Modulācija - mainīt vienu no skaņas parametriem, izmantojot citu, ārēju vibrāciju avotu. Efekts vibrato - lielisks modulācijas apstrādes piemērs. Vibrato efekta būtība ir periodiskas izmaiņas vienā no skaņas vibrācijas parametriem: amplitūda, frekvence vai fāze. Parametrs mainās ļoti zemā frekvencē - dažos hercos. Tālāk ir sniegti dažu modulācijas veidu piemēri.

Amplitūdas vibrācija ietver faktiskās amplitūdas vibrato un tremolo. Amplitūdas vibrato būtība ir periodiskas skaņas signāla amplitūdas izmaiņas. Biežumam, ar kādu tas notiek, jābūt ļoti mazai (no herca daļām līdz 10–12 Hz). Ja vibrācijas frekvence ir ārpus šīm robežām, tad vēlamais estētiskais efekts netiek sasniegts.

Frekvences vibrato - periodiskas skaņas vibrāciju frekvences izmaiņas (mūzikas toņa augstums). Skaista skaņa tiek iegūta tikai tad, ja frekvences vibrato dziļums (skaņas frekvences relatīvās izmaiņas) ir mazs. Toņa svārstības frekvences vibrato laikā nedrīkst pārsniegt vairākus desmitus centu - pustoņa simtdaļas. Pretējā gadījumā rodas iespaids par instrumenta struktūras pārkāpumu.

Vibrato tembrs paredzēti, lai mainītu skaņas vibrāciju spektru. Šī efekta fiziskā būtība ir tāda, ka sākotnējā svārstība ar bagātīgu tembru tiek izlaista caur joslas caurlaides filtru, kurā periodiski mainās vai nu regulēšanas frekvence, vai caurlaides josla, vai arī abi parametri mainās atbilstoši dažādiem likumiem. Papildus automātiskajam tembra vibrato izmanto arī manuālo vibrato (parasti pat “pēdu” vibrato, ko kontrolē ar pedāli). Šī efekta versija ir pazīstama kā " Oho, vau" ( vau - vau ).

8.4. Uz aizkavi balstīti efekti

Kavēšanās To izmanto arī, lai iegūtu vienas vai vairāku skaņu atkārtojumu efektu. Signāla aizkaves lielumu nosaka vairāki faktori. Īsām un asām skaņām aizkaves laiks, kurā ir atšķirams galvenais signāls un tā kopija, ir mazāks nekā pagarinātām skaņām. Lēnā tempā atskaņotiem skaņdarbiem aizkave var būt ilgāka nekā ātrām dziesmām.

Virtuālās aizkaves gadījumā, tāpat kā to aparatūras prototipos, noteikti ir aizkavētā signāla lieluma regulatori, kā arī koeficienta regulators. atsauksmes (atsauksmes) kas nosaka atkārtojumu skaitu.

Reverb ļauj simulēt dažādu telpu akustisko vidi. Reverberācijas būtība ir tāda, ka sākotnējais skaņas signāls tiek sajaukts ar tā kopijām, aizkavējot attiecībā pret to dažādos laika intervālos. Tādā veidā reverbs atgādina kavēšanos. Atšķirība ir tāda, ka ar reverbu signāla aizkavēto kopiju skaits var būt ievērojami lielāks nekā ar aizkavi. Teorētiski eksemplāru skaits var būt bezgalīgs. Reverberācijas efekts ievērojami paplašina un bagātina signāla stereo īpašības.

Balstīts uz skaņas efektiem flangeris Un fāzers Ir arī signāla aizkave. Gan flanger, gan phaser apvieno audio aizkavi ar frekvences vai fāzes modulāciju. Atšķirība starp tām ir tīri kvantitatīva. Flangers atšķiras no fāzera ar to, ka pirmajam efektam kopijas aizkaves laiks (vai kopijas aizkaves laiki) un signāla frekvenču izmaiņas ir daudz lielākas nekā otrajam.

Šīs kvantitatīvās efektu atšķirības rada arī kvalitatīvas atšķirības: pirmkārt, to apstrādātās skaņas iegūst dažādas akustiskās un muzikālās īpašības, otrkārt, efekti tiek realizēti ar dažādiem tehniskiem līdzekļiem.

