Hoofdruimte. Wat is het? En waarom is dat belangrijk?

Wat is hoofdruimte eigenlijk?

Het laatste proces na mixen, voordat de productie klaar is, is mastering, waarbij we dynamiekprocessoren, equalizers en soms effecten gebruiken om uniformiteit in onze tracks te bereiken. Mastering is vooral belangrijk als je een hele cd wilt uitbrengen, zodat de tracks consistent met elkaar klinken.

Deze effecten kunnen meestal het dynamische bereik van onze mix beïnvloeden, d.w.z. ze verhogen de waargenomen luidheid. Om redelijk met deze effecten te kunnen werken, hebben we dus een "headroom" nodig. Deze "marge" wordt headroom genoemd, en is de afstand tussen de grootste piek (excursie) van het nummer en de clipping-limiet.

Bijpassend: Alles over dithering in de digitale audiowereld

Headroom in de analoge audiowereld

Technisch gezien is headroom (gemeten in decibel) de verhouding tussen het maximale onvervormde signaal dat een systeem aankan en het gemiddelde niveau waarvoor het systeem is ontworpen.

Stel dat u een opnamesysteem hebt met een nominaal gemiddeld niveau van -10 dB. Als u een signaal van +7 dB onvervormd door uw systeem kunt pompen, hebt u een headroom van 17 dB.

Onvervormd is hier het sleutelwoord. Als je te weinig headroom hebt, treedt er vervorming op. Dat kan echter een goede zaak zijn - als je geen headroom meer hebt in een Orange versterker, want dan krijg je mooie, gewenste distortion. Maar voor studiomonitoren of een mengpaneel is het geen goede zaak.

Op een analoog mengpaneel dat ontworpen is voor een gemiddeld signaalniveau van +4 dB, zijn de VU-indicatoren gekalibreerd om 0 VU aan te geven bij +4 dB. Een professionele mixer ontworpen voor +4 dB kan echter een uitgangsniveau leveren van +24 dB.

Dus bij 0 VU heeft u een marge van 20 dB (24 - 4 = 20) om ervoor te zorgen dat onvoorziene niveauverhogingen - zoals een zanger die te luid staat - of sterke transiënten correct worden weergegeven.

Andere belangrijke termen die een belangrijke rol spelen bij de berekening van de hoofdruimte:

• Signaal-ruisverhouding: Een maat die de prestaties van een audiosysteem beschrijft in termen van ruis, signaalkwaliteit en natuurgetrouwheid. Het wordt berekend door het volume van het audiosignaal te vergelijken met de ruisvloer van het systeem (een systeem kan een mengpaneel zijn, een DAW, een gitaarversterker...).
• Ruisvloer (achtergrondgeluid): De ruisvloer van een apparaat of systeem is de ruis die het apparaat zelf produceert wanneer er geen signaal aanwezig is. Het wordt gemeten in decibel. Alle elektronische apparaten produceren een bepaalde hoeveelheid ruis, zelfs een stuk draad! Het minimaliseren van de ruisvloer resulteert in een groter dynamisch bereik en een lagere signaal-ruisverhouding. Dit leidt tot schonere en onvervormde opnamen of muziekproducties.

Hoofdruimte in de digitale audiowereld

Nu wordt het lastig!

Allereerst betekent 0 dBFS (FS staat voor "Full Scale") in een digitaal systeem het absolute maximumniveau dat het systeem aankan. In tegenstelling tot analoge systemen, die een "onzichtbare" headroom boven 0 VU hebben, is 0 dBFS het maximum dat kan worden bereikt.

Om deze reden kalibreren veel muziekproducenten hun opnamesystemen (DAW's) tot -18 dB onder 0 dBFS, omdat dit headroom creëert die een digitaal systeem van nature niet heeft.

