Качество радиовещания: подводные камни

Михаил Сергеев

Проверим алгеброй гармонию

Техника позволяет донести до слушателей плоды труда творцов, но она же накладывает ограничения. Довольно часто приходится сталкиваться с ситуациями, когда технические ресурсы используются творческими работниками не вполне адекватно или вовсе не по назначению. Возникают трения, и дело может дойти до скандалов.

Вывод прост: готовь сани летом. То есть нужно заранее позаботиться об организации процесса подготовки материалов для эфира и отметить технические границы, за которые не должны выходить творцы. Последних необходимо проинформировать, какими последствиями грозит их самодеятельность. Дело «технарей» — если не предотвратить, то предупредить. Способ достижения поставленной цели тоже не нов — это технологическая карта, примерно такая, как на рисунке 1.

Рис. 1. Технологическая карта радиовещания

Из моря фонограмм редактор вылавливает интересующие его произведения и готовит их к эфиру: расставляются метки, вводятся атрибуты и так далее. Редакция новостей ищет и находит информацию об интересных событиях и превращает ее в фонограмму. Специально обученный человек занимается компиляцией — из набора фонограмм собирает программу, которая в виде электрических сигналов уходит к передатчику. Музыка и новости, стихи и проза, объявления и реклама путешествуют по радиостанции в виде электрических сигналов.

Но всякому движению нужен регулировщик. Именно таким символом и отмечены на технологической карте места, где нужен технический надзор. Последнее слово всегда принадлежит творцам, они вправе ехать хоть на желтый, хоть на красный, но при одном условии: если эта свобода не вредит делу.

Итак, по формальному признаку я все фонограммы разделил на две группы: готовые и собственного производства. Начнем с готовых.

Основа программы большинства радиостанций — музыка. Она может быть взята с оригинального компакт-диска, огромные коллекции фонограмм в компрессированном виде (МР3) можно найти в интернете, есть и специальные рассылки для радиостанций.

По большому счету, не так уж важно, откуда именно попадает фонограмма в фонотеку станции, внимание следует обратить на другое — ее качество. Самый простой способ оценки — прослушать запись; опытному звукорежиссеру этого вполне достаточно. Слух, однако, инструмент капризный, и полезно дополнить прослушивание техническим контролем.

Моносовместимость

Радиовещание у нас называется стереофоническим, но часть радиослушателей, выбирает вручную или автоматически режим «моно», об этом следует помнить и проверять фонограммы на моносовместимость.

Возьмем для примера трек «Бомбардировщики» с одноименного альбома С. Чигракова. Записана фонограмма с выдумкой: в стереорежиме голос Чигракова, поющего текст: «Мы летим, ковыляя во мгле, мы ползем на последнем крыле. Бак пробит, хвост горит, и машина летит на честном слове и на одном крыле», едва-едва слышен, а в монорежиме его нет вовсе! Доля слушателей с монофоническими радиоприемниками невелика, и в телевизорах появился стереозвук, но серьезные люди должны учитывать даже малости. В данном случае дело инженера — предупредить. Если программные службы считают, что несомненные достоинства произведения перевешивают «мелкие недостатки», значит, так тому и быть. Но пусть потом не спрашивают, куда голос подевался.

Уровень

Для примера были взяты фонограммы, представляющие основные направления современного музыкально-технического творчества, и произведен анализ спектра. Были вычислены средние и амплитудные значения сигнала (таблица 1).

Рис. 2. Сигналы разных жанров в полном диапазоне частот

Таблица 1. Максимальные (пик) и средние (RMS) значения уровня сигнала фонограмм различных музыкальных жанров
Жанр	№	Уровень, дБFS
		Пик (L/R)	RMS (L/R)
Джаз	1	-4,0/-4,5	-25,8/-25,4
Российская эстрада	2	0,0/0,0	-11,3/-12,3
Эстрада 90-х	3	-0,6/-0,3	-19,5/-19,0
Современная эстрада	4	-2,7/-2,6	-15,9/-16,0
Эстрада 80-х	5	-0,2/-0,2	-12,6/-13,8

Почему-то звукорежиссеры обращают внимание на различия уровней сигналов в левом и правом каналах. Для трека 4 это различие едва достигает 0,1 дБ, а для трека 1 составляет 0,5 дБ, но можно ли считать, что имеет место перекос? Если бы стереопанорама состояла из одного источника звука, тогда различие уровней однозначно определяло бы его положение на линии базы. Равновесие стереопанорамы, состоящей их нескольких источников, зависит от особенностей сигналов этих источников, и субъективному ощущению равновесия далеко не всегда соответствует равенство уровней, ведь и спектральные, и временные характеристики тоже имеют значение (рисунок 2).

