inter-sample peaks

[semczukuba]

Witam!

Ostatnio na kilku "światowych" płytach odkryłem ich występowanie, co pokazuje, że realizatorzy tych wielkich produkcji często nie zdają sobie sprawy z istnienia problemu. Na kilka losowo wybranych, naprawdę "światowych" utworów, ponad połowa miała problemy z inter-sample peaks. Były to utwory Stinga (!!!), Tori Amos i Richarda Bony. Strasznie mnie to zdziwiło.

Zacząłem to sprawdzać, jak kolega powiedział mi, że ma problemy z płytą Richarda Bony właśnie - nie może jej słuchać, bo mu trzeszczy. Sprawdziłem i w jednym ze sprawdzonych (losowo wybranych) utworów z płyty Toto Bona Lokua problem występuje w ogromnym stopniu. To zachęciło mnie do dalszych prób,

Występowanie inter-sample peaków ,ierzyłem dwoma miernikami: darmowym X-ISMem od SSLa i miernikiem wbudowanym w Reapera. Wystąpienie poziomu OdBFS+ uznawałem tylko wtedy, gdy oba mierniki je wskazały. Reaperowski wskazywał dużo częściej, więc myślę że jest on trochę nadwrażliwy

Chce się Was zapytać czy zdajecie sobie sprawę z występowania poziomów 0dBFS+ i tych, którzy sobie z tego sprawy nie zdają, zaznajomić z tematem. O problemie mówi się mało., i gdyby nie mój nauczyciel ze studium, nie wiem kiedy bym się o nim dowiedział.

Co to są inter-sample peaki i kiedy występują? W ogromnym skrócie: Rekonstrukcja sygnału analogowego z cyfrowego może powodować, że pomimo że żadna z próbek nie przekracza 0 dBFS (a na te próbki patrzą peak metery, z których zazwyczaj korzystamy), interpolowany sygnał może je przekroczyć, gdy szczyty sygnału występują między tymi próbkami:

Słabsze przetworniki sobie z tym nie radzą i wtedy słychać trzaski.
Więcej na ten temat można przeczytać np tutaj(w komentarzach link do poważniejszego opracowania) i na stronie SSLa, skąd można też pobrać darmowy meter sprawdzający sygnał pod tym kątem.

Nie chcę mi się sprawdzać więcej, ale skoro występują na płycie Stinga (w śladowej ilości, ale jednak), to chyba nic mnie już nie zdziwi.

Mieliście świadomość tego problemu?

[BtQ]

Raczej należałoby doradzić koledze, żeby zmienił sprzet na którym słucha płyt
Intersample peaks występują bardzo często w prawie każdej muzyce. Wynika to dużej kompresji i faktu, że masteringowcy nie zostawiają ani troche headroomu w domenie cyfrowej. Pare lat temu faktycznie niektóre konsumenckie urządzenia sobie z tym nie mogły poradzić (sam byłem w szoku dawno temu jak nagranie, które sam zmiksowałem - zaraz po odkryciu przeze mnie limitera zaczynało clippować dopiero po odsłuchu na discmanie ) w tej chwili problem chyba nie jest już aż taki duży.

Intersample Peaks mogą być całkiem przydatne w przypadku wielu rodzajów muzyki, gdzie silna kompresja i poziom RMS ma istotne znaczenie. Należałoby ich napewno unikać w przypadku muzyki akustycznej, gdzie zależy nam na wiernym przetwarzaniu dźwięku, bez obcinania transjentów i niepotrzebnych zniekształceń.

Na pewno nie można faktu występowania intersample peaks uważać za błąd w realizacji/masteringu - to po prostu element sprytnej techniki zwiększającej głośność nagrania.

Wrażliwość mierników polega na sposobie pomiaru przez nie przesterowania. Działanie wskaźnika clip polega na zliczaniu ilości próbek pod rząd, które osiągnęły poziom 0dBFS. Niektóre wskaźniki mogą być ustawione na 2 próbki, niektóre mogą działać powyżej 4rech. Stąd różnice w pomiarach różnymi programami.

[szkudlik]

PSP Xenon analizuje sygnał na okoliczność występowania takich numerów.

