Непрерывное развитие компьютерных технологий обработки мультимедийной и, как её части, аудиоинформации сделало возможным проводить цифровую реставрацию фонограмм с последующей записью на компакт-диск, о чём ещё несколько лет назад не приходилось и мечтать. Действительно, о какой реставрации аудиозаписей можно было говорить в докомпьютерную эпоху? Да почти ни о какой - по современным меркам, конечно…
Немного частотной коррекции, подавление шума динамическим фильтром, порой сопровождаемое заметным искажением полезного сигнала, режекция царапин, опять же сопровождающаяся слышимыми на слух искажениями… Вот, пожалуй, и всё.
Возможно, именно с этого времени отношение к реставрации фонограмм в среде аудиофилов оказалось более чем скептическим. И здесь, по нашему мнению, необходимо лирическое отступление от технических подробностей, характеристик процессоров, аудиоплат, особенностей программного обеспечения и т. д. Два слова - об этических и эстетических аспектах проблемы. Очевидно, что любое вмешательство в произведение искусства требует большого мастерства и такта. Хорошо известно мнение о том, что вмешательство в фонограмму абсолютно нежелательно и может только всё испортить. Бесспорно, может. Но не будем забывать, что хорошо реставрированная запись способна доставить куда более сильное эмоциональное впечатление от прослушивания. Ведь, в конце концов, щелчки и поскрипывания механической записи, рокот и шумы обычно не являются самостоятельными эстетическими ценностями. Когда являются - это отдельный разговор, и здесь, как представляется, проблем нет. Мы же будем говорить о более простой ситуации, когда стоит задача просто скорректировать и по возможности исправить дефекты, свойственные механической и магнитной записи, которые возникают под действием времени, несовершенства технологии или являются причиной различных повреждений. Достаточно привести аналогию с живописью: здесь эта дилемма давно и успешно решена - реставрация необходима.
Итак, представим себе наиболее типичную ситуацию, когда необходимо перевести виниловые (или магнитные) записи на CD. Что для этого нужно, с чего начать и какие подводные камни можно встретить на этом пути?
На вопрос, что для этого нужно, ответ может показаться парадоксальным. С одной стороны, возможностей практически любого современного персонального компьютера с лихвой хватит для обработки звука. С другой стороны, необходимо помнить, что любые потери качества исходного оригинала не могут быть исправлены (!) в дальнейшем. Из этого следует, что первым делом необходимо позаботится о качестве источника сигнала. Если речь идёт о виниловых грампластинках, постарайтесь раздобыть наилучшую вертушку, доступную вам. То же - с магнитной записью. Не надейтесь скомпенсировать погрешности воспроизводящего аппарата дальнейшей компьютерной обработкой: вам хватит проблем с дефектами самой фонограммы! Такой же подход (хотя и с оговорками) приветствуется и при выборе звуковой платы. Разумеется, оцифровать фонограмму можно самой обычной бюджетной звуковой платой. Только стоит ли? Тем более что стоимость качественных плат сильно снизилась за последнее время.
Настройка оборудования
Итак, источник сигнала подготовлен, очищен, отрегулирован, откалиброван; носитель сигнала также соответствующим образом подготовлен. Теперь настало время заняться калибровкой и настройкой звуковой платы. Что здесь надо иметь в виду? Во-первых, по нашему мнению, оцифровывать сигнал нужно с частотой дискретизации, которая будет использована для записи реставрированной фонограммы. В большинстве случаев это будет компакт-диск, и поэтому частота дискретизации должна быть 44,1 кГц, чтобы исключить преобразования частоты дискретизации, способные вызвать нежелательные искажения сигнала в дальнейшем. Исключения (выбор иной частоты дискретизации) могут быть, когда требуется, например, коррекция скорости воспроизведения. В этом случае сигнал лучше оцифровать с повышенной частотой дискретизации. Хотя, как показывает практика, даже в этих случаях порой бывает целесообразнее корректировать погрешности скорости записи механическими методами.
