Garso pavyzdžių ir moduliacijos efektų įrašymas. Dirbtinis garso signalo apdorojimas

Garso signalo dinaminio diapazono keitikliai, pagrįsti O ve modulis ir funkcijas

Charitonovas Vladimiras Borisovičius,

technikos mokslų kandidatas, Profesorius

Žirova Julija Konstantinovna,

katedros aspirantas h garso inžinerija

Sankt Peterburgo valstybinis universitetas kino ir televizijos universitetas.

Garso signalų dinaminio diapazono transformacija, pagrįsta moduliavimo funkcijomis, moduliacijos analizės-sintezės teorijoje yra be inercijos. Be to, mes nekalbame apie netiesinį momentinių signalų reikšmių apdorojimą, kuris neturi inercijos, bet įveda netiesinius iškraipymus į apdorotą signalą. Signalų apdorojimas pagal jų moduliavimo funkcijas teoriškai kai kuriais atvejais išsprendžia signalų dinaminio diapazono konvertavimo problemą, neįvedant į juos iškraipymų. Praktikoje, kaip pažymi moduliuojančių funkcijų apdorojimo įrenginių analoginį įgyvendinimą atlikę autoriai, teorinių rezultatų pasiekti neįmanoma dėl riboto moduliuojančių funkcijų išgavimo ir apdorojimo analoginių įrenginių parametrų tikslumo ir nestabilumo. Šiame straipsnyje pateikiami moduliacijos analizės-sintezės teoriniais pagrindais atlikto dinaminio diapazono keitimo įrenginio skaitmeninio įgyvendinimo tyrimo rezultatai, kurie leido išsiaiškinti metodo galimybes tikslaus skaitmeninio signalo apdorojimo priemonėmis.

Iš pradžių garso signalų dinaminio diapazono keitikliai (DAC) buvo naudojami transliuojant, siekiant apsaugoti garso kelius nuo perkrovų, suderinti signalo lygių diapazoną su kanalų, kuriais jie perduodami, dinaminiu diapazonu ir sumažinti įrašymo laikmenų keliamo triukšmo įtaką. . Dėl panašių priežasčių kinematografinio garso perdavimo kanalo garsas buvo suspaustas, nes analoginių fotografijų įrašų dinaminis diapazonas paprastai yra 35-45 dB, o garso programos (ausis suvokiamos) lygio diapazonas gali siekti beveik 110 dB. Žmonės dažnai griebiasi tiek kalbos, tiek muzikos suspaudimo, kad išlygintų garso dinamiką ir padidintų kalbos suprantamumą „gyvuose“ pasirodymuose, kai, pavyzdžiui, kalbėtojas dėl kokių nors priežasčių nutolsta nuo mikrofono arba artėja prie pastarojo. Galima pateikti daug daugiau pavyzdžių, kai naudojami tik amplitudiniai kompresoriai. Tačiau dinaminio diapazono konvertavimas neapsiriboja jo glaudinimu, bet apima ir garso signalų ribojimą, triukšmo mažinimą ir išplėtimą. Visi šie garso apdorojimo būdai dabar yra plačiai naudojami ir, tikėtina, dar ilgai padės garso inžinieriams įkūnyti savo kūrybines idėjas ir spręsti technines problemas.

Kai kurios priežastys, dėl kurių eismo taisyklės buvo įtrauktos į garso takelius, pereinant prie skaitmeninio įrašymo metodų, prarado savo aktualumą: skaitmeninių įrašymo laikmenų ir garso kelių dinaminis diapazonas yra panašus į žmogaus klausos dinaminį diapazoną. Tačiau kine, jei klausydamas filmo nesuspausti dinaminio garso takelio diapazono, tylūs fragmentai tiesiog paskęs žiūrovų salės triukšme. Taip pat, jei neribosite viršutinės signalo lygio ribos, galite apkurtinti publiką arba perkrauti galios stiprintuvus ir kino garsiakalbius. Taigi, norint užtikrinti patogų klausymosi potyrį kino salėje, būtina pakeisti kino garso dinaminį diapazoną. Skaitmeniniu garso formatu Dolby Digital , naudojamas daugumos šiuolaikinių filmų garso takeliams įrašyti, numato specialaus dinaminio diapazono valdymo signalo formavimą. Atkūrimo įranga numato šio signalo naudojimą dinaminiam diapazonui valdyti, o suspaudimo laipsnį galima keisti priklausomai nuo konkrečios auditorijos sąlygų. Šiuo atžvilgiu išlieka aktualu sukurti dinaminio diapazono keitiklius, kurie užtikrintų aukštos kokybės garso signalo apdorojimą su minimaliu garso inžinieriaus įsikišimu.

Pagal greičio kriterijų Kelių eismo taisyklės skirstomos į dvi grupes: inercines (su dinamiškai kintančiu pavaros santykiu) ir inercines (akimirkines).

Inerciniai keitikliai garso inžinerijoje naudojami jau daug dešimtmečių, jų veikimo principas, privalumai ir trūkumai pakankamai išsamiai aprašyti literatūroje. Jų darbas pagrįstas gaubto ištraukimu iš signalo, valdymo signalo formavimu pagal gaubtą ir šių dviejų signalų padauginimu: įvesties garsu ir valdymu:

kur yra įvesties signalas, yra valdymo signalas ir yra išvesties signalas.

Daugyba laiko srityje atitinka šių signalų spektrų konvoliuciją dažnių srityje.

kur yra įvesties signalo dažnių spektras, yra valdymo signalo dažnių spektras ir yra išėjimo signalo dažnių spektras.

Valdymo signalui formuoti taikomas įvesties signalo maksimalių arba RMS verčių žemo dažnio filtravimas. Dėl tokio filtravimo valdymo signalas keičiasi inerciškai, atsižvelgiant į signalo amplitudės arba vidutinės kvadratinės reikšmės pokyčius. Dėl perdavimo koeficiento funkcijos filtravimo reikalavimų nenuoseklumo yra inercinių keitiklių trūkumų:

· sklandus valdymo signalo padidėjimas sukelia išėjimo signalo šuolius ir staigų įvesties signalo padidėjimą. Šie šuoliai gali viršyti tiesinę garso kelio perdavimo charakteristikos dalį. Tokiu atveju atsiras nelinijiniai iškraipymai;

· staigus valdymo signalo padidėjimas pašalins emisijas, tačiau tuo pačiu metu valdymo signalas įgis stačią briauną - tai praturtins jo spektrą, o tai reiškia, kad po įvesties signalo ir valdymo signalo spektrų konvoliucijos , išėjimo signalo spektras bus žymiai praturtintas. Tai sukels eismo taisyklių garsinį poveikį;

· lėtas stiprinimo atkūrimo procesas staigiai sumažėjus signalui sukelia „kvėpavimo triukšmo pauzės“ efektą. Šis efektas išreiškiamas garsiniu tylaus signalo fragmento garsumo sumažėjimu, po kurio palaipsniui didėja;

· staigus perdavimo koeficiento atkūrimas sukels valdymo signalo raibuliavimą, kai apdorojamas garso signalas su intensyviais žemo dažnio komponentais. Šie bangavimas sukelia apdoroto signalo amplitudės moduliavimą ir sukelia nelinijinius iškraipymus.

Kad išvardyti iškraipymai nebūtų pastebimi ausimi, reikia parinkti optimalius filtro parametrus tam tikros rūšies garso medžiagai: kalbai ar muzikai.

Žinomi signalo lygio inerciniai ribotuvai, juose ribojamos momentinės signalo reikšmės, viršijančios tam tikrą slenkstinę signalo reikšmę. Tokiu atveju pasikeičia signalo forma ir atsiranda dideli nelinijiniai iškraipymai, todėl tokie įrenginiai praktiškai nenaudojami. Jie daugiausia naudojami kaip apsauga nuo signalo perdavimo kelio perkrovos.

Beinercinė garso signalų dinaminio diapazono transformacija, pagrįsta moduliacinėmis funkcijomis moduliacijų analizės-sintezės teorijoje yra laisva nuo išvardintų inercinių įtaisų ir minėtų inercinio signalo lygio ribotuvų trūkumų. Moduliacijos analizės-sintezės teorijoje visos transformacijos, įskaitant ir dinaminio diapazono transformaciją, yra pagrįstos moduliavimo funkcijų ištraukimu iš signalo ir tolesniu apdorojimu: amplitudė ir/ar dažnis. Be signalo dinaminio diapazono konvertavimo, moduliacinių transformacijų pagrindu galima atlikti: be inercinį garso signalų tembro valdymą, garso signalų dažnių diapazono suspaudimą, remiantis jų pasirinkimu ir netiesiniu apdorojimu. momentinis dažnis ir kitos transformacijos rūšys.