Koris izpaužas kā vienas un tās pašas skaņas vai instrumenta daļas dublēšanas efekts. Mākslīgi radītais efekts ir kora skanējuma modelis. No vienas puses, dziedātāju balsīm un instrumentu skaņām, spēlējot vienu noti, ir jāskan vienādi, un uz to tiecas gan mūziķi, gan diriģents. Bet atsevišķu avotu atšķirību dēļ skaņa joprojām ir atšķirīga. Kosmosā, skaņas pastiprināšanas ceļā un cilvēka dzirdes sistēmā šīs nedaudz nevienlīdzīgās vibrācijas mijiedarbojas, veidojot tā sauktos sitienus. Skaņas spektrs ir bagātināts un, pats galvenais, "plūst un mirgo".

Kora darbības algoritms ir šāds:

Sākotnējais signāls ir sadalīts divos vai vairākos kanālos;

Katrā no kanāliem signāla spektrs tiek novirzīts frekvencē par noteiktu daudzumu, frekvences nobīdes ir ļoti mazas, tās veido Hz daļas un dažos gadījumos laika gaitā mainās;

Katrā kanālā signāls ir nedaudz aizkavēts laikā, un aizkaves lielums var atšķirties (tādēļ koris ir viens no efektiem, kuru pamatā ir signāla aizkave);

Katrs kanāls ir novietots savā stereopanorāmas punktā;

Šādā veidā iegūtie signāli tiek summēti.

Rezultātā tiek iegūts signāls, kura spektrs nepārtraukti mainās, un šo izmaiņu pilna cikla periods ir tik garš, ka signāla spektrālo īpašību atkārtojamība nav jūtama.

Paredzēts skaņas apstrādei, ko var iedalīt četrās galvenajās grupās: Dinamiskās apstrādes ierīces, Frekvences apstrāde, Modulācijas apstrāde un Telpiskās un laika apstrādes ierīces. Ierīces dinamiskai skaņas apstrādei: Kompresors, Ierobežotājs, Paplašinātājs, Un Vārti. Kompresors- Ierīce, kas saspiež signāla dinamisko diapazonu. Kompresors vājina skaņas skaļumu gadījumos, kad signāls pārsniedz noteiktu, iepriekš noteiktu līmeni. Ierobežotājs- Ierīci, kas neļauj signālam pārsniegt iestatīto skaļuma līmeni, var realizēt, izmantojot kompresoru. Paplašinātājs- Ierīce, kuras darbība ir pretēja kompresora darbībai. Paplašinātājs paplašina signāla dinamisko diapazonu. Vārti- ierīce, kas spēj samazināt signālu zem noteiktā sliekšņa. Izmanto, lai novērstu troksni pauzēs starp noderīgiem signāliem. Vārti, spēj nogriezt signāla “asti”, kas padarīs skaņu skaidrāku. Frekvences signālu apstrādes ierīces:Grafiskais ekvalaizers,Parametriskais ekvalaizers. Grafiskais ekvalaizers- ierīce ar ražotāja norādītām frekvenču kopām, pie kurām katrā signālu var pastiprināt vai vājināt. Parametriskais ekvalaizers- visizplatītākā frekvences skaņas apstrādes ierīce, kas ļauj izvēlēties frekvenču joslu un šajā frekvenču diapazonā vājināt vai pastiprināt signālu. Modulācijas signālu apstrādes ierīces: X orus,Flangers. Horus- diezgan izplatīta modulācijas apstrādes ierīce, kuras darbības princips ir balstīts uz signāla peldošo laika aizkavi, Horus Rada vairāku instrumentu efektu, kad spēlē tikai viens. Flangers- ierīce, kas darbojas līdzīgi Horus, bet ar nelielu atšķirību, kas ir atgriezeniskās saites izmantošana un papildu rezonanses frekvenču parādīšanās. Pagaidu skaņas apstrādes ierīces:Kavēšanās,reverb. Kavēšanās- ierīce ar atbalss efektu, ar iespēju regulēt laika aizkavi. Reverb- bieži lietota ierīce, kuras būtība ir vājināt signālu, atkārtoti atstarojot šo signālu no šķēršļiem, panākot telpiskās skaņas efektu. Kalnu efekti, liela koncertzāle, zemūdens skaņas efekts utt.

