MédiatechnikaHangosság szabályzás – paradigmaváltás a hangkeverésbe

Médiatechnika | 2016. Február 12., Péntek 11:00

Nem meglepő módon, a hangosságverseny a rádiót sem kerülte el. A rádióműsorok hangosságproblémái évtizedek óta zavarják a hallgatókat.

Ezek általában a következők:

  • -Nem kiegyenlített beszéd-zene hangosságviszony,
  • -dinamika nélküli, üvöltő, torzhangú kereskedelmi állomások.
  • -az egymáshoz közeli frekvenciákon sugárzó állomások által keltett zavarás,

Ezek a rádió leggyakoribb hangosságszabályzási problémái, melyek részben szintén a „minél hangosabb, annál jobb” félreértésen alapulnak.

 

Beszéd-zene hangosságviszony

A beszéd-zene hangosság kiegyenlítettlenség a nagyobb dinamikájú, jellemzően közszolgálati rádiók műsorainál jelentkezik. Fülre történő keverés esetén a beszéd-zene hangosság egyensúlya könnyen megvalósítható. Csúcsmérő műszerekre támaszkodva az eredmény már kétes, mivel a beszéd és a különböző mértékben komprimált zenék csúcs-hangosság viszonya (PLR) jelentősen különbözhet.

A közszolgálati rádióknál a műsorjel korábban a műsorstúdión keresztül került adásba. A műsorstúdió személyzetének egyik feladata pedig éppen a hangosság viszonyok figyelése, szükség esetén korrekciója volt. Abban az időben még adásprocesszorokat nem alkalmaztak, mindössze egy vonalvédő limiter volt az adóvonal elején, illetve egy csúcslimiter az adó előtt.

A kereskedelmi rádiók lényegesen kisebb személyzettel dolgoztak, dolgoznak. Gyakran a keverőt is a műsorvezető kezeli, nincs külön szakember, aki a hangosság viszonyokra figyelne. A problémát a közszolgálati és a kereskedelmi állomásoknál is dinamika-szabályzó eszközökkel, adásprocesszorokkal igyekeznek megoldani.

Hangosságnormalizálásra való átállással, ill. hangosságmérő műszerek használatával a beszéd-zene hangosság arány probléma hatékonyan csökkenthető.

 

Rádiós hangosságháború

Az URH/FM műsorszórás elterjedését megelőzően, a vételi zajra érzékeny, erősen sávkorlátozott hangú AM rádió volt az egyetlen rádiós műsorszóró rendszer. Érthető, hogy az állomások a jel-zaj viszony növelése érdekében igyekeztek az adást a rendszer adta lehetőségeken belül – néha azon túl is – minél jobban kivezérelni. Érdekesség, hogy több hanglemezstúdió már az 1960-as években alkalmazott olyan technikákat, mellyel tömör hangzású, hangos, a gyenge hangminőségű hordozható lemezjátszókon és hordozható rádiókon is „ütősen” szóló, a durva torzításoktól mégis mentes felvételeket tudtak előállítani. Jó példa erre a Phil Spector producer által kitalál „Wall of sound” technika, vagy a Motown „Loud and clear” eljárása, melyek közös jellemzője, hogy figyelembe vették az AM műsorszórás gyenge pontjait, és igyekeztek azokat a lemezkészítés során ellensúlyozni.

Az amplitúdó-modulációhoz képest óriási előrelépést jelentett frekvencia-modulációt alkalmazó URH műsorszórás terjedése. Frekvencia-moduláció esetén a vivő frekvenciája változik a műsorjel szintjének függvényében, a rádiófrekvenciás jel amplitúdója nem hordoz információt. Ennek következtében az FM vétel a légköri zavarokra sokkal kisebb mértékben érzékeny. További előnye az AM-hez képest nagyobb sávszélesség (15 kHz) és dinamika.

