -6 dB, a 100 Hz estarà a -12 dB i a 50 Hz estarà a -18 dB).

El filtre etiquetat com LPF és un filtre passa-baixes que deixa passar – entenem com deixar passar que el filtre està a 0 dB - les freqüències per sota de 4 KHz. Per sobre de 4 KHz, la corba baixa 12 dB/octava, és a dir, 12 dB cada vegada que la freqüència es multiplica per 2 (en el dibuix, a 8 KHz estarà a -12 dB).

Recordem que a la freqüència de tall, per definició, el nivell ja ha baixat 3 dB. Així es mostra a la figura però a efectes de puntuació de l'exercici també s'han donat per bones les respostes on es considera que el nivell comença a baixar a partir de la freqüència de tall.

Exercici 10: Filtre Pas-Alt

Suposa que apliques a un àudio un filtre pas-alt amb freqüència de tall 2 KHz i pendent 12 dB/octava per tal de reduir uns sorolls que apareixen. Respon a les següents preguntes:

a) Quants dB es reduirien els sorolls que puguin haver a 8 KHz? El filtre deixa passar les freqüències per sobre de 2 KHz. Qualsevol àudio per sobre d'aquesta freqüència no es veurà afectat. Així, un soroll a 8 KHz no es veurà afectat.

b) Quants dB es reduirien els sorolls que puguin haver a 500 Hz? El filtre retalla les freqüències per sota de 2 KHz. Concretament, redueix 12 dB cada vegada que la freqüència baixa a la meitat. Per tant, un àudio a 1 KHz es veurà reduït 12 dB i un àudio a 500 Hz (1 KHz / 2) es veurà reduït 24 dB.

c) Té sentit aquest filtre per a reduir el soroll elèctric? Es notaria? El soroll elèctric apareix a múltiples de 50 Hz però rares vegades apareix per sobre de 1 KHz. Per tant, com que el filtre atenua les freqüències per sota de 2 KHz, l'efecte es notarà.

d) Té sentit aquest filtre per a reduir els Clicks? Es notaria? Els clics són sorolls impulsius, que afecten a quasi totes les freqüències. Per tant, el filtre es notarà però no serà determinant per a la reducció dels clics.

Exercici 11: Configuració de Plugin

Digues quina és la sortida d'aquest plugin si entren -5 dB, amb els paràmetres que mostra la figura.

Resposta: Cap dels mòduls està en bypass i el sidechain no està activat. El compressor només actua per senyals per sobre de -10 dB; la porta només actua per senyals per sota de -15 dB. Com l'entrada té -5 dB, només està afectada pel compressor. La ràtio és 2.5:1. Com el senyal de -5 dB està 5 dB per sobre del llindar de -10 dB, la sortida només estarà 2 dB per sobre del llindar, i serà -10+2= -8 dB. Aquí caldrà afegir els 6 dB de guany del compressor i la sortida és -8+6= -2 dB.

Exercici 12: Equalitzador per a Veu

Respondre a les següents dues preguntes:

a) Dibuixa la forma d'ona d'un equalitzador que aplicaries a una veu per fer funcions de DeEsser i on també volguessis millorar la intel·ligibilitat. Raona-ho. No t'oblidis de nombrar els eixos i posar valors numèrics a la corba.

b) En aquest cas, tindria sentit una EQ substractiva?

Resposta:

a) En un DeEsser busquem reduir les freqüències al voltant dels 6 KHz. Per millorar la intel·ligibilitat, és habitual realçar 2-3 dB la banda al voltant dels 2-4 KHz. El resultat podria ser semblant a la següent figura:

b) L'equalització és majoritàriament substractiva. Per a la intel·ligibilitat potenciem els 2-4 KHz; es podria aconseguir un efecte semblant reduint al voltant dels 500 Hz, però tractant-se d'un ajust de pocs dB, la solució additiva és la més efectiva.