Второй важный вопрос - согласование уровней сигнала. Очевидно, что производить оцифровку желательно с максимально возможной разрядностью. Классические 16 бит минимально необходимы (все современные платы работают с такой разрядностью), повышенная разрядность (24 бита) приветствуется, если ваша плата действительно (!) способна обеспечить такой диапазон. Заметим, что у многих плат уровень шума зависит от уровня входного сигнала и установленной чувствительности. Причём зависит фатально! Это значит, что, подав сигнал высокого уровня на вход такой платы и снизив чувствительность программно (регулировкой уровня в микшере тракта записи), вы можете, как говорится, своими руками в итоге ухудшить отношение сигнал/шум на 20-30 децибелов. Выход можно предложить такой: устанавливать чувствительность платы на максимум, а уровень записи регулировать внешним аттенюатором. В любом случае исключительно полезно предварительно исследовать зависимость уровня шума от чувствительности платы. Вполне надёжные результаты обычно получаются, если устанавливать уровень записи в пределах от -3 до -6 дБ от пикового уровня самого сильного сигнала. Для такой калибровки удобно использовать специальные тестовые диски и ленты. Настроив пиковый уровень записываемого сигнала на -3 дБ, вы можете оценить реальное сквозное (от исходного носителя до файла) отношение сигнал/шум и его зависимость от чувствительности звуковой платы.
Оцифровка, сохранение и архивирование материала
Итак, после калибровки и настройки плеера и платы можно приступать непосредственно к оцифровке фонограмм. Как только она закончена, полезно проконтролировать пиковый уровень сигнала в оцифрованном файле. Если пик попал в диапазон от -3 до -6 дБ, - всё в порядке. В противном случае (сигнал слишком слаб или, наоборот, излишне силён или искажён) целесообразно вновь переписать сигнал. Надо проявить внимательность: если превышение пикового сигнала вызвано царапинами на диске, то контролировать уровень записи, естественно, следует по полезному сигналу.
Первое, что необходимо (по крайней мере - полезно) сделать после успешной оцифровки, - сохранить оцифрованный материал на промежуточном CD. Это - гарантия, что у вас останется исходная копия фонограммы, которая может пригодится, например, если в процессе реставрации материал будет необратимо потерян физически: никто не застрахован от случайностей! Также до завершения работы не стоит экономить на сохранении всех промежуточных материалов. При огромных ёмкостях современных дисковых накопителей это обычно не создаёт особых проблем.
Программное обеспечение и фильтры для реставрации
Наконец, исходный материал оцифрован, сохранён и заархивирован. Можно приступать непосредственно к реставрации. С чего начать? Скажем сразу, что однозначного ответа на этот вопрос не существует. Это зависит от типа фонограммы, её состояния, наиболее заметных дефектов и т. д. Тем не менее определённые рекомендации дать можно.
Предположим, мы имеем дело (наиболее вероятный, как нам кажется, случай) с виниловой фонограммой довольно высокого качества, с не очень сильными царапинами, шумом, рокотом и заметными (но не чрезмерными) частотными искажениями. Первый шаг, с которого следует начать, - избавление от импульсных помех, которые обусловлены царапинами, пылью и т.п.
Но сначала несколько слов о программном обеспечении, с помощью которого будет проводится вся обработка звукового материала. Здесь, как говорится, возможны варианты. Существуют специализированные комплексные решения, позволяющие выполнить все этапы реставрации ("всё - в одном флаконе") без использования дополнительного программного обеспечения. Исторически одной из первых таких программ
была DART, что расшифровывалось как Digital Audio Restoration Technology (технология цифровой реставрации фонограмм). Другим примером служит программа Clean! (рис. 1) от компании Steinberg.
