Compressão dinâmica - conceito

A compressão dinâmica ("dynamic compression") é um processo utilizado em áudio para reduzir diferenças de amplitude (volume) existentes em um sinal sonoro. Ela é muito útil quando se quer corrigir variações ou flutuações de volume de voz, resultantes de deficiências da captação, por causa da movimentação do cantor (ou locutor) à frente do microfone ou mesmo por sua incapacidade de manter um volume constante da voz.

A compressão dinâmica também pode ser usada para fazer com que o som fique sempre dentro de determinada faixa dinâmica ("dynamic range"), evitando momentos muito baixos ou muito altos, e tornando a audição - em alguns casos - mais inteligível.

O processo de compressão é proporcional, de forma que níveis muito altos são muito reduzidos, níveis ligeiramente altos são pouco reduzidos, níveis dentro do valor desejado não são alterados, níveis ligeiramente baixos são pouco aumentados, níveis muito baixos são muito aumentados, e para efetuar o processo deve haver um nível de referência. A tabela mostra uma simulação numérica aproximada do processo, com os valores antes e depois da compressão.

A contrapartida da compressão é a perda da realidade dinâmica original. Uma execução de música, por exemplo, pode conter partes de volume muito baixos (um solo de clarineta, por exemplo) e partes muito fortes (tutti). Efetuando-se compressão, tais diferenças são perdidas, alterando-se portanto a idéia original do compositor, que era a de criar contrastes dinâmicos.

Muitas vezes, a redução da faixa dinâmica é necessária por razões técnicas, como é o caso de gravações em fita: o sinal na fita não pode conter todas as nuances de dinâmica reais (se for muito baixo, aparece ruído; se for muito alto, distorce), e portanto deve ser comprimido para ser gravado. Existem dispositivos especiais que comprimem ao gravar, e descomprimem na reprodução, devolvendo a característica original do sinal.

A quantidade (magnitude) de compressão em geral pode ser ajustada, de forma a obter-se o resultado desejado. Nossa análise, no entanto, não tem por objetivo abordar todas as características e aplicações da compressão (e descompressão), mas apenas apresentar seu conceito, para que possamos compreender o processo de compressão MIDI.

Discrepância de dinâmica em MIDI - um caso comum

É muito comum o músico se defrontar com problemas de dinâmica em notas gravadas no seqüenciador. Isso freqüentemente ocorre quando uma música que foi feita para um instrumento que possui uma resposta dinâmica irregular é posta para tocar em outro com resposta mais uniforme. Nesses casos, ocorre que o músico teve que tocar algumas notas muito fortes, para que pudessem ser ouvidas, e outras fracas, para não sobressairem muito. Quando essa mesma execução é posta para tocar em outro equipamento, com resposta mais uniforme, certamente algumas notas vão soar muito baixas enquanto outras soam muito altas, não reproduzindo então a situação original.

Para ilustrar o exposto, observe a figura abaixo, que mostra a representação gráfica da resposta de dois instrumentos aos valores de "key velocity". Podemos perceber que, para uma força (key velocity) de execução de nota igual a V1, os instrumentos produzem notas com intensidades ("intensity") muito próximas (A1), mas para um key velocity igual a V2, há uma grande diferença de intensidades (A2). Na prática, as curvas de resposta podem possuir formatos diversos, não exatamente como as ilustradas na figura, podendo ser bem mais irregulares (o que faz as diferenças serem imprevisíveis).

Isso serve para ilustrar as diferenças de dinâmica que podem acontecer quando uma determinada música MIDI é executada por um ou por outro instrumento.

Além disso, no caso de execuções de percussão, as discrepâncias podem acontecer individualmente, para cada peça da bateria. Por exemplo: a parte rítmica de uma música é criada usando um determinado módulo MIDI de percussão, com resposta ruim, onde o músico executou os instrumentos de ritmo de tal maneira que os sons ficassem equilibrados (mixados); então, ao usar um outro equipamento MIDI para executar a mesma música, e este possuir uma resposta mais uniforme, as execuções discrepantes (pois o músico teve de compensar na mão a resposta inadequada do equipamento) farão com que os instrumentos de percussão soem desequilibrados (ex: bumbo muito alto, contra-tempo baixa, etc), devido às diferenças de resposta.

Usando-se compressão, não se resolve plenamente o problema, mas é possível minimizá-lo e tornar a execução razoavelmente aceitável. O ideal, na realidade, seria ajustar todos os key velocities individualmente, de acordo com a resposta do novo equipamento, o que é um processo bastante trabalhoso. A compressão, no entanto, é uma solução fácil e rápida.

Compressão dinâmica em MIDI

O objetivo (e o resultado) da compressão MIDI é o mesmo da compressão dinâmica de áudio: minimizar as diferenças de amplitude. O grau dessa minimização pode ser controlado, através da manipulação de parâmetros adequados. Vejamos como o processo ocorre.