Exercici 13: Configuracions Permeses per Estàndards

Marca les configuracions permeses per a cadascun dels estàndards següents:

Exercici 14: Anàlisi de Processador de Dinàmica

El següent gràfic correspon a un processador de dinàmica. Digues si es tracta d'un compressor o un expansor i digues quin és el seu llindar, factor de compressió (o expansió) i guany aplicat (si en té).

Resposta: Per entrades fins -50 dB, la pendent de la corba és 45º. Això vol dir que no està alterant la dinàmica (el llindar és -50 dB). Per sobre de -50 dB, cada 30 dB que augmenta l'entrada, la sortida només ho fa 10 dB (o sigui, factor 3:1 i comprimeix). Quan l'entrada és -50 dB, la sortida és -30 dB i això vol dir que el compressor està aplicant un guany de 20 dB. Per tant, es tracta d'un compressor amb un llindar de -50 dB, un factor de compressió de 3:1 i un guany de 20 dB.

Exercici 15: Conversor de Formats d'Àudio

La figura mostra un equip conversor de formats, que a més incorpora un switch en la posició superior central. Indica el nom de cadascun dels formats d'àudio que apareixen.

Resposta: MADI té connexions BNC i de fibra òptica. Ethersound té connexions RJ45 de tipus IN i OUT. AVB té una única connexió. Cobranet i Dante tenen primari i secundari. Visualment, els formats Cobranet i Dante no es poden diferenciar.

Exercici 16: Filtre per a Minimitzar l'Efecte Proximitat

Per a la veu d'un conferenciant, quin d'aquests dos filtres ens convé més si volem minimitzar l'efecte proximitat (sabem que el micro és direccional i que el locutor tendeix a canviar la distància entre micro i boca)?

Resposta: El filtre pas-alt és més adequat que el pas-baix per minimitzar l'efecte de proximitat en la veu d'un conferenciant. Això es deu al fet que l'efecte de proximitat tendeix a realçar les freqüències greus, i un filtre pas-alt pot ajudar a contrarestar aquest efecte.

Exercici 17: Corba Entrada/Sortida d'un Expansor

Dibuixa la corba entrada/sortida d'un expansor amb un llindar de -30 dB i una ratio 1:3. Tot i que a la majoria de casos els expansors no disposen de guany (makeup gain), el que nosaltres farem servir sí que en té i per això es demana que estableixis el guany necessari perquè no perdem volum en els passatges que originàriament estaven a 0 dB. Raona la resposta. No t'oblidis de numerar els eixos i posar valors concrets.

Resposta: Un expansor és un element que baixa el volum als sons que estan per sota del llindar. Així, en aquest cas, per cada dB que un so a l'entrada de l'expansor estigui per sota de -30 dB, a la sortida ho estarà 3 dB.

Per tant, la corba entre 0 i -30 dB és una línia a 45º on el volum que entra és el que surt; i per exemple si li entra un àudio a -40 dB, com està 10 dB per sota del llindar, a la sortida estarà 30 dB per sota (quedarà a -60 dB). Amb aquests dos punts, podem traçar l'altre línia de la corba entrada/sortida.

En compressors el guany és un paràmetre necessari ja que actua baixant el que sona fort i per no tenir pèrdua de volum, es dona un guany. En els expansors hem vist que el que sona fort no perd nivell i per aquest motiu no s'ha de donar cap guany (guany = 0 dB).

Exercici 18: Anàlisi de Projecte ProTools amb Sidechain

Suposa una situació en la que disposes d'un projecte ProTools amb només dos pistes de veu, a les que anomenem Audio_A i Audio_B. Com veus a la figura, Audio_A té aplicat un compressor, amb els paràmetres que es mostren. Raona què sonarà a la sortida d'aquest projecte, intentant ser el més detallat possible. Explica també si estem fent servir (o no) un ghost trigger.

