Очищення звуку

Припустимо, є магнітофонний запис або пластинка, яку ви хочете перенести на компакт-диск. Перший крок перенесення - безпосередньо оцифровка. Ця дія проста, якби не дрібні деталі та несподіванки...
1. Старі (або дешеві) звукові карти сильно шумлять. Це ж відноситься до багатьох вмонтованих звукових чіпів. Насамперед вийміть з комп'ютера стару, куплену два роки тому, PCI карту (SIIG), яка безбожно шумить і, замініть її на SoundBlaster Audigy MP3+ (100$), а тепер можна надіятися на якусь якість.

2. Рекомендується стежити за заземленістю комп'ютера і програвача. Інакше з'являється шум типу hum та інші ефекти (тільки частина яких знімається функцією Remove DC Offset).

3. Про екранованість сполучних шнурів і рівність сигналу на них говорити не приходиться. Краще знизити чутливість на вході, а ніж сигнал буде фонити. До речі, роз'єми бажано мати позолоченими. Бажано також вимкнути (mute) всякий вихід на карту, щоб не створювати фон перехресним сигналом.

4. Із записом пластинок все йде складніше
Отже, ви отримали wav-файли, які вручну потрібно розрізати на доріжки. Тут то і починаються всі пригоди. Файли містять шум. У випадку магнітофонного запису це шипіння, у пластинки скажене шипіння, клацання від мікро тріщин і пилюки.

5. Разом з шипінням усуваються деталі голосу і музики: звуки стають вихолощеними, плоскими, голос бідніє темброво. Тому не слід задаватися метою цілком усунути шум в сигналі, а знімати лише таку кількість шуму, при якому пошкодження початкового сигналу виявляється не дуже значним, але шум пригнічується достатньо глибоко і не кидається у вуха.

6. Існує психологічний ефект: якщо до технічно-досконалого (безшумного) запису голосу домісити білий шум, голос суб'єктивно стає більш забарвленим, насиченим. Відповідно, віднімання шуму з голосу обезбарвлює його. Це чисто суб'єктивний ефект, але його слід мати на увазі при шумоподавленні і не добиватися більш глибокого усунення шуму, ніж потрібно.

7. Глибина бажаного придушення шуму залежить також від апаратури, на якій прослуховуватиметься очищений запис. Скажімо, у мене є навушники добротні (за $50) і добрі (за $100); АЧХ останніх більш плоска і відтворює більше високочастотного шуму. Слід визначитися, на якій апаратурі запис буде звичайно прослуховуватися.

Ось перелік близько 20 програм, що дозволяють знімати шум в звукових файлах. Деяка частина з них відпала відразу. Одні програми були явно грубими і примітивними і пригнічували шум разом з половиною корисного тембру.
Слід користуватися тільки тими програмами, які працюють не з єдиними заготовленими зразками шуму, а дозволяють захопити спектр шуму (noiseprint) з ділянки даного запису, де окрім шуму нічого немає (і відповідно, потрібно користуватися в програмах функцією denoise, а не dehiss); а також дозволяють прослуховувати результати в real-time.
Після первинного відбору залишилися наступні
CoolEdit , або AdobeAudition
8. Є можливість визначення noiseprint і графічного редагування noise envelope

9. Немає bypass (частково симулюється NR level = 0).

10. Є transition width (тобто відсічення шуму може не бути різким [gate], а по смузі амплітуди [compressor]).
Sonic Foundry Noise Reduction 2.0 в DirectX пакеті Sound Forge
11. Є можливість визначення noiseprint і графічного редагування noise envelope по частотах (проте редагування не дуже зручне).
Arboretum Restoration-NR 2.0 в DirectX пакеті Sound Forge
12. Є можливість визначення noiseprint, але немає графічного редагування (спектрального підстроювання) noise envelope.

13. Demo-версія перериває сигнал кожні 5 секунд.

14. Немає регулювання для придушення артефактів.
Arboretum Ray Gun в DirectX пакеті Sound Forge або standalone
15. Немає можливості визначення noiseprint.

16. Тонке регулювання утруднено: крок шкали грубий.

17. Істотно огрублює корисний сигнал.
DINR
18. Може бути доброю програмою (і кажуть, що добра), але працює тільки в пакеті Pro Tools, який в завантажуваних trial-версіях встановлюється лише на Windows 98 OSR2, але не на Windows 2000 та ХР.