Foto:

Pirkt Skaņas apstrādes ierīces iespējams uzņēmumā Profesionāla gaisma un skaņa .

: (Lielbritānija),(Dānija),

BOWERS & VILKINS (Lielbritānija),(Vācija), (Dānija),

(Vācija), (ASV), (Vācija), (ASV),

MERIDIJANAUDIO (Lielbritānija),MONITORAUIO (Lielbritānija),

(Lielbritānija).

Arī mūsu mājaslapā Jūs varat apskatīt citu informāciju, kas Jūs varētu interesēt, savukārt mūsu speciālisti sniegs Jums jebkuru tehniskā palīdzība: , , , , , ,,

Adapteris

Tā kā audio adaptera līnijas ieeja ierakstīšanas laikā ir galvenais ārējā signāla uztvērējs, katrs ražotājs cenšas nodrošināt pietiekamu signāla pastiprināšanas kvalitāti šajā ieejā. Lielākajai daļai skaņas adapteru līnijas ieeju jutīgums ir aptuveni vienāds, un kvalitātes parametri ir proporcionāli kopējai karšu kvalitātei. Situācija ir pavisam citāda ar mikrofona ieejām: platei, kas maksā 100 USD, jutīguma un kvalitātes ziņā var būt daudz sliktāka ievade nekā patērētājam par USD 8. Iemesls ir tāds, ka skaņas adaptera mikrofona ieeja ir sekundāra un tā funkcionalitāte visbiežāk aprobežojas ar vienkāršākā lēta mikrofona pieslēgšanu balss komandu došanai, kur trokšņu līmenis un frekvences reakcija nav tik kritiska.

Mūsdienu adapteru mikrofonu ieejas parasti ir paredzētas elektretmikrofonu savienošanai ar iebūvētu pastiprinātāju, kas saņem jaudu no adaptera. Šādam mikrofonam ir augsta izejas pretestība un tas izejā attīsta līdz 50-100 mV, tāpēc signāla pastiprināšanai līdz lineārās ieejas līmenim (apmēram 500 mV) pietiek ar vienkāršu priekšpastiprinātāju. Daži adapteri, saskaņā ar dokumentāciju, ļauj pieslēgt dinamiskus mikrofonus, kuriem nav nepieciešama jauda, ​​taču šāds mikrofons pie izejas attīsta tikai 1-3 mV un tam ir nepieciešams diezgan jutīgs un zema trokšņa pastiprinātājs, kas skaņā ir diezgan reti sastopams. kartes. Tāpēc tipisks dēlis labākajā gadījumā ļauj no šāda mikrofona iegūt nepietiekami skaļu, klusinātu skaņu, kas ir pārpildīta ar troksni un traucējumiem, un sliktākajā gadījumā no dinamiskā mikrofona skaņu nesaņemsit vispār. Priekšroka tiek dota elektretmikrofoniem, jo ​​dators ir daudzu avots elektromagnētiskā radiācija, radot jūtamus traucējumus jutīgajā mikrofona ieejā, ar ko ir diezgan grūti tikt galā. Lai izveidotu zema trokšņa līmeņa pastiprinātāju, būtu nepieciešams īpašs plates izkārtojums, rūpīga barošanas spriegumu filtrēšana, ievades ķēdes zonas ekranēšana un citi sarežģīti un dārgi triki.

Lielākajai daļai adapteru mikrofona ievades savienotājs ir monofonisks; tas izmanto tikai spraudņa gala kontaktu (TIP), lai pārraidītu signālu, kas stereo ligzdā ir atbildīgs par kreisā kanāla signālu. Vidējais kontakts (RING), kas atbild par pareizo kanālu stereo savienotājā, vai nu vispār netiek izmantots mikrofona savienotājā, vai arī kalpo, lai pārraidītu +5 V barošanas spriegumu elektretmikrofonam. Ja nav atsevišķa kontakta mikrofona barošanai, barošanas spriegums tiek piegādāts tieši signāla ieejai, un šajā gadījumā pastiprinātājiem ir jābūt ieejas un izejas kapacitatīvai izolācijai.