Maar: Als je opneemt met -18 in plaats van 0, verlies je ongeveer 3 bits resolutie (elke bit komt overeen met ongeveer 6 dB). Maar als u opneemt met een bitsdiepte van 24 bits, hebt u slechts 21 bits, wat nog altijd meer is dan de werkelijke resolutie van de meeste hardware (een 24-bit converter heeft geen echte 24-bit resolutie door onnauwkeurigheden in de converter zelf, ruis, layout van de printplaat, enz.) U hebt ook meer headroom om pieken, resonanties en plotselinge niveaustijgingen te compenseren.

Maar dat is niet het enige punt waar headroom een rol speelt bij digitale systemen. Headroom heeft betrekking op het dynamisch bereik - zodra de signalen de computer binnenkomen, beschikken de huidige DAW's over audio-engines met een vrijwel onbeperkt dynamisch bereik.

Het is bijna onmogelijk om de headroom van de audio engine te overschrijden. Daarom kunnen individuele mengkanalen "in de rode zone" gaan zonder vervorming te veroorzaken.

Maar het audiosignaal moet op een bepaald moment uit de DAW komen en terugkeren naar de analoge wereld, via D/A-converters (digitaal-naar-analoog-converters) en hardware. En deze hebben een beperkt dynamisch bereik.

Het is effectief gebleken de masterfader op 0 te zetten en de kanaalfaders te gebruiken om de beste balans te vinden, in plaats van de kanaalfaders "heet" te zetten en de masterfader ter compensatie te verlagen.

Als u de masterfader op 0 houdt, is het dankzij de hoge resolutie van de audio-engine van uw DAW geen nadeel als de niveaus van de afzonderlijke kanalen op de faders op -18 staan.

Headroom, PA-systemen en mixers

Bij een geluidsinstallatie of een analoog mengpaneel moet u de maximaal beschikbare headroom gebruiken om ruis te minimaliseren. Voor de beste versterking moet u het niveau aan de ingang (voorversterker) zo hoog mogelijk zetten.

Selecteer voor microfoons de juiste versterking op de microfoon voorversterker, voor apparaten op lijnniveau, zoals elektronische instrumenten, dient u de uitgang van het instrument zo af te stellen dat het maximale niveau zonder vervorming wordt bereikt, en vervolgens de versterking van het mengpaneel dienovereenkomstig aan te passen.

Hoe zit het met de headroom van versterkers en luidsprekers?

Nu wordt het interessanter. Ten eerste regelt de gain-knop van een gitaarversterker niet het vermogen. De versterker kan de hele tijd op volle sterkte draaien (de monitorluidsprekers in uw studio werken waarschijnlijk op dezelfde manier). De ingangsregeling regelt het niveau dat de versterker bereikt.

Dit is goed omdat je altijd volledige headroom hebt en je transiënten doorkomen. Maar dit betekent ook dat je moet oppassen dat je het ingangsniveau niet zo ver opvoert dat de headroom niet meer toereikend is.

Luidsprekers hebben niet dezelfde headroom als eindversterkers, maar als je er te veel signaal in stopt, kan dit leiden tot vervorming of zelfs barsten van de luidsprekers. Omdat moderne luidsprekers met interne versterking zowel de luidsprekerdrivers als de versterkers bevatten die ze aansturen, hebben ze beveiligingen (limiter) om het geluidsniveau te beperken en de luidsprekers te beschermen.

Passieve luidsprekers en afzonderlijke eindversterkers zullen bij dit type opstelling eerder problemen veroorzaken - de luidsprekers en de eindversterkers "praten" niet met elkaar. Als er in de eindversterker vervorming optreedt die clipping veroorzaakt, wordt het gemiddelde niveau van het signaal verhoogd, waardoor het vermogen bij de hogere frequenties toeneemt en een tweeter dus eerder defect raakt.

Hoe krijg ik een goede hoofdruimte?

Als je niet genoeg headroom overlaat in de DAW, moet je echt nadenken over waar je heen wilt met je mix. Je raakt het spreekwoordelijke (en letterlijke) plafond vroeg en vaak. In de analoge wereld hadden we wat ruimte aan de bovenkant van de niveaumeter, maar in de digitale wereld is dat niet het geval.

