Mixujeme a mástrujeme: subjektivní hlasitost, fóny a práh citlivosti Slyšíme stejně, jak ukazují měřáky?

K čemu je zvukaři psychoakustika?

Možná se to nezdá, ale zvukový mistr bývá velmi často v roli dirigenta. A tím nemyslíme, že i často zastává funkci hudebního režiséra, řídí muzikanty, aby ladili, správně frázovali a také dali dílu patřičnou expresi, výraz.

I když za něj všechny tyto jmenované činnosti udělá někdo jiný (muzikanti sami, režisér), zvukový mistr bude nakonec pracovat s barvou a také s poměry nástrojů. A také s časem ve skladbě – může např. prodlužovat generál pauzy, anebo různě zahušťovat reverb nebo delay.

Sama práce s barvami je už uměleckou a psychologickou záležitostí. Pokud pojmu skladbu barevně temně, výpověď se posune jinam, než když ji rozjasním ba špičatě zaostřím.

Tip1: Už práce s ekvalizací ovlivňuje takové psycho akustické veličiny, jakými jsou např. ostrost nebo jas zvuku.

A poměry nástrojů jsou už natvrdo záležitostí dirigentskou. Někdo raději vytáhne melodii, aby zdůraznil zpěvnost, jiný ji naopak ponoří do akordů, aby posílil harmonii a celkovou barvu.

Tip2: Víte, jaký jste povahový typ? Inklinujete k mixu rytmickému, melodickému nebo harmonickému?

Předhánění se v hlasitosti známé jako “loudness wars” už dávno skončilo. Jsou vyžadovány žánrové, tedy např. rozhlasové, TV, filmové ad. standardy, které zahrnují i normy vycházející z psychoakustiky. Mezi skvělé výrobce podrobných měřičů a analyzátorů hlasitosti patří firma NUGEN Audio.

Editace a míchání nekončí u reprobedny a sluchátek

Nahrávací a editační proces je věcí poměrně složitou. Hraje v ní roli řada mechanicko-akustických procesů vyjádřených řadou veličin: akustická energie (J, Joule), akustický výkon (W, watt), intenzita zvuku (watt/m²), akustická hustota (watt/m³), akustický tlak (Pa, pascal), akustická rychlost (m/s), hladina intenzity a hladina tlaku (dB, decibel).

To se ale stále nacházíme v okamžiku, kdy tlak zvuku přes mechanicko-elektrický měnič převádíme do napětí, a to buď v elektrickém řetězci dále barevně zpracováváme, anebo převedeme do čísel a zpracováváme číslicově.

4 pásmový analogový masteringový stereo ekvalizér xfilter Mastering Edition od Elysia má pásma, kde je lidský sluch nejcitlivější, detailně pokrytá filtry typu Low-Mid a High-Mid.

Jestliže potom zpětně smíchanou skladbu vyšleme v opačném gardu na elektro-mechanický měnič, reproduktor, znovu jsme rozvlnili vzduch a vyslaný signál pomocí hladiny akustického tlaku můžeme měřit v decibelech. Tím ovšem poslechový řetězec nekončí ba teprve začíná.

Lidský převodník senzorický a psychofyzikální

Prvním v cestě je fyziologický (senzorický) převodník lidského vnitřního ucha. Tzv. hlemýžď nacházející se ve vnitřním uchu obsahuje tisíce vláskových buněk, které v interakci s neurony dokáží chemickou přeměnou vytvářet z mechanické energie zvukových vln elektrické nervové impulsy. Tedy akustický tlak se znovu mění na velmi slabý elektrický signál.

Mista ve "spirále" (cochlee), kde se ustalují různě dlouhé vlny a vláskové buňky odečítají odpovídající výšku.

A tenhle převod je odlišný od těch, co známe ze světa mikrofonů nebo reproduktorů. Velmi zjednodušeně v něm mnohem slaběji vnímáme pásmo basů a také slabě zaznamenáváme vysoké výšky. Zkrátka je to jinak, než nám ukazují spektrografy a vůbec měřáky typu meter bridge.

Poznej více: Vnitřní ucho a hlemýžď

Klíčovou roli při rozeznávání kmitočtových pásem hraje hlemýžď, lat. cochlea, vlastně spirálovitá dutina. Tvarem připomíná ulitu hlemýždě zahradního. Je naplněna endolymfou, která přenáší vibrace na membránu Cortiho orgánu. Funguje podobně jako horna, která má exponenciální tvar. Odečítání frekvencí probíhá podélně na základě postupné vlny. Rychlá vlna vyvolaná vysokým tónem vyrovná svou rychlost hned na vstupu – základně. Pomalá vlna vyvolaná hlubokým tónem dojde až na konec hlemýždě. V místě, kde má zvukovod nejnižší průměr – u vstupu se 100 μm, vláskové buňky „rozpoznají“ výšky, a na koci hlemýždě, kde je průměr nejširší 500 μm, detekují vláskové buňky basy. Díky mírným odlišnostem v zužování hlemýždě může každé ucho jednoho člověka jinak frekvenčně slyšet.