Действительно, здесь (в одном окне!) есть практически всё, что нужно для обработки и реставрации фонограммы, начиная с записи исходного материала на винчестер и заканчивая записью реставрированной фонограммы на компакт-диск. Работать с программой очень удобно: все инструменты под рукой, управление наглядное и не должно вызывать каких-либо проблем даже у новичков.Буквально несколькими движениями слайдеров можно почистить щелчки и шумы, скорректировать частотную характеристику, изменить ширину стереобазы, уровень сигнала и даже скорость воспроизведения. Что и говорить, удобно. Впрочем, платой за это удобство является недостаточная гибкость предлагаемых инструментов. Иными словами, если случай окажется немного сложным, требующим более тонкого вмешательства, возможностей программы может не хватить… Альтернатива в этом случае - специализированный звуковой редактор, которых существует невероятное количество. Все они в основном имеют сходные характеристики. В качестве примеров упомянем
программы WaveLab (рис. 2) фирмы Steinberg, Sound Forge (рис. 3) компании Sonic Foundry или Cool Edit (рис. 4) от Syntrillium Software Corporation. Можно бесконечно говорить об их достоинствах и недостатках, но, как нам кажется, в данном случае поговорка "лучше один раз увидеть" верна на сто процентов. Главное, все эти программы способны работать с так называемыми Plug-Ins или специальными дополнительными фильтрами, собственно, и осуществляющими необходимую нам обработку сигнала. Из огромного многообразия различных Plug-Ins наиболее интересны фильтры, работающие в формате DirectX. Именно они позволяют обрабатывать сигнал в реальном времени (естественно, если мощности компьютера окажется достаточно для этого) и накладывать несколько фильтров один на другой.
Первым делом, как и договаривались, постараемся избавиться от щелчков (царапины, пыль). Естественно, если речь идёт о реставрации магнитофонной записи, то этот этап можно пропустить. Если же ленте импульсные помехи уже были записаны, то можно постараться их удалить, хотя надежды на успех гораздо меньше, так как форма импульсной помехи обычно существенно "смазана" каналом магнитной записи. Фильтров, устраняющих щелчки и помехи от царапин и грязи на диске, разработано
великое множество. Все они используют сходный алгоритм: анализ скорости нарастания входного сигнала и аппроксимация отсчётов выходного сигнала служат для определения исходных отсчётов сигнала на границах действия помехи. Один из примеров - качественный фильтр, входящий в комплект программы Cool Edit Pro (рис. 5).
Интересен и другой довольно эффективный фильтр Vinyl Restoration от компании Sonic Foundry, не только устраняющий щелчки, но и уменьшающий шумы. Его мы рекомендуем использовать на относительно чистых грамзаписях (рис. 6).
Далее имеет смысл заняться коррекцией АЧХ. Надо сразу заметить, что чудес не бывает, и исправить существенные искажения (особенно потери на высших частотах) АЧХ, скорее всего, не удастся. Дело в том, что основная задача частотной коррекции состоит не в усилении подавленных в оригинале частот, как многие думают (это фатально усилит и шумы), а в ослаблении излишне акцентированных частотных областей. Чаще всего это бывает в области средних частот (вокал, акустические музыкальные инструменты).
Важно контролировать процесс с помощью качественных акустических систем (мониторов) или головных телефонов. Хорошо, когда есть возможность использовать как мониторы, так и телефоны, попеременно. Роль субъективного фактора на этом этапе исключительно важна! Главное, не увлекаться максимально тактично, с уважением к исходному материалу.
Инструментов частотной коррекции великое множество - каждый может подобрать для себя наиболее подходящий. Это и классические многополосные эквалайзеры (Cool Edit Pro, рис. 7), и их упрощённые аналоги (Sonic Foundry, рис. 8).
Упомянем и довольно технократические "девайсы" с возможностью непосредственного рисования мышью требуемой АЧХ либо вводом табличных значений (Waves - Paragraphic EQ, рис. 9).
