هدروم چیست و دلیل اهمیت آن

اینکه بدانید هدروم چیست نه تنها برای مهندسان صدا و متخصصان موسیقی، بلکه برای هر فردی که قصد خرید آمپلی فایر یا ریکورد ترک موسیقی در استودیوی خانگی خود را دارد، حائز اهمیت است. در این مطلب تلاش بر این است تمامی اطلاعاتی که نیاز است یک نوازنده یا آهنگساز درباره هدروم بداند، ارائه گردد. در ادامه با سازکالا همراه باشید.

هدروم چیست؟

در روند ساخت موسیقی و پس از مرحله میکس، وارد فرآیند نهایی مسترینگ می‌شویم که طی آن به منظور دستیابی به وضوح و کیفیت بالا، از ابزارهای مختلفی همچون پردازنده‌های داینامیک، اکولایزرها و گاها افکت‌ها استفاده می‌کنیم. فرآیند مسترینگ زمانی اهمیت پیدا می‌کند که بخواهیم تعدادی ترک موسیقی مختلف را بر روی یک سی دی منتشر کنیم و نیاز است تا این آهنگ‌ها دارای عمق بیت یکسان باشند.

ابزارهایی که در مرحله مسترینگ بکار می‌گیریم، به خصوص افکت‌ها، بر دامنه داینامیکی میکس تاثیر می‌گذارند؛ به عبارت دیگر، میزان رسایی تن صدا را افزایش می‌دهد. به منظور حذف تاثیراتی از این قبیل، به یک “مرز” (margin) مشخص نیاز داریم. در تئوری موسیقی به این مرز “هدروم” گفته می‌شود. در واقع، به فاصله یا گنجایش ظرفیت بین بلندترین پیک صوتی و حد کلیپ (clipping limit)، هدروم گفته می‌شود. واحد اندازه گیری هدروم، دسیبل است.

هدروم در اصوات آنالوگ چیست؟

از لحاظ فنی، نسبت بین حداکثر میزان سیگنالی که دیستورت نشده و سیستم قادر به تحمل آن است با سطح نرمالی که سیستم برای آن طراحی شده است را فضای هدروم می‌نامند. به عنوان مثال، فرض کنید یک سیستم ریکوردینگ با سطح اسمی ۱۰- دسیبل داریم. در صورتی که بتوان از طریق این سیستم، یک سیگنال ۷+ دسیبل را بدون دیستورشن پامپ کرد، هدروم موردنظر ۱۷ دسیبل خواهد بود.

نکته اصلی در این مثال، عدم دیستورشن سیگنال است. در صورتی که ظرفیت گنجایش هدروم تمام شود، سیگنال‌ها دچار دیستورشن خواهند شد. این دیستورشن برای مانیتورهای استودیویی و یا میکسر مناسب نیست. البته، در برخی موارد اتمام گنجایش هدروم نکته مثبتی تلقی می‌شود؛ به عنوان مثال، اگر گنجایش هدروم در آمپلی فایر نارنجی تمام شود، سیگنال‌ها دچار دیستورشن مطلوب و مناسبی می‌شوند.

در میکسر آنالوگی که برای سطح سیگنال متوسط ۴+ دسیبل طراحی شده است، اندیکاتورهای VU در سطح ۴+ دسیبل کالیبره شده اند، اما در سایر میکسرهای حرفه‌ای آنالوگ که برای سطح سیگنال متوسط ۴+ دسیبل طراحی شده اند، سطح خروجی ۲۴+ دسیبل درنظر گرفته می‌شود.

بنابراین، زمانی که اندیکاتور VU عدد ۰ را نمایش می‌دهد، مرز یا همان هدروم موردنظر ۲۰ دسیبل است (۲۰=۴-۲۴). در چنینی شرایطی، آهنگساز یا مهندس صدا متوجه خواهد شد که چه زمانی سطح اصوات به میزان غیرقابل پیش بینی افزایش می‌یابد، به عنوان مثال صدای اوج یک خواننده. بنابراین، صداهای موردنظر به درستی بازتولید می‌شوند.

