dynamika vinylu - zbožné přání nebo realita?
To bylo tak. Pásek a vinyl, dvě nerozlučné dvojice. Pásek, jakožto originál, a vinyl, jakožto jeho neplnohodnotná kopie. Studia jinou možnost neměla, a tak se mastering přizpůsobil možnostem vinylu. Vše bylo zalité sluncem a nebe bylo bez mráčku. Pak do toho ale začal strkat nos digitální záznam.
Můžeme být nostalgičtí a bít se za vinylovou desku, jak chceme, leč jedno je potřeba digitálu přiznat: ve své zamýšlené podobě strčí vinyl hravě do kapsy. Klíčová slova jsou „v zamýšlené podobě“. Než se studia naučila s novými technikami pracovat, nějakou dobu to trvalo. Začínalo to vypadat slibně, ale jak se zlepšovaly možnosti procesingu a editace a současně se měnil způsob, kde, na čem a jak poslouchala většina lidí hudbu, nabralo to jiný směr. A za posledních 40 let se nezdá, že by mělo dojít k obratu. Dynamika v hudbě je už nenávratně fuč. A můžeme si za to sami.
Mě na celé této tirádě vždycky zajímala jedna věc: čím to, že stejný materiál na vstupu (rozuměj: stejný digitální master) dá ve výsledku tak rozdílné hodnoty dynamiky v digitálním souboru oproti vinylové desce? Nebavíme se teď o digitálních masterech, připravených speciálně pro vinyl, ať už správným postupem nebo zpětnou dynamickou expanzí. U toho druhého, jak si asi sami dokážete dovodit, je to jen dynamická iluze, protože zrekonstruovat zpětně něco, co už neexistuje, sice není zcela nemožné, ale v praxi se tím nikdo nezabývá, protože to není finančně zajímavé.
Přesto je zřejmé, že ze zkomprimovaného masteru lze zcela bez úprav vyříznout slušně dynamickou desku. A bohužel to platí i naopak – z vysoce dynamického masteru lze zcela bez úprav vyříznout… opět jen slušně dynamickou desku. Jako vždy existují výjimky a když je všemu věnována náležitá péče, je výsledek excelentní. V měřítku komerčního trhu a počtu vydávaných titulů tyto výjimky představují odhadem tak 1-5 promile. To je desetkrát méně než pravděpodobnost, že vám v Praze na ulici zkříží cestu černá kočka.
Zaujal mě na toto téma článek na webu MagicVinylDigital, který se svolením jeho autora přetiskuji, včetně doprovodných obrázků. Píše se v něm toto…
Vynucují si analogová média dynamiku? Dokážou analogová média dynamiku zvětšit?
Před příchodem digitálu probíhalo nahrávání i mastering na páscích, pak se z toho vyřízla vinylová matrice. S postupným nástupem digitálních technologií se naše metody pořizování a editace hudby adaptovaly a obě techniky – digitální a analogová – se začaly prolínat. Potom dorazila plně digitální éra, provázená snahou o dosažení maximální hlasitost a zvýraznění všeho v nahrávce, tzv. loudness war, válka o hlasitost.
Jelikož je hlasitost digitálu omezena úrovní 0 dB, není už kam dál zesilovat. Jediná možnost je omezit špičky. To je role brickwall limitérů. Touto operací můžeme u digitálního zpracování nahrávek drasticky omezit jejich dynamický rozsah na DR5 nebo DR3.
(Hlasitostní jednotky se odpočítávají od 0 dB směrem dolů jako atenuace signálu. Omezení špiček pak vytvoří další prostor pro zvednutí hlasitosti celého hudebního tracku zpět k hladině 0 dB. Hodnota DR neboli Dynamic Range pak udává dynamický rozsah nahrávky v decibelech. Opravdu dynamické nahrávky pracují s rozsahem 14-18 dB. Jeho omezení, je-li provedeno necitlivě, má slyšitelné a nevratné následky. Podrobněji jsme se tomu věnovali ve článku Cesta do pekel. Pozn. editora).
Pokud se pokusíme převést takto dynamicky omezenou nahrávku převést z digitálu zpět na analogové médium, zjistíme, že analogu se extrémní limitace dynamického rozsahu nelíbí. Právě to je předmětem následného experimentu.