Закончив частотную обработку, советуем… отдохнуть. Полезно сделать паузу и послушать скорректированный материал, как говорится, на свежую голову. Если результат оказался удовлетворительным, следующий этап - борьба с шумом. Здесь возможны несколько различных стратегий. Их можно использовать раздельно, можно комбинировать. Советовать что-либо заранее трудно, так как это напрямую связано с претензиями к качеству и жанром исходного материала. Главный принцип - не навреди! - особенно актуален именно на этом этапе (внимание: безнадёжно
испортить фонограмму проще всего именно здесь!)
Разумно начать с частотного анализа фонограммы (возможно, он уже был сделан на предшествующем этапе - частотной коррекции). Частотный анализ фонограммы в программе Cool Edit Pro представлен на рис. 10.
Проанализировав фонограмму, можно без колебаний отсечь области, в которых уровень полезного сигнала пренебрежимо мал. Нет никакого смысла сохранять полный частотный диапазон, если на инфранизкой частоте 20 Гц заметен только рокот, а на предельно высокой (20 кГц) - только шум и остатки неудалённых щелчков от царапин. Благо современные цифровые фильтры позволяют сделать это вполне эффективно. Такая фильтрация позволяет немного снизить уровень шума или помех, но ожидать от неё чудес, право, не стоит. Её главное предназначение - в максимальном упрощении задачи другим, существенно более продвинутым программам очистки шумов.
Такие программы условно можно разделить на две части. Первая часть - динамические фильтры, их работа чем-то напоминает весьма популярный когда-то динамический фильтр "Маяк". По сути, это управляемые частотные фильтры, частота среза которых меняется в зависимости от уровня сигнала. Иногда их использование даёт отличный результат, особенно в сочетании с шумоподавителями второго типа. Пример такого фильтра приведён на рис. 6 в составе фильтра Vinyl Restoration. Такие шумоподавители гораздо более совершенны. Для их работы необходимо наличие фрагмента фонограммы, содержащего только шумы и помехи. Именно этот фрагмент и станет эталоном, на базе которого будет сформулирована модель спектра шума. В дальнейшем по этой модели шумоподавитель стремится отделить полезный сигнал от шума. В качестве примера рассмотрим два таких шумоподавителя: Sonic Foundry Noise Reduction 2.0 (рис. 11) и Cool Edit Pro (рис. 12). В обоих случаях на заднем плане виден выделенный шумовой фрагмент, служащий в качестве эталона.
После формирования шумовой модели можно приступать к собственно фильтрации шумов.
Фильтр от Sonic Foundry (рис. 13) исключительно удобен в работе в основном за счёт возможности настройки по шуму. В этом случае на выход подаётся только отфильтрованный шум, и настраивать шумоподавитель нужно так, чтобы на фоне шума не было "хвостов" полезного сигнала. Он имеет большое количество настроек, работает в реальном времени. Шумоподавитель в составе Cool Edit Pro не столь удобен, зато его алгоритм, как нам показалось, более совершенен.
Избавившись от назойливых шумов (опять же не забывая о чувстве меры), мы подумали о другом, довольно неприятном классе искажений. Это искажения, связанные с ограничением динамического диапазона на верхних частотах при высоком уровне сигнала. На слух они обычно проявляются как очень неприятное подчёркивание шипящих "шшшш" или свистящих "сссс". Естественно, для их коррекции служит прибор, названный De-esser. С его помощью можно существенно уменьшить уровень таких помех. Примерфильтра - DeEsser (рис. 14) от компании KS Waves. На 
иллюстрации видно, что уровень ослабления паразитного сигнала в данный момент состовляет около 6 дБ. Максимальный же уровень ослабления паразитного сигнала составил 13,3дБ!
Естественно, что по завершении фильтрации шума какой-то уровень остаточных помех и шумов всё же сохраняется. Но у нас в арсенале есть Noise-Gate - устройство, выключающее канал, если уровень сигнала оказывается ниже некоего заданного порога. Отрегулировав этот порог на уровне, немного превышающем остаточный уровень шума, мы довольно эффективно избавились от назойливых шумов паузы. Главное, стоит проконтролировать, чтобы моменты открытия и закрытия "ворот" не сопровождалось характерными шумовыми всплесками и подрывами полезного сигнала.