Resposta: Primer de tot, observem que la pista Audio_A està en Solo; per tant la pista Audio_B no sonarà. El compressor té el sidechain activat i com a senyal de sidechain actua el bus1, que a la seva vegada prové de la pista Audio_B. Tot i que Audio_B està en Mute, com l'enviament està en prefader (PRE activat) el senyal arriba al bus1. El compressor és 2:1 amb llindar de -20 dB.

El sidechain té activat un filtre pas-alt que talla a 4 KHz. Per tant, la compressió actuarà per sobre dels 4 KHz. Observem que el filtre pas-baix de 300 Hz no està activat.

En conclusió, a la sortida tindrem la pista Audio_A, que es comprimirà en un factor 2:1 quan el nivell d'Audio_B per sobre dels 4 KHz superi els -20 dB. Per tant, notarem que el nivell d'Audio_A baixa quan el nivell d'Audio_B per sobre dels 4 KHz superi els -20 dB. Com el senyal que actua de sidechain no s'escolta a la sortida, estem fent ús d'un ghost trigger.

Exercici 19: Anàlisi de Projecte ProTools amb Sidechain (2)

Suposa una situació en la que disposes d'un projecte ProTools amb només dos pistes de veu, a les que anomenem Audio_A i Audio_B. Com veus a la figura, Audio_A té aplicat un compressor, amb els paràmetres que es mostren. Raona què sonarà a la sortida d'aquest projecte, intentant ser el més detallat possible.

Observem que cap de les pistes està en Solo o en Mute, per la qual cosa sonen les dos pistes.

El compressor té el sidechain activat i com a senyal de sidechain actua el bus1, que a la seva vegada prové de la pista Audio_B. El compressor és 3:1 amb llindar de -30 dB.

El sidechain té activat un filtre pas-baix que talla a 300 Hz. Per tant, la compressió actuarà per sota dels 300 Hz. Observem que el filtre pas-alt de 100 Hz no està activat.

En conclusió, a la sortida tindrem la pista Audio_B (tal qual) i la pista Audio_A, que es comprimirà en un factor 3:1 quan el nivell d'Audio_B per sota dels 300 Hz superi els -30 dB. Així, escoltem les dos pistes però quan Audio_B té baixes freqüències baixem Audio_A.

Àudio Multicanal

1. Introducció a l'Àudio Multicanal

L'objectiu sempre és recrear la sensació que estem escoltant una cosa en viu. Els ambients típicament s'enregistren en estèreo. El millor sistema estèreo és el que amb 2 altaveus reprodueix davant les nostres oïdes qualsevol senyal sonor conservant les referències espacials del so original. Un gran problema és que els oients no solen estar en la posició òptima d'escolta (a no ser que usem auriculars). Per això en grans concerts no s'usa estèreo sinó que es fa una mescla pensant en mono ja que no podem tolerar que una persona a la dreta de la sala de concerts no escolti el que li arriba per l'altaveu de l'esquerra de la sala, si estem emetent en estèreo. L'enregistrament es pot fer des de dos punts de vista: ▪ Fent ús de tècniques microfòniques específiques (Soundfield, Fukada Tree,...) ▪ Posicionant els senyals provinents de pistes mono (manualment o amb tècniques més avançades com podria ser fent ús d'imatges associades).

3.2. Configuracions Envolupants

Es vol reproduir l'àudio tal com succeïa en l'original. Volem conservar el posicionament de les fonts sonores. En TV hi ha un referent visual que ens lliga; en ràdio el referent és mental i és de 360º, i això ens afavoreix.

L'oïda pot localitzar la posició a partir de les diferències entre el que percep l'oïda dreta i esquerra (audició binaural)

SISTEMA MONO (MONOAURAL): Basat en un únic punt de reproducció sonora. O sigui, no podem posicionar les fonts. Nomenclatura (oient al centre): L'ús és minoritari.

SISTEMA ESTEREO (ESTEREOFONIC). Dos canals: esquerra i dret. Podem crear una imatge però no cobrim els 360º.