Tip3: Jak při mixu vyrovnáte různý frekvenční charakter uší? Stačí přehazovat polarity ve stereu.

Tip4: Ozvučnice exponencionálního tvaru u reprobeden či roztrubů žesťů funguje podobně jako hlemýžď. Její frekvenční charakteristiku vypočteme pomocí tzv. Besselových funkcí a aproximace. Platí, že pokud rozšíříme průměr na konci ozvučnice (lesní roh), posílíme ve spektru spodní pásma, tedy basy a nižší středy.

Lesní roh má širší zakončení ozvučnice než trubka, proto budou v jeho barvách více posíleny nižší barvy (basy i nižší středy). Trubka je směrovější, ale také ostřejší.

Hlasitost měříme ve fónech

Coby senzorická vjemová jednotka byl zaveden tzv. fón (phon). Je definován jako senzorická hlasitost, kdy signál ve tvaru sinusoidy o kmitočtu 1000 Hz a o referenčním tlaku 20 μPa dopadá kolmo na střed hlavy. Takový zvuk vnímáme ušima na úrovni jednoho fónu.

Tip5: Hladina hlasitosti 1 fónu je při frekvenci 1 kHz stejně velká jako jednotka hladiny zvuku 1 dB. Níže a výše ve spektru se už hladiny v dB a fónech rozcházejí..

Na ose x jsou vyneseny frekvence (výšky), na ose y hladina zvuku v decibelech. Černé vodorovně vlnící se čáry jsou tzv. izofóny, které ukazují, jak se senzorická hlasitost lidského ucha liší od skutečného vnějšího tlaku. Naše nejcitlivější pásma se pohybují od 1000 do cca 5000 Hz - zeleně a červeně.

Práh citlivosti: kde slyšíme trávu růst?

Hladiny hlasitosti fungují jinak v basech, středech i výškách. O tom jak, nás detailně informuje tzv. graf citlivosti. Tam, kde má křivka vynesená ve fónech nejnižší pozici, slyšíme nejcitlivěji, na svislé ose pak můžeme odečíst rozdíl, o kolik dB bychom museli signál zesílit, abychom jej senzoricky vnímali stejně hlasitě. Tyto vodorovné křivky se nazývají izofóny.

Jak na tom jsme?

Subbasy vnímáme nejhůře, křivka hlasitosti se vůči přímce hladiny tlaku začíná přibližovat až v rozmezí frekvencí 800-1000 Hz. V pásmu 1000 až 3000 Hz začínáme už slyšet velmi citlivě. Nejcitlivějším pásem je potom rozmezí mezi 3500-5000 Hz. Mohli bychom je označit za barevně strategické. Od 5000 do 20 000 Hz se práh citlivosti zase výrazně zhoršuje.

Tip6: Mikrofony, které mají zcela rovnou frekvenční charakteristiku, našly uplatnění při měření, ne však při natáčení hudby či řeči. Tam se naopak cení takové, které přidají správnou ingredienci související s pásmy citlivosti projevujícími se v lidském slyšení.

Mikrofon WA-47 od Warm Audio je reinkarnací legendárního mikrofonu U47. Kromě řady dalších skvělých technických vlastnosti lehce posiluje pásmo kolem 5000 Hz, tedy v oblasti našeho nejlepšího prahu citlivosti. Proto jej už léta muzikanti i zvukoví mistři milují.

Hystereze, aneb Péťo, nehltej tolik!

K fyzikálním vlastnostem středního i vnitřního ucha patři podobně jako u jiných akustických měničů (mikrofon, reproduktor) či částí nástrojů (struna, kobylka) určitá schopnost sebeobrany. Jestliže je zahltíme větším množstvím energie, než jsou schopny vstřebat, vytvoří blok a energii zastaví (do té míry, co jejich mechanické vlastnosti snesou). V tu chvíli ale přestávají spolukmitat, tj. nepřijímají signál.

Pokud budeme sluchový orgán zahlcovat silnou nepřetržitou energií, nebude mít prostě čas informace vyhodnocovat. A můžeme jej i trvale poškodit.

Tip7: V případě hystereze – zahlcení ucha ztrácíme na čas schopnost rozpoznávat dynamiku, ale i harmonii.

Tip8: Abyste dokázali vychutnat detaily jednotlivých barev, potřebujete pauzy. V nich můžete barvy mezi sebou porovnávat. Je to podobné, jako s chutí. Pokud budete jen hltat a hltat, těžko rozpoznáte jedinečnou chuť různého ovoce nebo druhů masa s jemným kořením.

Na to, jak dlouhé pauzy a kde neexistuje univerzální návod. Tohle know how prostě spadá do tajemství šéfkuchařů: hudebníků i zvukových mistrů.