Analoginis beinercinis kompresorius, pagrįstas moduliavimo funkcijomis, pasirodė esąs gana sunkiai įgyvendinamas. Jo darbo rezultatai, pateikti, rodo, kad šiuo atveju nėra visų inercinių kompresorių trūkumų. Tačiau dėl riboto analoginių įrenginių, skirtų moduliavimo funkcijoms išgauti ir apdoroti, parametrų tikslumo ir nestabilumo, rezultatai toli gražu nėra teoriškai įmanomi. Dėl analoginio įgyvendinimo sudėtingumo, žinoma, didelį susidomėjimą kelia skaitmeninių beinercinių eismo taisyklių, pagrįstų moduliavimo funkcijomis, sukūrimas. Pirma, tai pagerins garso apdorojimo kokybę naudojant dinaminio diapazono konvertavimo algoritmus, kurių nėra arba kuriuos sunku įgyvendinti reikiamu tikslumu analogine forma. Antra, dėl plačiai paplitusių skaitmeninių garso įrašymo, apdorojimo ir atkūrimo metodų naudojimo natūraliausia dinaminio diapazono konvertavimą atlikti ir skaitmenine forma. Tikslus skaitmeninis SDA įgyvendinimas, pagrįstas moduliacijos analize-sinteze, leis iki galo išsiaiškinti galimas metodo galimybes, kurioms iki šiol neleido iš esmės nepašalinamos analoginio diegimo klaidos.

Prieš pateikiant skaitmeninio inercinio kompresoriaus veikimo rezultatus, prasminga išsamiau apsvarstyti moduliavimo funkcijas ir moduliuojančių signalų konvertavimo pagrindus.

Remiantis moduliacijos analizės-sintezės teorija, savavališkas signalas gali būti pavaizduotas kaip kombinuoto amplitudės ir dažnio moduliacijos taikymo rezultatas:

,

jei pavyksta pasirinkti moduliuojančių funkcijų porą – amplitudės moduliavimo funkciją ir – dažnio moduliavimo funkciją. Teoriškai įrodyta, kad norint vienareikšmiškai pasirinkti šią funkcijų porą, būtina papildyti pradinį signalą etaloniniu, naudojant Hilberto transformaciją. Moduliuojančių signalų funkcijų sąvokas dar 1945 metais pristatė D. Gaboras.

Hilberto konjuguotų signalų poros apvalkalas (amplitudės moduliavimo funkcija) yra neneigiama laiko funkcija

.(1)

Signalų poros momentinis dažnis (dažnio moduliavimo funkcija) yra srovės fazės išvestinė:

D. Gaboro pristatytos sąvokos plačiai pritaikytos aprašant siaurajuosčių signalų transformacijas.

Yu. M. Ishutkin pasiūlė apibendrinti D. Gaboro pateiktus moduliavimo funkcijų apibrėžimus, nenustatant apribojimų signalų dažnių spektro pločiui.

Yu. M. Ishutkin pasiūlyta idėja apdoroti garso signalą, paveikiant jo moduliavimo funkcijas, yra tokia:

1. Pagal žinomą tikrą signalą naudojant Hilberto transformaciją sukurti sudėtingą signalą

,

kur – Hilberto signalo kartografavimas.

2. Šiai signalų porai apskaičiuokite moduliavimo funkcijas: amplitudės moduliavimo funkciją ir signalo dažnio moduliavimo funkciją.

3. Konvertuoti moduliavimo funkcijas, kad būtų galima apdoroti tiesinėmis ir nelinijinėmis grandinėmis.

4. Remdamiesi pakeistomis moduliavimo funkcijomis, sintezuokite naują garso signalą.

Pirmųjų dviejų operacijų derinys, dėl kurio tampa žinomos signalo moduliavimo funkcijos, vadinamas moduliacijos analize. Paskutinė operacija vadinama moduliacijos sinteze. Pilnos moduliacijos analizės-sintezės kanalo struktūra parodyta 1 pav.

.

Norint sukurti skaitmeninę sistemą, būtina atlikti reikiamas garso signalo skaitmeninio atvaizdavimo transformacijas. Skaitmeninės inercinės eismo taisyklės gali būti sudarytos pagal tiesioginio valdymo schemą. Atsižvelgiant į analoginių signalų atranką, jo blokinė schema parodyta 2 pav.

2 pav. Skaitmeninio laisvosios eigos kompresoriaus su tiesioginiu valdymu konstrukcinė schema.

Pradinis signalas vaizduojamas kaip

,

kur yra diskrečioji momentinės amplitudės moduliavimo funkcija ir yra atskiroji momentinė signalo fazė. Apgaubiosios demoduliatorius atlieka Hilberto transformaciją ir apskaičiuoja amplitudės moduliavimo funkciją. Pradinio signalo dažnių spektras, atsižvelgiant į vaizdų sandaugos spektro savybę, bus lygus

,(2)

kur yra amplitudės moduliavimo funkcijos dažnio spektras, yra tiesioginės Furjė transformacijos simbolis, jo vykdymas šioje išraiškoje sudaro signalo momentinės fazės kosinuso dažnio spektrą kaip antrąjį konvoliucijos operandą ir yra dažnių spektras signalo.

Dėl netiesinės momentinės amplitudės moduliavimo funkcijos transformacijos, atliktos eksponencijos bloke, gauname naują diskrečiosios amplitudės moduliavimo funkciją , kur - tam tikra netiesinė funkcija, šiuo atveju galios funkcija, realizuojanti reikiamo tipo SDA amplitudinę charakteristiką. Nauja amplitudės moduliavimo funkcija atitiks naują dažnių spektrą. Signalo, susintetinto iš modifikuotos amplitudės moduliavimo funkcijos, dažnių spektras turės formą

Vėlavimo linijos įvedimas būtinas norint sinchronizuoti pradinį signalą su apvalkalo signalu, kurio apskaičiavimą neišvengiamai lydi laiko delsa.

Į naują gaubtą būtina įtraukti pastovų signalą, kad konvertavimas prasidėtų nuo gaubto vertės, viršijančios pastoviu terminu nurodytą slenkstinį lygį.

Konkrečiu atveju, kai įdiegiama kompresoriaus su dinaminio diapazono suspaudimu du kartus amplitudės charakteristika, signalas be inercijos PDA išėjimo gali būti pavaizduotas tokiu ryšiu:

.

Daugumą reikalingų matematinių operacijų skaitmenine sistema atlieka labai tiksliai. Galbūt sudėtingiausias skaitmeninio srauto valdymo elementas yra plačiajuostis skaitmeninis Hilberto keitiklis (DCT), kuris yra apvalkalo demoduliavimo įrenginio dalis. Nuo to labai priklauso eismo taisyklių kokybė. Kad būtų pasiekta aukšta konversijos kokybė, CPG plačioje dažnių juostoje nuo 32 Hz iki 16000 kHz turi užtikrinti nuo dažnio nepriklausomą signalo fazės poslinkį su paklaida . Fazės paklaidos reikšmė parenkama tokia, kad iš jos kylančio tono signalo momentinės amplitudės raibuliavimas nebūtų pastebimas ausimi. Esant tokiai fazės paklaidai, jų lygis neviršys -80 dB. Tokio keitiklio įgyvendinimas svarstomas [ 10 ].

Skaitmeninio inercinio moduliavimo funkcijomis paremto kompresoriaus kompiuterinis modelis, sukonstruotas pagal 2 pav. schemą, tikrinant veikimą ant bandomųjų vientonių signalų, davė teigiamų rezultatų, taip parodydamas rastų algoritminių sprendimų teisingumą, taip pat. kaip sėkmingas problemų, kurios neišvengiamai iškyla pereinant nuo analoginio signalo vaizdavimo prie skaitmeninio, sprendimas. Pradinio vieno tono signalo amplitudės moduliavimo funkcija yra pastovi laiko funkcija. Dėl amplitudės moduliavimo funkcijos netiesinės transformacijos gaunama nauja laiko amplitudės moduliavimo funkcija, tačiau vieno tono signalo atveju tai vėl bus pastovi laiko funkcija. Pradinės amplitudės moduliavimo funkcijos ir netiesiškai transformuotos vieno tono signalo spektras susideda iš vienos harmonikos signalo dažniu. Vieno tono signalo, susintetinto iš modifikuotos amplitudės moduliavimo funkcijos, konvoliucijos rezultatas tikrai bus panašus į pradinį signalą.