19. З документації ясно, що є захоплення noiseprint, редагування noise envelope і засоби придушення артефактів (attack, release і smoothing).
Arboretum Ionizer DX в DirectX пакеті Sound Forge
20. В demo-версії перериває звук кожні 5 секунд.

21. Все на місці: захоплення noiseprint, коректування noise envelope по частотах, придушення артефактів і чутливість до швидких сигналів (attack, release, correlation).

Diamond Cut DC Art 32
22. Є можливість визначення noiseprint і графічного редагування noise envelope (незручний: немає zoom в смузі частот).

23. Є засоби придушення артефактів (attack і release; але немає smooth).

24. Не обробляється окрема вибрана ділянка, тільки весь файл цілком (помилка в програмі). Це істотно, оскільки на кінцях шум часто вище, і на цих ділянках необхідно робити додатковий прохід шумозаглушення .
25.
Pristine Sound 2000 в trial версії немає real-time preview і допускається збереження файлів завдовжки не більше 30 секунд):
26. Програма лапідарна, немає навіть play loop.

27. Ламається при завантаженні файлів з шумовими зразками.

MTU DNoise trial версія не працює 30 днів і допускає збереження файлів завдовжки не більше 2 хвилин):
28. Якість навряд чи не гірше всіх.
Dart Pro 98
29. Практично непридатна до використовування.
HiSoft SoundProbe
30. Немає захоплення зразка шуму, не кажучи про все інше.
Steinberg DeNoiser:
31. Demo-версія не працює, а тільки показує картинку. Яка виглядає дуже непереконливо, починаючи з відсутністю noiseprint.
Magix Audio Cleaning Lab
32. Є захоплення noiseprint, але немає засобів редагування noise envelope.

33. З контрольованих параметрів є тільки noise level і noise reduction, більш нічого. Артефакти іноді позначаються.
Algorithmix SoundLaundry DeNoiser 2.5 trial-версія не дозволяє зберігати результат на диску, а тільки прослуховувати, і не допускає обробки файлів довші 3 хвилин)
34. UI надзвичайно незручний. Зокрема, допускає обробку тільки всього файлу, а не окремого фрагмента.

35. Дозволяє робити захоплення спектру шуму, але не редагувати його envelope.

36. Є attack і release, а також якесь modify для придушення артефактів.

37. Якість звуку непогана (хоча і не видатна).
Samplitude Master trial версія протягом 90 днів після установки працює як повномасштабна):
38. Дуже добрий UI і набір загальних функцій.

39. Немає опції bypass, а тільки play original із самого початку виділеного уривка.

40. Немає коректування envelope (тобто коефіцієнта придушення по частотах).

41. Для позбавлення від артефактів є attack / release / smooth.
Слід мати на увазі, що для користування цими програмами необхідний швидкий процесор, оскільки вони виконують безліч FFT-перетворень, а при підстроюванні параметрів це необхідно робити в real time. На моєму AMD K7 (Athlon) 1200 [приблизно відповідає Pentium4 / 1500 MHz] завантаження процесора при програванні (preview) тримається на рівні 20-30%, стрибаючи часом (при зміні параметрів) до 60-80%, а іноді і зовсім перериваючи звучання, що надзвичайно заважає підстроюванню.
Обробив кожною програмою декілька записів і прослуховував їх в порівнянні один з одним.
Найбільш нормальний звук (при заданому рівні придушення) виявилася Samplitude, хоча деякі з решти програм дають результати не так вже і різко відмінні. (До таких відносяться Audio Cleaning Lab, Sonic Foundry Noise Reduction, DC Art 32 і Cool Edit (Adobe Audition))
Використані в більшості випадків параметри Samplitude:
Smooth Attack = 0
Smooth Release = 0
Static Filter Smooth = 1
Absorption = 0.946 (Low)
Mix Reduction = -12 db
Resolution = High
Precision = High
Як і будь-яка програма подібного роду, Samplitude, зрозуміло, не ідеальна. Найбільш помітно спотворення виявляються в згладжуванні імпульсних звуків. Прикладом може служити вібрація нижньої струни гітари, яка після чищення запису від шуму виходить не чіткою, а зализаною, із-за чого втрачається іскристий характер звуку нижніх струн (у верхніх він зберігається). Порівняльний розгляд графіка сигналів показує, що піки в початковому сигналі на вершинах не округлі, а трикутні, у вихідному ж згладжені на синусоїду. Причина ясна: спектр вхідного сигналу складається з низькочастотної смуги (основна частота вібрації нижньої струни), а різка, трикутна добавка вгорі розмазується по високочастотному діапазону з малою енергією сигналу в кожній високочастотній смузі. Тому фільтр приймає ці високочастотні добавки за шум і відкидає їх. (З верхніми струнами цього не відбувається, оскільки їх енергія якраз йде у верхні смуги, та і отрикутнювання їх би було можливе лише частотними компонентами що находяться за межами слуху.)
Більш розумна версія фільтру повинна б мати настройку, що дозволяє брати до уваги не тільки те, що відбувається в окремій смузі, але також загальну топологію сигналу і пропускати на вершинах імпульсів не тільки смуги з великою енергією, але і високочастотні з малою. Проте існуючі програми цього не роблять.
Простацька фільтрація різниці сигналів через 4-смуговий gate з порогом (кожної смуги) трохи нижче за максимум її амплітуди (отже звук, що проривається, чутний лише зрідка, а на виході виходить послідовність імпульсів, а не широкого шуму), практично ніщо не дає. Це дуже грубий метод.
Те ж, як не дивно, відноситься до грудних звуків: їх глибина підтримується присутніми в них високочастотними імпульсними компонентами.

