EMUTE-MUSIIKKITEKNOLOGIASIVUSTO
Emute

Prosessointi, osa 4 - Gate ja ekspanderi

Kirjoittanut Juha Sipilä | 09.08.2013

Kompressorin pienentäessä dynamiikkaa, toimvat gate ja ekspanderi juuri päinvastoin; ne laajentavat dynamiikkaa. Tämän tarkoituksena on siistiä soinnista hiljaisia häiriöääniä. Miten gate toimii ja miten sitä käytetään?

Dynamiikan laajentaminen

Siinä missä kompressori ja limitteri pienentävät signaalin dynamiikkaa, toimivat ekspanderi ja gate päinvastoin: ne laajentavat dynamiikkaa. Dynamiikan laajentamisessa eli ekspansiossa on oikeastaan kyse siitä, että signaalin hiljaisimmat osat (pohjakohina, vuoto- yms. häiriöäänet) halutaan usein poistaa kokonaan signaalista. Yksi keino tähän on laajentaa signaalin hiljaisten osien dynamiikkaa, jolloin hiljaisia signaalitasoja lasketaan vieläkin hiljaisemmalle tasolle (käytännössä kuulumattomiin).

 

Mikäli kompressori parametreineen ei ole tuttu, kannattaa tutustua ensin artikkeliin "Kompressori ja limitteri".

 

Gate

Gate eli kohinasalpa (Noise Gate) oli hyvin yleinen laite studiossa analoginauhureiden aikaan. Nauhatekniikassa pohjakohina oli ongelma, joka kertautuessaan monelta raidalta saattoi nousta liiankin suureksi. Pieni pohjakohina toki hukkui hyötysignaalin alle, mutta taukopaikoissa sekä kappaleiden aluissa ja lopuissa pohjakohina saattoi päästä esille.  Ratkaisuksi kehitettiin kohinasalpa, joka sulki koko kanavan signaalitien silloin, kun signaalitaso oli riittävän alhainen.

Oheisessa kaaviossa on gaten siirtofunktio. Kynnystaso on säädetty -40 dBFS. Kynnystason yläpuolella tasosuhde on 1:1, jolloin gate ei vaikuta signaaliin. Sisäänmenotason laskiessa alle -40 dBFS, laskee ulostulotaso välittömästi minimiin (mittarissa -100 dBFS), eli käytännössä täysin kuulumattomiin.

 

Seuraavassa videoesimerkissä prosessoidaan rumpulooppia siten, että vain voimakkaimmat iskut (bassorumpu ja virveli) pääsevät läpi, kun taas tamburiini häviää iskujen välistä pois. Tällainen prosessointi mahdollistaa esimerkiksi loopin muokkaamisen ja oman hihat- tai tamburiiniraidan rakentamisen olemassaolevien bassorummun ja virvelin päälle. Gatena on käytetty Ableton Live -ohjelman Gate-plugaria. Kynnystasoa (Treshold) nostettaessa sen alle jäävät signaalit vaimenevat pois. Liven Gate-plugarissa mittarointi on toteutettu havainnollisena aaltomuotografiikkana, mutta yleensä gate-plugareissa on vain vaimennusmittari (Gain Reduction, GR). Videoesimerkissä vaimennusmittari on aaltomuotografiikan oikeassa reunassa näkyvä palkkimittari. Release– eli päästöaika määrittää kuinka nopeasti gate saavuttaa maksimivaimentumansa. Päästöaikaa  pidentämällä rumpuiskut soivat luonnollisemmin loppuun, mutta samalla myös kynnystasoa hiljaisemmat äänet pääsevät vuotamaan helpommin esille.

 

 

 
 

Gate rumpueditoinnissa

Gate on paljon käytetty prosessori rumpumiksauksissa. Rumpusettiä äänitettäessä yksittäisille rumpuraidoille tulee yleensä paljon vuotoääniä viereisistä rummuista ja symbaaleista. Yksi keino vuotoäänten hallintaan on niiden tason pienentäminen, joka onnistuu käyttämällä gatea dynamiikan laajentamiseen.
 