Inercinio eismo taisyklių veikimo patikrinimas tikruoju garso signalu davė netikėtų rezultatų, ty kartais labai prastą garso kokybę, kuri buvo apdorota netiesiniu būdu. Norint rasti priežastį, sukeliančią ausiai pastebimus artefaktus klausantis apdoroto sudėtingo garso signalo, buvo atlikta moduliavimo funkcijų formų analizė (skaitmeninio modelio išvestyje esančių reikšmių palyginimas su apskaičiuotu reikšmės), taip pat jų dažnių spektrų formų palyginimas. Kaip bandymo signalas tokiam bandymui buvo pasirinktas signalas, susidedantis iš dviejų harmoninių komponentų, kurių dažniai yra Hz ir Hz:

čia yra signalo atrankos dažnis, lygus 44 100 Hz.

Žemiau yra apskaičiuota bandomojo signalo ir jo dažnių spektro laiko diagrama (3a pav.), taip pat jo amplitudės moduliavimo funkcijos (3b pav.) ir fazinio kosinuso (3c pav.) laiko diagramos ir dažnių spektrai. Amplitudės moduliavimo funkcijos spektrai ir fazės kosinusas susideda iš daugelio komponentų, tačiau dėl tokių spektrų konvoliucijos lieka tik du komponentai.

3 pav. Laiko funkcijos (dešinėje) ir dažnių spektrai (kairėje): a) plakimo signalas, kurio dažniai 1000 ir 1500 Hz; b) ritmo signalo amplitudės moduliavimo funkcija; c) ritmo signalo fazės kosinusas.

Laiko amplitudės moduliavimo funkcijos analitinė išraiška yra tokia:

Norint apskaičiuoti jo spektrą, patogu naudoti funkcijos lentelės kosinuso Furjė transformaciją

	(3)

Gama funkcijos lentelės reikšmės argumentams nuo 0 iki 2, taip pat formulės, skirtos gama funkcijos apskaičiavimui esant didelėms ir neigiamoms argumentų reikšmėms, pateiktos . 1 lentelėje apibendrinti amplitudės moduliavimo funkcijos spektrinių komponentų analitinio skaičiavimo rezultatai, esant kampiniams dažniams nuo 0 iki su periodu, lygiu . Diskrečiajame srityje dažnis atitinka dažnį, lygų diskretizavimo dažnio ir mėginių skaičiaus per signalo periodą santykiui. Beveik visiškas dydžių, nurodytų pav. diagramose, sutapimas. 3, su analitinio skaičiavimo rezultatu, patvirtina konstrukcijų teisingumą Fig. 3.

1 lentelė.

Amplitudės moduliavimo funkcijos spektro analitinės reikšmės.

	diskretiškas dažnis
		–3,93
		–13,47
	1000	–27,45
	1500	–34,82
	2000	–39,94
	2500	–43,88
	3000	–47,1

Dinaminio diapazono suspaudimas du kartus atitinka amplitudės moduliavimo funkcijos galios apdorojimą, kai eksponentas lygus 1/2. Šiuo atveju pav. 4 paveiksle pavaizduoti pradinių (punktyrinė linija) ir apdorotų (ištisinė linija) signalų laiko funkcijų ir dažnių spektrų skirtumai (4a pav.), taip pat jų amplitudės moduliavimo funkcijos (4c pav.). Pradinių ir apdorotų signalų spektrai diagramoje pasislenka vienas kito atžvilgiu 30 kartų, kad būtų galima vizualiau parodyti jų skirtumus.

Lentelėje. 2 pavaizduoti netiesiškai transformuoto gaubto spektro analitinio skaičiavimo rezultatai, apskaičiuoti pagal (3) formulę . Jie beveik tiksliai sutampa su reikšmėmis, nurodytomis schemose Fig. 4, kas patvirtina pastarojo tikslumą.

4 pav. Laiko funkcijos (dešinėje) ir dažnių spektrai (kairėje): a) signalai inercinio keitiklio įėjime ir išėjime; b) įvesties signalo amplitudės moduliavimo funkcija ir jo galios apdorojimo rezultatas.

2 lentelė.

Netiesiškai transformuotos amplitudės moduliavimo funkcijos spektro analitinės reikšmės (galia 1/2).

	diskretiškas dažnis
		2,35
		16,33
	1000	25,87
	1500	31,25
	2000	35,03
	2500	37,95
	3000	40,33

Netiesinė amplitudės moduliavimo funkcijos transformacija pakeitė jos spektrą (3b pav.). Dėl tokios netiesiškai transformuotos gaubtinės ir įvesties signalo konvoliucijos išėjimo signalas, lyginant su įvesties signalu, turės žymiai praturtesnį spektrą (3a pav.). Iš modifikuoto apvalkalo susintetintame ritmo signale atsiras papildomų komponentų, kuriuos galima vertinti kaip intermoduliacinius iškraipymus. Jie keičia subjektyvų konvertuoto signalo suvokimą. Akivaizdu, kad bet kuriuo kitu atveju, išskyrus vieno tono signalo apdorojimą, pasikeitus tik vienam iš operandų (2) išraiškoje, bus gautas konvertuoto signalo spektras, kuris skiriasi nuo pradinio. . Išėjimo signalo spektro sodrinimo laipsnis priklauso nuo plačiajuosčio ryšio gaubto: kuo platesnis netiesiškai transformuoto gaubto spektras, tuo labiau praturtėja konvertuojamo signalo dažnių spektras.

Taigi gryna forma garso signalų dinaminio diapazono be inercijos transformacija, pagrįsta moduliavimo funkcijomis, yra netinkama dėl konvertuojamo signalo dažnių spektro pokyčių, kai kuriais atvejais aiškiai pastebimų ausimi. Žinoma, galima filtruoti netiesiškai transformuoto gaubto spektrą, maždaug iki kritinės klausos juostos pločio žemo dažnio garso diapazono dalyje. Tada papildomi komponentai bus toje pačioje kritinėje juostoje kaip ir pradinio signalo spektro komponentai ir bus užmaskuoti. Tačiau šiuo atveju SDA praras inercijos savybę dėl ribotos momentinio apvalkalo filtro trumpalaikės funkcijos.

Išvados:

· Skaitmeninis SDA modelis leido atsikratyti neišvengiamų analoginio diegimo klaidų ir išsiaiškinti galimas SDA metodo, pagrįsto netiesiniu moduliavimo funkcijų apdorojimu, galimybes.

· Klausantis fonogramų po apdorojimo skaitmeninėmis eismo taisyklėmis, pagrįstomis moduliavimo funkcijomis, kai kuriais momentais paaiškėjo, kad kai kuriais momentais buvo girdimas didelis garso signalo iškraipymas.

· PDD metu atsirandančių signalų laiko funkcijų ir dažnių spektrų analizė naudojant moduliavimo funkcijas leido paaiškinti girdimų iškraipymų atsiradimą praturtinus apdorojamo signalo dažnių spektrą dėl amplitudės moduliavimo funkcijos spektro pasikeitimo. Norint sumažinti iškraipymų matomumą, būtina filtruoti konvertuotą amplitudės moduliavimo funkciją. Tuo pačiu metu jo spektras yra susiaurinamas ir, jei papildomi komponentai yra tose pačiose kritinėse klausos juostose kaip ir pagrindiniai komponentai, pirmieji efektyviai užmaskuojami antrųjų. Tiesa, tokiu atveju SDA praranda inercijos savybę.

· Atsižvelgiant į esminius neinercinės SDA, pagrįstos moduliavimo funkcijomis, trūkumų, atrodo, kad kuriant pažangesnį SDA turėtų būti tobulinami inerciniai keitikliai.

Literatūra.

1. Garso signalų moduliacinių transformacijų pagrindai: Monografija / Ishutkin Yu. M., Uvarovas V. K.; Red. V. K. Uvarova. – Sankt Peterburgas: SPbGUKIT, 2004 m.

2. Transliacija ir elektroakustika: vadovėlis universitetams / A. V. Vyhodets, M. V. Gitlits, Yu. A. Kovalgin ir kt.; Red. M. V. Gitlitsa. - M .: Radijas ir ryšys, 1989 m.

3. Udo Zoelzeris. Skaitmeninis garso signalo apdorojimas. John Willley & Sons. Čičesteris, Niujorkas, Veinheimas, Brisbenas, Singapūras, Torontas, 1997 m.

4. Ostashevskiy E. N. Nestacionarių signalų fazių valdymo metodo ir įrangos, skirtos konvertuoti tembrą kuriant garso efektus, sukūrimas: Darbo santrauka. dis. cand. tie. Mokslai. - L .: LIKI, 1987 m.

5. Uvarov VK Tikslus garso signalų dažnių ir dinaminių diapazonų kompanavimas. - SPb.: SPbGUKIT, 2002 m.

6. Plushev V. M. Garso signalų dinaminio diapazono inercinės transformacijos metodo ir prietaisų sukūrimas: Darbo santrauka. dis. technikos mokslų kandidatas –L.: LIKI, 1986 m.

