что такое lufs в музыке
Новые нормы и методы регулирования громкости вещания Часть 1
В связи с принятием в России Рекомендаций в области нормирования звуковых сигналов в телерадиовещании предствляется полезным ознакомить наших читателей, звукоинженеров и звукорежиссеров, с предлагаемыми способами решения проблемы дисбаланса между уровнями громкости звука различных телерадиопередач и уровнем громкости звука рекламы, воспринимаемого телезрителями и радиослушателями. Настоящее Руководство утверждено приказом Министерства связи и массовых коммуникаций Российской Федерации.
Практическое руководство в области нормирования громкости звуковых сигналов в телерадиовещании в Российской Федерации
1. Методология измерений громкости в «режиме EBU» в целях нормализации уровня громкости рекламы и прерываемой ею теле- или радиопрограммы
Измеритель громкости должен предоставлять возможность работать в «Режиме EBU» (EBU mode). При использовании «Режима EBU» измеритель должен соответствовать требованиям, приведенным в этом документе, а также в рекомендациях ITU-R BS-1771 и EBU Tech3341. Таким образом, специалист может использовать измерители громкости разных производителей с минимальными расхождениями результатов измерений, вызванными разной терминологией, шкалами и методами измерения.
Спецификация измерителя громкости при работе в «Режиме EBU» не касается деталей реализации измерителя в части графических или пользовательских интерфейсов.
1.1 Три шкалы времени
В «Режиме EBU» определены три временные шкалы:
1.2. Параметры измерений, баллистика измерителя (инерционность измерителя)
Во всех случаях измерение производится согласно ITU-R BS.1770, EBU R 128.
1. Параметры измерения для «Режима EBU» следующие:
2. При измерении Кратковременной громкости используется «скользящее временное окно» длительностью 3 секунды. Измерение не гейтируются. Частота обновления для «эфирных измерителей» не менее 10 Гц.
3. При измерении Интегральной громкости используется «скользящее» временное окно» длиной 0,4 с. Гейтирование измерений производится согласно ITU-R BS.1770. Частота обновления для «эфирных измерителей» не менее 1 Гц.
Минимальный функционал измерителя громкости, работающего в «Режиме EBU», должен позволять:
1.3 Гейтирование измерений
При измерении Интегральной громкости применяется функция гейтирования с использованием двух пороговых значений:
1.4. Диапазон громкости (Loudness Range)
Параметр Диапазон громкости (сокращенно LRA) показывает изменение громкости на протяжении программы. На основании полученного значения определяется, насколько необходимо изменить динамический диапазон программы. В случае, если значение Диапазона громкости программы больше установленных величин, то необходимо осуществить его сжатие.
При этом допустимое значение Диапазона громкости зависит от вида контента: (например, для классической музыки возможен максимально допустимый диапазон, а для Интернет-вещания радиостанции – минимальный).
Диапазон громкости дополняет измерение Интегральной громкости. Вычисление Диапазона громкости проводится согласно EBU Tech Doc 3342.
Диапазон громкости измеряется в единицах «LU». 1 LU эквивалентно 1 дБ.
Измеритель в «Режиме EBU» должен иметь возможность вычислять Диапазон громкости звукового сигнала одновременно с измерением Интегральной громкости. Вычисленное значение Диапазона громкости обнуляется при сбросе измерения Интегральной громкости.
Измеритель в «Режиме EBU» должен предоставлять возможность включать и выключать отображение значения Диапазона громкости.
1.5 Единицы измерений
Рекомендуется использовать следующие названия и единицы измерения:
Относительное измерение (например, относительно опорного уровня или Диапазона громкости): xx.x LU;
Абсолютное измерение (относительно полной цифровой шкалы): xx.x LUFS.
1.6. Шкалы и диапазоны
Шкала измерителя должна предоставлять возможность отображать значения в LUFS единицах (которые условно можно назвать абсолютными) или шкалу с альтернативной нулевой точкой, соответствующей минус 23 LUFS
(0 LU=-23 LUFS), в этом случае шкала будет отображать относительные значения громкости в LU единицах. Измеритель с «Режимом EBU» должен иметь две шкалы, а их отображение выбирается пользователем:
«EBU +9 scale» должна использоваться по умолчанию.
1.7 Требования к дисплею
Физические характеристики измерителя громкости, такие как размер, цвет и дизайн, не входят в спецификацию «Режима EBU».
Измеритель в «Режиме EBU» должен использовать точность отображения максимум до 1 десятичного знака во всех числовых показаниях громкости (например, Интегральная громкость или Диапазон громкости).