A intensidade dos sons, quando codificados em formato MIDI, está nos valores de key velocity associados a cada nota. Portanto, se alterarmos tais valores, produziremos alterações de intensidade (volume) nas notas. Dessa forma, para aumentarmos a intensidade de uma nota, basta aumentar seu valor de key velocity, e para diminuir sua intensidade, basta diminuir seu key velocity.

Sabendo disso, podemos então produzir compressão através de um processo coordenado em que os key velocity muito altos são reduzidos, enquanto os muito baixos são aumentados, e os valores intermediários são aumentados ou reduzidos, baseados em um valor de referência, ao qual os demais vão se aproximar.

A figura mostra as situações de duas notas MIDI antes e depois da compressão. Na situação original, as notas possuem valores de key velocity bastante diferentes, enquanto depois de aplicar-se compressão, seus key velocity estão bastante próximos.

Para efetuar este tipo de alteração, alguns seqüenciadores oferecem recursos adequados, através da manipulação inteligente dos valores dos key velocity, conforme um critério de redução/aumento, em torno de um valor médio de referência, ou através da definição prévia da faixa dinâmica (em termos de key velocity) permitida.

Neste tutorial, realizamos o processo em dois softwares seqüenciadores: o Power Tracks (PG Music) e o Cakewalk Professional (Cakewalk Music). Veja os procedimentos em cada um, a seguir.

Criando compressão dinâmica no seqüenciador Power Tracks

Tomemos como exemplo alguns compassos de bateria, onde os instrumentos não estão devidamente equilibrados. Podemos observar que o bumbo está sempre mais fraco, enquanto a caixa está sempre mais forte.

A compressão dinâmica no Power Tracks é bastante fácil, uma vez que já existe um comando específico para isso, no menu Edit, chamado Velocity Dynamics.

As notas dos compassos de bateria são mostradas na janela da lista de eventos, pois o Power Tracks não oferece visualização gráfica do tipo piano-roll. Na coluna Event os nomes das notas (que correspondem aos instrumentos de percussão); à direita das notas estão suas respectivas intensidades (key velocity). Observe que realmente há uma discrepância de dinâmica: a caixa (D3) está muito mais forte do que o contra-tempo (F#3).

Para efetuar uma compressão dinâmica, basta marcar (selecionar) o trecho desejado (From ... Thru), e então aplicar a função Velocity Dinamics (menu Edit):

Pelo parâmetro Percentage podemos determinar o quanto os valores de key velocity das notas serão aproximados - percentualmente - ao valor médio de referência (o valor médio é a média dos valores de key velocity das notas do trecho marcado). Usando-se um valor de 50%, por exemplo, fará com que os key velocity das notas sejam aproximados 50% da diferença que eles têm em relação ao valor médio. Se o valor do key velocity de uma nota é 100, e o valor médio é 50, então a aproximação de 50% vai alterar o key velocity dessa nota para 75.

Dessa forma, aplicando-se uma aproximação de 50% às notas da seqüência apresentada no exemplo, tem-se o resultado apresentado na figura abaixo.

Criando compressão dinâmica no seqüenciador Cakewalk

Tomemos como exemplo alguns compassos de bateria, onde os instrumentos não estão devidamente equilibrados. Podemos observar que o bumbo está sempre mais fraco, enquanto a caixa está sempre mais forte.

Para comprimir o trecho no Cakewalk, em primeiro lugar é necessário marcar o trecho desejado. Em seguida, usa-se a função Interpolate, que é dividida em duas etapas.

A primeira etapa da compressão - Search - é a busca dos eventos a serem alterados; como somente serão editados eventos de Notes, os demais eventos não devem ser selecionados para edição.

A faixa de notas (Min-Max) é a faixa total, pois todas as notas devem ser incluídas na busca; a faixa de valores de key velocity também é a faixa total, pois todas as notas (fracas ou fortes) devem ser manipuladas; idem para as durações das notas (no caso de bateria, isso não é relevante).

Feita a busca, devem ser indicadas as características de alteração, na etapa de Replace. A faixa de notas permanece a mesma, mas a nova faixa de valores de key velocity deve ser diferente, pois é ela quem vai determinar a compressão.

No nosso exemplo, atribuímos uma faixa de 90 a 110; isso significa que a faixa dinâmica original, que ia de 0 a 127, ficou agora entre os limites de 90 e 110 (o que significa que o valor médio de referência deve estar em torno de 100). Dessa forma, key velocities muito baixos serão extremamente aumentados, para se aproximar de 100, enquanto os muito altos, serão ligeiramente reduzidos. Podemos observar o resultado final pela figura a seguir, notando que sumiram as discrepâncias entre bumbos e caixas, e seus valores de key velocity agora estão em torno de 100, como prevíamos.