Mikrofons

Kā mēs noskaidrojām, par tiešs savienojums Adapteris ir vislabāk piemērots elektretmikrofoniem, kas parasti ir pieejami diezgan miniatūrās versijās: “zīmuļu” veidā ar statīviem vai “klipsēm”, kas piestiprinātas pie apģērba vai monitora korpusa. Tie ir lēti un tiek pārdoti datoru piederumu veikalos; Ja jums nav nepieciešama augsta ieraksta kvalitāte, kas ir tuvu profesionālai, jūs varat iztikt ar šādu mikrofonu. Pretējā gadījumā jums ir nepieciešams kvalitatīvs profesionāls mikrofons, pēc kura jums būs jādodas uz mūzikas tehnikas veikalu, un tā cena būs aptuveni par pakāpi augstāka.

Pieslēdzot profesionālu mikrofonu, noteikti var rasties vairākas problēmas. Šādi mikrofoni visbiežāk ir dinamiski un rada signālu ar milivoltu vienību amplitūdu, un vairuma skaņas adapteru mikrofona ieeja, kā jau minēts, nespēj normāli uztvert šādus. vāji signāli. Izejas var būt divas: vai nu iegādājieties tajā pašā mūzikas veikalā mikrofona priekšpastiprinātāju (kas var izrādīties diezgan dārga rotaļlieta) un pievienojiet tā izeju nevis pie mikrofona, bet gan ar adaptera lineāro ieeju; vai izmantojiet mikrofonu ar iebūvētu priekšpastiprinātāju un jaudu (akumulatoru). Ja jums ir radioinženieru prasmes, jūs varat pats salikt vienkāršu pastiprinātāju - ķēdes iespējas diezgan bieži atrodamas grāmatās un internetā.

Turklāt profesionāliem mikrofoniem parasti ir XLR savienotāji, savukārt datoru audio adapteriem parasti ir mini-DIN savienotāji, tāpēc būs nepieciešams adapteris; Dažkārt šādus adapterus pārdod mūzikas veikalos, bet var nākties pašam pielodēt.

Visbeidzot, var gadīties, ka jebkurš profesionāls mikrofons kvalitātes parametru ziņā būs daudz pārāks par jūsu skaņas adapteri, un skaņa, ko iegūstat ar šādu mikrofonu, galu galā nebūs labāka par to, ko var nodrošināt vienkāršs elektrets. Tāpēc, ja jums ir šaubas par sava adaptera augsto kvalitāti (un vienkāršiem adapteriem, kas maksā apmēram 10 USD, it īpaši iebūvētajiem, ir ļoti viduvēji parametri), jums ir jēga vienoties ar veikalu par iespējamo adaptera atgriešanu. iegādāto mikrofonu, ja nevarat to iegūt, izmantojot diezgan augstas kvalitātes skaņu.

Ierakstīšanas tehnoloģija

Atšķirībā no fiksētajiem signāla avotiem, mikrofonam ir vairākas funkcijas, kas jāņem vērā, strādājot ar to. Pirmkārt, viņam patīk “zvanīt”: ja pastiprināts signāls no mikrofona iekļūst skaļruņos, tad mikrofons to uztver, signāls atkal tiek pastiprināts utt., tas ir, veidojas tā sauktā pozitīvā atgriezeniskā saite, kas “izšūpo” skaņas ceļu, ieliek to pašiedvesmas režīmā, kas izpaužas caur skaļu svilpi, zvana vai dārdoņa. Pat ja ceļš nepāriet pašiedvesmas režīmā, pozitīvs savienojums var radīt zvana vai svilpošanas skaņu, kas ievērojami sabojā signālu. Tajā pašā laikā jutīgs mikrofons var veiksmīgi uztvert signālu pat no austiņām, ja skaņa tajās ir pietiekami skaļa un ārējā skaņas izolācija ir vāja. Tāpēc ir nepieciešams eksperimentāli noteikt mikrofona novietojumu/virzienu un pastiprinātās skaņas skaļumu, kurā pozitīvā saistība ir vismazāk redzama. Galīgo ierakstu ieteicams veikt ar izslēgtiem vai vismaz pēc iespējas izslēgtiem skaļruņiem.

