Stereo Tool

Stereo Tool (Стерео Тул, СТ, Вундервафля Ханса ван Зютфена) — былинный софтовый, а с недавних пор еще и хардварный аудиопроцессор, созданный сумрачным нидерландским гением. В девичестве — скромный плагин для Winamp, ныне — индустриальный монстр, на котором сидят более 14000 радиостанций в 94 странах мира. Представляет собой ультимативный швейцарский нож для издевательств над звуком, способный как превратить вялое мычание в плотную стену звука, так и восстановить убитые клиппингом треки времен Loudness War.

В мире FM-радиовещания есть 1 золотое правило — кто громче звучит, того и слушают. Исторически для этого использовались железные гробы за 10000 баксов от Orban или Omnia. Но тут на сцену вышел бывший студент-программист из Неймегена, поработавший в ASML и Philips, и сказал, что всё это можно делать на обычном ПК за 3 копейки (ну, или за 419 евро за лицензию FM Professional). И заверте…

История болезни

Я просто хотел сделать свой интернет-стрим в 2001 году чуточку громче, а потом всё как-то вышло из-под контроля...

— Ханс ван Зютфен

В далеком 2001 году некий Ханс ван Зютфен решил запилить свою онлайн-радиостанцию. Будучи тру-гиком, он быстро понял, что обычный звук в эфире — унылое говно, и написал свой собственный костыль для обработки аудио. Шли годы, костыль обрастал фичами, переписывался, оптимизировался и внезапно выяснилось, что он звучит лучше, чем железки за 10000 вечнозеленых. Ханс основал контору Thimeo Audio Technology (ныне базируется в Удене, Нидерланды, КВК 63077949), нанял команду нердов с золотыми ушами и начал покорять мир.

Изначально прога была на 100 % бесплатной. Сегодня же применяется Freemium-модель: базовые свистелки и перделки для домашнего прослушивания доступны даром (правда, с редкими поп-апами раз в 2-3 недели), а вот за профессиональные FM-плюшки, композитные клипперы и прочие прелести придется занести шекелей. Иначе в эфир раз в 1-2 минуты будет транслироваться мерзкий голос или писк, намекающий, что ты жлоб и пират.

Почему радио звучит так, как оно звучит?

Чтобы понять, зачем нужен Stereo Tool, нужно немного углубиться в физику процесса. Обыватель думает, что радиостанция просто берет MP3-файл с флешки и отправляет его на антенну. Анонимус, если ты так сделаешь, твоя станция будет звучать как пердеж из унитаза на фоне соседних частот.

Радиоэфир — это дикий запад. У тебя есть жесткие ограничения по девиации частоты (обычно 75 кГц). Если ты превысишь этот лимит — к тебе придут суровые дяди из связьнадзора и выпишут штраф, а то и отберут лицензию за помехи авиации или соседним станциям. При этом ты обязан звучать ГРОМКО. Как впихнуть невпихуемое?

• Сначала мы берем AGC (Автоматическую Регулировку Усиления) и медленно подтягиваем тихие треки до уровня громких.
• Затем мы режем звук на 2-9 полос (многополосный компрессор) и плющим каждую по отдельности. Это нужно, чтобы удары бас-бочки не заставляли вокал проваливаться в тишину (эффект пампинга).
• Затем мы делаем преэмфазис (50 мкс для Европы, 75 мкс для пиндостана) — задираем высокие частоты, чтобы потом в приемнике их опустить вместе с шумом эфира.
• И вот тут наступает пиздец: задранные высокие частоты начинают вылетать за лимиты 75 кГц.
• Их приходится жестко срезать клиппером (лимитером). Из-за этого звук на FM часто кажется плоским, тусклым и лишенным высоких частот.

И тут на сцену выходит Composite Clipper от Stereo Tool.

Вундервафли

Программа содержит в себе 100500 ползунков, от одного вида которых у неподготовленного гуманитария случается паническая атака. Перечислим основные модули:

Declipper (Убийца Loudness War)

Начиная с 90-х годов, музыкальные продюсеры ебанулись на отличненько. Чтобы их CD звучал громче других, они начали выкручивать громкость в максимум, срезая пики сигнала цифровыми лимитерами. В результате волна стала похожа на кирпич (Brickwall), динамика умерла, а звук стал представлять собой сплошной дисторшн.

Делиппер в Stereo Tool делает магию: он анализирует срезанные пики и с помощью хитрой математики дорисовывает их обратно. Звук снова обретает динамику, уходит пердеж на барабанах. Эта фича оказалась настолько винрарной, что её даже лицензировали полицейские криминалистические лаборатории для восстановления всратых диктофонных записей преступников. За лицензию Perfect Declipper просят плюс 100 евро, но оно того стоит.