Отображение интегральной громкости должно быть в единицах LU или LUFS. При переключении абсолютной и относительной шкалы единица отображения интегральной громкости должна переключаться соответственно.
Единица, LUFS или LU, должна отображаться для всех значений и шкал постоянно.
«Режим EBU» не определяет, какую интегральную громкость должен показывать измеритель, пока не имеется достаточного объема входных данных для отображения достоверного результата.
Сокращения временной шкалы «M» и «S» в данном документе те же, что для «mid» и «side». Кроме того, возможны альтернативные обозначения временных шкал: «MLK» и «SLK».
1.8. Калибровка, установка, соответствие и точность
Калибровка и установка:
Примечание: В связи с тем, что частота 1 кГц находится на скате частотной характеристики предварительного фильтра, применяемого в алгоритме измерения громкости, к точности частоты тест-сигналов и к технической реализации предварительного фильтра предъявляются повышенные требования. Ошибка в частоте тона 1 кГц может дать результат, отличный от ожидаемого.
Минимально необходимый набор калибровочных тестов:
Измеритель громкости в «Режиме EBU», который не прошел минимальный набор калибровочных тестов, не может считаться соответствующим требованиям для работы в «Режиме EBU». В то же время измеритель, прошедший минимальный набор калибровочных тестов, необязательно обеспечивает достаточную точность измерений по всем параметрам.
Таблица 1: Тест-сигналы
Ожидаемый ответ и допуски
-30.0 dBFS в Ls и Rs
Аутентичная программа 1, стерео, сегмент программы с узким диапазоном громкости (NLR); похожий по жанру на рекламу/анонс
Аутентичная программа 2, стерео, сегмент программы с широким диапазоном громкости (WLR); похожий по жанру на фильм/драму
*- Таблица 1 определяет предварительный набор тестов; №7 и 8 ожидают производства подходящего материала без авторских прав.
Во всех вышеуказанных тестах полученный результат не меняется, если тест-сигнал повторяется один или более раз по всей длине. Перед каждым измерением показания измерителя необходимо сбрасывать (обнулять).
Тест-сигналы для Диапазона громкости более полно описаны в EBU Tech Doc 3342.
TD309 Совет дня
Эдгар Ротермих (Edgar Rothermich) поднял по-настоящему очень важную для всех компьютерных музыкантов тему и начал серию статей, касающихся понятия «воспринимаемой громкости» микса и применения нового стандарта нормализации громкости Loudness Normalization. Сегодня мы публикуем вторую часть этой серии.
Logic Pro X: Нормализация громкости. Часть 2: Стандарты
Если вы сводите свой микс в приложении Logic (или в любой другой DAW), вы должны знать о Loudness Normalization (Нормализации громкости) — СЕРЬЕЗНО. Независимо от того, будет ли ваш микс воспроизводиться на радио или на сайте Spotify, либо вы загрузите его на свой канал YouTube или просто прослушаете его в своей медиатеке iTunes, это повлияет на ваш микс, и вы лучше знаете, как именно. В этой серии из трех частей я объясню все подробности. Часть 2: Стандарты.
Часть 1: В чем проблема?
Что такое Loudness (Громкость) и почему она приведет к серьезным проблемам с вашими миксами, если вы не понимаете некоторые основополагающие принципы (которые я объясняю в части 1).
Часть 2: Стандарты нормализации громкости
Никогда не используйте Peak Normalization (Пиковую нормализацию) в своем сводимом миксе, а вместо этого воспользуйтесь новым глобальным стандартом нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization (разъяснения по которому я даю в части 2).
Часть 3: Лоджиковский плагин Loudness Meter
Инструкции о том, как использовать плагин Loudness Meter (Измеритель воспринимаемой громкости) приложения Logic и другие инструменты, чтобы избежать сюрпризов из-за нормализации громкости, когда вы позже услышите свои песни на iTunes, Spotify, YouTube и так далее (как я объясняю это в части 3).
Субъективное измерение воспринимаемой громкости
Сломанная система
Как я уже упоминал в первой части, мы сталкиваемся с несколькими проблемами при прослушивании песен или любой аудиопрограммы в трансляциях или потоковых службах, и даже наших собственных плейлистов iTunes:
Как исправить систему
Первым шагом в устранении проблемы является выработка метода субъективного измерения громкости. В этом нет ничего нового, и в прошлом были разные предложения и реализации, пытающиеся решить эту проблему:
Новая концепция — «Loudness Normalization»
Главным достижением нового стандарта Loudness Normalization (Нормализация воспринимаемой громкости) является то, что блестящие инженеры нашли способ измерения воспринимаемой громкости специальными измерителями воспринимаемой громкости «Loudness Meters» и установлением «целевого уровня» Target Level, на который ориентируется (ссылается) аудиопрограмма. Это означает переход от пиковой нормализации к нормализации воспринимаемой громкости, поскольку все аудио нормализуется (ориентируется или ссылается) на этот целевой уровень и, следовательно, устанавливает согласованную Perceived Loudness (Воспринимаемую громкость) для слушателей на протяжении всего времени прослушивания разного аудиоматериала.