Jutīgie mikrofoni, īpaši vienkārši un lēti, lieliski uztver svešas skaņas, piemēram, pirkstu čaukstēšanu uz mikrofona korpusa vai vieglu paša korpusa čīkstēšanu pat no nelielas saspiešanas (iespējams, jūs esat dzirdējuši līdzīgas skaņas, kad telefona sarunas). Lai izvairītos no šādiem traucējumiem, labāk ir uzstādīt mikrofonu uz ērta statīva vai turēt to brīvi, nesaspiežot to ar pirkstiem.

Vēl viens nepatīkams moments mikrofona lietošanā ir tā sauktā spļaudošā gaisa plūsma, kas īpaši izteikta uz sprādzienbīstamiem līdzskaņiem, piemēram, “p”, “b”, “t” un tamlīdzīgi. Intensīva skaņas impulsa trieciena membrānai rezultātā veidojas straujš signāla amplitūdas pārspriegums, pārslogojot pastiprinātāju un/vai ADC. Profesionālajiem mikrofoniem pret to ir vēja aizsardzība - sietiņš vai mīksts paliktnis, kas atrodas kaut kādā attālumā no kapsulas, taču arī tas ne vienmēr glābj, tāpēc ir jāpierod pie katra mikrofona, pierodot to turēt vai nu pareizā leņķī, lai ka tiešas gaisa plūsmas iet garām vai pietiekamā attālumā, lai tās sasniegtu mikrofonu jau novājinātā stāvoklī.

Eksperimentējot ar mikrofonu, jūs atklāsiet, ka ierakstītās balss tembrs diezgan lielā mērā ir atkarīgs no attāluma no mutes līdz mikrofonam un no mikrofona leņķa attiecībā pret seju. Tas ir saistīts ar faktu, ka balss zemfrekvences komponenti ir visvairāk izkliedēti un vājināti ar attālumu, savukārt augstfrekvences komponenti tiek vājināti mazāk, bet tiem ir izteiktāka virzība. Sulīgāko un samtaināko balss tembru var iegūt, novietojot mikrofonu tieši pie mutes, taču tad būs daudz jāmācās ar slīpuma leņķi un daudz jātrenējas, lai izvairītos no “spļaušanas”.

Ierakstīšana, izmantojot ārējās ierīces

Pēdējā laikā ir parādījušies ļoti eksotiski veidi, kā ierakstīt skaņu no mikrofona un pārsūtīt to uz datoru. Tādējādi Creative izlaiž Jukebox digitālo atskaņotāju, kas satur miniatūru cieto disku, atsevišķu kontrolieri un USB interfeiss. Atskaņotāja galvenā funkcija ir atskaņošana skaņas faili, kas tajā tiek iesūknēti no datora, bet iebūvētais mikrofons ļauj to izmantot kā atsevišķu balss ierakstītāju: skaņa tiek ierakstīta cietajā diskā, kas nodrošina nepārtrauktu ierakstu vairākas stundas un pēc tam skaņu celiņu. var pārsūtīt uz datoru. Cits Creative produkts PC Cam ir digitālās kameras, videokameras un balss ierakstītāja hibrīds, un tas ļauj ierakstīt audio iebūvētajā zibatmiņā, no kurienes tas tiek izgūts, izmantojot to pašu USB interfeisu.

Trokšņu un traucējumu noņemšana

Tā kā balss signālam ir diezgan šaurs spektrs (simtiem hercu - daži kiloherci), trokšņu noņemšanas darbību tam var piemērot ar lielāku dziļumu nekā patvaļīga mūzikas signāla gadījumā. Ierakstot var arī izrādīties, ka visveiksmīgāk ierakstītajā fragmentā (no mākslinieciskā viedokļa) mikrofons tomēr izrādās “izspļauts” vienā vai vairākās vietās un mēģina atkārtot kādu frāzi vai pantiņu. dziesma ar tikpat veiksmīgu akcentu izvietojumu nedod vēlamo rezultātu. Šādos gadījumos varat mēģināt noapaļot pārslodzes impulsus, saglabājot vai samazinot to amplitūdu. Ar nelielu impulsu skaitu to ir ērti izdarīt manuāli, palielinot attēlu, līdz parādās mezglu punkti, uz kuriem var noklikšķināt ar peli.