Пример "шумовых ворот" от компании KS Waves - C1 Gate (рис. 15). В данном случае показан уровень сигнала ниже уровня срабатывания, и "ворота" закрыты. С1 также может работать как экспандер, тогда "ворота" открываются и закрываются плавно.
Окончательная доводка фонограммы
Теперь остаётся вырезать паузы в начале и конце фрагментов, иногда это полезно совместить с плавным вводом-выводом сигнала (Fade-ln, Fade-Out) и отнормирровать фонограмму (Normalize), т.е. привести уровень самого громкого фрагмента фонограммы к заданной величине. Это может быть классическая величина 0 дБ или, что будет правильней, -0,5 или -1 дБ.
Пример "нормалайзера" - в программе SoundForge (рис. 16). Он способен работать как по пиковому, так и по среднеквадратичному значению сигнала (в этом случае он фактически совмещён с компрессором).
И ещё - об уровне сигнала. Не нужно забывать, что практически любые фильтры и обработки сигнала способны существенно изменить пиковый уровень фонограммы. Это значит, что уровень следует контролировать после любой обработки сигнала, с соответствующей коррекцией (если имело место превышение пикового уровня). Именно поэтому диапазон исходного сигнала обычно выбирается в пределах от -3 до -6 дБ. Для большинства
обработок такого запаса оказывается вполне достаточно.
Как вы, наверное, заметили, фонограмма в нашем примере был монофонической. Для последующей записи на компакт-диск её нужно преобразовывать в стереоформат (рис. 17; естественно, это всего лишь формальная процедура, фонограмма от этого не будет звучать как стерео).
Собственно, на этом реставрацию можно считать законченной, если бы не одно "но". Действительно, до данного момента мы старались действовать максимально тактично, пытаясь никоим образом не исказить "духа" и "сути" исходного материала, а исправлять только технические дефекты фонограммы. Вопрос, насколько допустимы дополнительные "украшательства" реставрируемой фонограммы, намного более сложный. Это, собственно, уже нельзя назвать реставрацией. Нам кажется, что в данном случае универсального рецепта не существует, и каждый должен решить его сам для себя. Более подробный разговор об этом отложим до следующего раза.
ФОТО: Рис. 1 Программа реставрации фонограмм Clean! Компании Steinberg |
Рис. 2. Звуковой редактор Steinberg WaveLab |
Рис. 3. Звуковой редактор Sonic Foundry Sound Forge |
Рис. 4. Звуковой редактор Syntrillium Software Cool Edit |
Рис. 5. Фильтр для устранения щелчков фонограммы от царапин и пыли из Cool Edit Pro |
Рис. 6. Фильтр Vinyl Restoration от компании Sonic Foundry |
Рис. 7. Графический эквалайзер Cool Edit Pro |
Рис. 8 Графический эквалайзер Sonic Foundry |
Рис. 9. Графический эквалайзер с возможностью непосредственного рисования мышью требуемой АЧХ, Waves - Paragraphic EQ |
Рис. 10. Частотный анализ фонограммы в программе Cool Edit Pro |
Рис. 11. Фильтр - шумоподавитель Sonic Foundry Noise Reduction 2.0 Борьба с шумами |
Рис. 12. Фильтр - шумоподавитель Cool Edit Pro |
Рис. 13. Фильтр - шумоподавитель от Sonic Foundry |
Рис. 14. Фильтр, уменьшающий влияние свистящих и шипящих, KS Waves DeEsser |
Рис. 15. "Шумовые ворота" С1 Gate от компании KS Waves |
Рис. 16. "Нормалайзер" из программы Sound Forge |
Рис. 17. Преобразование монодорожки в стереоформат Channel Convertor