سایر مواردی که در محاسبه میزان گنجایش هدروم نقش به سزایی دارند، به عبارت زیر می‌باشد:

• نسبت سیگنال به نویز: این معیاری بیانگر عملکرد یک سیستم از نظر میزان نویز، کیفیت سیگنال، و وضوح صوتی می‌باشد. این معیار را با محاسبه میزان صدای سیگنال صوتی با سطح نویز بدست می‌آورند (سیستم موردنظر می‌تواند شامل کنسول میکس، DAW، آمپلی فایر گیتار و غیره باشد).
• کف نویز (صدای پس زمینه): کف نویز یک دستگاه یا سیستم، به میزان نویزی گفته می‌شود که زمانی که هیچگونه سیگنالی در دستگاه تولید نشده است، توسط خود دستگاه تولید می‌شود. واحد اندازه گیری کف نویز دسیبل می‌باشد. تمامی دستگاه‌های الکتریکی، حتی یک رشته سیم ساده نیز مقداری نویز تولید می‌کند. اقدام برای کاهش این نویز منجر به افزایش دامنه داینامیکی و در نتیجه کاهش نسبت عددی سیگنال به نویز می‌گردد. در نتیجه، ترک‌های موسیقی که تولید یا ریکورد شده اند، دارای وضوح، شفافیت و کیفیت بیشتری خواهند بود.

هدروم در اصوات دیجیتال چیست

قبل از هر چیری، یکی از مفاهیم اولیه این مبحث، ۰ dBFS (عبارت FS مخفف Full Scale) است که واحد اندازه گیری برای سطوح دامنه در سیستم‌های دیجیتال همچون مدولاسیون کدپالس، (PCM) که دارای حداکثر پیک تعیین شده است، به شمار می‌رود. این معیار بدان معنی است که یک سیستم دیجیتال دارای حداکثر سطح مطلقی می‌باشد که هدروم آن سیستم محسوب می‌شود. برخلاف سیستم‌های آنالوگ که میزان هدروم به اصطلاح نامرئی یا نامشخصی آن‌ها بالای ۰ UV است، هدروم یک سیستم دیجیتال ۰  dBFS می‌باشد.

از همین رو، بسیاری از آهنگسازان و موزیسین‌ها سیستم‌های ریکوردینگ خود را (DAW) به میزان ۱۸- dBFS که کمتر از ۰ dBFS است کالیبره می‌کنند. اعمال چنین تنظیماتی، هدرومی را ایجاد می‌کند که یک سیستم دیجیتال در واقعیت ندارد.

نکته: اگر به جای ۰ dBFS، با هدروم ۱۸- dBFS ریکورد انجام گیرد، وضوح صوتی به میزان ۳ بیت کاهش می‌یابد (هر بیت برابر ۶ دسیبل است). اما در صورتی که ریکورد با عمق بیت ۲۴ بیت انجام شود، خروجی کار ۲۱ بیت خواهد بود که میزان آن از وضوح واقعی اکثر سخت افزارها بیشتر است (به دلیل وجود خطا در مبدل‌ها، فایل صوتی خروجی یک مبدل ۲۴ بیتی دقیقا کیفیت ۲۴ بیت نداشته و دارای نویز است). از طرفی، هدروم بیشتری نیز برای تصحیح خطاهای پیک‌ها، رزونانس‌ها و جهش‌های ناگهانی در اختیار خواهیم داشت.

علاوه بر این، مفهوم هدروم در اصوات دیجیتال در موارد دیگری نیز کاربرد دارد. همانطور که قبلا اشاره شد، مفهوم هدروم به محدوده دینامیکی نیز اشاره دارد. زمانی که سیگنال‌ها به سیستم کامپیوتر منتقل می‌شوند، متوجه می‌شویم که DAW های امروزی دارای موتورهای صوتی با محدوده دینامیکی تقریبا نامحدودی هستند.

تولید صدایی فراتر از هدروم موتور صوتی دستگاه یا سیستم تقریبا ناممکن است. بنابراین، هر یک از کانال‌های میکس به صورت مجزا و بدون ایجاد دیستورشن به وارد محدوده قرمز می‌شوند.

از آنجایی که حین گرفتن خروجی از DAW، سیگنال صوتی می‌بایست از طریق مبدل‌های D/A (مبدل دیجیتال به آنالوگ) از سیستم DAW خارج شود، شاهد محدوده دینامیکی محدود آن خواهیم بود.

تجربه ثابت کرده است که می‌بایست فیدر مستر (master fader) روی عدد ۰ تنظیم شده و از فیدر کانال‌ها برای تعیین میزان بالانس مناسب برای خروجی صوتی استفاده شود. در صورتی که موتور صوتی DAW دارای وضوح و کیفیت بالایی بوده و فیدر اصلی روی ۰ تنظیم شود، تنظیم فیدر سایر کانال‌های مجزا روی ۱۸-، ضرورتی نخواهد داشت.