7. Garso signalų moduliacinių transformacijų taikymas: Monografija / V. K. Uvarovas, V. M. Plushevas, M.A. Česnokovas; Red. V.K. Uvarova – Sankt Peterburgas: SPbGUKiT, 2004 m.

8. Garso signalų apdorojimo pagal jų moduliavimo funkcijas perspektyvos. Ishutkin Yu.M. Leningrado kino inžinierių instituto darbai, 1977, Nr. . -Su. 102-115.

9. D. Gabor, J. IEE 93, (pt3), (1946).

10. Magistrantų ir doktorantų mokslinių publikacijų žurnalas, ISSN 1991-3087, 2008, Nr. 9. - p. 213-218.

11. Integralinės transformacijos ir operacinis skaičiavimas, V. A. Ditkinas, A. P. Prudnikovas, Leidyklos „Nauka“ pagrindinis fizikinės ir matematinės literatūros leidimas, M., 1974 m.

12. Matematikos vadovas (mokslininkams ir inžinieriams). G. Kornas, T. Kornas. - M., 1977 m.

Be to, skaitmeninėms fonogramoms taikomi įvairūs matematiniai metodai, pavyzdžiui, imčių interpoliacija (Repair) arba proporcinga jų korekcija (Normalize).

Spektrinės transformacijos paveikti garso tembrą. Tai įvairūs filtrai: aukšto dažnio, žemo dažnio arba dažnių dažnių juostos (band pass) ir ekvalaizeriai – parametriniai arba grafiniai.
Svarbus specialus spektrinių transformacijų atvejis yra formantų transformacijos – manipuliacijos su formantais – charakteringos dažnių juostos, randamos žmogaus tariamuose garsuose. Keičiant formantų parametrus galima pabrėžti arba užgožti atskirus garsus, keisti vieną balsį kitu, perkelti balso registrą ir pan.

Vėlavimo efektai yra pagrįsti vienos signalo kopijos laiko delsa, palyginti su kita. Tokie efektai gali sukurti erdvės ar patalpos iliuziją, pvz., reverbą, aidą ir pan., kelių garso šaltinių iliuziją (choras) arba judėjimo iliuziją (fazuotojai, flangeriai).

Signalo parametrų moduliavimas. Pavyzdžiui, tokiuose efektuose kaip fazeris, signalo fazė moduliuojama žemo dažnio virpesiais (dažniu, gerokai mažesniu už minimalų 20 Hz garso dažnį). Amplitudinės moduliacijos pagalba realizuojamas tremolo efektas, o dažnio moduliacijos pagalba – vibrato.

Garso redaktoriai

Šio tipo programoje yra programinė įranga, leidžianti redaguoti ir generuoti garso duomenis. Garso rengyklė gali būti visiškai arba iš dalies įdiegta kaip biblioteka, programa, žiniatinklio programa arba OS branduolio plėtinio modulis.

Programos tipas bangų redaktorius tai skaitmeninis garso redaktorius, kuris dažniausiai skirtas muzikos įrašymui ir redagavimui, efektų ir filtrų pritaikymui, stereo kanalų priskyrimui ir kt.

Skaitmeninė garso darbo stotis(DAW) yra programa, turinti daugiau funkcijų, paprastai susidedanti iš daugelio komponentų, kuriuos vienija viena grafinė sąsaja. Praktiškas ir akivaizdžiausias DAW bruožas yra visapusiškas MIDI sekveneris. Daugelis DAW taip pat turi vaizdo redagavimo įrankius, skirtus muzikiniams vaizdo įrašams kurti.

Garso redaktoriai, skirti dirbti su muzika, paprastai leidžia vartotojui:

• importuoti ir eksportuoti įvairių formatų garso failus,
• įrašyti garsą iš vienos ar kelių įėjimų ir saugoti jį kompiuterio atmintyje skaitmenine forma,
• redaguoti fonogramas laiko juostoje naudodami perėjimus (išnykimas, išnykimas, kryžminis išblukimas),
• maišyti kelis garso šaltinius / takelius su skirtingais garsumo lygiais, slinkti ir pan., ir nukreipti į vieną ar daugiau išvesties kanalų,
• taikyti įvairius efektus ir filtrus, įskaitant suspaudimą, išplėtimą, įvairių tipų moduliavimą, reverbą, triukšmo mažinimą, išlyginimą ir kt.
• leisti garsą nukreipiant jį į išvesties įrenginius, tokius kaip garsiakalbiai, išoriniai procesoriai ar įrašymo įrenginiai,
• konvertuoti garsą iš vieno garso formato į kitą ir pakeisti analoginio į skaitmeninį konvertavimo charakteristikas (bitų gylį ir atrankos dažnį)

„Destruktyvus“ ir „nedestruktyvus“ montažas

Garso redaktoriai leidžia tiek „nedestruktyvų montažą“ realiu laiku, tiek „destruktyvų“, t.y. kaip atskirą konvertavimo procesą, nesusijusį su fonogramos atkūrimu ar eksportavimu, taip pat sujungti abu šiuos tipus.

Destruktyvus redagavimas pakeičia originalų garso failą, o neardomasis – tik jo atkūrimo parametrus. Pavyzdžiui, jei destruktyvaus redagavimo metu ištrinta takelio dalis, tie duomenys iš tikrųjų ištrinami. Jei naudojamas neardomasis arba realiojo laiko redagavimas, ištrinti duomenys išlieka, bet neatkuriami.

Destruktyvaus redagavimo pranašumai:

• Grafiniame redaktoriuje visus atliktus pakeitimus galima stebėti vizualiai.
• Efektų, kuriuos galima pritaikyti, skaičius yra praktiškai neribotas (arba ribojamas tik istorijos, skirtos vietos diske).
• Redagavimas paprastai yra tikslus, sumažintas iki vieno pavyzdžio.
• Efektai gali būti taikomi griežtai apibrėžtam regionui – iki pavyzdžio.
• Redaguoto garso maišymas ir eksportavimas yra greitas, nes nereikia apskaičiuoti taikomų efektų.

Destruktyvaus redagavimo apribojimai:

• Pritaikius efekto pakeisti negalima. Tiesa, galima „atšaukti“ paskutinį atliktą veiksmą. Paprastai redaktorius išlaiko daugybę „anuliavimo istorijos“ lygių, kad kelis veiksmus būtų galima anuliuoti atvirkštine tvarka, kuria jie buvo atlikti.
• Anuliavimo eilės pakeisti negalima (pirmiausia anuliuojamas paskutinis redagavimas ir pan.).

Redagavimo realiuoju laiku (realiu laiku) pranašumai:

• Efektai paprastai gali būti koreguojami atkūrimo metu arba bet kuriuo kitu metu.
• Redagavimą galima anuliuoti arba taisyti bet kuriuo metu bet kokia tvarka.
• Keli efektai gali būti taikomi paeiliui, o jų seka gali būti keičiama, efektai gali būti pašalinti iš grandinės arba pridėti.
• Daugelis redaktorių palaiko efekto automatizavimą, ty. automatinis jo parametrų keitimas atkūrimo metu.

Realaus laiko redagavimo apribojimai:

• Laiko juostoje rodoma bangos forma išlieka ta pati, taikomi efektai jai įtakos neturi.
• Efektų, kuriuos galima pritaikyti, skaičių riboja kompiuterio ar įrenginio galia. Kai kurie redaktoriai turi takelio „užšaldymo“ funkciją (sunaikina efektų krūvą).
• Paprastai efektas negali būti taikomas tik daliai takelio. Norint pritaikyti realaus laiko efektą kelio atkarpai, efektas vienu metu įjungiamas, o kitur išjungiamas.
• Kelių takelių redagavimo priemonėse, jei garsas nukopijuojamas arba perkeliamas iš vieno takelio į kitą, naujo takelio garsas gali skirtis nuo to, kaip skambėjo pradiniame takelyje, nes kiekvienam takeliui gali būti taikomi skirtingi realaus laiko efektai.
• Maišymas ir eksportavimas vyksta lėtai, nes taikomus realiojo laiko efektus reikia papildomai apskaičiuoti.

Laiko transformacijos

Vėlavimas (delsimas) ir aidas (aidas)

Delsimas (Delsimas) yra efektas, kuris prideda jo kopijas prie pradinio signalo su laiko uždelsimu (didesniu nei 0,5 sek.), su jūsų apibrėžtu pasikartojimų dažniu (dažniausiai tempo kartotiniu) ir amplitudės susilpnėjimu.

Yra du šio poveikio tipai:

• Paprastas delsimas (paprastas delsimas) naudoja vieną pradinio signalo delsos liniją.
• Sudėtingas vėlavimas (Daugkartinis delsimas) naudoja daugiau nei vieną pradinio signalo delsos eilutę.