Balss apstrādes metodes

Kā jau teicām, sarežģīts mūzikas signāls satur daudz neviendabīgu komponentu, kurus ietekmē lielākā daļa skaņas apstrādes metožu. atšķirīgs efekts, tāpēc universālo signālu apstrādes metožu klāsts ir ļoti šaurs. Populārākā reverberācijas metode imitē daudzkārtēju skaņas viļņu atspīdumu un rada telpas efektu - telpa, zāle, stadions, kalnu kanjons utt.; Reverberācija ļauj “sausai” skaņai pievienot bagātību un skaļumu. Citas universālas apstrādes metodes ir saistītas ar manipulācijām ar frekvences reakciju (ekvalaizeru), fonogrammas attīrīšanu no trokšņa un traucējumiem.

Attiecībā uz primāro, vienkāršo skaņas signālu diezgan veiksmīgi var pielietot visu esošo apstrādes metožu klāstu - amplitūdu, frekvenci, fāzi, laiku, formantu utt. Šīs metodes, kas rada sarežģītu signālu kakofoniju, bieži vien var radīt ļoti interesantus un pārsteidzošus efektus vienkāršiem signāliem, ko plaši izmanto audio industrijā.

Uzstādīšana

Runas fonogrammu datora rediģēšana – tipiska žurnālista darbība pēc intervijas ierakstīšanas – ir gan vienkārša, gan sarežģīta. Sākumā tas šķiet vienkārši, pateicoties runas struktūrai, kas ir ērta vizuālai analīzei, pamanāmām pauzēm starp vārdiem, amplitūdas pārrāvumiem uzsvaru vietās utt. Taču, mēģinot, piemēram, pārkārtot divas frāzes, kas atdalītas burtiski ar sekundēm, izrādās, ka tās nevēlas pievienoties – mainījusies intonācija, elpošanas fāze, fona troksnis, un skaidri dzirdams piepildījums plkst. krustojums. Šādi pārtraukumi ir viegli pamanāmi gandrīz jebkurā radio intervijā, kad tiek ierakstīta tāda cilvēka runa, kas nav profesionāls radio žurnālists un tāpēc neprot pateikt tikai to, kas jāiet ēterā. No runas tiek izgriezts nevajadzīgais, daži fragmenti tiek pārkārtoti, lai tie labāk atbilstu nozīmei, kā rezultātā auss nemitīgi “pārsteidz”, jo tādas intonācijas un dinamiskas pārejas cilvēka dabiskās runas plūdumā nerodas.

Lai izlīdzinātu pārejas efektus, varat izmantot crossfade metodi, lai gan tā ļaus saskaņot runas fragmentus tikai pēc amplitūdas, bet ne pēc intonācijas un fona trokšņa. Tāpēc uzskatām par nepieciešamu brīdināt tos, kuriem datora rediģēšana šķiet ērts veids, kā viltot ierakstu, piemēram, pārrunas: ekspertīzē var viegli noteikt pat ausij neatšķiramus līmēšanas punktus, kā tas ir ar ieraksta viltošanu. dokumentus, izmantojot skeneri un printeri.

Amplitūdas apstrāde

Vienkāršākā forma balss dinamiskā amplitūdas apstrāde - tās modulēšana ar periodisku signālu, kad signālu amplitūdas tiek reizinātas un balss iegūst modulējošā signāla amplitūdas raksturlielumus. Modulējot ar zemfrekvences (hercu vienības) sinusoidālu signālu, mēs iegūstam “gurgulējošu” balsi, palielinot signāla frekvenci - vibrējošu. Izmantojot taisnstūrveida, trīsstūrveida vai zāģa zoba formu sinusa viļņa vietā, jūs varat piešķirt savai balsij metālisku, deformētu, “robotisku” intonāciju.

Izvēlētā fonogrammas fragmenta amplitūdas modulācija tiek veikta kā daļa no darbības Generate g Tones periodisku signālu ģenerēšanai. Laukā Base Frequency signāla galvenā frekvence ir iestatīta hercos, laukā Flavor - impulsa veids, laukā Duration - ilgums sekundēs. Skaļuma regulētāji iestata signāla līmeni.