Advanced Dynamics и Adaptive Compressor

В 2023—2024 годах сумрачные гении из Thimeo потратили почти 1 год (10 месяцев, если быть точным) на создание нового типа компрессора. Раньше как было? Ставишь AGC, потом 2 многополосника. Они постоянно борются друг с другом: один тянет вверх, другой бьет по башке. Настроить это дерьмо было сложнее, чем посадить марсоход в ручном режиме.

Новый Adaptive режим заменяет всю цепочку 1-м единственным каскадом, который может разгонять свои скорости атаки и релиза в 1000 раз в зависимости от плотности входящего аудио. Если звук уже сжат до состояния кирпича — компрессор замирает и не портит его дальше. Если звук динамичный — он прыгает как бешеный, выравнивая всё в идеал. Настройка стала занимать 5 минут вместо 5 недель. К тому же завезли Auto EQ — выравнивание спектра без сжатия динамики. Нет эффекта пампинга, зато есть стабильный частотный баланс.

FM Composite Clipper

Самая мякотка. В традиционных процессорах аудио сжимается до кодирования в стерео-сигнал (MPX). Ханс придумал делать клиппинг уже ПОСЛЕ кодирования стерео-пилота (19 кГц) и RDS. Суть в том, что в стерео-сигнале L-R (разница каналов) модулируется на частоте 38 кГц. Форма сигнала постоянно переворачивается. Если знать, в какой момент волна пойдет вниз, можно не срезать аудиопик, а спрятать его в эту пустоту!

В итоге Stereo Tool выдает сигнал, который на 2-3 децибела громче, чем у конкурентов за 10000 баксов, вообще без добавления слышимых искажений. Плюс строжайшее соблюдение маски ITU-R SM.1268 (так называемая Stokkemask). Радиостанции, перешедшие на этот клиппер, рапортуют об увеличении зоны уверенного стереоприема на 30 километров, потому что спектр становится чище, а многолучевые искажения (multipath) уменьшаются.

MicroMPX (MPX over IP)

Исторически, чтобы доставить звук из студии на вышку (передатчик), тянули дорогие аналоговые линии, либо ставили процессор прямо в поле под антенной. Но держать комп с виндой на отдаленной вышке, где бывают скачки напряжения и мыши грызут провода — идея сомнительная.

Ханс написал кодек MicroMPX. Эта штука берет готовый композитный сигнал (со стерео-пилотом и RDS), который в несжатом виде весит около 3 мегабит/с, и жмет его до смешных 320 кбит/с. И это НЕ MP3! Кодек математически заточен под FM-сигнал. Он не добавляет пред-эха, не режет фазы. Принимать этот сигнал на вышке можно с помощью обычной Raspberry Pi 2/3/4 с карточкой HiFiBerry. Цена вопроса — 100 баксов за железо.

Кодек поддерживает резервирование (кидай 2 потока через разных провайдеров, если 1 упадет — пакеты склеятся из 2-го), а также имеет поддержку GPS-синхронизации. Если у тебя сеть передатчиков на одной частоте (SFN), одинаковые приемники синхронизируются с точностью менее 1 микросекунды. В версии 5 кодека добавили частичные ключевые кадры для мгновенного восстановления после потери пакетов и поддержку протокола RIST.

Delossifier

Улучшайзер для всратых MP3 и MPEG2 файлов. Если диджей Вася принес в эфир трек, скачанный из Зайцев.нет в битрейте 128 кбит/с, Delossifier попытается сгладить бульканье и восстановить срезанные высокие частоты. Чудес не делает, но уши кровоточить перестают. Стоит 130 евро отдельно.

Dehummer

Фильтр узкополосных помех. Если на выездной трансляции техник Петя проложил микрофонный кабель параллельно силовому фидеру, и в эфир пошел гул на 50 или 60 Гц, этот модуль вырежет его с хирургической точностью.

Natural Dynamics

Бустер для перкуссии. Призван вернуть щелчки и удары рабочему барабану в тех треках, где их расплющило компрессией на этапе мастеринга в студии.

Asymmetric L-R

Фича, выносящая мозг. Оказывается, пики аудио в нижней и верхней боковой полосе модуляции 38 кГц не совпадают. Stereo Tool динамически переключается между ними, выбирая ту сторону, где пик ниже. Это дает еще плюс 1 децибел громкости из ниоткуда. Правда, некоторые старые приемники от такой магии могут охуеть и переключиться в моно, но кого волнуют проблемы нищебродов с магнитолами из 90-х?