A lényegesen jobb műszaki jellemzők ellenére, az FM korszak első éveiben sok állomás továbbra is igyekezett hangosan szólni. A rádiók vezetői, de gyakran a műszaki személyzet körében is jellemző volt az a nézet, hogy állomáskereséskor a hallgató a leghangosabb állomást választja, jóllehet a feltételezést semmilyen kutatás nem támasztotta alá. Idővel a rádiók hangossága normalizálódott.

A’90-es években aztán ismét elkezdődött a versengés. Az indoklás ekkor a nagyobb vételkörzet ellátása, és ezen keresztül több hallgató elérése volt. A megközelítés azonban téves, az URH/FM adás hangosságának növelése az adótól távol nem javítja a vétel minőségét. Tény, hogy a vételkörzet szélén az URH vétel zajosodik, torzul, de a durva hangminőség romlás nem a térerő csökkenés, hanem elsősorban a közeli frekvenciákon működő adók túlmodulációjának következménye.

 

abr1.jpg

 

1. ábra Normál (zöld), és túlmodulált (szürke) FM adás spektruma.

 

Adásprocesszálás

A rádiós hangosságháborút az adásprocesszorok tették lehetővé. Mint ahogy a felvételkészítéshez, masteringhez használt dinamikaszabályzók, az adásprocesszorok is hasznos eszközök, nélkülözhetetlenek a rádióállomások hangjának optimalizálása szempontjából. A problémát túlzásba vitt alkalmazásuk okozza.

Az adásprocesszorok úgy növelik az műsor hangosságát, hogy a csúcslöket nem lépi túl a megengedett értéket (75 kHz). A hangosságnövelés mellett, alkalmazásuk másik funkciója az állomások egyedi hangzásképének létrehozása.

Az adásprocesszorok működése nagyon hasonlít a mastering során használt hangosságnövelő eszközökére. Amikor az 1980-as években az első digitális adásprocesszorok megjelentek, a zenék még kellően nagy dinamikával rendelkeztek. A nótákat és műsorvezető hangját az adásprocesszor segítségével hatékonyan lehetett komprimálni, hogy az zajos környezetben, például autóban hallgatva is élvezhető legyen. A zeneipari hangosságháború következtében, az elmúlt évtizedek során, a rádiókban már egyre inkább eleve dinamikaszegény, gyakran túlvezérelt nótákat játszottak. E felvételek szűk dinamikáját az adásprocesszor nem tudja tovább szűkíteni, viszont a túlvezérlések miatt durván eltorzítja. Minimális többletköltséggel és odafigyeléssel a többszörös dinamika-processzálásból adódó durva torzítások megelőzhetők lennének. Ehhez mindössze el kellene készíttetni a kiadványok kimondottan rádiósugárzásra szánt, kevésbé komprimált, kevésbé limitált, mono-kompatibilis master változatát.

A másik probléma a túl hangos adók által keltett zavartatás. A túlkomprimálás hatására az adás rádiófrekvenciás spektruma kiszélesedik, ami más adásokat zavarhat.

A hangosságnövelés hatására megnövekszik a multiplex jel (L+R, L–R és RDS) teljesítménye (MPX power), az adás rádiófrekvenciás jelének spektruma kiszélesedik, a jel energiája pedig a spektrum szélei felé koncentrálódik

A rádióállomások frekvenciáit úgy jelölik ki, hogy azok lehető legkevésbé zavarják egymást. Ennek ellenére nem nehéz olyan vételi helyet találni, ahol két, egymáshoz közeli frekvencián sugárzó állomás, hasonló térerővel fogható. Ilyen esetben 100 vagy 200 kHz frekvencia különbség esetén durva zavartatás jelentkezhet. A zavartatás mértéke pedig nagyban függ az adók hangosságától, vagyis az MPX teljesítménytől.