Slīdņu grupa Frequency Components nosaka galvenā signāla harmoniskos līmeņus ar slīdņos norādītajiem skaitļiem. Signāla frekvences modulāciju var iegūt, izmantojot laukus Modulate By - nobīde no pamatfrekvences hercos - un Modulācijas frekvence - modulācijas frekvence. Kad ir atzīmēts lauks Bloķēt..., visi šie parametri, ieskaitot pamata frekvenci, ir stacionāri; Ja tas nav atzīmēts, varat iestatīt to sākotnējās/galīgās vērtības cilnēs Sākotnējie/Galīgie iestatījumi — tās lineāri mainīsies ģenerētā segmenta laikā.

Lauku grupa Avota modulācija nosaka, kā tiks izmantots ģenerētais signāls. Pēc noklusējuma, ja neviens no šiem laukiem nav atzīmēts, signāls tiek ievietots skaņu celiņā vai aizstāj atlasīto fragmentu; pretējā gadījumā to izmanto, lai veiktu dotu darbību ar izvēlēto fragmentu: Modulēt - normāla modulācija (reizināšana), Demodulēt - demodulācija (dalīšana), Pārklāšanās (mix) - vienkārša signālu sajaukšana. Viena un tā paša signāla secīga modulācija un demodulācija atjauno sākotnējo signālu (iespējams, ar modificētu kopējo līmeni). Eksperimentēšana ar dažādām parametru kombinācijām dažkārt dod ļoti smieklīgus un negaidītus rezultātus.

Pagaidu apstrāde

Šāda veida apstrāde ir balstīta uz sākotnējā signāla nobīdi laikā un rezultāta sajaukšanu ar sākotnējo signālu, pēc kura nobīdi un sajaukšanu var pielietot vēlreiz. Ja nobīdes notiek īsu laika periodu, kas ir salīdzināms ar sākotnējā signāla perioda ilgumu, rodas fāzes efekti, piemēram, traucējumi, izraisot skaņu, iegūstot noteiktu krāsu; Šo efektu sauc par flangeru, un to izmanto gan ar fiksētu nobīdes vērtību, gan ar periodiski mainīgu vai pat pilnīgi nejaušu. Ar nobīdēm ar intervāliem, kas pārsniedz perioda ilgumu, bet ne vairāk kā 20 ms, rodas kora efekts (koris). Tehnoloģijas kopības dēļ šos divus efektus bieži īsteno viens programmatūras bloks ar dažādiem parametriem.

Ar vairākām maiņām ar intervālu 20...50 ms rodas reverberācijas efekts - bums, skaļums, jo dzirdes aparāts interpretē signāla aizkavētās kopijas kā atspulgus no apkārtējiem objektiem. Ar intervāliem, kas ir lielāki par 50 ms, auss vairs skaidri nesaista atsevišķas kopijas savā starpā, kā rezultātā rodas atbalss efekts.

Programmā Cool Edit 2000 efekti, kuru pamatā ir laika aizkave, ir sagrupēti grupā Transform g Delay Effects. Flangera un kora efektus rada flangera darbība:

Sākotnējais/aizkavētais dzinējs kontrolē sākotnējo un aizkavēto signālu attiecību (efekta intensitāti vai dziļumu). Initial/Final Mix Delay — kopijas sākotnējā un beigu aizkave — cikliski mainās šajās robežās. Stereo Phasing — fāzes nobīdes leņķis starp kanāliem — ļauj radīt dīvainu skaņas “savīšanas” efektu, it īpaši austiņās. Atgriezeniskā saite - atgriezeniskās saites dziļums (iegūtā signāla daudzums, kas sajaukts oriģinālajā pirms operācijas veikšanas) - ļauj kontrolēt efekta nopietnību un asumu.

Grupa Rate norāda efekta cikla parametrus. Periods - laika intervāls, kurā flangers pāriet no sākotnējās aizkaves uz pēdējo aizkavi un atpakaļ; Biežums - abpusējā vērtība, turp un atpakaļ braucienu biežums; Kopējie cikli - visu atlasīto fragmentu izeju skaits. Jebkura parametra iestatīšana izraisa automātisku pārējo parametru pārrēķinu.

Režīmu grupa kontrolē efekta funkcijas: Apgrieztais - aizkavētā signāla inversija, Īpašais EFX - sākotnējā un aizkavētā signāla papildu inversija, Sinusoidāls - sinusoidāls aizkaves maiņas likums no sākotnējā uz galīgo (ja tas ir atspējots, aizkave mainās lineāri).