Нужно обратить внимание на сами значения уровней для треков. Пиковые значения отличаются на 4 дБ, средние — почти на 15 дБ или в 5 раз, если по напряжению, а по мощности — в 25 раз. Даже самый умный процессор не сможет привести эти сигналы к общему знаменателю, что-нибудь да всплывает: будут заметны или обработка, или различия в громкости звучания. Немного облегчить ситуацию можно путем коррекции уровня сигналов, например, подтянуть пиковые значения до 0 дБFS. В результате пиковые значения уровней сигналов станут равными, сохранится только различие средних значений, они приведены в таблице 2.

Таблица 2. Средние значения уровней сигналов фонограмм различных музыкальных жанров при нормированных максимальных значениях
№ фрагмента	RMS, дБFS
1	21
2	11,7
3	19
4	13,2
5	12,5

Различия RMS уменьшились до 9 дБ, но фонограмма 1 все равно будет звучать тише, о чем следует честно предупредить творческий персонал. Можно «вытянуть» уровень фонограммы, используя разного рода максимайзеры, программные или аппаратные, но эта процедура всегда сопровождается искажениями.

Если в качестве целевой функции выбрана чистота звука, то следует ограничиться коррекцией уровня, если же перевешивает желание обеспечить максимальную и постоянную громкость, тогда придется смириться с искажениями.

Роль технического персонала радиостанции — разъяснить создателям программ технические ограничения, имеющиеся в ЧМ-радиовещании, и указать пути их преодоления: это коррекция уровня и отбраковка фонограмм. В качестве ориентиров можно дать следующие значения параметров для современной эстрады: максимальное значение уровня лежит в пределах -6…0 дБFS, разница между максимальным и средним уровнями составляет 10…15 дБ. Если максимальное значение превышает -2, то фонограмму лучше не редактировать, если меньше чем -2, то полезно скорректировать уровень. Потенциально достижимого уровня 0 дБFS лучше избегать, оставляя небольшой технологический запас и получая -1 дБFS.

К сожалению, пополнить список другими формальными требованиями не удается. Фонограмма — произведение искусства, и измерить его качество практически невозможно. Ни спектр сигнала фонограммы, ни цвет самого диска, ни его легальность и цена — не связаны однозначно со звучанием.

Аналогично обстоят дела и с MP3 кодерами. Не на анализатор спектра нужно смотреть, который мало что скажет даже специалисту, а слушать! Хотя и анализатор тоже может быть полезен. В радиовещании полоса частот ограничена значением 15 кГц, и нет смысла бороться за полный спектр фонограммы до 20 кГц. Более того, при компрессировании аудиоданных для хранения информации, сохранение сигнала в полосе от 15 до 22 кГц (при частоте дискретизации 44,1 кГц) впустую расходует ресурс канала. Так что слушать, слушать и еще раз — слушать. Тут звукорежиссеру и карты в руки. А если он не слышит разницы, то нам остается только завидовать…

Спектр

Особенность ЧМ-радиовещания — наличие предыскажений: при передаче высокочастотные составляющие сигнала усиливаются, а в приемнике стоит цепь коррекции, которая их ослабляет. На частоте 10 кГц коррекция составляет 10,4 дБ, то есть коэффициент передачи по сравнению с 1 кГц изменяется в 3 раза. Но в созданных по новейшим музыкальным технологиям фонограммах уровень высокочастотных составляющих и так уже близок к 0 дБFS, и еще одного подъема высоких частот такой сигнал может и не выдержать. Однако программный анализатор спектра, основанный на преобразовании Фурье, который имеется практически во всех музыкальных редакторах, этих высокочастотных составляющих не покажет.

Для преобразования берется фрагмент фонограммы размером 2 в степени N семплов (128, 256, 512, 1024, 2048 и так далее), который представляется в виде набора спектральных составляющих с постоянной амплитудой. Если энергии в высокочастотной области спектра немного, то анализатор Фурье покажет вам низкий уровень, но это ничего не говорит об амплитуде спектральных составляющих.

Для тех же фонограмм после выравнивания уровня были вычислены средние и амплитудные значения сигнала для спектральных составляющих выше 10 кГц (рисунок 3). Результаты приведены в таблице 3.