[BtQ]

Zgadza się - bardzo sympatyczny limiter

[Ten który czeka]

Ale to jest chyba problem sprzetu na którym słuchamy. Przecież nagranie jakie opuszcza studio masteringowe nie przeracza 0dB ani na ułamek milisekundy. dzieje sie to przy zamianie cyfry na analog czyli już w odtwarzaczu. Chyba że sie myle

[szkudlik]

Mylisz dwie sprawy - próbki (które nie przekraczają 0dB) z odtworzonym sygnałem.

Twierdzenie nyquista mówi że jak spróbkujemy sygnał z częstotliwością 2x większą niż najwyższa częstotliwość występująca w sygnale to możemy próbek idealnie odtworzyć sygnał wejściowy. Czyli możemy z ciągu próbek dostać ponownie "rzetelny" sygnał. A ten jednak "nieco" różni się od próbek. Membrany głośników nie skaczą schodkami tylko poruszają się w sposób ciągły, no nie? Warto wspomnieć że - w krańcowym przypadku - z 2 próbek na okres sinusoidy możemy odtworzyć całą sinusoidę! Więc gdy mamy dwie próbki jedna po drugiej o tej samej wartości to wcale nie znaczy że odtwarzany z nich sygnał będzie cały czas na tym samym poziomie.

[Ten który czeka]

Mylisz dwie sprawy - próbki (które nie przekraczają 0dB) z odtworzonym sygnałem.

Twierdzenie nyquista mówi że jak spróbkujemy sygnał z częstotliwością 2x większą niż najwyższa częstotliwość występująca w sygnale to możemy próbek idealnie odtworzyć sygnał wejściowy. Czyli możemy z ciągu próbek dostać ponownie "rzetelny" sygnał. A ten jednak "nieco" różni się od próbek. Membrany głośników nie skaczą schodkami tylko poruszają się w sposób ciągły, no nie? Warto wspomnieć że - w krańcowym przypadku - z 2 próbek na okres sinusoidy możemy odtworzyć całą sinusoidę! Więc gdy mamy dwie próbki jedna po drugiej o tej samej wartości to wcale nie znaczy że odtwarzany z nich sygnał będzie cały czas na tym samym poziomie.

Ok, rozumiem, tylko że ten "rzetelny" sygnał otrzymujemy w przetworniku D/A a ten mieści się w odtwarzaczu. Czemu więc wina lezy po stronie studia nagrań? Tego nie mogę zrozumieć, ponieważ studio nie może odgadnąć jaki przetwornik D/A bedzie te próbki zamianiał.

[szkudlik]

jeżeli jest porządny przetwornik oraz porządny tor analogowy to te inter-sample peak nie będą w niczym przeszkadzały. Po prostu sygnał analogowy na wyjściu przekroczy 0dB (gdzie 0dB na wyjściu odpowiada wysterowaniu przetwornika ciągiem próbek 0dBFS)

ALE - nie każdy przetwornik i/lub tor analogowy sobie z tym poradzi. A jak sobie nie poradzi to mamy problem - w tym miejscu powstaje przester

czy to błąd działaniu limitera? W/g mnie - tak. Mastering ma doprowadzić sygnał to takiej postaci żeby z każdego sprzętu wyciągnął jego maximum. A skoro istnieje potencjalne zagrożenie ze na jakimś sprzęcie będzie trzeszczeć to należy je wyeliminować. Bo inaczej zrobi to konkurencja i "po ich masterze grało mi w aucie OK a po waszym były trzaski"

[Ten który czeka]

Kolejne pytanie, skąd przetwornik wie jaka była wartość między dwoma samplami? odczytuje jeden jako wartość maksymalna, drugi jako maksymalną, a po środku nie wie co było bo nie dostał przeciez próbki

[semczukuba]

Na pewno nie można faktu występowania intersample peaks uważać za błąd w realizacji/masteringu - to po prostu element sprytnej techniki zwiększającej głośność nagrania.

Więc go tak nie nazwę, ale tak jak Szkudlik, uważam że:

Mastering ma doprowadzić sygnał to takiej postaci żeby z każdego sprzętu wyciągnął jego maximum. A skoro istnieje potencjalne zagrożenie ze na jakimś sprzęcie będzie trzeszczeć to należy je wyeliminować.