Sudėtingo uždelsimo pavyzdys: signalo pasikartojimas dešiniajame kanale su periodiškumu n ir signalo kartojimas kairiajame kanale su dažniu 2n.

Delay yra geras įrankis, norint pridėti dainai stereo efektą. Naudodami delsą atminkite, kad per didelis šio efekto naudojimas gali padaryti kompoziciją nesuprantamą ir sukelti „netvarką“.

Jei delsos laikas sutampa su muzikos tempu, tada garso gylis didėja, o efektas lieka nepastebimas.
Dauguma garso inžinierių nustato delsos laiką pagal dainos tempą. Vėlavimas priklauso nuo muzikos pulso ir suteikia garsui erdvės. Atrodo, kad uždelstas signalo pasikartojimas išnyksta ir garsas išlyginamas.

Labai panašus į vėlavimą yra poveikis aidas (aidas). Jei delsa tiesiog prideda jo kopijas prie pradinio signalo su tam tikromis periodiškumo ir slopinimo reikšmėmis, tada echo signalo kopijose pasikeičia spektrinis (dažnis).

Ar kada nors gyvenime girdėjote atgarsį?

Pavyzdžiui, jūs kažką šaukėte ir po tam tikro laiko išgirdote savo riksmo atspindį.

Kodėl taip atsitiko?

Garso banga sklinda ore (ir ne tik), kelyje susidurdama su kliūtimis. Priklausomai nuo garso dažnio, jis gali apeiti šią kliūtį arba atsispindėti nuo jos. Kuo mažesnis dažnis (kuo ilgesnis garso bangos ilgis), tuo geriau ji apeina kliūtis. Garsas skirtingais būdais atsimuša į įvairias kliūtis, būtent į tai atsižvelgiama naudojant Echo efektą. Delay tiesiog prideda pradinio signalo kopijas, nekeičiant jų dažnio atsako.

Reverb

Aidėjimas- taip pat yra garso uždelsimo efektas, tačiau skirtingai nei aidas, pradinis signalas kartojasi daug mažesniu dažniu ir atitinkamai greičiau slopsta.

Jei aidą realiomis sąlygomis galima rasti kalnuose ir gatvėje, tai aidas yra uždaroje patalpoje. Garso banga atsispindi nuo kambario sienų, po to vėl atsispindi nuo kambario sienų – ir taip toliau, kol nurimsta. Aidėjimas labai gerai išskiriamas ilguose tuneliuose, urvuose, bažnyčiose, didelėse patalpose su prasta akustika (bloga akustika reiškia ir visišką aidėjimo nebuvimą, o tai atima garsui natūralumą). Garsas skiriasi, kai nutrūksta jo šaltinio rezonansas – tai jūs girdite garso bangos atspindžius nuo patalpos paviršių. Iš pradžių į jus sugrįžta ankstyvieji atspindžiai – tiesiai nuo patalpos paviršių, vėliau atspindžiai nuo atspindžių ateina mažesniu intensyvumu.

T=0,164V/A, kur V – patalpos tūris, A – garso sugertis (priklauso nuo paviršių medžiagos ir tipo, jų plotų). Internete yra kambario reverb skaičiuoklė.

Trumpi atgarsiai arba trumpi uždelsimai suteikia garsui daugiau dimensijos.

Reverbs, kurio slopinimas yra mažesnis nei 1 s, o uždelsimas yra mažesnis nei 100 milisekundžių (paprastai daromas daug trumpesnis), sukuria akustinę erdvę aplink garsą, ypač jei jie yra abiejuose stereo kanaluose.

Dažnai aidėjimo slopinimo laikas nustatomas kuo mažesnis, o skaitmeniniams įrenginiams tai yra labai sudėtinga užduotis. Galite girdėti metalinį garsą. Jei taip atsitiks, galite ištaisyti situaciją padidindami slopinimo laiką arba išbandyti kitą išankstinį nustatymą, kuris suteiks švelnesnį garsą, arba pasirinkti kitą reverbą, kuris gali veikti su tokiais parametrais.

Reverb skamba daug geriau, kai yra susietas su įrašo tempu.

Reverb derinamas prie dainos mušant būgną, o slopinimo laikas parenkamas taip, kad garsas baigtųsi prieš kitą smūgį. Tikslas yra priversti reverbą „kvėpuoti“ kartu su muzika.
Geriausias dalykas yra pradėti kiek įmanoma su minimaliu aidėjimo laiku, tada lėtai pridėti laiko, kol aidėjimas įsilies į tempą.

Išankstinis aidėjimo delsas (tarpas tarp šaltinio takelio natos slopinimo ir aidėjimo pradžios) gali žymiai pakeisti aidėjimo garsą ir paprastai taip pat apskaičiuojamas pagal muzikos tempą.

Pagrindiniai šiuolaikinių skaitmeninių reverbų reguliuojami parametrai pateikiami žemiau:

Balansas (sausas / šlapias)- Reguliuoja tiesioginio garso (Dry) ir efekto apdoroto garso (drėgnas) santykį.
Vartų aidėjimas- specialaus "netiesinio" efekto tipas.
Tankis- ankstyvųjų (pirminių) atspindžių tankis, apibūdina imituojamo kambario geometriją.
Difuzija- ankstyvųjų atspindžių struktūros tankis, apibūdina atgarsio neapibrėžtumą, esant mažoms reikšmėms, jaučiamas jo diskretiškumas ar aido panašumas.
Ankstyvojo atspindžio lygis- ankstyvųjų atspindžių lygis, koreliuoja su kambario medžiagų atspindinčiomis savybėmis.
Er/Rev balansas- ankstyvųjų atspindžių ir likusios aidėjimo lygių santykis.
Atsiliepimų lygis- grįžtamojo ryšio lygis.
aukštas pjūvis- žemų dažnių filtro (ekvalaizerio) buvimas. Padaro reverb garsą švelnesnį.
Didelė drėgmė (LPF)- galimybė slopinti aidėjimo spektro aukšto dažnio komponentus (kartais lygis ir dažnis reguliuojami atskirai). Remiantis natūraliu greitesnio aukšto dažnio garso spektro nykimo efektu akustinio atgarsio metu. Tam tikru mastu jis imituoja kambario atspindinčių paviršių medžiagų savybes.
Gyvumas- ankstyvųjų atspindžių signalų slopinimo pobūdis, jų gaubtas.
žemas pjūvis- aukšto dažnio filtro (ekvalaizerio) buvimas.
Žemas drėgmės lygis (HPF)- galimybė slopinti žemo dažnio aidėjimo komponentus (kartais lygis ir dažnis reguliuojami atskirai).
Išankstinis delsimas (pradinė delsa)- laiko intervalas nuo tiesioginio, neapdoroto signalo atėjimo klausytojui ir to momento, kai pasirodo pats pirmasis „atspindėtas“ signalas (iš tikrųjų jis imituoja patalpos dydį, atsižvelgiant į klausytojo vietą).
Išleidimo tankis- paskutinės aidėjimo fazės atspindžių tankis.
Reverb Delay- tarpas tarp ankstyvųjų atspindžių ir likusios aidėjimo dalies, kuris kai kuriuose procesoriuose matuojamas tiesioginio signalo atžvilgiu, o kituose - ankstyvųjų atspindžių atžvilgiu.
Reverb siuntimo lygis (gylis, garsumas)- reverb lygis. Pagrindinis parametras, valdantis efekto gylį.
Aidėjimo laikas (slopinimas)- aidėjimo laikas.
Forma (ankstyvas tipas)- ankstyvųjų refleksijų augimo forma.
Dydis (kambario dydis, salės dydis, aukštis, plotis, gylis)- imituojamo kambario matmenys (tūris), plotis (Width), gylis (Depth), aukštis (Aukštis).
Siena Vary- apibūdina atspindinčių paviršių geometriją (nelygumus). Didesnės vertės suteikia aidėjimui labiau išsklaidytą charakterį.

Vibrato

Vibrato yra periodiškas muzikinio garso aukščio, garsumo ar tembro pokytis. Styginiuose instrumentuose jį sukelia piršto virpesiai, pučiamiesiems ir vokalistams – oro slėgio pulsavimas.

Paprastai atliekant tam tikrą instrumentą aukštis, garsumas ir tembras nesikeičia vienu metu – kai kurios iš šių savybių vyrauja, o likusios yra pagrindinės šalutinis poveikis. Vibrato yra plačiai paplitęs roko muzikoje, ypač gitaros partijose. Elektrine gitara vibrato galima atlikti 2 būdais: naudojant tremolo aparatą ir trūkčiojant pirštu, prispaustu prie stygos.

Fazės keitimas (fazinis keitimas)

Fazių transformacijos atliekamos arba nuolat keičiant signalo fazę, arba privedant kokią nors fazės moduliavimo funkciją. Tokios transformacijos, pavyzdžiui, stereo signalo, leidžia realizuoti sukimosi ar „tūrinio“ garso efektą.