Рис. 3. Сигналы разных жанров в диапазоне частот от 10 до 20 кГц

Таблица 3. Максимальные (пик) и средние (RMS) значения уровня сигнала фонограмм различных музыкальных жанров на частотах выше 10 кГц
№ фрагмента	Уровень сигнала, дБFS
	Пик	RMS
1	-5,3	-39,5
2	0	-26,1
3	-15,6	-39,9
4	-2,0	-31,2
5	-3,9	-30,4

Амплитуда высокочастотных составляющих достигает 0 дБFS на новых российских фонограммах (фрагмент 2), когда при сведении и мастеринге используются сразу все «достижения инженерной мысли». Классический джаз и эстрада 80-х годов гораздо беднее высокими частотами: их амплитуда на 4…7 дБ ниже (фрагменты 1 и 5). Современная нормальная эстрада — «позвонче»: спад не превышает 3 дБ (фрагмент 4). На некоторых «нестарых» фонограммах высоких оказалось мало (3), хотя звучание не оставляет ощущения глухого или тембрально неровного.

Сравнив параметры сигнала с характеристикой цепи частотных предыскажений 50 мкс, легко заметить, что трек 2 без потерь через тракт явно не пройдет, но и остальным тоже достанется.

Вводя цепь предыскажений, ученые ориентировались на статистические свойства сигналов фонограмм сорокалетней давности, но тогда максимайзеров, эксайтеров и прочих «улучшайзеров» в студиях еще не было. Сегодня ситуация иная, высоких частот в спектре сигнала стало больше, и без потерь передать такой сигнал невозможно, разве что снижать уровень, — но кто на это согласится? Так что радиослушатели получат сигнал с потерями на высоких частотах, и с этим нужно просто смириться. Попытки обмануть природу, сделать звук «позвонче», поставив в тракт эксайтер, предпринимаются повсеместно, но вместе с высокими появляется «клей» — ухудшается прозрачность, разборчивость звучания. Выбирайте…

Итак, фонограммы подобраны, наведен порядок с уровнем — что делать дальше? Если вы работаете с системой автоматического вещания, то все эти фонограммы нужно переписать на жесткий диск. При сегодняшней стоимости жесткого диска 1 у. е./1 ГБ едва ли нужно экономить, компрессируя фонотеку: поток данных не должен быть меньше 256 кбит/с. И помните, что качество работы МР3-кодеров — разное. Если же исходная фонограмма доступна только в сжатом виде, то лучше воздержаться от ее обработки и перекодирования — потери качества могут стать ощутимыми. Объективных критериев нет, придется ориентироваться на слух.

Подбирая готовые фонограммы, мы можем иметь дело с несколькими версиями одного произведения. Полезно поискать самую чистую, прозрачную, ведь исправить недостатки готовой (сведенной) фонограммы едва ли удастся. При подготовке собственных материалов (программы, джинглы, отбивки, реклама) можно сразу делать как надо.

Первое, на что следует обратить внимание — уровень, тем более, что его можно объективно и точно измерить. Если музыкальная фонотека приведена по уровню к каким-то контрольным значениям, то и собственные материалы должны отвечать тем же требованиям, например, пик -0,5…1 дБ, RMS -15…10 дБ.

Полезно объяснить сотрудникам студии производства, что радиоприемники бывают у людей разные, в большинстве своем — простенькие, невысокого качества, но из этого факта не следует делать вывод, что халтура при производстве рекламы или джинглов останется незамеченной. Во-первых, есть и дорогие автомобильные системы, позволяющие оценить звук вполне объективно.

А во-вторых, даже на дешевой «мыльнице» слышна разница между качественной работой и халтурой.

Архивирование

Создавая фонотеку, следует позаботиться и о ее сохранности. Лучшее решение — скопировать фонограммы на CD-R и убрать подальше. Можно идти двумя путями: делать архивные копии в формате CD-DA или писать на CD-R файлы в формате PCM wav. Каждый из путей имеет преимущества. CD-DA можно воспроизвести на любом плеере, но этот формат отличается невысокой степенью кодозащиты. Судите сами: в формате CD-DA на диск помещается примерно на 20% музыки больше, чем в формате РСМ wav.

Вперед и вверх

Последнее звено звукового тракта радиостанции — эфирный процессор; он позволяет уменьшить потери, но он не в силах воссоздать утраченного ранее. Техника, конечно, совершенствуется, и именно технический работник и должен заранее объяснить творческому персоналу, что возможности ее небезграничны, чтобы не оправдываться потом. Конечно, процессор причешет и подровняет сигнал, но надо понимать: сколь ни расчесывай лысину, кудрей не получишь.