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1 ---
2 layout: default
3 title: Stereo Panner
4 ---                        
5
6 <p>
7   The default stereo panner distributes two inputs to two outputs. Its
8   behaviour is controlled by two parameters, <em>width</em> and
9   <em>position</em>. The
10   default settings for the stereo panner are <em>width=100%</em> and  
11   <em>position=center</em>. 
12   This stereo panner assumes that the signals
13   you wish to distribute are either uncorrelated (i.e. totally 
14   independent), or that they contain a stereo image which is 
15   <em>mono-compatible</em>, such as a co-incident microphone recording, or a 
16   sound stage that has been created with pan pots.<sup><a href="#caveat">*</a></sup>
17 </p>
18 <div class="well">
19   With the default values it is not possible to alter the position,
20   since the width is already spread entirely across both outputs. To
21   alter the position, you must first reduce the width.
22 </div>
23
24 <h2>Stereo Panner User Interface</h2>
25
26 <img src="/images/stereo-panner-annotated.png" alt=""/>
27
28 <p>
29   The panner user interface consists of three elements, divided between
30   the top and bottom half. Click and/or drag in the top half to
31   control position; click and/or drag in the bottom half to control
32   width (see below for details).
33 </p>
34 <p>
35   In the top half is the position indicator, which shows where the
36   center of the stereo image is relative to the left and right
37   edges. When this is the middle of the panner, the stereo image is
38   centered between the left and right outputs. When it all the way to
39   the left, the stereo image collapses to just the left speaker. 
40 </p>
41 <p>
42   In the bottom half are two signal indicators, one marked "L" and the
43   other "R". The distance between these two shows the width of the
44   stereo image. If the width is reduced to zero, there will only be a
45   single signal indicator marked "M" (for mono), whose color will
46   change to indicate the special state.
47 </p>
48 <p>
49   It is possible to invert the outputs (see below) so that whatever
50   would have gone to the right channel goes to the left and vice
51   versa. When this happens, the entire movable part of the panner
52   changes color to indicate clearly that this is the case. 
53 </p>
54
55 <h3>Position vs. L/R</h3>
56
57 <p>
58   Although the implementation of the panner uses the "position"
59   parameter, when the user interface displays it numerically, it shows a pair of numbers that
60   will be familiar to most audio engineers. 
61 </p>
62
63 <table>
64 <tr><th>Position</th><th>L/R</th><th>English</th></tr>
65 <tr><td>0</td><td>L=50% R=50%</td><td>signal image is midway between
66     left and right speakers</td></tr>
67
68 <tr><td>-1</td><td>L=100% R=0%</td><td>signal image is entirely
69     at the left speaker</td></tr>
70
71 <tr><td>1</td><td>L=0% R=100%</td><td>signal image is entirely
72     at the right speaker</td></tr>
73 </table>
74
75 <p>
76   One way to remember this sort of convention is that the middle of the
77   USA is not Kansas, but "Los Angeles: 50% New York: 50%". 
78 </p>
79
80 <h3>Examples In Use</h3>
81
82 <table>
83 <tr><th>Appearance</th><th>Settings</th></tr>
84 <tr><td><img src="/images/stereo-panner.png"></td><td>Width=100%,
85     L=50 R=50</td></tr>
86 <tr><td><img src="/images/stereo-panner-zero.png"></td><td>Width=0%,
87     L=50 R=50</td></tr>
88 <tr><td><img src="/images/stereo-panner-inverted.png"></td><td>Width=-100%, Position = 0 (center)</td></tr>
89 <tr><td><img src="/images/stereo-panner-right.png"></td><td>Width=36%,
90     L=44 R=56</td></tr>
91 <tr><td><img src="/images/stereo-panner-hard-right.png"></td><td>Width=0%,
92     L=0 R=100</td></tr>
93 </table>
94
95 <h4>Using the mouse</h4>
96
97 <p>
98   Mouse operations in the upper half of the panner adjust the position
99   parameter, constrained by the current width setting. 
100 </p>
101 <p>
102   Mouse operations in the lower half of the panner adjust the width
103   parameter, constrained by the current position setting. 