هدروم، سیستم های PA، و میکسرها

توصیه می‌شود حین کار با سیستم‌های صوتی یا میکسرهای آنالوگ، به منظور به حداقل رساندن نویز، از حداکثر فضای هدروم موجود استفاده شود. برای دریافت بیشترین و بهترین میزان گین (gain) می‌بایست سطح هدروم در ورودی (پری امپ) را تا حد ممکن افزایش داد.

حین کار با میکروفون‌ها، باید gain موردنظر را روی پری امپ میکروفون تنظیم نمود. در دستگاه‌های line level همچون ابزارهای الکترونیکی نیز خروجی دستگاه باید به گونه ای تنظیم شود که سطح سیگنال صوتی بدون هیچگونه دیستورشن به حداکثر سطح هدروم رسیده و سپس باتوجه به این موضوع، gain میکسر تنظیم گردد.

تنظیمات مربوط به هدروم آمپلی فایر و اسپیکر

در وهله اول، باید توجه داشت که کنترلر gain روی آمپلی فایر گیتار، تعیین کننده میزان قدرت صدای گیتار نیست. می‌توان آمپلی فایر را به گونه ای تنظیم نمود که تمام مدت با بالاترین gain ممکن فعایت داشته باشد (احتمالا اسپیکرهای مانیتور نیز دارای عملکرد مشابهی هستند). کنترل میزان gain ورودی به آمپلی فایر را می‌توان از طریق ناب‌های ورودی تنظیم کرد.

وجود چنین تنظیماتی برای گیتار بسیار مناسب می‌باشد، زیرا همواره هدروم در بیشترین حالت خود قرار خواهد داشت. منتهی، باید دقت داشت که میزان سطح gain ورودی به قدری نباشد که میزان آن نسبت به هدروم افزایش یابد.

تنظیمات هدروم اسپیکرها شباهتی به آمپلی فایر ندارد. در صورتی که میزان سیگنال ورودی به اسپیکر از حد مشخصی افزایش یابد، این احتمال وجود دارد که سیگنال دچار دیستورشن شده و یا حتی منجر به ترکیدن اسپیکر خواهد شد. از آنجایی که اسپیکرهای مدرن دارای درایورهای اسپیکر و آمپلی فایرهای داخلی هستند، محافظ‌هایی نیز برای محدود کردن سطح صدا و محافظت از اسپیکرها طراحی شده است.

به کارگیری اسپیکرهای پسیو و آمپلی فایرهای اکسترنال در این نوع ستاپ مشکل ساز بوده و یک جفت اسپیکر به یکدیگر کانکت نخواهند بود. در صورتی که سیگنال‌های ورودی در آمپلی فایر اکسترنال دچار دیستورشن شوند، به گونه ای که موجب قطع سیگنال یا افزایش سطح متوسط سیگنال در فرکانس‌های بالاتر گردد، احتمال خرابی توییتر اسپیکر افزایش خواهد یافت.

در ادامه مقاله هدروم چیست و دلیل اهمیت آن با ما همراه باشید

چگونه میزان هدروم مناسب را تشخیص دهیم

در صورتی که هدروم در سیستم DAW دارای گنجایش مناسبی نباشد، نمی‌توان خروجی مناسبی بدست آورد، چرا که فضای هدروم به سرعت رو به اتمام خواهد رفت. اگرچه در اصوات آنالوگ، مقدای فضای هدروم در بالای مستر لول (master level) باقی خواهد ماند، اما در اصوات دیجیتال ماجرا کاملا متفاوت است.

راه حل این مسئله، آزاد کردن فضای هدروم تا جای ممکن است. این عمل موجب سرزندگی و افزایش وضوح و کیفیت صدا خواهد شد. در ادامه، سایر راه حل‌های این موضوع ارائه شده اند:

کاهش مسیرهای خروجی فایل

یکی از ساده‌ترین راه حل‌های این مشکل، کاهش مسیرهای خروجی DAW می‌باشد. در صورت بکارگیری این توصیه، ترافیک میکسر کاهش یافته و درنتیجه، هدروم و وضوح سیگنال صوتی افزایش می‌یابد. به علاوه، با درنظر گرفتن این ستاپ، میکس‌ها سریع‌تر به پایان می‌رسند و کیفیت افزایش می‌یابد. از آنجایی که تقریبا اکثر کارت‌های صدای امروزی دارای خروجی عمق وضوح  بیت می‌باشند، سطح نویز نیز به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. توجه داشته باشید که بکارگیری آهنگ‌هایی با فرکانس صوتی بالا، نیازی به سطح سنج نخواهد بود. در صورت کاهش سطح و افزایش صدای اسپیکر، شاهد کیفیت صوتی بهتری خواهید بود.