Digitál na digitál
Než začneme analyzovat převod z digitálního masteru na analogové médium, nadefinujeme si digitální referenci, kterou po zbytek testu budeme používat. Tou bude vzorek ze So Far Away od Dire Straits s dynamickým rozsahem 19 dB (DR). Na ten pak budeme aplikovat dynamickou kompresi a získáme tak několik vzorků pokrývajících rozsah od DR19 do DR7. To nám umožní vyhodnotit změny v dynamickém rozsahu při transferu na různá média. Aby byla měření konzistentní, hladina hlasitosti každého ze vzorků bude upravena na stejnou úroveň -20 LUFS.
(LUFS neboli Loudness Units Full Scale je jednotka pro měření hlasitosti zvuku, která zohledňuje, jak lidské ucho vnímá hlasitost, a je standardem pro profesionální zvukovou produkci. Zavedení LUFS iniciovala v roce 2011 Evropská vysílací unie. Mělo zajistit standardizované vnímání hlasitosti zvukového záznamu napříč různými platformami – rádio, televize, film, apod. Zábavní ani hudební průmysl to však v potaz zatím nebere. Výsledkem jsou tak např. reklamní spoty, které jsou obvykle mnohem hlasitější než program, do kterého jsou vloženy. Pozn. editora.)
Srovnáním vzorků s různými úrovněmi DR (viz. obrázek) vidíme, že s klesajícím DR se mizí dynamické špičky, které charakterizují dynamicky nahraný materiál. Zvuk se stává plošším, ztrácí kvalitu a hudba začíná znít nepřirozeně.
Duplikováním digitálního souboru se velikost dynamické komprese nemění a nemění se ani hodnota DR. Dynamický rozsah původního souboru proto můžeme definovat křivkou, kde na vodorovné ose je hodnota DR zdrojového média a na svislé ose DR finálního média. Jak jsme řekli, digitální kopie DR hodnoty nemění, a tak DR6 na vstupu zůstává i DR6 na výstupu, DR17 zůstává DR17 a tak dále. Výsledná lineární křivka bude použita jako reference. Pokud se převodem ze zdroje na finální analogové médium objeví odchylka od referenční křivky, znamená to, že se hodnoty dynamického rozsahu převodem změnily.
Digitál na vinyl
Začněme převádět digitální track s DR8 na vinyl. Bez jakýchkoli úprav dostaneme po vyřezání a analýze desky následující:
Je vidět, že DR není s originálem identické a rozdíly se zvětšují se snižujícím se DR. Zatímco digitální vzorky měly nejvyšší hodnotu DR19 a nejnižší DR7, převodem na vinyl se tyto hodnoty změnily na DR17 a DR10.
Vyneseme-li hodnoty opět na křivku, kde vodorovně jsou DR hodnoty digitálního masteru a svisle DR hodnoty z něj vytvořeného vinylu, je vidět, že vinyl transfer není lineární a že i pro nejnižší hodnoty dynamického rozsahu neklesá pod DR10. (A také to, že nepobere ani velké dynamické špičky a sám je ořízne. Pozn. editora.)
K čemu došlo?
Vinylový transfer je analogový proces, jehož jádrem je mechanický pohyb převedený na elektromagnetické zpracování signálu a obdobně je to i s jeho reprodukcí. To má vliv na změny v úrovni signálu.
Digitální brickwall komprese zasahuje do signálu takovou mírou, že ji není schopen vinyl zreprodukovat. Při přenosu tak dojde k modifikacím, které vytvářejí náhradní umělé špičky tam, kde master měl špičky ořezané. Měřitelně tak sice dojde ke zlepšení dynamického rozsahu, ve skutečnosti nejsou chybějící data zrekonstruována, jen nahrazena analogovým zkreslením.
Dá se tomu nějak vyhnout? Jednoduše tím, že dodaný master už nebude tolik komprimovaný a bude respektovat, že analog potřebuje ke správnému převodu DR alespoň 10. Jinak jsme potrestáni hned dvakrát: dynamický limitér generuje zkreslení už v digitálním masteru a další zkreslení vznikne převodem na vinyl. Děje se to běžně, kumulace zkreslení je prostou ignorací schopností analogového média. Pokud bude digitální master dodán alespoň s DR10/DR11, můžeme nepříznivé jevy výrazně redukovat.