Пиковая нормализация по сравнению с нормализацией воспринимаемой громкости
Прежде чем вникать в детали о нормализации громкости, вот три простые диаграммы [вдохновленные интересной презентацией AES Флориана Камерера (Florian Camerer) в 2011 году], которые демонстрируют концепцию нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization по сравнению с пиковой нормализацией Peak Normalization.
➊ Peak Normalization (Пиковая нормализация)
Различные элементы диаграммы представляют собой разные аудиофайлы с отличающейся динамикой. При пиковой нормализации все эти файлы перемещаются на красную линию, чтобы иметь один и тот же пиковый уровень 0dBFS (красная точка). Зеленые точки представляют индивидуальную воспринимаемую громкость разных файлов на основе их различной динамики и, следовательно, различную воспринимаемую громкость, которая изменяется при последовательном воспроизведении аудиоматериала. Это означает, что вам нужно регулировать громкость воспроизведения.
➋ Пиковая нормализация + компрессия
Чтобы компенсировать изменение громкости, вы можете сжимать (компрессировать) аудиофайлы, как это делают многие радиостанции, для достижения более постоянной воспринимаемой громкости. Однако это повлияет на качество отдельных аудиофайлов, особенно если сжатие автоматизировано на основе одной общей настройки.
➌ Loudness Normalization (Нормализация воспринимаемой громкости)
Вот как это делается, новый стандарт основан на трех шагах:
Как вы можете видеть, каждый аудиоматериал воспроизводится со своей оригинальной динамикой на уровне воспроизведения, который гарантирует, что каждая из песен имеет схожую воспринимаемую громкость. Установив целевой уровень довольно низким (–16LUFS … –24LUFS), система имеет достаточный запас по уровню перед отсечением сигнала, чтобы обеспечить воспроизведение динамического аудиоматериала и закончить стремление к созданию гиперсжатых миксов.
Основная процедура нормализации воспринимаемой громкости
Вот упрощенная процедура того, как Loudness Normalization работает в действии. Это — ключевая часть для понимания, поскольку она показывает вам, как микшировать свою песню и, что более важно, как не микшировать свою песню, чтобы избежать «наказания» и воспроизводиться на более низком уровне, чем другие песни.
Чуть позже я дам объяснение единицам измерения «LUFS» (единицы измерения воспринимаемой громкости Loudness Unit, ссылающиеся на полную шкалу Full Scale), но на данный момент думайте об этом, как об обычной шкале dB (1 LU = 1 dB, 0 LUFS = 0 dBFS).
# 1 — Target Level (Целевой уровень)
Система (вещатель, потоковая передача, персональный музыкальный проигрыватель и так далее), использующая нормализацию воспринимаемой громкости Loudness Normalization, устанавливает свой целевой уровень Target Level (–14LUFS … –23LUFS). Это эталон воспринимаемой громкости, которому соответствуют все аудиоматериалы, воспроизводимые в этой системе. Помните: «Хорошее известие о стандартах состоит в том, что есть столь многие из них». Это также верно и для целевого уровня. В европейских вещательных системах используется целевой уровень –23LUFS, в Америке используется –24LUFS, и большинство аудиопотоковых служб используют более высокий целевой уровень, близкий к рекомендованному AES –16LUFS.
# 2 — Измерение индивидуальной воспринимаемой громкости программы
Любой аудиоматериал (песни, рекламные ролики, многосерийные шоу и так далее), которые воспроизводятся в системе, сначала анализируется для определения их индивидуальной программной воспринимаемой громкости (процедура, отличающаяся от применяемой для прямых трансляций). Это означает, например, что уровень сигнала песни измеряется от начала и до конца стандартным измерителем громкости, чтобы найти интегральную (среднюю) программную воспринимаемую громкость Program Loudness для данной конкретной песни. Например, –10LUFS.
