Эквалайзер (англ. equalize — «выравнивать», общее сокращение — «EQ»), темброблок — это устройство или компьютерная программа, которая позволяет увеличивать, либо уменьшать громкость отдельных зон частотного диапазона, выравнивать амплитудно-частотную характеристику звукового сигнала, то есть корректировать его (сигнала) амплитуду избирательно, в зависимости от частоты.

По сути эквалайзер это определённый набор различных типов фильтров. Существует два основных типа многополосных эквалайзеров: графический и параметрический. Графический эквалайзер имеет определённое количество регулируемых по уровню частотных полос, каждая из которых характеризуется постоянной рабочей частотой, фиксированной шириной полосы вокруг рабочей частоты, а также диапазоном регулировки уровня (одинаковый для всех полос). Как правило, крайние полосы (самая низкая и высокая) представляют собой фильтры «полочного» типа, а все остальные имеют «колоколообразную» характеристику. Графические эквалайзеры, применяемые в профессиональных областях, обычно имеют 15 или 31 полосу на канал, и часто оснащаются анализаторами для удобства корректировки.

Параметрический эквалайзер дает гораздо большие возможности корректировки частотной характеристики сигнала. Каждая его полоса имеет три основных регулируемых параметра:

Рождённый в 30-х годах, эквалайзер является старейшей и наиболее часто используемой звукорежиссёрами обработкой звука. Сегодня на рынке хватает самых разных приборов для тембровой коррекции – от простого НЧ-ВЧ корректора 50-х до навороченного многополосного эквалайзера с совершенной параметрикой. В своей основе эквалайзер представляет собой несколько электронных фильтров, позволяющих изменять амплитудно-частотную характеристику звукового устройства. За последние пол века схемотехника эквалайзеров усовершенствовалась необычайно, стремясь удовлетворить от возросшие требования аудио индустрии.

Прежде всего эквалайзеры характеризуются количеством регулируемых по уровню частотных фильтров (полос). Изначально эквалайзеры использовались в соответствии с этим определением: во времена первых опытов звукозаписи, студии были оснащены низкокачественными микрофонами и громкоговорителями, которые искажали исходный материал, и эквалайзер применялся для его частотной коррекции. Однако на сегодняшний день эквалайзер — это мощное средство для получения разнообразных тембров звука.

Процесс обработки звукового сигнала посредством эквалайзера называется «эквализацией» (Equalization).

Эквалайзеры можно встретить как в бытовой, так и в профессиональной аудиотехнике. Эквалайзеры включены во многие компьютерные программы, связанные с воспроизведением и/или обработкой звука — различные аудио- и видеопроигрыватели, редакторы и т. д. Многие электромузыкальные инструменты, инструментальные комбоусилители и педали эффектов также оснащаются эквалайзерами, хоть и менее функциональными.

Эквалайзер – самый используемый прибор в аудиоиндустрии. Лишь понимая его суть, аудиоинженер может грамотно управлять им и получить тот результат, которого добивался. Ключ к пониманию сути тембровой коррекции - это понимание того, КАК добиться нужного тебе результата. Не менее важно знать особенности применяемых микрофонов или возможные проблемы, связанные с их размещением. Эквалайзер – это не панацея, он не умеет исправлять ошибки – он всего лишь помогает выделить тот сигнал, с которым вы будете работать дальше. Он значительно лучше справляется с задачей отсекания ненужного, чем с задачей выделить из сигнала что-то, в нём не существующее.



Существует два основных типа многополосных эквалайзеров: графический и параметрический. Графический эквалайзер имеет определённое количество регулируемых по уровню частотных полос, каждая из которых характеризуется постоянной рабочей частотой, фиксированной шириной полосы вокруг рабочей частоты, а также диапазоном регулировки уровня (одинаковый для всех полос). Как правило, крайние полосы (самая низкая и высокая) представляют собой фильтры «полочного» типа, а все остальные имеют «колоколообразную» характеристику. Графические эквалайзеры, применяемые в профессиональных областях, обычно имеют 15 или 31 полосу на канал, и нередко оснащаются анализаторами спектра для удобства корректировки.

