Inter-sample peaks en geluidsniveaus voor mastering
Door Arjan Rietvink in Tips and Tricks - 05/10/2016

Als mastering engineers krijgen we veel vragen van klanten over geluidsniveaus. Ze vragen zich af waarom het zo belangrijk is om WAV of AIFF files niet helemaal tot maximaal uit te sturen. Vaak wordt er gedacht dat zolang je de 0dBfs niet overschrijdt je in de “veilige zone”zit. Helaas werkt dat niet helemaal zo. Als gevolg van inter-sample pieken kun je namelijk ook beneden de 0dBfs al problemen krijgen. De meeste digitale audio meters detecteren de inter-sample pieken niet omdat ze pas in het analoge domein plaatsvinden. Dus na de digitale meting. Tijdens het produceren van je muziek zul je ze daarom vaak niet opmerken. En dat is nu net het vervelende van inter-sample peaks.

Om te begrijpen wat inter-sample pieken zijn is het noodzakelijk om een klein beetje basis kennis te hebben van digitale audio. Hieronder zal ik proberen het benodigde stukje basis kennis zo kort en eenvoudig mogelijk uit te leggen.

Sampling

Wanneer je geluid met digitale apparatuur opneemt dan neemt de analoog naar digitaal converter iedere seconde een aantal samples van het geluid. Veel opnames die we vandaag de dag luisteren hebben een sample rate van 44.1 kHz. Dit betekent dat de AD-converter 44.100 samples per seconde neemt. Dus in één seconde meet de AD-converter het niveau van het geluid 44100 keer. Als je je muziek in een computer genereert met behulp van soft synths zal je computer dus bij het afspelen 44.100 keer per seconde een sample genereren.

Inter-sample Peaks:

In een digitaal opnamesysteem is 0dBfs toegewezen aan het maximaal vast te leggen signaal niveau. De rode lijn in Fig. 1 toont het oorspronkelijke analoge signaal. De blauwe lijn in Fig. 1 toont de door de AD-converter werkelijk geregistreerde samples. Merk op dat de AD-omzetter het signaal tussen 2 samples in dus niet kan registreren. Tijdens het afspelen van de opname wordt de ontbrekende audio data met behulp van een reconstructie filter in de digitaal naar analoog convertor weer gegenereerd. Daardoor klinkt het geluid bij afspelen dus weer (bijna) net zo goed als het origineel. In de praktijk is dit reconstructie proces is niet perfect. Na conversie en reconstructie kunnen de pieken die dicht bij de odBfs (of harder) zijn uiteindelijk luider worden dan 0dBfs. Die pieken worden “inter-sample pieken ‘genoemd. Deze kunnen vervorming veroorzaken.

Gecomprimeerde audioformaten:

Er is nog een andere situatie waar peaken in de buurt van de 0dBfs kunnen leiden tot clipping. Namelijk wanneer je (lossless) WAV master omgezet wordt naar een gecomprimeerd (lossy) audio formaat zoals MP3, WMA, of AAC. Een gecomprimeerd audio-bestand heeft een kleinere bestandsgrootte. Deze kleinere bestandsgrootte wordt bij het omzetten bereikt door geluiden weg te laten die gemaskeerd worden door andere geluiden. Door het weglaten van signalen uit het origineel verandert het signaal niveau ook. Omdat geluiden elkaar zowel positief als negatief kunnen beïnvloeden kan het verwijderen van een deel van het geluid daadwerkelijk leiden tot een technisch luider geluidssignaal. Daardoor kan een signaal van bijvoorbeeld -0,1dBfs na conversie naar mp3 of aac dus harder worden dan 0dBfs. En alles wat harder is dan 0dBfs kan afhankelijk van de gebruikte afspeel apparatuur gaan clippen. Hoe lager de bitrate, hoe meer clipping. Immers bij lagere bitrates moet meer informatie verwijderd worden uit de data ten opzichte van een gecomprimeerd bestand met een hogere bitrate.

Mastered for iTunes:

Een paar jaar geleden introduceerde Apple ‘Mastered for iTunes “. Één van de belangrijkste redenen hiervoor was om inter-sample clipping in de apple codec te vermijden. Indien nodig kunnen we een gemastered WAV-file leveren die voldoet aan de mastered for iTunes specificatie. Wij zijn een gecertificeerde “Mastered voor iTunes” mastering studio. Je kan de mastered for iTunes versie bestellen in  stap 3 van de bestelprocedure.

Hoe zit het geluidsniveau voor iTunes radio, YouTube en Spotify?

Voor iTunes radio, YouTube en Spotify is het niet meer nodig om bestanden te leveren rond 0dBfs. Deze streaming diensten werken nu met luidheidsnormalisatie. Ze normaliseren al het geluid tot een bepaald luidheidsniveau. Dus elk nummer dat ze streamen heeft dezelfde waargenomen luidheid. Ongeacht hoe hard deze aangeleverd wordt aan de dienst. Een hardere master profiteert dus niet langer van het feit dat hij hard klinkt. Een master met veel dynamiek en transiënten zal zeker beter klinken op streaming diensten die aan luidheidsnormalisatie doen. Omdat het niet meer nodig is om de master strak tegen de 0dBfs aan te leveren hoeft de kwaliteit van je tracks dus niet meer te lijden onder clipping (vervorming) of inter-sample peaks.

Hoeveel headroom hebben we nodig met betrekking tot mastering?

Tegenwoordig zijn de mixen als maar luider geworden. Een mix die tegen de odBfs aan zit bevat vrijwel altijd inter-sample pieken. Om inter-sample peaks in bronmateriaal voor mastering te voorkomen kun je het beste het niveau net onder de -3dBfs houden. Houdt ook in gedachten dat luidere mixen meer inter-sample peaks bevatten ten opzichte van dynamische mixen.

Voordat we de gemasterde WAV naar je terugsturen zullen we het normaliseren naar een niveau dat een paar tienden dB’s onder 0dBfs ligt. We doen dit om te veel inter-sample pieken te vermijden wanneer de master als niet-gecomprimeerde audio wordt afgespeeld. Om inter-sample clipping helemaal te voorkomen moet 1,5 tot 3 db’s headroom gehouden worden.

Ondanks dat het voor een hoop streaming diensten niet meer nodig is om de WAV tot (bijna) maximaal uit te sturen willen de meeste producenten momenteel nog niet zoveel dB’s verliezen om de inter-sample vervorming helemaal te voorkomen. Wellicht heeft dit te maken met het feit dat de (DJ) afspeel apparatuur in clubs en op festivals nog steeds niet aan luidheidsnormalisatie doen.

Het controleren van jouw productie op inter-sample peaks kun je doen met de gratis  X-ISM Plug-In van SSL .

Conclusie:

Als je je masters onvervormd aan je luisteraars wilt laten horen zul je wat headroom over moeten laten in je masters. Hierdoor zullen je masters niet vervormen op goedkope consumenten afspeel apparatuur als gevogl van inter-sample peaks. Hoeveel headroom je nodig hebt hangt af van het uiteindelijke afspeel medium en formaat.

Door Arjan Rietvink in General @nl - 18/07/2017
Lethal Soft Synth Review

We kunnen het niet vaak genoeg zeggen maar een goede mastering begint [...]

Door Arjan Rietvink in General @nl - 04/10/2013
Traxbox: Het verhaal achter de Mastering

Een paar maanden geleden werd ik gebeld door Ian Dewhirst (Harmless [...]

Door Arjan Rietvink in General @nl - 28/04/2016
Review Reveal Sound’s Spire Software Synthesizer

In eerdere reviews gaven we het al aan. Een goed klinkende track heeft [...]