RDS и RDS2

Встроенный кодер RDS (бегущая строка на экране магнитолы). Поддерживает вообще всё: RT+, EON, TMC, EWS. Управляется удаленно по UECP или Telnet. А в 2024 году завезли поддержку стандарта RDS2. Теперь по радиоканалу можно передавать логотип радиостанции (появляется на экране магнитолы), используя 3 дополнительные поднесущие. Жаль только, что машин с поддержкой RDS2 в дикой природе чуть более, чем нихуя.

Железо от Thimeo

Когда радиовещатели окончательно заебали Ханса вопросами: А на какой Windows это лучше крутить? А какая звуковуха не дает задержек? А почему у меня ASIO драйвер отвалился?, он плюнул и начал делать свои аппаратные коробки.

• STXtreme — Аппаратный процессор. Победитель NAB Show 2022 в Лас-Вегасе. Железка, в которой софт идеально подогнан под железо. Загружается за 21 секунду. Задержка выхода — менее 5 миллисекунд. Поддерживает обработку до 4 FM или HD станций одновременно. Встроенная защита от зависаний (железный watchdog). Стоит дорого, выглядит солидно.
• STudio — Специальная версия для студийных мониторов. У обычного Stereo Tool задержка обработки около 100 миллисекунд. Если ведущий в студии будет слушать себя с такой задержкой, он начнет заикаться (эффект Ли Ловенталя). STudio работает с задержкой 4.5, 8 или 15 миллисекунд. Звучит похуже (басы не такие плотные, нет финального клиппера), но для контроля эфира — самое то. Работает на Raspberry Pi 4.
• PiMP (Pi Microphone Processor) и MultiVOC — Процессоры для микрофонов. MultiVOC может тянуть до 50 микрофонов одновременно.

Экосистема

• WatchCat — Утилита для пакетной обработки файлов. Незаменима для подкастеров. Натравливаешь ее на папку, она мониторит появление новых файлов, сама прогоняет их через пресет Stereo Tool, нормализует громкость по стандарту R128 (-14 LUFS, чтобы YouTube не ругался) и выплевывает в другую папку. Умеет вытаскивать звук из видео через FFmpeg и вклеивать обратно.
• ST-Enterprise — Решение для медиа-холдингов. Позволяет запустить до 50 инстансов Stereo Tool на 1 мощном сервере. Включает в себя интеграцию водяных знаков Nielsen PPM, Kantar и Intrasonics (для подсчета рейтингов).
• PhoneBooster — ИИ-приблуда для улучшения звука телефонных звонков. Вытягивает из урезанного спектра 300-3400 Гц полноценный голос, регенерируя потерянные частоты. Добавляет 25-100 мс задержки, но абонент перестает звучать так, будто говорит из консервной банки на дне колодца.

Муки нового GUI (Stereo Tool 10)

До версии 9.92 интерфейс программы представлял собой вырвиглазный пиздец из 10000 ползунков, кнопок и чекбоксов, разбросанных по 100 страницам. Для того чтобы просто настроить басы, нужно было иметь степень доктора наук. Были режимы от Basic до Extreme Tweaker, но это не спасало.

К версии 10.0 Ханс психанул и переписал GUI с нуля. Избавились от растровых картинок, всё перевели на вектор. Добавили поддержку управления с клавиатуры (наводишь мышку на ползунок и крутишь стрелочками). Сделали адаптивный веб-интерфейс. Попрятали 80 % настроек в всплывающие окна, оставив на главных экранах только нужное. Естественно, олдфаги заныли, что раньше было лучше, верните мои 100 ползунков на 1 экран, но прогресс не остановить. Из-за полной смены парадигмы отвалилась поддержка пользовательских скинов и локализаций (потому что тексты захардкожены, а переводы от комьюнити ломались от исправления 1 опечатки).

Плагины

Программа существует в виде:

• Standalone EXE (для Windows/Linux/Mac). Берет звук со звуковухи и плюет обратно.
• VST2 / VST3 плагин. Для встраивания в секвенсоры (Adobe Audition, Reaper, Cubase) или эфирные плееры (OmniPlayer, ProppFrexx, PlayoutONE).
• Winamp DSP плагин. Да-да, тот самый формат из 90-х. До сих пор используется в RadioBOSS, mAirList, SAM Broadcaster.
• Библиотека (Shared Object / DLL) для нативной интеграции разработчиками (LiquidSoap, GML).

Если плеер не поддерживает плагины, аудиомаршрутизация делается через костыли типа VB Cable или Virtual Audio Cable (VAC). Настроил выход плеера в виртуальный кабель, вход Stereo Tool из кабеля, выход — на железо. Профит! Только не забывайте обновлять VAC, иначе старые версии на новых Windows 10/11 будут сыпать буферными андерранами (щелчками в звуке).