Параметрический эквалайзер дает гораздо большие возможности корректировки частотной характеристики сигнала. Каждая его полоса имеет три основных регулируемых параметра:

- Центральная (или рабочая) частота в герцах (Гц);
- Добротность (ширина рабочей полосы вокруг центральной частоты, обозначается буквой «Q») — безразмерная величина;
- Уровень усиления или ослабления выбранной полосы в децибелах (дБ).

Таким образом, пользователь может гораздо точнее подобрать нужную частоту и более точно её отрегулировать. Аналоговые параметрические эквалайзеры встречаются довольно редко и имеют малое количество регулируемых частотных полос. Однако достижения в цифровой обработке звукового сигнала способствовали появлению цифровых параметрических эквалайзеров с практически неограниченным количеством регулируемых частотных полос. Очень часто параметрические эквалайзеры могут служить в качестве одного из блоков обработки цифровых акустических процессоров. Более того, в цифровых параметрических эквалайзерах нередко имеются дополнительные параметры полос, такие как: тип фильтра, характер кривой и т.д.

Существуют эквалайзеры смешанного типа, которые можно встретить в микшерных консолях, где, к примеру, низкие и высокие частоты регулируются по типу графического эквалайзера «полочного» типа, а между ними находятся две полу параметрические полосы (без регулировки добротности).

Также встречаются гибриды, называемые «параграфическими» — это эквалайзер графического типа с регулировкой добротности.



При работе с эквалайзером очень важно понимать, что усиление какой-либо частотной полосы приводит к усилению общего уровня аудиосигнала, и чрезмерное усиление полос может зачастую привести к искажениям звукового сигнала. В связи с этим ослабление «ненужных» частот зачастую дает более качественный результат, нежели усиление «нужных». Поэтому эквалайзером следует пользоваться очень аккуратно и не использовать его, если в этом нет очевидной надобности.

Эквалайзеры имеют широкий спектр применений. Основное их назначение сводится к получению адекватного (линейного) звучания исходного материала, частотная характеристика которого может искажаться из-за недостатков акустических систем, межблочных приборов обработки, параметров помещения и т. д.

Нередко эквалайзеры применяются в линиях сценических мониторов, основная проблема которых заключается в возникновении эффекта «обратной связи». В этом случае звукооператор использует многополосный графический эквалайзер для поиска резонансной частоты и её ослабления. Кроме того, с помощью эквалайзера можно ограничить частотный диапазон воспроизведения звука. Однако не все специалисты пользуются графическими эквалайзерами для устранения обратной связи, так как для этого существуют специальные приборы — цифровые автоматические подавители обратной связи, которые, по сути, представляют собой параметрический эквалайзер с автоматическим подбором резонансной частоты, а их фильтры имеют очень высокую добротность.

Многие музыканты при записи или выступлениях используют различные эквалайзеры для получения неповторимого звучания своих инструментов, а также особых эффектов, связанных с ярким выделением специфических частотных полос. Например, убрав с помощью эквалайзера все низкие и высокие частоты, оставив только средний диапазон, можно получить эффект «старого радиоприемника». Практически все диджеи во время сетов активно пользуются эквалайзерами на микшерских пультах, опять же для создания определённых эффектов.

Ещё одно фундаментальное применение эквалайзера — частотная коррекция звуковоспроизведения стационарных звукоусилительных систем в зависимости от акустических параметров помещения. На частотную характеристику звука влияет множество факторов: размеры и форма помещения, покрытие стен, количество зрителей в зале и многое другое — все это может сильно изменять частотную характеристику воспроизводимого материала. В этом случае специалисты используют три основных компонента: высокоточный измерительный микрофон, анализатор спектра и эквалайзер. Все это позволяет ему выяснить, какие частоты «пропадают» в данном помещении, а какие выделяются, и в соответствии с этим произвести коррекцию.