Yksittäisten rumpuraitojen prosessoinnin lisäksi gate soveltuu myös rumpulooppien muokkaukseen. Alla olevassa kuvassa näkyy rumpuloopin osa. Ylempi kuva esittää alkuperäistä looppia, ja alempi kuva gaten läpi prosessoitua looppia. Kaikki ne osat loopista, jotka eivät ylitä kynnystasoa, vaimentuvat kuulumattomiin (ja aaltomuotokuvassa näkymättömiin).

Seuraavassa videossa on käytetty gateja rumpuraitojen siistimiseen vuotoäänistä. Kiinnitä huomiota yleissoinnin tiukentumiseen ja kaiun siistiytymiseen, kun gate-prosessorit kytketään päälle.

 

 
 
Oheisessa kuvassa näkyy Pro Toolsin Strip Silence –työkalu, jolla voidaan korvata perinteinen gate-prosessointi. Ylin rivi on alkuperäinen virveliraita, sen alapuolella näkyy prosessoitu virveliraita, ja oikealla alareunassa näkyy Strip Silence –työkalun parametrit (kynnystaso = -19 dBFS). Muista sekvensseriohjelmista löytyy yleensä vastaavia työkaluja
 

Gaten ja ekspanderin parametrit

Kaikissa dynamiikkaprosessoreissa on samankaltaiset parametrit. Suurin ero limitteriin ja kompressoriin on se, että limitteri (ja kompressori) pienentää signaalitasoa kynnystason yläpuolella, kun taas gate (ja ekspanderi) pienentää signaalitasoa kynnystason alapuolella.

Kynnystaso (Treshold) määrittää sisäänmenotason, jonka alle jääviä tasoja vaimennetaan. Kynnystaso nostetaan niin ylös, että kaikki vaimennettavaksi halutut signaalit jäävät sen alapuolelle. Toisaalta kynnystasoa ei saa nostaa liian ylös, koska silloin myös osa hyötysignaalista vaimenee. Säätö tehdään kuuntelemalla prosessoitavaa signaalia gaten tai ekspanderin läpi.

Oheinen plugari sisältää graafisen esityksen siirtofunktiosta. Vaakasuoralla akselilla on sisäänmenotaso. Kynnystaso (-30.3 dBFS) näkyy sisäänmenotason akselilla pystysuorana viivana. Pystysuoralla akselilla on ulostulotaso. Kynnystason yläpuolella tasosuhde on 1:1, joten prosessori ei muuta signaalia. Kynnystason alapuolella ulostulotaso laskee hyvin jyrkästi, joten prosessori vaimentaa nämä signaalin hiljaiset osat.

 

Tasosuhde (Ratio) määrittää sisäänmeno- ja ulostulotasojen suhteen kynnystason alapuolella. Gaten ja ekspanderin suurin ero on tasosuhteessa: Tasosuhteen ollessa suurempi kuin 10:1 on kyseessä gate, sitä pienemmillä tasosuhteilla puhutaan ekspanderista.

Alla olevassa kuvassa ekspanderin tasosuhde on 2:1. Huomaa että kun sisäänmenotaso laskee 20 dB kynnystason alapuolella, laskee ulostulotaso kaksinkertaisen määrän 40 dB.

 

Nousuaika (Attack) määrittää kuinka nopeasti gate avautuu kynnystason ylityttyä. Perkussiivista materiaalia prosessoitaessa nousuaika säädetään lyhyeksi. Pidemmillä nousuajoilla voidaan pehmentää soinnin aluketta, ja myös gaten avautumisesta mahdollisesti syntyvää terävää aluketta. Pidemmät nousuajat sopivat esimerkiksi lauluraidan prosessointiin.

Pitoaika (Hold) alkaa kun sisäänmenotaso alittaa kynnystason. Se määrittää kuinka kauan signaalitie pysyy auki vaimentumatta.

Päästöaika (Release) alkaa pitoajan päätyttyä. Se määrittää kuinka nopeasti prosessori saavuttaa maksimivaimennuksen (säädetyn tasosuhteen).