Fazeris (Phaser) - įrenginys (analoginis arba programinė įranga), skirtas perkelti į jį tiekiamos garso bangos fazę, atidedant pastarąją trumpam laikui (nuo 0,0001 ms iki 20 ms). Dėl šio efekto garsas įgauna naują atspalvį.

Flanšavimas

Flanger yra beveik tas pats, kas choras (yra nedidelis signalo uždelsimas), tik su grįžtamuoju ryšiu (feedback), t.y. uždelsimas siunčiamas atgal į save. Todėl flangeris be grįžtamojo ryšio tampa choru!

Fazės invertavimas

Fazės keitiklis (iš fazės ir keitiklio) - įrenginys, paverčiantis įvesties signalą į 2 signalus, fazėje paslinktus 180 °.

Choras (angl. chorus) – garso efektas arba atitinkamas įrenginys. Imituoja muzikos instrumentų chorinį garsą. Efektas įgyvendinamas prie pradinio signalo pridedant savo kopiją arba kopijas, perkeltas laike 20-30 milisekundžių reikšmėmis, o poslinkio laikas nuolat kinta.

Dažnio konversijos

Dažnio transformacijos gali būti atliekamos per signalo spektrą arba per signalo atkūrimo dažnį. Remiantis spektro dažnių transformacijomis, realizuojami įvairūs filtrai ir ekvalaizeriai. Jų veikimo principas yra toks. Įvesties signalas suskaidomas į dažnio komponentus. Tada, priklausomai nuo atliktų veiksmų, kai kurie komponentai gali būti visiškai nutildyti, o kai kurių tiesiog pakeičiama amplitudė. Dėl to išvestis yra signalas su filtruotais dažniais. Dažnio transformacijos naudojamos ir „techninėms reikmėms“ (pavyzdžiui, signalo valymui nuo nereikalingo nuolatinio triukšmo), ir norint suteikti garsui naują spalvą. Kaip minėta aukščiau, signalo išskaidymas į dažnio komponentus ir tolesnis jų atvirkštinis pavertimas signalu yra gana daug pastangų reikalaujantis veiksmas, todėl dažnio transformacijas sunku atlikti realiu laiku. Tačiau šiuolaikinių procesorių galia kartais leidžia tokius veiksmus.

Ekvalaizeris

Garsas turi ir amplitudę, ir dažnio atsaką. Taigi, pavyzdžiui, kai kurie garsai yra žemo dažnio srityje (pavyzdžiui, bosai ir bosiniai būgnai), kiti - aukšto dažnio srityje (pavyzdžiui, skrybėlės ir uodų girgždesiai).

Ekvalaizerio pagalba galite slopinti tam tikrus dažnius, taip pabrėždami kitus.

Tačiau išlyginimą reikia naudoti atsargiai – nes iškirpus nereikalingo instrumento juostą, galima iškirpti dalį norimos juostos ir taip pabloginti jo garso kokybę.

Be to, keičiant dažnio atsaką, keičiasi tembras, o pavyzdžiui, vokalo nerekomenduojama apdoroti ekvalaizeriu, nes mūsų klausa. sistema per daug jautri šios srities pokyčiams. Yra dviejų tipų ekvalaizeriai: parametriniai ir grafiniai. Parametrinis ekvalaizeris susideda iš slankiklių serijos, kurių kiekvienas atitinka tam tikrą dažnių juostą. Judėdami į dešinę arba į kairę, padidiname arba sumažiname dažnius šioje srityje (dažnių kėlimas yra blogai ir jei ne klaida, tai ne geriausias sprendimas...). Grafiniame ekvalaizeryje signalo dažniai slopinami priklausomai nuo grafiko, kuris valdomas pele.

Ekvalaizerio pagalba galima koreguoti tiek atskiro instrumento, tiek visos kompozicijos dažnio atsaką, tačiau tai taip pat nėra pats geriausias sprendimas, geriausias sprendimas iš pradžių parinkti instrumentus taip, kad jiems nereikėtų vėlesnio išlyginimo. Be to, neprofesionalūs garsiakalbiai turi prastą dažnio atsaką (dažnio atsaką). Tai reiškia, kad vieni dažniai juose atkuriami garsiau nei turėtų būti, o kiti – tyliau. Šią problemą galima išspręsti suvienodinant dažnius naudojant ekvalaizerį ir priartinant dažnio atsaką prie „tiesios“, kaip ir studijiniuose monitoriuose, bet akcentuoju tik tam, kad priartintume. Dažnio atsako suderinimas svarstomas vėliau.

Amplitudės transformacijos (garso dinamika)

Paimkite popieriaus lapą, sutrinkite jį į rutulį – jis turi išsikišusių dalių. Dabar dar labiau išspauskite! Mažiau išsikišusių dalių, kamuolys tapo labiau sferinis! Tas pats vyksta ir su garsu suspaudimo metu – nupjaunamos išsikišusios dalys, dėl to mažėja dinaminis diapazonas (skirtumas tarp didžiausios ir mažiausios amplitudės reikšmių). Galite užduoti klausimą: kuo skiriasi suspaudimas ir garsumo mažinimas? Sumažėjus garsui, popieriaus gabalas tiesiog sumažėja.

Suspaudus jis padidėja tiek, kad nupjaunami jo išsikišimai. Dėl suspaudimo sumažėja skirtumas tarp garsiausio ir tyliausio garso, muzika apskritai skamba garsiau. Kas prarandama pasiekus šį tūrį? Platus dinaminis diapazonas yra tada, kai natas turi daugiausia 128 garsumo reikšmes. Siauras, kai leidžiama 12 garsumo verčių. Taigi, tarkime, 1000 natų kompozicijoje 20 turi 128 tūrio reikšmę, o 30 – 127 tūrio reikšmę. Suspaudus 20 natų garsumo reikšmė yra lygi 127, o bendra apimtis padidinama vienu tašku. Suspaudimas leidžia pasiekti stiprų garsą, be to, leidžia padaryti garsą aiškesnį (su tinkamais suspaudimo nustatymais). Taigi, pavyzdžiui, kai suspaudžiamas bosinis būgnas, svarbu suspaudimą pradėti ne nuo pat pradžių, o kiek vėliau – kad smūgio būgnas pradžioje turėtų būdingą „spragtelėjimą“ (tai galima padaryti naudojant suspaudimo parametrai, kurie bus aptarti vėliau). Kiek suspausti medžiagą, priklauso nuo jos stiliaus ir autoriaus tikslų. Kuo daugiau suspaudimo, tuo mažiau muzika kvėpuoja. Jei trokštate rašyti komercinę muziką, vargu ar apsieisite be suspaudimo.

Amplitudės transformacijos atliekamos pagal signalo amplitudę. Šią procedūrą galima atlikti dviem būdais: arba padauginant signalo amplitudę iš kokio nors fiksuoto skaičiaus, dėl kurio pasikeičia signalo intensyvumas per visą jo ilgį, tai yra stiprinimas arba susilpnėjimas, arba keičiant signalo amplitudę pagal kokį nors dėsnį. , tai yra, padauginus moduliavimo funkcijos signalo amplitudę. Pastarasis procesas vadinamas amplitudės moduliacija.

Suspaudimas

Scheminis kompresoriaus veikimo vaizdas

Kompresorius turi keletą pagrindinių garso apdorojimo parinkčių:

Slenkstis- kompresorius analizuoja įeinančio signalo amplitudę (garsumą) ir pradeda veikti, kai tik pasiekia slenksčio reikšmę.

Santykis(suspaudimo koeficientas) – įvesties signalo ir išvesties santykis. Pavyzdžiui, reikšmė 4:1 reiškia, kad įėjimo signalui pasikeitus 4dB, išėjime gausime 1dB skirtumą.

puolimas- nustato laikotarpį, po kurio kompresorius pradeda dirbti (laikas skaičiuojamas pasiekus Slenksčio reikšmę).

Paleisti- skilimo laikas (poveikio jautrumo atstatymas).

Pelnas- Šis parametras nustato kompresoriaus išėjimo lygį. Vertė nurodoma decibelais. Apdorojus kompresorių, būtina atkurti tą patį signalo lygį.