В студиях звукозаписи эквалайзеры в виде отдельных приборов применяются нечасто. Это связано с тем, что современные студии оснащаются оборудованием, которое практически не искажает частотную характеристику записываемого материала. Однако при цифровом сведении и мастеринге через программный эквалайзер «проходят» практически все треки, но, как правило, для того, чтобы убрать или ослабить ненужные частоты, которые могут помешать чистоте полученного микса. Особенно это касается голоса (вокала), который имеет довольно узкий частотный диапазон, а также некоторые недостатки, которые могут быть связаны с артикуляцией и манерой исполнения.



Микширование инструментов – это настоящее искусство, и звукорежиссёру приходится не один раз обращаться к помощи эквалайзера, прежде чем он найдёт тот звук, который ему нужен. Многие инструменты имеют столь мощный и богатый звук, что его практически невозможно передать близко поставленным микрофоном. Вот здесь-то и приходит на помощь эквалайзер, основная цель которого – донести до нас этот звук в наиболее естественной его форме.

Прозрачность звука многих инструментов может быть существенно увеличена путём подчёркивания их гармоник. Наше ухо их слышит даже в самых низких звуках с, казалось бы, узким спектром. Барабаны – это один из таких инструментов, яркость звука которых можно существенно повысить путём простого уменьшения усиления в нижней части спектра, подчёркивая тем самым существующие в звуке гармоники. Вот несколько мыслей по поводу того, что именно некоторые из частот делают со звуком и что при этом чувствуют наши уши.





Спектр голоса можно разделить на три основных полосы, соответствующих главным речевым компонентам – основе, гласным и согласным.
Область голосовой основы расположена на довольно ограниченном участке спектра – приблизительно между 125 и 250 герцами. Основа позволяет нам определить – кто именно говорит, и поэтому, правильная передача её является неотъемлемой часть качественного звука.

Проводящие наибольшую голосовую энергию гласные занимают полосу 350 до 2000 герц. Согласные же, расположенные на участке от 1500 до 4000 герц, обладают небольшой энергией, но зато являются основной составляющей разборчивости голоса.

К примеру, на участок от 63 до 500 герц приходится около 60% всей энергии голоса, но он всего лишь на 5 % влияет на разборчивость. Область 500 – 1000 герц обеспечивает 35% разборчивости, в то время как на диапазон от 1 до 8 килогерц приходится 5% от энергии и 60% от разборчивости.





Аналоговые эквалайзеры вносят в сигналы частотно-зависимый сдвиг по времени. Другими словами, различные частотные компоненты сигнала задерживаются на различное время. Как правило, это нежелательный эффект, т.к. если на вход поступает импульсный сигнал (резкий удар или щелчок), то и на выходе желательно получить импульс, не размазанный во времени.

Фазо-частотная характеристика (ФЧХ, фазовая характеристика, phase response) показывает, насколько меняется фаза сигнала при прохождении через эквалайзер. Если фаза меняется на величину, пропорциональную частоте, то это соответствует простому сдвигу сигнала во времени, без изменения формы сигнала. Эквалайзеры, реализующие такую ФЧХ, называются эквалайзерами с линейной фазой (linear-phase EQ). Все аналоговые эквалайзеры имеют нелинейную ФЧХ, в то время как цифровые эквалайзеры могут иметь как линейную, так и нелинейную ФЧХ.

Для большинства аналоговых эквалайзеров можно построить ФЧХ по известной АЧХ. При этом наибольшие изменения в ФЧХ происходят в местах быстрого изменения АЧХ. Это означает, что чем сильнее вмешательство в частотный диапазон, тем сильнее будут проявляться фазовые искажения — в обиходе часто говорят, что эквалайзер «крутит» фазу.

Цифровые эквалайзеры могут иметь линейную ФЧХ и константное ГВЗ (групповое время задержки, то есть сдвиг по времени различных частотных компонент сигнала), такие эквалайзеры называются линейными. Недостаток таких эквалайзеров:

- Пульсации АЧХ в полосе пропускания;
- Неполное подавление в полосе подавления;
- Ограниченная крутизна изменения АЧХ;
- Задержка сигнала.