Az egymáshoz közeli frekvenciájú adások spektruma átlapolódik, ami kis térerő különbség esetén torzítást okoz, hiszen a vevő nem, vagy csak részben tudja a szomszédos állomás jelét kiszűrni. Minél hangosabb a két adás, annál szélesebb a spektrumuk (2. és 3. ábra). A széles spektrumok átlapolódása nagy, ami jelentős jeltorzulást okoz. Annak érdekében, hogy a szomszédos frekvenciákon működő adók ne zavarják egymást, sok országban a hatóságok az MPX teljesítmény korlátozását is előírják. Az előírás országonként eltérő; Németországban 0 dBr, de +3 dBr alatt nem büntetnek. Svájcban +3 dBr a megengedett érték, Csehországban és Szlovákiában 0 dBr, idehaza +4 dBr. Vannak országok, mint pl. Hollandia, ahol nincs korlátozás, és a kereskedelmi rádiók akár +8-9 dBr-es MPX teljesítménnyel igyekeznek túlharsogni egymást.

 

 

abr2.jpg

 

Egymástól 100 kHz távolságban elhelyezkedő adók FM spektruma normál dinamikájú moduláció esetén. Az adók spektruma jól elkülönül.

 

abr3.jpg

 

3. ábra A 2. ábrán szereplő adók spektruma megnövelt MPX teljesítmény mellett.

 

Miért nem nő a vételkörzet az adás-hangosság növelés hatására?

Az FM vevőkben a zavarcsökkentést többek között egy középfrekvenciás sávszűrő alkalmazásával oldják meg. A KF szűrő gondoskodik róla, hogy a demodulátorra csak a hangolt állomás jele kerülhessen. A 2000 óta gyártott, digitális elven működő FM vevőkben már változtatható sávszélességű KF-szűrést alkalmaznak (4. ábra). A vett jel hasznos és zavaró komponenseinek vizsgálatával, az elektronika folyamatosan szabályozza a szűrő sávszélességét, hatékonyan csökkentve ezzel a zajt és torzítást. Átlapolódó spektrumú állomások vétele esetén, a KF sávszélesség csökkentésével, a vevő képes a normál hangosságú adásból kiszűrni a spektrumba belógó széles spektrumú, hangos állomásokat (5. [a] ábra részlet). Hangos állomásra hangolva viszont, a vevő a sávszélességet nem csökkenti, hiszen azzal a hallgatott állomás spektrumának jelentős részét is kiszűrné (5. [b] ábra részlet). Emiatt a szomszédos, szintén széles spektrumú adásból származó zavar nem kerül elnyomásra.

 

 

abr4.jpg

 

Adaptív KF sávszélesség szabályzás.

 

 

abr5.jpg

 

5. ábra Normál hangosságú állomásra hangolva az adaptív KF szűrés csökkenti a szomszédos hangos adó zavaró hatását (a). Hangos adó vétele esetén az szűrés hatástalan.

 

„A minél hangosabb, annál jobb” elv tehát az FM műsorszórás esetében is hamis. Az adaptív KF sávszélesség szabályzás következtében a normál hangosságú adó vételkörzete lényegesen nagyobb, mint a túlmodulálté. A 6. ábrán egy normál (kék), és egy túlmodulált (piros) adó SINAD (jel/zaj+torzítás) görbéi láthatók. A vétel 30 dB-nél nagyobb SINAD érték esetén élvezhető.

 

abr6.jpg

 

6. ábra A vételminőség alakulása a vételi RF szint függvényében. Mindkét adó vételét szomszédos frekvencián sugárzó hangos adó zavarja. Jelentős túlmoduláció esetén (piros görbe) már az adó közelében leromlik a vételminőség. Normál hangosságú (0dBr) moduláció esetén (kék görbe) a műsor az adótól lényegesen nagyobb távolságra válik csak élvezhetetlenné.