# 3 — Применение компенсации усиления
Когда песня воспроизводится в системе с Loudness Normalized, она смотрит на воспринимаемую программную громкость для данной конкретной песни и повышает или понижает уровень, чтобы отрегулировать воспринимаемую программную громкость этой песни по целевому уровню системы.
Несколько вещей, о которых нужно знать:
# 4 — Предотвращение отсечения сигнала
Система все еще проверяет абсолютный уровень песни, чтобы избежать любого отсечения сигнала. Например, отдельная песня с низкой программной воспринимаемой громкостью не будет повышена до целевого уровня только из-за того, чтобы пиковый уровень этой песни не превысил 0dBFS системы. См. раздел «Коэффициент соотношения Peak to Loudness Ratio (PLR)» ниже.
# 5 — Сжатие (необязательно)
Стандарт нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization также определяет динамическое значение диапазона песни («LU Range»). Система вещания имеет возможность использовать эту информацию для сжатия (компрессии) аудиоматериала, если необходимо соблюдать конкретную динамику передающего канала или программы.
Стандарты
Несмотря на то, что существуют международные стандарты для определения правил реализации и использования нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization, существует множество вариаций, опубликованных в дополнительных или конкурирующих стандартных предложениях. Поскольку эти аббревиатуры проявляются тут и там, вот их краткий обзор. Для любознательного читателя я приведу несколько ссылок на данные документы и презентации в конце этой статьи.
ITU
ITUДругие стандарты
Существуют и другие национальные стандарты, такие как TR-B32 для Японии или OP-59 для Австралии. Отдельные потоковые службы, такие как iTunes, Spotify, SoundCloud, YouTube, Tidel, Pandora и так далее, не придерживаются ни одного из международных стандартов (по крайней мере, не публично), но большинство из них реализовало стандарты нормализации воспринимаемой громкости, каждый из которых выбирает их собственные целевые уровни воспринимаемой громкости.
Имейте в виду, что тема нормализации воспринимаемой громкости — это «движущаяся цель», поскольку коммерческие потоковые службы могут изменять реализацию стандартов, не сообщая об этом своим пользователям.
Tерминология
Теперь давайте немного перейдем к деталям нормализации воспринимаемой громкости, чтобы изучить терминологию и все вокруг нее, чтобы лучше понять, как работает эта система, и понимать, как использовать измерители Loudness Meters при микшировании в Logic или любой другой DAW.
Единицы измерения: LU и LUFS
Стандарт ITU установил новую единицу измерения, LU — Loudness Unit (Единица измерения воспринимаемой громкости). Эта единица подобна единицам измерения уровней сигнала db (децибел), LU просто указывает, что это измерение относится к уровню воспринимаемой громкости, а не к уровню сигнала.
Сравнение единиц измерения LUFS и LKFS
Обратите внимание на то, что в маркировке единиц измерения существует некоторая несогласованность. Европейский стандарт использует единицы измерения «LUFS», но ITU и США используют единицы измерения «LKFS» (Loudness — воспринимаемая громкость, измеренная фильтром K-Weighted, ссылающаяся на полную шкалу Full Scale). Обе эти единицы идентичны. Буква K является всего лишь неудачным выбором, первоначально установленным ITU. Она не имеет ничего общего с «K-System», предложенной Бобом Кацем, вместо этого она ссылается на так называемый «K-Weighting Filter», которым измерители Loudness Meters пользуются для измерения воспринимаемой громкости.
Программная воспринимаемая громкость
Program Loudness (Программная воспринимаемая громкость), как мы уже говорили, описывает, насколько громкой является часть аудиоматериала, независимо от того, является ли эта часть коммерческой 20-секундной рекламой, 5-минутной песней или 2-часовым художественным фильмом. Она измеряется от начала и до конца части, определяя ее интегральную среднюю громкость, используя единицу измерения LUFS (Loudness Unit, единицу воспринимаемой громкости, относящуюся к полной шкале Full Scale).
Целевой уровень (целевая воспринимаемая громкость)
Target Level (или Target Loudness) — целевой уровень или целевая воспринимаемая громкость — является эталонным уровнем системы (трансляция, потоковая передача, приложение воспроизведения и так далее), и каждая песня, реклама или телешоу будут «нормализованы» на основе их индивидуальной программной воспринимаемой громкости (Program Loudness).
Истинное пиковое измерение
В дополнение к Loudness Level (Уровень воспринимаемой громкости) вам все равно придется учитывать пиковые уровни аудиозаписи. Стандарт ITU-R BS.1770 определяет новый метод измерения пиковых уровней. Вместо измерения квазипика с помощью обычных «Посэмпловых пиковых измерителей» для определения пиковых уровней программы требуется использование True Peak Meters —измерителей истинных пиков. Это важно, чтобы не вводить искажения из-за отсечения сигнала (во время его преобразования или передачи).