چک کردن پلاگین در مسیر اصلی خروجی صوتی

معمولا، نقطه اصلی بروز اورلود در DAW، در سطح ۰ dBFS است. از همین رو، توصیه می‌شود که سطح هدروم میکسر را روی میزان dBFS تنظیم گردد. بنابراین، حین میکس آهنگ، سطح سیگنال درام‌ها ابتدا باید روی ۹ dBFS باشند (با این فرض که ابتدا میکس سیگنال‌های درام انجام گیرد). از آنجایی که سیگنال‌های باس، پیانو، گیتار، وکال و سایر سازها در مراحل بعدی انجام می‌گیرد، سطح کلی هدروم در حدود  6-  dBLFS خوهد بود.

بکارگیری فیلترهای بالاگذر

این مورد را می‌توان جزو راه حل‌های بسیار ساده و موثر به شمار آورد. با جداسازی فرکانس‌های بسیار پایین (کمتر از ۱۰۰ هرتز و کمتر) می‌توان گفت که تقریبا تمامی سازها به جز درام و باس، فضای هدروم بیشتری تعلق گرفته و ترافیک خروجی میکسر کاهش می‌یابد. در فرآیند میکس، اکثر فرکانس‌های کمتر از محدوده ۱۰۰ هرتز، هیچگونه مزیت صوتی نداشته و تنها حجم زیادی از هدروم را اشغال می‌کنند.

فعالیت با عمق بیت ۲۴ بیتی

زمانی که هنوز سیستم‌های دیجیتال جای خود را در فعالیت‌های استودیویی باز نکرده بودند، ریکورد صدا در بالاترین سیگنال و فرکانس ممکن برای ایجاد بیشترین کیفیت ممکن نسبت به نویز بسیار حائز اهمیت بود. این موضوع در دهه ۹۰، و زمانی که ضبط صدا بر روی کاست‌ها براساس خروجی ۱۶ بیتی بود، اهمیت بیشتری پیدا می‌کرد. امروزه، اکثر سیستم‌های DAW دارای عمق بیت ۲۴ بیتی بوده و دیگر نیازی نیست صداها در بالاترین فرکانس ممکن ضبط شوند. سطح کف نویز در سیستم‌های DAW 24 بیتی به قدری پایین است که امکان ایجاد فضای هدروم زیادی بین پیک صدا و ۰ dBFS وجود دارد. به گونه ای که حتی در مرحله کامپرسر نیز مشکلی برای سیگنال‌های صوتی پیش نخواهد آمد.

نقش و اهمیت هدروم در مسترینگ چیست

این امکان وجود دارد تا بتوان آهنگی که با هدروم ۲- dBFS میکس شده است را برای یک مهندس مسترینگ ارسال کرده و هیچگونه اورلودی متوجه سیگنال‌ها نخواهد بود. چرا که مفهوم هدروم در رعایت دو نکته مهم خلاصه می‌شود:

1. اجازه ندهید سطح سیگنال ها به ۰ dBFS برسد.
2. از محدودکننده پیک یا پلاگین‌های مشابه استفاده نکنید، زیرا از سیگنال‌هایی که به صورت طبیعی فراتر از هدروم ۰ dBFS هستند جلوگیری می‌کند.

اگرچه مهندس مسترینگ قادر به کاهش میزان فرکانس سیگنال‌های بالا حین میکس خواهد بود، اما توانایی جبران آسیب‌های ناشی از محدود کردن پیک یا کلیپ آن‌ها را نخواهد داشت. از همین رو، رعایت مواردی که در بالا ذکر شد، بسیار حائز اهمیت می‌باشد. توجه داشته باشید که به محض بکارگیری محدودکننده پیک یا کلیپ سیگنال حین میکس، آسیب وارده به سیگنال‌ها قابل برگشت نخواهد بود. به عبارت دیگر، پردازش هرگونه سیگنال‌های آنالوگ و یا دیجیتال اضافی، تنها موجب افت کیفیت صوتی شده و در بهترین حالت، به میزان ناچیزی کیفیت صدا را بهبود می‌بخشد.

مطلب پیشنهادی : برخی از اصطلاحات رایج میکس و مسترینگ