Как настроить FM MPX на коленке

Анонимус-пират, желающий запустить свое радио, должен знать: чтобы сгенерировать полноценный MPX-сигнал со стерео и RDS на ПК, нужна звуковая карта, поддерживающая частоту дискретизации 192 кГц. Причем АЧХ карты должна быть ровной как стрела от 0 Гц до 60 кГц. Особенно критичны низы (около 0 Гц). Если карта режет низы (имеет DC-блок фильтр) — форма волны будет искажаться (tilt), вызывая неконтролируемые всплески (overshoots), которые пробьют лимит 75 кГц модуляции.

Рекомендуемые карты: Marian (PCIe), ESI Juli@ (легенда, ныне снята с производства), AudioScience ASI5810. Из дешевых USB — Behringer UMC202HD. Для Raspberry Pi — HiFiBerry DAC+ Pro.

Если карточка всё же искажает низы, в Stereo Tool есть режим калибровки. Включаешь тестовый сигнал (Square Wave) на частоте 1-4 Гц, смотришь на осциллограф (или встроенный софтовый) и крутишь ползунки Tilt correction и Highpass filter, пока прямоугольная волна не станет реально прямоугольной, а не сползающей вниз соплей. Это дает 1-2 децибела бесплатной громкости в эфире!

Аудиофилы vs Вещатели

На Reddit в тредах типа `r/audioengineering` и `r/audio` постоянно всплывают люди с сенсорной перегрузкой или просто недовольные перепадами громкости в фильмах. Как сделать так, чтобы выстрелы не рвали уши, а шепот был слышен?. Им хором советуют накатить Stereo Tool через VB Cable или использовать Equalizer APO + VST.

С другой стороны прибегают диванные аудиофилы и кричат: Вы убиваете динамический диапазон! Компрессия — это зло! Музыка должна дышать!. На что суровые эфирные инженеры (Broadcast Engineers) отвечают: Иди слушай свои виниловые рипы в заглушенной студии, а мы вещаем для чувака, который едет по трассе в шумном корыте со скоростью 120 км/ч, и если музыка провалится ниже уровня шума шин — он переключит станцию.

Тем не менее, даже для эстетов в Stereo Tool есть применение. Фича Low Level Boost создана специально для классической музыки. Она аккуратно подтягивает только самые тихие звуки, вообще не трогая громкие пики. А параллельная компрессия (фича из 10.70+) позволяет смешивать 2 разных пресета многополосника, чтобы получить математически идеальный баланс между плотностью и естественностью.

Параллельная многополосная компрессия

В 2024 году Ханс решил, что обычного Adaptive компрессора мало, и выкатил фичу параллельной компрессии. Традиционно компрессоры ставятся последовательно (один за другим). Но Ханс предложил ставить их РЯДОМ. Входной аудиосигнал разделяется на 2 потока. Поток А обрабатывается пресетом с медленной атакой (звучит стабильно, но скучно). Поток Б обрабатывается пресетом с быстрой атакой (звучит тепло и панчево, но может дышать и пампить).

Затем оба потока смешиваются на выходе. В результате недостатки одного пресета маскируются достоинствами другого. Это как смешать вискарь с колой — по отдельности на любителя, а вместе заходит идеально. Главное правило: не смешивать пресеты, которые лажают в одном и том же месте, иначе профита не будет.

Цены

Если ты думал, что всё это богатство отдадут за так, то ты наивный чукотский юноша.

• Basic (39 евро): Дехаммер, AGC, обычные многополосники, стерео-эффекты, басы и стриминговый клиппер (для IceCast). Подходит для интернет-радио и домашнего прослушивания.
• FM Standard (169 евро): Добавляется преэмфазис для FM, стерео-кодер, базовый RDS и BS.412 лимитер (чтобы в ЕС не штрафовали за перебор громкости). По звуку сравним с обычными железными процессорами средней руки.
• FM Professional (419 евро): Полный фарш. Включает тот самый асимметричный композитный клиппер, защиту от многолучевого приема и встроенный кодер MicroMPX. Делает тебя королем FM-диапазона.

Дальше идут допы за отдельные деньги:

• Perfect Declipper + Natural Dynamics: + 100 евро.
• Delossifier: + 130 евро.
• Advanced Dynamics (тот самый новый супер-компрессор): + 180 евро.
• BIMP (Микрофонный процессор на 2 канала): + 200 евро.
• Advanced RDS (RDS2, логотипы, куча списков AF, UECP): + 250 евро.

В итоге фулл-пакет может обойтись под косарь евро, но это всё равно в 10 раз дешевле, чем топовый железный Optimod, а звучит зачастую лучше (и обновляется бесплатно всю жизнь!). Лицензия привязывается к станции или к 3 личным ПК одного человека.