Громкость звука: тайны и секреты

Вы когда-нибудь сталкивались с ситуацией, когда разные люди совершенно по-разному воспринимают один и тот же звук - одному неслышно слов, другому, наоборот, слишком громко, а для третьего уровень громкости идеален? Так происходит потому, что громкость – понятие субъективное, и каждый человек по-своему воспринимает тот или иной звук.

Громкость позволяет нашей слуховой системе располагать звуки по определённой шкале, которая является своего рода условной градацией, помогающей нам дать оценку уровню громкости того или иного сигнала, опираясь на свои ощущения, которые, к сожалению, далеко не всегда напрямую связаны с реально происходящими физическими процессами. Объясняем: можно создать звуковые сигналы большой интенсивности, не вызвав ощущения громкости, но, повредив при этом слуховую систему. Такая ситуация может возникнуть, если сигналы будут слишком короткими (менее 35 мс) или слишком низкочастотными (ниже 20 Гц).

Так происходит потому, что восприятие громкости зависит не только от интенсивности звука, но и от его частоты, длительности, спектрального состава и многих других факторов. Кроме того, на восприятие звука оказывают влияние нелинейность нашего слуха и особенности конструкции слухового анализатора – от наружного уха до слуховой коры головного мозга.

Fletcher-Munson Curves

Понять взаимосвязь объективных параметров и субъективно воспринимаемого психофизического уровня громкости помогают кривые равной громкости (Fletcher-Munson Curves). Они достаточно полно описывают взаимосвязь объективных параметров и субъективно воспринимаемого психофизического уровня громкости.

Здесь всё довольно просто: человек надевает наушники и слушает эталонный тон с частотой 1000 Гц и заданным уровнем, после чего в эти же наушники подаётся тон другой частоты, и испытуемому необходимо субъективно уровнять громкости этих тонов. Показания записывают в таблицу, строится график.

Таким образом, значения максимальной чувствительности слуха находятся в местах, где значения графика минимальны – в диапазоне от 2000 до 5000 Гц (именно в этом диапазоне находится основная область частот человеческой речи).

По мере увеличения уровня звукового давления кривые спрямляются, что говорит о том, что восприятие звука становится более линейным. Этот факт отчасти объясняет то, почему нам кажется, что когда звук громче, это лучше. Такой принцип лежит и в основе тон-компенсаторов (кнопка loud), которые есть в каждой магнитоле.

Комфортное прослушивание

Звуковое давление в диапазоне от -5,4 дБ до 2,4 дБ комфортно для человеческого уха – если уровень сигнала будет находиться в этом диапазоне, то, к примеру, при просмотре телевизора у вас не возникнет потребности в увеличении или уменьшении громкости звука. Но! Звуковое давление значительной части необработанного звукового контента превышает 20 дБ, а разброс среднего уровня громкости для различного звукового материала и того выше.

Такая проблема – результат использования в качестве инструментов регулирования громкости лимитирования или компрессирования. Они являются достаточно примитивными и не учитывают психоакустические модели восприятия.

Что касается нормализации звукового материала по пикам, она также не обеспечивает устойчивое субъективное ощущение равной громкости.

Как правило, вещательный сигнал формируется из различных чередующихся источников звука. Они могут быть разными по динамическим диапазонам и среднему уровню громкости, например, рекламные вставки, громкость которых довольно часто преднамеренно максимально завышена. Это делается для привлечения внимания телезрителей к содержанию того или иного рекламного ролика.

Схема проста: вы смотрите фильм, и вдруг после тихой сцены под -24 дБ на экране появляется рекламный ролик с уровнем -10 дБ, приведённый по пикам, что заставляет вас невольно обратить всё своё внимание на рекламу.

После жалоб потребителей о возникновении подобных ситуаций Европейский вещательный союз разработал рекомендацию 128 (R128): «Контроль должен осуществляться не по пиковым значениям сигналов, а по значениям громкости».

То есть вместо того чтобы сосредоточиться на том, насколько максимальный пиковый уровень программного материала приближается к 0dBFS (полная шкала), в момент, когда динамический диапазон материала программы указывает на смещение «центра тяжести» громкости программы, измерение должно как бы «плавать».

Надо заметить, что разработанная и стандартизованная процедура оценки громкости сигналов позволяет достаточно точно определить субъектный уровень восприятия громкости.

Ещё один немаловажный пункт рекомендации - требование ограничения максимального уровня звукового сигнала по истинным пиковым значениям, что позволяет обеспечить сохранение максимально возможного динамического диапазона без искажений в результате переполнения в процессе цифро-аналогового преобразования в звуковоспроизводящей системе.

Важно помнить и о том, что используемые в вещании алгоритмы кодирования в процессе обработки могут изменять пиковые значения звуковых сигналов, а это может стать причиной эффектов переполнения или ограничения и впоследствии слышимых искажений.

В данном случае предварительное ограничение истинно пиковых значений позволяет обойтись минимальным защитным интервалом, не рискуя переполнением.

Что касается нашей страны, методика контроля громкости, используемая ФАС, хоть и основана на измерительной процедуре EBU, но всё же устанавливает строгие требования касательно контроля скачков громкости во время выхода в эфир рекламы.

Но стоит заметить, что одной лишь предварительной нормализации, даже по среднему уровню громкости, подготавливаемых к эфиру программ часто недостаточно для того чтобы выполнить требования по удержанию громкости и избежать штрафов. Особенно это относится к программам с высоким динамическим диапазоном, прерываемым рекламой - во время трансляции очень тихих фрагментов они могут выйти за рамки допустимых значений и повлечь за собой штрафные санкции.

И здесь на помощь придут процессоры автоматического контроля громкости, которые позволяют как эффективно справиться со скачками громкости, так и обеспечить должный её уровень для прямого эфира, когда предварительная обработка невозможна.

Особенность данного оборудования состоит в возможности осуществлять мониторинг значений громкости и пиков удалённо, по локальной сети, а при необходимости, и сохранять результаты измерения для последующего анализа.

Таким образом, процессоры автоматического контроля громкости могут использоваться как для тонкой настройки оборудования, так и в качестве системы контрольной записи, позволяющей в случае необходимости эффективно реагировать на замечания со стороны контролирующих органов.

К слову, такие процессоры – идеальное решение как для радиостанций, так и для телеканалов, ведь пока вы будете наслаждаться рабочим процессом, данное оборудование обеспечит соблюдение всех рекомендаций в области нормирования звуковых сигналов в телерадиовещании.