True Peak Meters (Измерители истинных пиков) используют передискретизацию (не менее 4x-кратной) для обнаружения межсэмпловых пиков. Стандарт определяет максимально допустимый уровень истинных пиковых сигналов –1 dBTP (decibel True Pick) (или –2 dBTP для материалов со сжатыми данными). Причина такого запаса состоит в том, что True Peak Meters, основанные на передискретизации, все еще не идеальны и могут приводить к ошибкам.
Коэффициент соотношения Peak to Loudness Ratio (PLR)
Коэффициент соотношения «Peak to Loudness Ratio» («Соотношение пикового уровня к уровню воспринимаемой громкости») — это разница между максимальным уровнем True Peak Level (Истинный пиковый уровень) и его программной воспринимаемой громкостью Programm Loudness (его интегральной средней громкостью). В основном это базируется на зазоре между True Peak и Program Loudness.
Это значение важно в ситуации, когда, например, воспринимаемая программная громкость песни составляет –20 LUFS, а True Peak –1dBTP. В этом случае PLR равен 19. Однако, если целевой уровень службы потоковой передачи, составляет –16LUFS, тогда вы получаете три варианта:
Метод измерения воспринимаемой громкости
Фильтр «K-Weighting»
Самый важный шаг в нормализации громкости был совершен в 2006 году, когда ITU придумал метод фактического измерения субъективной воспринимаемой громкости (Perceived Loudness). По своей сути он использует простой взвешивающий фильтр, так называемый «K-Weighting Filter», который отражает нелинейную частотную характеристику уха (см. раздел Equal-Loudness Contours — Кривые равной громкости).
Осторожно с буквой «K»
Существуют и другие типы фильтровых кривых (A-weighted, B-weighted, Z-weighted), используемые в основном для измерения уровней звукового давления (dB SPL). К сожалению, ITU выбрал букву «К» для этой кривой, а также использует ее как единицу измерения для абсолютного уровня воспринимаемой громкости «LKFS» (Loudness — воспринимаемая громкость, измеренная фильтром K-Weighted, ссылающаяся на полную шкалу Full Scale). Это может вызвать путаницу с терминами «K-System» или «K-Metering», концепцией измерения и мониторинга, предложенной Бобом Кацем. Это даже еще более запутанно, поскольку K-System пытается решить ту же проблему с воспринимаемой громкостью, но она отличается от нормализации воспринимаемой громкости Loudness Normalization, основанной на стандарте ITU.
Gating (Стробирование)
Loudness Meter также используется так называемый метод Gating (Стробирование), который улучшает измерение программной воспринимаемой громкости для программ с высокой динамикой и безвучными частями. Он игнорирует тихие или очень мягкие части программы, таким образом, он не продвигает средний уровень (Program Loudness) вниз и заканчивается слишком громко при нормализации до целевого уровня.
Система фактически использует два гейта:
Измерители Loudness Meters, совместимые со стандартом EBU
Стандарт «EBU R128» определяет свойства и функциональность измерителя воспринимаемой громкости. Поскольку многие производители плагинов и аудиоустройств были частью группы, которая разработала этот стандарт, эти EBU-совместимые измерители воспринимаемой громкости дико доступны, начиная с недорогих и заканчивая профессиональными плагинами компаний iZotope и NuGen Audio. Даже Logic имеет встроенный EBU-совместимый плагин Loudness Meter.
Концепция измерения уровня воспринимаемой громкости на основе EBU R128 может применяться ко всем областям аудиопроизводства, продакшна, трансляции, передачи, архивирования и так далее.
Измерительные приборы
Вот основные параметры и элементы управления, имеющиеся у Loudness Meter:
Шкалы измерения воспринимаемой громкости
Существует две шкалы для измерителей воспринимаемой громкости.
Преимущество измерителя воспринимаемой громкости
С новым понятием Loudness Meter мы теперь знаем три вещи о программе:
Обратите внимание на то, что обычный Sample Peak Meter (Посэмпловый пиковый измеритель) не предоставляет никакой ценной информации!
Часть 2. Заключение
Экипировавшись пониманием всех элементов управления измерителями воспринимаемой громкости и их функциональностью, я буду обсуждать лоджиковский плагин Loudness Meter и другие инструменты в третьей части этой статьи, а также дам несколько советов и соображений о том, как использовать Loudness Normalization — нормализацию воспринимаемой громкости.