Signalo tipas prieš kompresoriaus apdorojimą

Kompresoriaus apdorojimo signalo tipas

Ribotojas(ribotuvas, maksimizatorius) skiriasi nuo kompresoriaus tuo, kad veikia grubiau, veikia iš karto ir atjungia viską, kas viršija nustatytą slenkstinę reikšmę:

Scheminis ribotuvo veikimo pavaizdavimas

Limiterio pavyzdys

šoninės grandinės

Taip pat gana įdomus yra SideChaine efektas. Skirtumas tarp šoninės grandinės ir kompresoriaus yra tas, kad šoninėje grandinėje parametras Threshold nustatomas ne pagal gaunamo signalo garsumą, o pagal signalo buvimą kitame kanale. Tai yra, mes turime, pavyzdžiui, bosinį būgną ir bosą, šio efekto pagalba galite juos užprogramuoti taip, kad bosas skambėtų, kai boso būgno kanale nėra signalo. Taip pat noriu pastebėti, kad be amplitudės sandchain yra ir dažnio sandchain. Naudodami smėlio grandinę galite pasiekti ne tik apimties, bet ir įdomių efektų!

Plėtimas

Plėtiklis skiriasi nuo kompresoriaus tuo, kad pradeda veikti po to, kai signalas tampa mažesnis už Theshold reikšmę. Tie. signalo lygiui įveikus šį lygį - veikiant plėtikliui, jis tampa dar mažesnis (kiek ilgai - priklauso nuo parametro Release). Naudojant plėstuvą patogu pašalinti nepageidaujamą įrašo triukšmą, tačiau tam reikia gerų apdorojimo parametrų ir kartais rankinio valdymo. Asmeniškai aš nemačiau dažnių plėtiklių, bet tai galėtų žymiai pagerinti jo darbo kokybę (plėtiklis veikia toliau, kol pradiniame signale atsiranda tam tikri dažniai).

Moduliavimas

Amplitudės moduliavimas yra moduliacijos tipas, kai kintamasis yra amplitudė. Tie. garsas dreba tam tikru dažniu ir amplitude (esant didelei reikšmei vadinamas riperiu).

Pagrindiniai kintamieji (reguliuojami) parametrai yra šie:

pradinis vėlavimas- pradinis įvesties signalo delsimas.
Moduliacijos dažnis (greitis)- moduliacijos dažnis.
Vėlavimo moduliacija- ciklinės moduliacijos gylis.
Amplitudės moduliavimas- signalo amplitudės moduliavimas.
Atsiliepimas- santykinė grįžtamojo ryšio vertė.

iškraipymas. Iškraipymo efektas (iš anglų kalbos „distortion“ – distortion) pagrįstas amplitudės moduliacijos naudojimu. Tiesą sakant, tai yra kai kurių signalo amplitudės verčių pakeitimas kitomis reikšmėmis. Dėl perstiprinimo, nukirpus įvesties signalo viršūnes, galima gauti, pavyzdžiui, klasikinę sunkiojo metalo gitaros versiją (tai yra, signalui suteikiamas šlifavimas arba savotiškas „užkimimas“). Tokio efekto taikymas sąlygoja gana staigų įvesties signalo iškraipymą (priklausomai nuo moduliacijos gylio), dėl to signalas tampa panašus į stačiakampį ir dėl to išsiplečia signalo spektras.

Lygiagretus suspaudimas

Lygiagretusis suspaudimas (Parallel Compression, Upward Compression, New York Compression, kartais Side-Chain kompresija) yra priskiriamas daugybei stebuklų. Tai yra garso skaidrumas ir originalios spalvos išsaugojimas, ir švelnus signalo priekinių dalių (pereinamųjų) tvarkymas bei tokio "mėsos" ir "tankio" pridėjimas, kad įprastu būdu (suspaudimas žemyn)
labai sunku arba net neįmanoma gauti.

Lygiagretusis suspaudimas – tai signalo suspaudimo būdas, kai suspaustas signalas (Šlapias) maišomas lygiagrečiai su neapdorotu (sausu) signalu.

Kitos konversijos

Vokoderis

Vokoderis visų pirma skirtas dirbti su vokalu. Tikriausiai esate girdėję „Roboto“ balsą – tai vokalo apdorojimo vokoderiu rezultatas. Vokoderis veikia su dviem šaltiniais:

• Apdorojamas balsas.
• Sintezuojantis garso šaltinis – sintezatorius, gitara, kitas balsas.

Labiausiai paplitę vokoderių tipai yra šie:

• Grupės vokoderiai. Spektras yra padalintas į 5 - 20 kanalų juostos pralaidumo filtrais. Kuo daugiau kanalų, tuo natūraliau ir įskaitomiau skamba rezultatas.
• 
  Formant vokoderius. Kalbos spektras apibūdinamas formantų deriniu. Pagrindiniai formanto parametrai yra šie:
  centrinis dažnis, amplitudė, spektro plotis.
• 
  Stačiakampiuose vokoderiuose momentinio spektro gaubtas suskaidomas į sudedamąsias dalis
  eilės pagal pasirinktą stačiakampių funkcijų sistemą. Apskaičiuoti šio plėtimosi koeficientai perduodami į priimančiąją pusę.
• 
  Taip pat yra harmoninių vokoderių, kurie naudoja Furjė išplėtimą.

Moduliavimas - vieno iš garso parametrų keitimas naudojant kitą, išorinį vibracijų šaltinį. efektas vibrato yra puikus moduliacijos apdorojimo pavyzdys. Vibrato efekto esmė – periodiškas vieno iš garso vibracijos parametrų – amplitudės, dažnio ar fazės – pokytis. Parametrų pokytis vyksta labai žemu dažniu – keliais hercais. Toliau pateikiami kai kurių moduliavimo tipų pavyzdžiai.

Amplitudinė vibracija apima tinkamos amplitudės vibrato ir tremolo. Amplitudės vibrato esmė – periodiškas garso signalo amplitudės pokytis. Dažnis, kuriuo tai įvyksta, turėtų būti labai mažas (nuo hercų dalių iki 10–12 Hz). Jei vibracijos dažnis yra už šių ribų, norimas estetinis efektas nepasiekiamas.

dažnio vibracija - periodinis garso virpesių dažnio pokytis (muzikinio tono aukštis). Gražus garsas gaunamas tik tada, kai dažnio vibrato gylis (santykinis garso dažnio pokytis) yra mažas. Tono svyravimas dažnio vibrato metu neturėtų viršyti kelių dešimčių centų – šimtųjų pustonio dalių. Priešingu atveju susidaro instrumento tvarkos pažeidimo įspūdis.

Tembre vibrato skirtas keisti garso virpesių spektrą. Fizinė šio efekto esmė yra ta, kad originalus svyravimai su sodriu tembru yra perduodami per juostos dažnio filtrą, kuriame arba derinimo dažnis, arba juostos plotis periodiškai keičiasi, arba abu parametrai keičiasi pagal įvairius dėsnius. Be automatinio tembrinio vibrato naudojamas ir rankinis vibratas (dažniau net „koja“, su pedalo valdymu). Šio tipo poveikis žinomas kaip Oho oho" ( va - va ).

8.4 Vėlavimu pagrįsti efektai

Vėlavimas (vėlavimas) Jis taip pat naudojamas norint gauti vieno ar kelių bet kokių garsų pasikartojimo efektą. Signalo delsos dydį lemia keli veiksniai. Trumpiems ir aštriems garsams uždelsimo laikas, per kurį galima atskirti pagrindinį signalą ir jo kopiją, yra mažesnis nei ilgų garsų. Lėtu tempu leidžiamų dainų delsa gali būti ilgesnė nei greitų dainų.

Virtualiuose vėlavimuose, taip pat jų aparatinės įrangos prototipuose būtinai yra uždelsto signalo dydžio valdikliai, taip pat grįžtamojo ryšio koeficiento valdymas. (Atsiliepimas) , kuris lemia pakartojimų skaičių.

Reverb leidžia imituoti įvairių patalpų akustinę aplinką. Aidėjimo esmė yra ta, kad originalus garso signalas sumaišomas su jo kopijomis, uždelstomis jo atžvilgiu įvairiems laiko intervalams. Šis aidėjimas yra tarsi delsimas. Skirtumas tas, kad naudojant aidėjimą, uždelstų signalo kopijų skaičius gali būti daug didesnis nei su uždelsimu. Teoriškai kopijų skaičius gali būti begalinis. Reverb efektas labai išplečia ir praturtina stereo signalo atsaką.

Pagrįsti garso efektai flangeris ir fazeris (phaser) taip pat nustatytas signalo delsimas. Tiek flangeris, tiek fazeris yra garso signalo delsos derinys su dažnio arba fazės moduliacija. Skirtumas tarp jų yra grynai kiekybinis. Flanger skiriasi nuo fazerio tuo, kad pirmojo efekto atveju kopijavimo delsos laikas (arba kopijavimo delsos laikas) ir signalo dažnių pokytis yra daug didesni nei antrojo.

Šie kiekybiniai efektų skirtumai lemia ir kokybinius skirtumus: pirma, jais apdorojami garsai įgauna skirtingas akustines ir muzikines savybes, antra, efektai realizuojami įvairiomis techninėmis priemonėmis.