Задержка сигнала линейными эквалайзерами проявляется не всегда, многие современные аудио редакторы и секвенсоры компенсируют эту задержку, что позволяет использовать их наряду с нелинейными эквалайзерами.

На рисунках ниже показаны ФЧХ и ГВЗ эквалайзеров, при разной добротности (Q) фильтров. Видно, что большее значение добротности эквалайзера соответствует более резким скачкам в ФЧХ и ГВЗ. Линейные эквалайзеры лишены этих недостатков.



Импульсная характеристика (импульсный отклик) фильтра — это выходной сигнал фильтра при подаче на вход единичного импульса (т.е. сигнала «…0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, …»). По виду импульсной характеристики можно понять, как эквалайзер изменит резкие всплески в аудиосигнале. Если пик импульсной характеристики окружен колебаниями с двух сторон, то можно ожидать, что и резкие всплески аудиосигнала будут окружены осцилляциями — этот эффект называется «звоном» (ringing) фильтров.

У линейных эквалайзеров звон в равной степени присутствует до и после импульса. Для большинства не линейных эквалайзеров звон сосредоточен после импульса, что часто является преимуществом, так как за резкими атаками музыкального материала обычно следует сравнительно плавный спад, который с большой вероятностью психоакустически замаскирует звон фильтра. Упреждающий же звон линейного эквалайзера будет с большей вероятностью заметен перед резкими ударами.

Количество звона (его относительный уровень и протяженность во времени) напрямую зависит от АЧХ и ФЧХ фильтра. Чем более крутые изменения в частотной области требуются от эквалайзера, тем больше звона будет присутствовать во временной области. При этом звон будет концентрироваться вблизи частот «излома» и наибольшей кривизны АЧХ и ФЧХ.



Технические характеристики эквалайзера чрезвычайно важны. Наряду с необходимостью широкого диапазона частот работы эквалайзера (по всему аудиоспектру), он должен обладать достаточно ровной частотной характеристикой при среднем положении всех ручек регулировки. Немаловажным фактором является низкий уровень шумов, так как усиление в области высоких частот подчеркивает имеющиеся шумы - как те, что имеет входной сигнал, так и находящиеся в цепи, но всё это имеет отношение к аналоговым эквалайзерам, т.к. цифровые эквалайзеры не создают шума.

Большое значение придается фазовым характеристикам эквалайзера, так как они в той или иной степени сдвигают фазу, между гармониками, и на разных частотах возникают небольшие временные задержки. Это сильно влияет на субъективное звучание эквалайзера и объясняет, почему некоторые эквалайзеры "звучат" хорошо (в музыкальном смысле), в то время как другие приборы с такими же параметрами и технической документацией звучат хуже. Если эквалайзер сдвигает фазу мягко и по нарастанию - это лучше для музыкального восприятия (хуже - когда сдвиги фазы идут неожиданно и в виде пиков). При необходимости можно воспользоваться линейным эквалайзером, но стоит помнить о задержке, меньшей гибкости в настройках и упреждающем звоне.

Следующий фактор это диапазон регулировки. У аналоговых моделей он составляет обычно 12 или 15 децибел, тогда как у цифровых может быть до 30 дБ и более.



Эквалайзеры имеют широкий спектр применений. Основное их назначение сводится к получению адекватного (линейного) звучания исходного материала, частотная характеристика которого может искажаться из-за недостатков акустических систем, межблочных приборов обработки, параметров помещения и т.д.

Любое акустическое пространство делает какие либо звуковые частоты громче или тише, чем другие. Это связано со стоячими волнами производимыми размерами комнаты, используемыми в ней материалами, формой, количество зрителей в зале и многое другое — все это может сильно изменять частотную характеристику воспроизводимого материала. Эквалайзер используется для компенсации этих расхождений в акустики помещения. В идеале, звуковая система должна воспроизводить плоскую АЧХ. В этом случае специалисты используют три основных компонента: высокоточный измерительный микрофон, анализатор спектра и эквалайзер. Все это позволяет выяснить, какие частоты "пропадают" в данном помещении, а какие выделяются, и в соответствии с этим произвести коррекцию. Это стандартная практика для студий звукозаписи, живых выступлений и некоторых высоко качественных систем.