A més, podem tenir una imatge central fantasma si reproduïm pels 2 altaveus alhora. Si l'angle és major a 60º, en el centre tindrem imatges difuses. És típic a TV, on a L i R tenim música estèreo i a L i R tenim els micròfons mono que portem per igual a L i R.

Nomenclatura (oient al centre):

SISTEMES ESTEREO MILLORATS LCR (Left Center Right): D'ús en cinemes, quan la pantalla és gran, per evitar la imatge central difusa. Afegeix un altaveu central. No s'estandarditza per la dificultat de fer arribar el format al client (ara són 3 canals). El canal C "ancla" la imatge i va bé tenir-ho per grans audiències. És típic en teatres, pels micròfons dels actors que estan al centre. En cinemes s'afegeix un canal surround, donant lloc al LCRS.

En cinema, els diàlegs han de sortir per C, doncs l'oient pot estar en molts punts de la sala.

SISTEMES MULTICANAL SURROUND Nomenclatura: Canals de rang complet / Canals d'efecte: • Un canal és de rang complet si reprodueix tota la banda (20 Hz-20 KHz). • Exemples: Mono 1.0 Estèreo 2.0 Surround 5.1. Canals frontals / Canals anteriors: • Un sistema és surround si hi ha algun altaveu al darrera. • Exemples: Mono 1/0 Estèreo 2/0 Surround 3/2

Exemple: El LCR que hem vist abans és un 3.0 3/0

3.3. Formats Envolupants Matricials

SISTEMA 3.0 2/1 2 altaveus davant (L i R) i 1 al darrera (S).

El problema és la gran distància entre davant i darrera. L'estàndard és necessari perquè la manera de posar els altaveus quadri amb la manera com s'han posicionat les fonts sonores en l'enregistrament. Ha de ser compatible amb estèreo

SISTEMA 4.0 3/1 Afegeix un altaveu central C (ideal per cine) que dona presència. Els altaveus L, R i S queden com abans. Pot afegir un subwoofer opcional per reforçar els greus.

Matrius de codificació: Codifiquen els canals de la mescla a l'estudi en estèreo i en el lloc de la reproducció podrem descodificar aquests dos canals en els 4 originals (L,C,R,S). Exemple: Dolby Stereo (1975) en cinemes. Impulsat per George Lucas i Ray Dolby, va tenir a Star Wars (1977) com a primer film. Consta de 4 canals: ▪L ▪R ▪ El que està en fase entre L i R (C) ▪ El que està en contrafase entre L i R (S). L'equivalent domèstic (amb menys qualitat) és el Dolby Surround (1982).

▪ Dolby Surround no té canal C (el canal C té sentit en cinema; no tant en entorns domèstics).

▪ El Dolby Stereo està codificat i descodificat amb reducció de soroll Dolby-A per millorar la SNR. El Dolby Surround no l'incorpora. Se'ls anomena formats envolupants MATRICIALS perquè combina tots els canals en 2 canals per fer-lo compatible amb els formats de 2 canals. En l'època on els suports analògics només permetien enregistrar fins a 2 pistes era l'única opció.

Dolby Surround permetia que amb un reproductor de vídeo VHS poguéssim escoltar coses al darrera (surround).

El Dolby Prologic (1987) és una millora del Dolby Surround, de tal manera que el Dolby Prologic té qualitat semblant al Dolby Stereo dels cinemes. Té L,C,R i S.

El Dolby Prologic II (2000) és una millora del Dolby Prologic. Incorpora un segon canal posterior, o sigui, té 5 altaveus: L,C,R,Ls i Rs. Ho segueix combinant tot en dos canals (i el d'efectes).

El Dolby Prologic IIx (2003) és una millora que permet obtenir 6.1 o 7.1 a partir d'un estèreo o un 5.1.

El Dolby Prologic IIz (2009) és una millora que afegeix 2 altaveus frontals elevats que ajuden a percebre sons envolupants en l'eix vertical. Així, permet passar de 5.1 a 7.1 i de 7.1 a 9.1.

En tots aquests sistemes matricials, es poden produir diafonies entre canals.