Choras (choras) pasireiškia kaip to paties garso ar instrumento partijos padvigubinimo efektas. Dirbtinai atliktas efektas yra choro skambesio modelis. Viena vertus, dainininkų balsai ir instrumentų garsai, grojant ta pačia nata, turėtų skambėti vienodai, to siekia ir muzikantai, ir dirigentas. Tačiau dėl individualių šaltinių skirtumų garsas vis tiek skiriasi. Erdvėje, garso stiprinimo kelyje ir žmogaus klausos aparate šios šiek tiek nevienodos vibracijos sąveikauja, susidaro vadinamieji ritmai. Garso spektras yra praturtintas ir, svarbiausia, „teka, mirga“.

Choro algoritmas yra toks:

Pradinis signalas yra padalintas į du ar daugiau kanalų;

Kiekviename iš kanalų signalo spektro dažnis pasislenka tam tikru dydžiu, dažnių poslinkiai yra labai maži, jie yra Hz dalys ir kai kuriais atvejais keičiasi laikui bėgant;

Kiekviename iš kanalų signalas šiek tiek vėluoja laike, o vėlavimo dydis gali skirtis (todėl choras yra vienas iš efektų, pagrįstų signalo uždelsimu);

Kiekvienas kanalas stereofoninėje panoramoje išsidėsto į savo tašką;

Tokiu būdu gauti signalai apibendrinami.

Dėl to gaunamas signalas, kurio spektras nuolat kinta, o viso šio pokyčio ciklo laikotarpis yra toks ilgas, kad nejaučiamas signalo spektrinių savybių pakartojamumas.

2015-03-02 10:15 val

Taigi, šioje straipsnių serijoje kalbėsime apie tai, kas yra suspaudimas ir kaip jį naudoti. Deja, dažnai žmonės juo naudojasi nesuprasdami jo pagrindų, o rezultatas toli gražu ne pačios geriausios kokybės. Būtent tai ir paskatino parašyti straipsnių ciklą, kuriame detaliai išanalizuosime įrenginio, vadinamo kompresoriumi, veikimą, parodysiu jo pritaikymą praktikoje.

Vienas pagrindinių garso parametrų yra jo dinamika. Dinamikos pagalba galite paryškinti natas ir muzikines frazes, papildydami kūrinį naujomis spalvomis, tačiau, kaip rodo praktika, nedaugeliui muzikantų (į profesionalus čia neatsižvelgiama) pavyksta tai padaryti. Taip, ir būgnai, kuriems netaikomas dinaminis apdorojimas, skamba sausai ir neišraiškingai. O atsakymas čia paprastas – mūsų klausa jautresnė aukštiems garsams, o žemiems – mažiau. Kaip pavyzdį galime palyginti lėkštelės ir posmūgio garsą, normalizuoti juos iki 0db ir klausytis: žmonės lėkštę suvoks ryškiau, aiškiau ir sočiau. Žinoma, galite pakelti ir sub-smūgio lygį, bet tuo pačiu (atsižvelgiant į tai, kad mišinyje yra kitų instrumentų) rizikuojame gauti ausis rėžiančią košę nuo garsų, kur smūgis nutrūks. skalė, ir cimbolas suskambės kažkur už nugaros. Kompresorius tarnauja tam, kad būtų išvengta „dinaminių konfliktų“. Per jį taip pat galima praleisti paruoštus mišinius, kad būtų suvienodintas bendras garsas, padidintas jo tankis ir sukurtas pumpuojantis efektas.

Trumpai apibendrinant:Kompresorius - prietaisas, naudojamas sumažinti dinaminį diapazoną - tarpą tarp tyliausio ir garsiausio garso signalo lygių.

Kompresoriaus veikimo principas nėra toks sudėtingas kaip atrodo - jis griebia viską, kas viršija duotą reikšmę db ir sumažina ją pagal nustatymus. Apsvarstykite kompresoriaus pavyzdį iš „T-Racks“ papildinio paketo

Slenkstis - šis parametras yra atsakingas už kompresoriaus veikimo slenkstį. Būtent jis nustato slenkstį, nuo kurio kompresorius pradeda veikti. Jis matuojamas db. Pavyzdžiui, jei šio parametro reikšmę nustatome į -11,1, tai reiškia, kad viskas, kas yra žemiau šio diapazono, nebus apdorota, o viskas, kas yra aukščiau, bus užfiksuota ir apdorota kompresoriaus.

Iš karto noriu perspėti – su šiuo parametru reikia dirbti labai atsargiai ir nuolat žiūrėti į informacinio skydelio (viršuje dešinėje) nuorodą. Kai jis apdoroja garso signalą, kyla pavojus, kad bus užfiksuoti tylesni garsai, kurių nereikia suspausti.

Santykis - santykis. Dažnai šio parametro daugelis nesupranta arba neteisingai suprantami. Tiesą sakant, viskas labai paprasta – ji atsakinga už signalo slopinimo kiekį. Jis taip pat matuojamas db. Tarkime, kad mūsų vertė yra 2 (kai kurie kompresoriai gali naudoti pavadinimą 2:1), tai reiškia, kad signalas viršijo slenkstį Slenkstis bus susilpnintas iki 1 db virš slenkstinės reikšmės, 8 db bus susilpnintas iki 4x ir pan. Reikšmė Santykis 3 srityje bus laikomas vidutinio suspaudimo, 5 - vidutinis, 8 - stiprus, o vertės virš 20 jau bus laikomos ribojančiomis. Tokiu atveju mūsų kompresorius darbe pradeda panašėti Ribotojas, tačiau šis kompresorius neleidžia nustatyti tokių kraštutinių verčių.

puolimasLaikas - kompresoriaus atsako laikas, kurio reikia, kad signalas būtų visiškai suspaustas, peržengus parametro nurodytą slenkstį Slenkstis. matuojamas milisekundės.

Kai kuriuose kompresoriuose atakos laiko reikšmė rodoma dB/sek.

Paleisti - atkūrimo laikas.Šis parametras yra visiškai priešingas parametrui puolimasLaikas. Tiksliau, tai yra laikas, per kurį signalas grįžta į pradinę būseną. Atsigavimo laikas paprastai yra daug ilgesnis nei atakos laikas.

Ant kompresoriaus T - Lentynos tai ypač pastebima, nes laiko vertėPaleisti pateikiama sekundėmis, palyginti su milisekundėmispuolimas Laikas .

PadarytiAukštyn - dėl to, kad kompresorius yra įrenginys, mažinantis dinaminę signalo reakciją, išvesties garsas bus tylesnis nei buvo prieš apdorojimą. Šis parametras naudojamas šiam procesui kompensuoti. Kitaip tariant, po apdorojimo padidiname signalo garsumą.

Kai kuriuose kompresoriuose taip pat yragali būti vadinamasIšvestis Pelnas , Išvestis , Pelnas ir tt

Kelio - duotas parametras parodo perėjimo tarp suspausto ir nesuspausto signalo sklandumą. Yra 2 tipai - SunkuKelio ir MinkštasKelio. Naudojant MinkštasKeliošis perėjimas vyksta sklandžiau ir natūraliau, kompresorius dirba švelniau ir nepastebimai. Jo darbą labai gerai iliustruoja toks grafikas.

Suspaudimo tipai (pagal naudojimo principą):

1. Nuoseklus suspaudimas - labiausiai paplitęs dinaminio garso apdorojimo būdas. V Įdėti kanalą, pridėkite mums reikalingą kompresorių ir sukonfigūruokite. Viskas paprasta.

2. Lygiagretus suspaudimas –Šis suspaudimo tipas taip pat yra gana plačiai paplitęs, tačiau yra vienas reikšmingas skirtumas nuo nuoseklaus suspaudimo - su juo mes pridedame kompresorių prie siųsti-kanalą ir jau sumaišykite jį iki švaraus ir neapdoroto garso.

Kai kuriuose kompresoriuose yra parametras Sumaišykite, kuri leidžia reguliuoti švaraus ir apdoroto signalo santykį nekuriant atskiro takelio siųsti.

3. Kelių juostų suspaudimas – suspaudimas, kai atskiri dažnių diapazonai apdorojami skirtingai. Pažvelkime į „Waves“ daugiajuostį kompresorių

Šio kompresoriaus veikimo principas nėra toks sudėtingas, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio: jis pagrįstas įrenginiu, vadinamu kryžminis, kuris išskiria garso signalo dažnius į skirtingus diapazonus. Ir tada jis veikia kaip įprastas kompresorius, tačiau kiekvieną dažnių diapazoną galima apdoroti atskirais nustatymais, o tai labai naudinga apdorojant atskirus instrumentus mišinyje.

Tai viskas. Antroje dalyje kalbėsiu apie įvairių kompresorių naudojimo ypatybes.