Dalším závěrem, který můžeme udělat, je, že změřením DR hodnoty vinylové desky nelze zjistit, jaká byla DR hodnota digitálního masteru. Platí to dvojnásob pro mastery s velmi nízkým DR.
(Někteří vydavatelé se to snaží kompenzovat zpětnou dynamickou expanzí komprimovaného materiálu. Myšlenka je to dobrá a současné digitální techniky zpracování záznamu umožňují značně se přiblížit původnímu dynamicky neořezanému materiálu, nicméně pořád jde o dopočítávání chybějících dat. Speciálně pro vinyl mastery vytváří málokdo, v masové hudební produkci to jde mimo zájem studií. Debaty masteringových inženýrů typu „Nevím, jak je možné, že vinyl má DR12, když jsem jim dodal master s DR6“ jsou častým tématem diskuzí na odborných fórech nebo YouTube. Pozn. editora.)
Digitál na pásek
Dalším referenčním analogovým médiem je magnetický pásek. Zcela totožné digitální vzorky jako dříve jsme převedli na pásek na rekordéru TEAC A-3440. Použili jsme pásek RTM (Recording The Master) SM900 a rychlost 38 cm/s (15ips).
Digitální mastery a jejich páskové kopie pak vypadají takto:
Je je vidět, ani zde nejsou hodnoty DR identické s originálem, zejména pro nízké hodnoty DR. Hodnoty digitálních souborů od DR19 po DR7 na pásku vyšly jako hodnoty od DR18 po DR10.
Podobně jako u vinylu jsme vynesli výsledek do křivky, kde na vodorovné ose jsou hodnoty DR digitálního masteru a na svislé hodnoty DR pásku. Je vidět, že i zde pásek není schopen zreprodukovat nízké hodnoty jako DR7 a i pro nízké úrovně dynamického rozsahu zůstává nad DR10.
Obdobné hodnoty pro analogová média
Vinyl i pásek vykazují obdobné chování. Na obrázku níže je celkové srovnání – digitální master (modrá) a vinyl (zlatá) a pásek (šedá) z tohoto masteru. Obě analogové křivky mají podobný průběh, ukazující neschopnost analogu poradit si s masterem pod DR10, aniž by na něj bylo nabaleno analogové zkreslení. U vysokých hodnot dynamiky (DR14 a víc) dochází u analogu rovněž ke ztrátě špiček. Bude to ale poslechově jen minimálně postřehnutelné, protože DR hodnota zůstává stále vysoká.
Na dalším obrázku vidíte čtyři nejnižší DR hodnoty, korespondující s DR10, DR9, DR8 a DR7 digitálního masteru. Je vidět, že ořezané plochy vzniklé limitací zmizely a byly nahrazeny špičkami, vnesenými díky principům mechanického záznamu na desku a pásek.
Závěr
Výše uvedené příklady demonstrují důležitost správné přípravy masteru (zejména pokud byl získán digitální cestou) pro analogové médium s uvážením jeho omezení. Digitální technologie umožňují pracovat s širokou dynamickou škálou, která nemusí být vždy kompatibilní s analogovým záznamem. V tomto testu jsme použili jako příklad úryvek z jediné skladby masterované pomocí brickwall limitéru na různé úrovně DR. Kromě uvedeného jsme provedli podobné testy s dalšími hudebními žánry a výsledek byl pokaždé obdobný – je určitá hodnota DR, pod kterou se analogové médium nerado dostává. To ukazuje na nutnost připravit specifický master pro vinyl nebo pásek, má-li dynamika být zachována v potřebném rozsahu. Jinak pokračujeme v degradaci signálu, vzdalujeme se od kvality a opouštíme svět high fidelity.
Příště, až budete poslouchat desku s DR10, zkuste se sami zeptat: byl předlohou skutečně materiál s DR10 nebo dynamicky značně ořezaný originál?
Toliko tedy MagicVinylDigital, který rozhodně poskytuje látku k zamyšlení.
Co na to ostatní?