Наиболее часто эквалайзер используется при живых выступлениях, где одновременно работают микрофоны и колонки. Основная проблема заключается в возникновении эффекта обратной связи, который создаёт неприятные для слуха гудение и пищание. В этом случае звукооператор использует многополосный графический эквалайзер для поиска резонансных частот и подавляет их. Однако для устранения обратной связи не все специалисты используют графический эквалайзер, т.к. для этого существуют специальные приборы — цифровые автоматические подавители обратной связи, которые представляют собой параметрический эквалайзер, с автоматическим подбором резонансной частоты, где фильтры имеют очень высокую добротность.

Многие музыканты при записи или выступлениях используют различные эквалайзеры для получения неповторимого звучания своих инструментов, а также особых эффектов, связанных с ярким выделением специфических частотных полос, такая эквализация называется художественной. Например, убрав с помощью эквалайзера все низкие и высокие частоты и оставив только средний диапазон, можно получить эффект "старого радиоприемника". Практически все диджеи во время сетов активно пользуются эквалайзерами на микшерных пультах, опять же для создания определённых эффектов.

При работе с эквалайзером очень важно понимать, что усиление какой-либо частотной полосы приводит к усилению общего уровня аудио-сигнала, и чрезмерное усиление полос может зачастую привести к искажениям звукового сигнала. В связи с этим ослабление "ненужных" частот зачастую даёт более качественный результат, нежели усиление "нужных". Поэтому эквалайзером следует пользоваться очень аккуратно и не использовать его, если в этом нет очевидной надобности.



История эквалайзеров началась в 1930-х годах в Голливуде, когда появились первые фильмы со звуком. В то время многие обращали внимание на неестественное звучание музыки и голоса актёров. Одним из этих людей был Джон Волкман, который и применил первый эквалайзер для улучшения звучания звуковых систем в кинотеатре. До этого подобные эквалайзеру приборы использовались для коррекции звуковых потерь при передаче сигнала. Однако Волкман был первым, кто внедрил эквалайзер в звукоусилительную систему. Первый такой эквалайзер (EQ-251A) представлял собой прибор с двумя ползунками, каждый из которых имел переключатель выбора частот.

В то же время в голливудских студиях звукозаписи проводились эксперименты с эквалайзерами в целях пост-продакшна и создания эффектов. Тогда компания Cinema Engineering разработала первый настоящий графический эквалайзер (модель 7080), который имел 6 полос, регулируемых в пределах 6 дБ с шагом в 1 дБ, а впоследствии — очень популярный в то время 7-полосный эквалайзер 9062A.

Во время Второй мировой войны в этой сфере наступило затишье, и в 1958 году профессор университута Уэйн Радмоуз успешно разработал и применил свою теорию акустической эквализации. После этого в 1962 году Радмоуз совместно со своим другом Боунером разработали акустический фильтр с очень высокой добротностью - так был разработан эквалайзер White, который помог Боунеру создать теорию акустической обратной связи и эквализации помещений.

В 1967 году Арт Дэвис (из Cinema Engineering), совместно с Джимом Ноблем и Доном Дэвисом, разработали первый набор пассивных 1/3-октавных фильтров, который был назван "Acousta-Voice". Эта система положила начало новой эры современной эквализации.

В течение последующих 20 лет произошёл буквально бум в разработках эквалайзеров: было создано большое разнообразие эквалайзеров, с применением микросхем и других цифровых технологий.

Читайте также:

Частоты, которые полезно знать и помнить
Подробнейший мануал об эквализации и тембровой коррекции, в формате PDF
Подробнейший мануал об использовании эквалайзеров, в формате PDF
Подробнейший мануал "Советы по записи и эквализации звука", в формате PDF
Частоты, которые полезно знать и помнить, в формате PDF
Микширование и эквализация, в формате PDF
Частоты, рекомендуемые для эквализации, в формате PDF