Послідовність запису та очистки звуку така: записуємо фрагмент (в параметрах запису рекомендується вибрати максимальну доступну розрядність — 24 або 16 біт, а частоту дискретизації — 44,1 або 48 кГц). Під час запису потрібно захопити ділянку тиші (фоновий шум) на початку або у кінці фрагмента. Чим більшого розміру зразок шуму буде наданий програмі, тим акуратніше вона зможе вичистити звук. Хоча, як показує практика, навіть пауза в четверть секунди дає достатньо інформації, якщо шум однорідний.
Потім в основному вікні програми виділяємо цю шумову ділянку і в меню DirectX вибираємо згаданий вами Sonic Foundry Noise Reduction. В меню Name вибираємо установку Default for fast computers. Потім відкриваємо закладку Noiseprint і ставимо галочку напроти Capture noiseprint. Натискуємо кнопку Preview і переконуємося, що зразок шуму захоплений (програма покаже його спектр). Тепер вибираємо Save As. і зберігаємо зразок під новим ім'ям. З часом у вас нагромадиться бібліотека з декількох характерних «шумів», і процедуру можна буде спростити.
Закриваємо віконце фільтру, щоб зняти виділення з шумового фрагмента в основному вікні. Знов відкриваємо вікно Noise Reduction, вибираємо у верхньому рядку збережену на попередньому кроці предустановку і тиснемо OK. Запис буде очищений. Якщо рівень шуму високий, заздалегідь рекомендую натискувати кнопку Preview і послухати, як приблизно звучить очищений фрагмент. Якщо спотворення виявляться завеликі, можна пересунути верхній повзунок Reduce noise трохи вліво.

Очистка звуку в Sound Forge
Загрузіть файл і виділіть мишкою шум. Далі потрібно включити Noise Reduction. Повзунками відрегулюйте зниження шуму. Якщо тепер вибрати OK, то шум буде видалений тільки у вибраному фрагменті. Після цього верніться до файлу і поставте курсор з місця виділення шуму на любе інше місце вашої музики. Повертаємось у Noise Reduction, потім OK. Шум буде видалений зі всього запису.

Корекцію тембру можна здійснити шляхом застосування функції "EQ (Process/Eq). Я детально не описуватиму цю процедуру, оскільки вона інтуїтивно зрозуміла і проста. Використовуючи функцію Preview завжди можна послухати результат обробки. Заключним етапом є нормалізація або вирівнювання фонограми. Просте вирівнювання, на жаль, не вирішує усі проблеми. Тому нам краще або використовувати підфункцію "Average RMS роwer (loudness)" функції Normalize, вибравши значення "Normalize RMS to -10 dB (speech)" в закладці її установок, або скористатися компресором, розташованим в меню Effects/Dynamics/Graphic. Там ми вибираємо компресію 2:1 або 3:1 залежно від матеріалу і, натискуючи кнопку ОК, одержуємо вирівняний по рівню семпл. Це і буде остаточна фонограма.