Zeptal jsem se na vyjádření i současného vlastníka DR pluginů a populárního TT DR offline nástroje, německého MAAT GmbH: „U vinylových ripů a obdobných nahrávacích technik, na jejichž konci je digitální soubor, má zásadní roli jednoduchý fakt, že takový nahrávací řetězec je nekalibrovaný. Celá phono sekce včetně předzesilovače, přenosky a použité vložky, je značně proměnlivá podle toho, kdo záznam pořizuje a na čem. V podstatě není možné získat nic jiného než měření, provedené na konkrétním zařízení konkrétního člověka v konkrétním čase. Výhodou standardizovaných nástrojů, jako je měření integrované DR hodnoty pomocí DR Meteru MkII, je, že jsou porovnatelná a opakovatelná kdekoli na světě.“
S tímto názorem se ztotožňuje i expertní databáze Hydrogen Audio a přidává k tomu technické zdůvodnění:
Řezací hlavy, používané k řezaní vinylové desky (nebo kovové matrice) jsou elektromechanickým zařízením podobně jako reprosoustavy, krmené výkonným zesilovačem o výkonu několika set watttů. Při velkých výkmitech a rychlostech mohou cívky řezacích hlav prostě shořet, podobně jako cívky reproduktorů, hnané nepřiměřeně vysokým výkonem. Předčasnému opotřebení nebo poškození podlehne i diamantový stylus. To jsou omezení, která diktují, jakou maximální záznamovou úroveň můžeme dostat na desku.
Vysoký výkon je potřeba, chceme-li řezat drážky s velkou akcelerací. Ta roste s frekvencí. Moderní řezaná a limitovaná CD (A digitální soubory, pozn. editora) mají více vysokofrekvenčního obsahu než historické mastery. Obecně platí, že pokud zvýšíme průměrnou hlasitost desky – ať už zvednutím nahrávací úrovně nebo pomocí komprese – musíme zvednout i výkon řezací hlavy.
Později, při přehrávání desky doma, nastupují omezení, daná hrotem, kterým desku snímáme. Vložky dokážou sledovat jen drážky určité modulační šířky (měřené v mikronech), která s frekvencí klesá. Tak například hrot umí sledovat na 300 Hz drážku o šířce 300 µm, ale na 20 Hz je to jen 50 µm. To zpětně klade omezení na akceleraci a rychlost při řezání matrice.
Nejjednodušší cestou, jak tyto problémy obejít, je snížit průměrnou hlasitost záznamu na desce. To se i často děje pomocí vícepásmových limitérů, které sníží dynamiku na vysokých kmitočtech, a tak sníží výkon potřebný pro řezací hlavy.
[Pokud] je použit pro vinyl nezměněný (tj. hlasitý a frekvenčně neupravený) master, je pravděpodobné, že bude vinyl oproti CD vykazovat více špiček vyšší DR hodnotu. Mohou na to mít vliv dvě techniky, běžně používané ve vinyl masteringu. Jednak se použije LPF nebo širokopásmový filtr. (Low-pass filtr, který ořeže nebo zredukuje vysokofrekvenční obsah. Tím se s neexistujících špiček, kdy signál připomíná v polovině vodorovně seříznutou horu, stanou jakési zešikmené rampy, které DR meter interpretuje jako regulérní dynamické špičky. Pozn. editora). Další technikou je snížení stereo separace basového obsahu (zmonofonění basu), aby stylus necestoval ven z drážky.
Obě techniky pak mají za následek snížení hodnot RMS a zvýšení DR hodnoty o několik dB. (RMS vyjadřuje průměrnou hlasitost signálu po definovanou dobu, obvykle 300 ms. Je to jedna ze základních metrik při porovnávání hlasitostí mezi zvukovými materiály. Pozn. editora).
Jaký z toho udělat závěr? Podobně jako je stereo reprodukce založená na iluzi, umožněné lidským sluchovým aparátem, ani dynamická pravda nemusí být vždy taková, jako ukazuje DR meter. Protože si hrajeme s vnímáním, je to celé složitější a konečný soud vyřknou vždy uši posluchače. Nepříjemné je, že zatímco u nahrávek staršího data jsme si obvykle mohli vybrat, zda dáme přednost původnímu dynamickému materiálu nebo různým verzím jeho remasteru, někdy lepším, někdy horším, u novějších tuto možnost nemáme a nahrávky obvykle dorazí už brutálně ořezané ze studia z mixu. Vyříznout z toho desku znamená další kompromisy, které problém neřeší, jen ho prohlubují. To, že takový vinyl pak „objektivně“ vykazuje vyšší dynamiku, může být jen iluzí…
(C) Audiodrom 2025, vyjma částí převzatých se svolením MagicVinylDigital