104 </p>
105 <p>
106   To change the position smoothly, press the right button and drag
107   within the top half of the panner, then release. The position will
108   be limited by the current width setting. <em>Note: you do not need
109   to grab the position indicator in order to drag</em>
110 </p>
111 <p>
112   To change the width smoothly, press the right button and drag
113   within the lower half of the panner, then release. The width will be
114   limited by the current position setting.<em>Note: you do not need to
115   grab the L/R indicators in order to drag</em>
116 </p>
117
118 <dl class="faq">
119
120 <dt>Reset to defaults</dt>
121 <dd>Click <key class="mod3">right button</key></dd>
122
123 <dt>Change to a "hard left"</dt>
124 <dd>Double click <key class="mod2">right button</key> in the upper left half
125   of the panner</dd>
126
127 <dt>Change to a "hard right"</dt>
128 <dd>Double click <key class="mod2">right button</key> in the upper right half
129   of the panner</dd>
130
131 <dt>Move position as far left as possible, given width</dt>
132 <dd>Double click <key>right button</key> in the upper left half of the
133   panner</dd>
134
135 <dt>Move position as far right as possible, given width</dt>
136 <dd>Double click <key>right button</key> in the upper right half of the
137   panner</dd>
138
139 <dt>Set the position to center</dt>
140 <dd>Click <key>right button</key> in the upper middle of the panner</dd>
141
142 <dt>Reset to maximum possible width</dt>
143 <dd>Double click <key>right button</key> on the lower left side</dd>
144
145 <dt>Invert (flip channel assignments)</dt>
146 <dd>Double click <key>right button</key> on the lower right side</dd>
147
148 <dt>Set width to 0&deg;</dt>
149 <dd>Double click <key>right button</key> in the lower middle</dd>
150 </dl>
151
152 <h4>Keyboard bindings</h4>
153
154 <p>
155   When the pointer is within a stereo panner user interface, the following
156   keybindings are available to operate on that panner:
157 </p>
158
159 <dl>
160   <dt><key>&uarr;</key> / <key class="mod1">&uarr;</key></dt>
161   <dd>increase width by 1&deg; / 5&deg;</dd>
162   <dt><key>&darr;</key> / <key class="mod1">&darr;</key></dt>
163   <dd>decrease width by 1&deg; / 5&deg;</dd>
164   <dt><key>&larr;</key> / <key class="mod1">&larr;</key></dt>
165   <dd>move position 1&deg; / 5&deg; to the left</dd>
166   <dt><key>&rarr;</key> / <key class="mod1">&rarr;</key></dt>
167   <dd>move position 1&deg / 5&deg; to the right</dd>
168   <dt><key>0</key></dt>
169   <dd>reset position to center</dd>
170   <dt><key class="mod2">&uarr;</key></dt>
171   <dd>reset width to full (100%)</dd>
172 </dl>
173
174 <h4>Using the scroll wheel/touch scroll</h4>
175
176 <p>
177   When the pointer is within a stereo panner user interface, the scroll
178   wheel may be used as follows:
179 </p>
180
181 <dl>
182 <dt>left / <key class="mod1">left</key></dt>
183 <dd>increase width by 1&deg; / 5&deg;</dd>
184
185 <dt>right / <key class="mod1">right</key></dt>
186 <dd>decrease width by 1&deg; / 5&deg;</dd>
187
188 <dt>up / <key class="mod1">up</key></dt>
189 <dd>move position 1&deg; / 5&deg; to the left</dd>
190
191 <dt>down / <key class="mod1">down</key></dt>
192 <dd>move position 1&deg; / 5&deg;to the right</dd>
193 </dl>
194
195 <h2><a name="caveat"></a>Stereo panning caveats</h2>
196
197 <div class="well">
198 The stereo panner will introduce unwanted side effects on
199 material that includes a time difference between the channels, such
200 as A/B, ORTF or NOS microphone recordings, or delay-panned mixes.<br />   
201 When you reduce the with, you are effectively summing two highly
202 correlated signals with a delay, which will cause comb filtering.
203 </div>
204 <p>  
205 Let's take a closer look at what happens when you record a source at 45° to the
206 right side with an ORTF stereo microphone array and then manipulate the width.
207 </p>
208 <p>
209 For testing, we apply a pink noise signal to both inputs of an Ardour stereo
210 bus with the stereo panner, and feed the bus output to a two-channel analyser. 
211 Since pink noise contains equal energy per octave, the expected readout is a
212 straight line, which would indicate that our signal chain does not color the
213 sound:
214 </p>
215 <img src="/images/stereo-panner-with-ORTF-fullwidth.png" />
216 <p>
217 To simulate an ORTF, we use Robin Gareus' stereo balance
218 control LV2 to set the level difference and time delay. Ignore the Trim/Gain
219 &mdash; its purpose is just to align the test signal with the 0dB line of the
220 analyser.
221 </p>
222 <p> 
223 Recall that an ORTF microphone pair consists of two cardioids spaced 17 cm
224 apart, with an opening angle of 110°.
225 For a far source at 45° to the right, the time difference between the capsules 
226 is 350 &mu;s or approximately 15 samples at 44.1 kHz. The level difference 
227 due to the directivity of the microphones is about 7.5 dB (indicated by the 
228 distance between the blue and red lines in the analyser).
229 </p>
230 <p>
231 Now for the interesting part: if we reduce the width of the signal to 50%,
232 the time-delayed signals will be combined in the panner. Observe what
233 happens to the frequency response of the left and right outputs:
234 </p>
235 <img src="/images/stereo-panner-with-ORTF-halfwidth.png" />
236 <p>
237 You may argue that all spaced microphone recordings will undergo comb 
238 filtering later, when the two channels recombine in the air between the speakers.
239 Perceptually however, there is a huge of difference: our hearing system is
240 very good at eliminating comb filters in the real world, where their component
241 signals are spatially separated. But once you combine them
242 inside your signal chain, this spatial separation is lost and the brain will
243 no longer be able to sort out the timbral mess. As usual, you
244 get to keep the pieces.
245 </p>
246 <div class="well">
247 Depending on your material and on how much you need to manipulate the width,
248 some degree of comb filtering may be acceptable. Then again, it may not. Listen
249 carefully for artefacts if you manipulate unknown stereo signals &mdash; many
250 orchestra sample libraries for example do contain time-delay components.
251 </div>
252