Якщо уважно придивитися, то на початку записаного файлу можна побачити "колючі доріжки". Ось ці самі "колючки" і є той самий шкідливий шум у вигляді тріску і іншого сміття (хоча аудіофілам подобається). Наша задача і буде зводитися до видалення паразитичних звукових складових. Спершу скористаємося фільтром Vinil Restoration. Заходимо в меню програми DX Favotites => Sonic Founfdry, де і знаходимо однойменну опцію. Я б залишив всі значення фільтру без змін. Хоча, зрозуміло, ніхто нам не заборонить поекспериментувати з настройками. Натисненням кнопки Preview можна прослуховувати те, що вийде в результаті застосування даного фільтру, а кнопка ОК запустить власне процес фільтрації, який, до речі, виконується досить швидко. Тепер подивимося, що у нас вийшло після застосування фільтру Vinil Restoratin, - графічно початок доріжки став практично гладким, а при прослуховуванні тріскання і клацання зникли. Правда, як не крути, а фоновий звук вінілової маси нікуди не зник. Хоч трохи, але відчувається . Давайте спробуємо позбутися і його.
Рекомендується стежити за ретельною заземленістю комп'ютера і програвача. Інакше з'являється шум типу hum та інші ефекти (тільки частина яких знімається функцією Remove DC Offset).
Щоб привести матеріал до якогось стандартного значення, необхідно використовувати компресію. Компресор – цей пристрій або модуль, який ослабляє дуже високі піки гучності, дотягуючи при цьому рівень більш слабих до якогось усередненого рівня. Таким чином ми отримаємо рівну фонограму.

В редакторі Sound Forge це робиться так: Spline Company Soundtrack Recording Rules Part 2

1. - задавити шуми стрічки, білий шум і інший шумовий фон
2. - обробити запис фільтрами
3. - вирівняти запис по амплітуді

В списку FFT Size вибрати більш високі значення від дефолтних (для всіх режимів).
Бажано, при реставрації, цифрувати з частотою дискретизації в 48000 Hz. Після "шаманства" з очищенням і корекцією АЧХ, ресемплювати в 44100 Hz. Особливо результат відчуємо на записах, якість яких залишає бажати кращого. При частоті дискретизації в 48000, обробка відбувається якісно і, так би мовити - "м'якше".

Для очищення звуку від шуму є спеціалізовані DX-плагіни. На мій погляд найкраще зарекомендував себе пакет Waves. Це набір з великого числа плагінів, зокрема є і для шумопониження. Підключаються вони як і будь-які DX-плагіни до будь-якої професійної проги, як то Cubase, WaveLab, SoundForge і т.д. Мінімальний набір, що містить тільки шумопониження, називається Waves Restoration. Можна спробувати викачати через інет. Важить він майже 5 мегабайтів.

Очистка звуку в Adobe Audition
(Cool Edit Pro 2), використовуючи вбудований ефект Noise Reduction

1. відкрити потрібний waw, виділити в ньому фрагмент секунд на 4-5, де немає голосу (перед записом, в кінці або між фразами).
Якщо такого фрагменту немає - записати його штучно:) Але за тих же умов, що і той waw, який потрібно чистити. Якщо такий фрагмент вже є, але короткий - скопіювати його і розмножити до 5 секунд в новому вікні. AdobeAudition чим довший фрагмент надаси, тим буде якісніше очищати.

2. тоді в Effects->Noise Reduction->Noise Reduction. Відкриється вікно.

3. про всяк випадок, потрібно відразу натискувати на Flat - рівень фільтрації стане на нуль (рівно посередині).
В полі Snapshots in profile поставити 300
В полі Noise Reduction Settings поставити FFT Size рівним 12000.

4. Далі натиснути на Get Profile from Selection. Вгорі з'являться графіки (чим більше відстані між зеленим і жовтим - тим якісніше можна буде очистити звук). Отриманий профіль можна зберегти, якщо треба (Save profile), щоб наступного разу за тих же умов запису завантажити готовий профіль (Load profile).

6. виділити фрагмент, який потрібно чистити і знову відкрити попереднє вікно і натиснути ок. Почнеться тривалий, залежно від довжини семплу, процес.

7. Тут потрібно не спішити і добре вислухати, що вийшло. Якщо відчувається, що звук став чистим, але злегка металевим - відмінити (ctrl+Z), опусти синю лінійку (рівномірно обидва канали) трохи нижче. Фільтрація стане менш жорсткою, але і метал стане не такий помітний. Варто прослуховувати періодично (Preview).