Problem jest i nie możemy go olewać (tak samo jak nie możemy olewać kompatybilności z mono np).

[semczukuba]

Kolejne pytanie, skąd przetwornik wie jaka była wartość między dwoma samplami? odczytuje jeden jako wartość maksymalna, drugi jako maksymalną, a po środku nie wie co było bo nie dostał przeciez próbki

Uff. Robi to mniej więcej tak jak excel, który narysuje Ci ciągły wykres z 15 danych np. A ponieważ wiemy jakie częstotliwości słyszymy, wiemy jak dużo tych próbek na sekundę nam trzeba, żeby odtworzyć sygnał dokładnie - stąd to 44.1 kHz.

Pozdrawiam

[BtQ]

Więc go tak nie nazwę, ale tak jak Szkudlik, uważam że:

Problem jest i nie możemy go olewać (tak samo jak nie możemy olewać kompatybilności z mono np).

Tu się całkowicie zgadzam. Choć też nie należy go zbytnio demonizować.

Swoją drogą.. zastanawialiście co się stanie z pikiem gdy zwiększy się ilość próbek z dwóch 0dBFS pod rząd do na przykład 7 ?

Rozsądek, zasada działania filtra LP i częstotliwość odcięcia równa połowie częstości próbkowania (wynikająca z twierdzenia Nyquista) podpowiadają, że I-S Peaks pojawiają się tylko przy parzystych ilościach clippowanych próbek a największe różnice pomiędzy poziomem rzeczywistym a 0dbFS powstają dokładnie przy dwóch próbkach.

[BtQ]

Uff. Robi to mniej więcej tak jak excel, który narysuje Ci ciągły wykres z 15 danych np. A ponieważ wiemy jakie częstotliwości słyszymy, wiemy jak dużo tych próbek na sekundę nam trzeba, żeby odtworzyć sygnał dokładnie - stąd to 44.1 kHz.

Pozdrawiam

Heheh
Fajne porównanie ;-)

[semczukuba]

[Ten który czeka]

No więc, jakies wnioski jak zapobiegać temu zjawisku? I czy w ogóle zapobiegać?

[szkudlik]

No więc, jakies wnioski jak zapobiegać temu zjawisku? I czy w ogóle zapobiegać?

Używac limitera który sobie z tym radzi albo nie limitować do 0dBFS tylko do -0.3dBFS

A jak działa filtr dolnoprzepustowy? Można wyobrazic sobie rozmaite filtry. Weźmy np. taki: ciężarek na szynach - powiedzmy wagon miniaturowego pociągu. Do dachu wagonu przyczepiamy sprężynkę. I zaczynamy ciągnąć za sprężynkę tak jak przetwornik - czyli "schodkowo". Jeżeli masa wagonika, siła sprężyny i maksymalna dopuszczalna prędkość z jaką pociągam za sprężynkę są odpowiednio zgrane (czyli spełniony jest warunek Nyquista) to wagonik wiernie podąża za ciągnięciem, ale jedzie płynnie. Teraz wyobraź sobie co gdy ciągniemy i nagle zatrzymujemy w jakimś punkcie? Wagonik wychyla się nieco poza nasze "ciągnięte maximum" a potem wraca, prawda? No i mamy nasz inter-sample peak.

A, przy okazji zobacz że wagonik reaguje na ciągnięcie z pewnym opóźnieniem - bardziej znanym jako przesunięcie fazy.

[mithrandirHD]

Używac limitera który sobie z tym radzi albo nie limitować do 0dBFS tylko do -0.3dBFS

W pełni popieram.

Okazuje się jednak, że niektórzy (baaardzo znani) inżynierowie masteringu zdecydowanie przeginają.

Oto przykład: wrzuciłem tytułowy utwór z płyty "3121" Prince'a (2006) do WaveLaba, z włączoną wtyczką SSL X-ISM. Analiza poziomu szczytowego wykazała, że teoretycznie nie powinno być kłopotów, bo nie przekraczał on -0.1dB. Natomiast poziom średni to już jakaś masakra (ok. -8,5dB RMS), zaś w SSLu kontrolki analogowego przesterowania sygnału świeciły się praktycznie nieprzerwanie przez cały czas trwania utworu!!!