 

Adóoldali torzítás csökkentés

A túlkomprimált felvételek processzálásából keletkező torzítások csökkentésére, pontosabban megelőzésére is született már megoldás. A műsorjel idő- és frekvencia-tartománybeli viselkedéséből meglehetősen jó közelítéssel rekonstruálhatók a levágott csúcsok és az eredeti dinamika. A jelfeldolgozó processzorok sebessége lehetővé teszi ilyen algoritmusok valós idejű alkalmazását. A piacon már kaphatók olyan adásprocesszorok, melyek az FM adásprocesszálás előtt igen jó közelítéssel vissza tudják állítani a bemenőjel eredeti mikró- és makró-dinamikáját.

Az újabb Orban adásprocesszorok Undo eljárása egy de-clipper-ből és egy töbsávos adaptív expanderből tevődik össze. Első lépésben a de-clipper rekonstruálja a levágott csúcsokat. Ehhez sávokra bontva vizsgálja a túlvezérelt hely előtt és utáni jelspektrumot, és az ott még meglévő összetevők alapján létrehozza a jelcsúcsot. Ezzel egyrészt hanem megszünteti a túlvezérlésből származó durva digitális torzítást, másrészt a túlvezérlés által elveszett részleteket is pótolja. A második lépésben az 5 sávos, adaptív expander sávonként analizálja a dinamikát, majd az így nyert információ fordítottjával sávonként dinamikabővítést végez. Az Undo a túlvezérlésmentes, normál dinamikájú felvételeket, felvétel részleteket érintetlenül engedi át (8. ábra).

 

abr7.jpg

 

7. ábra Hullámforma részlet a Red Hot Chily Peppers Californication c. számából „Undo” processzálás előtt és után.

 

abr8.jpg

 

8. ábra A túlvezéreletlen felvételek szempontjából a beavatkozás transzparens.

 

Rádiós célhangosság

Az URH/FM műsorszóráshoz egyelőre nem rögzítettek még hangosság-célértéket. Az EBU által javasolt, a televíziónál kötelező, -23 LUFS átlaghangosság a rádiónál több problémát is okozna, mivel a rádiós és televíziós médiafogyasztási szokások jelentősen eltérnek egymástól. Míg televíziót jellemzően csendesebb környezetben nézünk, addig a rádióhallgatás igen gyakran zajos környezetben, pl. utazás közben történik. Emiatt inkább egy magasabb pl. ‑16 LUFS célhangosság alkalmazása lenne indokolt. Ugyanakkor az URH/FM adástechnikában alkalmazott előkiemelés miatt még a -23 LUFS sem biztosít minden műfajhoz elegendő hangosság-csúcsszint viszonyt.

Nem lenne tehát meglepő, ha az analóg rádiósugárzásra nem terjesztenék ki a hangosságnormalizálást. Ugyanakkor a multiplex teljesítmény szigorúbb korlátozása jelentős hangminőség javulással, illetve vételkörzet növekedéssel járna.

Digitális rádió esetén az előkiemelés már nem csökkenti a kivezérelhetőséget, a zajos környezetben történő hallgatás miatt azonban ebben az esetben is magasabb célérték kívánatos.

A simulcast időszakban az FM adás a DAB sugárzás tartalékaként szolgál, ugyanis a DAB vétel kiesése esetén az autórádiók az FM adásra váltanak át. Indokolt tehát, hogy az analóg és a digitális adás hangossága megegyezzen. Norvégiában a DAB/FM célhangosság előírt értéke -15LUFS. Más országokban 2015-ig nem vezettek be a rádióműsor sugárzásra vonatkozó hangosságszabályzást. (A DAB-vételre alkalmas autórádiókban egyébként általában lehetőség van az egyes műsorok szintjének beállítására. Így eltérő FM és DAB hangosságszint esetén is biztosítható a hangosságugrásoktól mentes átkapcsolás.)

 

 

(folytatjuk)

 

Share |
top

A hozzászóláshoz kérjük jelentkezzen be, ha még nem regisztrált a regisztráció linken megteheti!

E-mail

Jelszó

Regisztráció | Elfelejtett jelszó

bottom
Impresszum
Betöltés: 0.077642 másodperc.