 

Range-parametri määrittää dynamiikka-alueen, jolla gate/ekspanderi toimii. Sen alapuolella tasosuhde on jälleen 1:1. Näin gate/ekspanderi saadaan vuodattamaan kaikista hiljaisimpia signaalin osia lävitseen, eikä sen vaimennus toimi niin jyrkästi. Oheisessa kuvassa Range-alueeksi on säädetty 20 dB. Huomaa parametrin vaikutus siirtofunktion käyrään.

 

Vinkkejä gaten ja ekspanderin käyttöön

  1. Gate kytketään usein signaalitien alkupäähän ennen mahdollisia kompressoreita ja kaikuja. Tällöin esimerkiksi rumpuraitojen kompressointi vaikuttaa vain haluttuun osaan sointia, eikä nosta vuotoääniä tarpeettomasti esille.
  2. Aloita gaten säätäminen kytkemällä prosessoitava raita solo-kuuntelulle. Aseta gaten aikaparametrit nopeiksi ja laske kynnystaso minimiin. Nosta kynnystasoa vähitellen ylöspäin, kunnes kaikki tarpeettomat osat signaalista häviää kuulumattomiin. Säädä tämän jälkeen muut parametrit.
  3. Käytettäessä nopeita päästöaikoja sävelet loppuvat usein luonnottoman nopeasti. Mikäli päästöaikaa ei voida pidentää, kaiun avulla voidaan yrittää pidentää äänen loppua.
  4. Gate toimii aina pienellä viiveellä, joka syntyy signaalia analysoitaessa. Tästä syystä hyvin nopeat äänen alukkeet saattavat hävitä gate-prosessoinnissa. Gate-plugareista löytyy usein Lookahead-toiminto, mikä mahdollistaa signaalin analysoimisen muutamaa millisekuntia ennen prosessointia.

Sanasto

Attack ⇒  Kts. Nousuaika.
dB ⇒ Kts. Desibeli.
dBFS ⇒ Digitaalinen audiotaso (engl. Desibel Full Scale), jonka vertailutasona (0 dB) on digitaalisen äänen maksimitaso. Kaikki arvot ilmoitetaan siis negatiivisina lukuina.
Desibeli ⇒ Äänen suhteellista voimakkuutta kuvaava yksikkö, lyhenne dB.
Dynamiikka ⇒ Äänenvoimakkuuden vaihtelu.
Gain Reduction ⇒ Kts. Vaimennusmittari.
GR ⇒ Kts. Gain Reduction.
Hold ⇒ Kts. Pitoaika.
Kynnystaso ⇒ Parametri, joka määrittää sen sisäänmenotason jonka alituttua gate/ekspanderi aloittaa signaalin vaimentamisen.
Lookahead ⇒ Useimmista gate-plugareista löytyvä toiminto, joka mahdollistaa signaalin dynamiikan analysoimisen muutamaa millisekuntia ennen prosessointia. Auttaa ehkäisemään äänen nopeiden alukkeiden häviämistä gate-prosessoinnissa.
Nousuaika ⇒ (engl. Attack). Parametri, joka määrittää kuinka nopeasti gate/ekspanderi avautuu kynnystason ylityttyä.
Pitoaika ⇒ (engl. Hold). Parametri, joka määrittää kuinka kauan gate pysyy auki kynnystason alituttua. Pitoajan jälkeen alkaa päästöaika.
Päästöaika ⇒ (engl. Release). Parametri, joka määrittää kuinka nopeasti gate/ekspanderi saavuttaa maksimivaimennuksen pitoajan (engl. Hold) päätyttyä.
Ratio ⇒ Kts. Tasosuhde.
Release ⇒Kts. Päästöaika.

Vaimennusmittari ⇒ (engl. Gain Reduction). Kompressorin mittari, joka osoittaa signaalin vaimennuksen määrän desibeleinä.

Tasosuhde ⇒ Dynamiikkaprosessorin parametri, joka määrittää sisäänmeno- ja ulostulotasojen välisen suhteen (engl. Ratio).
Treshold ⇒ Kts. Kynnystaso.

Linkit aiheesta

Software Gating Masterclass (SOS 4/2003) - http://www.soundonsound.com/sos/apr03/articles/sequencergates.asp

Katso myös