Rozumiem, że problem inter-sample peaks dotyczy głównie starszego sprzętu odtwarzającego, no ale bez przesady: TAKA ilość zniekształceń nie może pozostać bez wpływu na jakość dźwięku wydobywającego się z głośników, nawet przy użyciu najwyższej klasy odtwarzaczy i konwerterów D/A!!!

Wydawało mi się, że tak znana i ceniona firma jak Bernie Grundman Mastering powinna zdawać sobie z tego sprawę... A jednak się myliłem...

[JoachimK]

To, czy i jak bedzie reagowac miernik intersampli, zalezy od jego konstrukcji. Niektore mierniki hardware i software'owe pozwalaja na ustawienie ilosci nastepujacych po sobie sampli o tej samej maksymalnej wartosci.
Wiaze sie to tez z tym, ze bledne przetworzenie moze nastapic po stronie analogowej przetwornika.
Dlatego tez jednoznaczne osadzenie bledow w gotowym materiale audio na podstawie wskazan miernika wcale nie musi byc takie jednoznaczne.

[birtuin]

ale co za problem zrobić master do -0.3dBfs? czy usłyszymy różnicę w stosunku do 0dBfs?

[jacko]

ale co za problem zrobić master do -0.3dBfs? czy usłyszymy różnicę w stosunku do 0dBfs?

z tego co czytałem, szczyty pomiędzypróbkowe mogą przekroczyć te 0.3dB więc to nie rozwiąże w całości problemu...
Pytanie - czy włączenie oversamplingu w PSP Xenon likwiduje występowanie szczytów międzypróbkowych?

[JoachimK]

Tak powinno być. Wyliczanie intersampli przy nadpróbkowaniu po stronie detektora obwiedni będzie skutkowało innym zakresem pracy, wtedy nie trzeba zmiejszać poziomu wyjścia. A włączenie oversmp w sekcji miernika powinno pokazać, co się dzieje z intersamplami na wyjściu.

[jacko]

Tak powinno być. Wyliczanie intersampli przy nadpróbkowaniu po stronie detektora obwiedni będzie skutkowało innym zakresem pracy, wtedy nie trzeba zmiejszać poziomu wyjścia. A włączenie oversmp w sekcji miernika powinno pokazać, co się dzieje z intersamplami na wyjściu.

w moich miksach wlaczenie oversamplingu w Xenonie rejestruje redukcje szczytow (czegos co teoretycznie nie przekracza 0dBFS) nawet o 1.9dB !

[jacko]

w moich miksach wlaczenie oversamplingu w Xenonie rejestruje redukcje szczytow (czegos co teoretycznie nie przekracza 0dBFS) nawet o 1.9dB !

teraz siedzac w domu zastanawiam sie jaki ma to wplyw na brzmienie... czy przez to nie tracę tego "kopa" charakterystycznego dla sklipowanego materiału?
większość produkcji, na których się wzoruję ma szczyty międzypróbkowe...
Powinienem je likwidować, czy nie?

[Sempoo]

Ja mogę dodać, że ostatnio masterowałem miks, w którym stopa była sklipowana [ale nie na 0 dBFS, lecz na znacznie niższym poziomie - ktoś po prostu użył takiego sampla] - robiłem to w Reaperze i starałem się finalnie minimalnie klipować cały miks [2-3dB], klipował tylko werbel, ale co ważne stopa się "rozklipowała" - czyli szczyty stopy się "wyswobodziły" i fala wyglądała na niesklipowaną. Brzmienie nie zauważyłem, aby uległo zmianie - co sugerowałoby, że materiał sklipowany cierpi tylko w miejscu, gdzie fala klipując się załamuje przy 0 dBFS i tam pojawiają się wysokie składowe - ale sama fala na wyjściu głośnika jest "wyswobodzona" a szczyty międzypróbkowe nie są na jednym poziomie.

Trochę namotałem chyba, ale mam nadzieję, że wiecie o co mi chodzi.