De oplossing? Maak zoveel mogelijk headroom vrij en uw mix zal levendiger zijn en meer ruimte hebben om te ademen. Dit zijn de gemakkelijkste manieren om uw mix wat kostbare headroom terug te geven.

Zet je sporen uit.

Dit is de eenvoudigste oplossing voor het ruimteprobleem. Maar weinigen lijken dit advies op te volgen. Als je je tracks in je DAW gewoon zachter zet, stuur je minder signaal naar de mixbus en krijg je meteen meer headroom en helderheid. Als u hier vanaf het begin rekening mee houdt, zijn er geen verrassingen meer.

Ik garandeer je dat je mixen sneller klaar zijn en beter klinken als je gewoon alle tracks zachter zet voordat je gaat mixen. Met de moderne 24-bit diepte die bijna alle audio-interfaces tegenwoordig bieden, heb je een zeer lage ruisvloer. Er is geen behoefte aan echt luide tracks om de niveaumeter op te drijven. Als u het niveau verlaagt en de luidsprekers harder zet, klinken uw nummers beter.

Kijk eens naar de metering plug-in op het mastertrack

Normaal gesproken ligt het punt waarop overbelasting optreedt in een DAW bij 0dBFS. Daarom is het het beste om de totale mix op ongeveer -6dBFS te houden. Dus als je begint te mixen, moeten de drums eerst op -9dBFS staan (ervan uitgaande dat je begint mixen met de drums). Aangezien de bas, piano, gitaar, stem en andere instrumenten later komen, zal de totale mix waarschijnlijk uitkomen op ongeveer -6dBLFS.

Gebruik je hoogdoorlaatfilter vaak

Dit is een zeer eenvoudige maar doeltreffende oplossing. Door de ultralage frequenties (100 Hz en lager) op bijna alle instrumenten behalve de kickdrum en de bas weg te knippen, maak je veel headroom en volume vrij om je mixbus te laten ademen. Voor de meeste nummers in de mix heeft het bereik onder 100 Hz geen sonisch voordeel, dus is het sowieso een verspilling van volume.

Werk in 24-bit voor meer headroom

In het verleden, toen er nog geen digitale opnamesystemen bestonden, was het erg belangrijk om zo luid en duidelijk mogelijk op te nemen om de best mogelijke signaal-ruisverhouding te hebben. Zelfs met cassettes was het belangrijk in de jaren 90, omdat ze gebaseerd waren op 16-bit. Maar met 24-bit is dat niet meer nodig. De ruisvloer van 24-bit systemen is zo laag dat je veel ruimte kunt laten tussen piek en 0dBFS zonder ruisproblemen. Zelfs met latere compressie is er nog steeds geen ongewenste ruis.

Headroom bij mastering: Waarom is het belangrijk?

Je zou zelfs een track gemixt op -2 dBFS naar een mastering engineer kunnen sturen en hij zou nog steeds tevreden zijn zolang er geen overload was. Omdat het eigenlijk maar op 2 belangrijke punten neerkomt:

1. Sta geen niveaus bij 0 dBFS toe
2. Gebruik geen piekbegrenzer of soortgelijke plug-ins die natuurlijke niveaus die anders 0 dBFS zouden bereiken verhinderen of clippen door een harde limiet (brickwall limiting) op of onder 0 dBFS te creëren.

Want ja, een mastering engineer kan een luide, ongemasterde mix afzwakken tot een niveau waarmee hij kan werken, maar hij kan de schade van peak limiting of clipping niet ongedaan maken.

Zodra je een limiter in de mixbus gebruikt, is de "schade" aangericht en kan deze niet meer ongedaan worden gemaakt. Dit betekent ook dat elke extra analoge of digitale bewerking het geluid alleen maar slechter of hoogstens iets beter zal maken.