Iepriekšējo iestatījumu komplekts ļauj vizuāli izpētīt darbības iezīmes. Mēģiniet atlasīt vairākus sākotnējos iestatījumus, katrā no tiem mainīt iepriekš iestatītos parametrus un katru reizi atcerēties “Atsaukt”, lai salīdzinātu dažādu parametru kombināciju ietekmi uz skaņu.

Reverberācijas efektu programmā Cool Edit 2000 var īstenot divos veidos: izmantojot Echo Chamber, telpas simulatoru ar noteiktiem izmēriem un akustiskajām īpašībām, un Reverb, skaļuma efektu ģeneratoru, kura pamatā ir algoritms vairāku atspulgu simulēšanai telpā, kas iebūvēts redaktorā. Tāpēc ka šis tips apstrāde ir universāla un attiecas uz jebkuru skaņas materiālu, mēs īsi aprakstīsim otro metodi kā vispopulārāko.

Total Reverb Length lauks/slīdnis nosaka reverberācijas laiku, kura laikā atspoguļotie signāli tiek pilnībā vājināti; tas ir netieši saistīts ar telpas apjomu, kurā pārvietojas skaņa. Attack Time - laiks, līdz reverberācijas dziļums palielinās līdz nominālajam līmenim; kalpo vienmērīgai efekta izpausmei visā apstrādātajā fragmentā. Augstas frekvences absorbcijas laiks - augstfrekvences komponentu absorbcijas laiks pēc tilpuma, proporcionāls skaļuma “maigumam” un “klusēšanai”. Uztvere - saprotamības pakāpe: zemākas vērtības (gluda) - vāji un mīksti atspīdumi, kas nepārtrauc galveno signālu, lielākas vērtības (atbalss) - skaidri un spēcīgi, skaidri dzirdami atspīdumi, kas var pasliktināt runas saprotamību.

Sajaukšanas slīdņi/lauki nosaka oriģinālo (sauso) un apstrādāto (slapjo) signālu attiecību rezultātā.

Atbalss efektu realizē operācija Echo un pievieno signālam pakāpeniski izzūdošas tā kopijas, kas tiek pārvietotas par vienādiem laika periodiem. Decay regulators nosaka vājinājuma apjomu - katras nākamās kopijas līmeni procentos no iepriekšējā līmeņa. Sākotnējais atbalss skaļums - pirmās kopijas līmenis procentos no sākotnējā signāla līmeņa. Aizkave - aizkave starp kopijām milisekundēs. Vadības ierīču grupa Successive Echo Equalization kontrolē ekvalaizeru, caur kuru tiek nodota katra secīgā kopija, kas ļauj iestatīt dažādus imitētās telpas akustiskos parametrus.

Tā kā efekts ir "pastāvīgs" laikā, tas var radīt skaņas fragmentu, kas ir garāks par sākotnējo. Šim nolūkam tiek nodrošināts vienums Turpināt atbalss aiz atlases - atļauja miksēt atbalss signālu fonogrammas sadaļai, kas turpinās aiz atlasītā fragmenta robežas. Šajā gadījumā par avota signālu tiks ņemts tikai atlasītais fragments, un pārējā fonogrammas daļa tiks izmantota tikai “astes” novietošanai. Ja fonogrammā nepietiek vietas “astei”, tiks parādīts kļūdas ziņojums un fonogrammas beigās būs jāpievieno klusuma sadaļa, izmantojot darbību Generate g Silence.

Efektu vislabāk uztver salīdzinoši īsās skaņās. Garos vārdos vai frāzēs, lai izslēgtu “barības” rašanos - dažādu zilbju vai vārdu vairākkārtēju atkārtošanos, kas pārtrauc viens otru, labāk ir panākt, lai efekts “beigtos”, atkārtošanai izvēloties tikai frāzes īso beigu fragmentu. vai pat vārda pēdējā uzsvērtā zilbe. Mēģiniet eksperimentēt ar dažādiem vārdiem un frāzēm, lai saprastu, kuru pēdējo daļu vislabāk izmantot "selekcijas" vajadzībām katrā konkrētajā gadījumā.

Spektrālā apstrāde

Visspilgtākais un interesantākais efekts no šīs klases, kas ieviests Cool Edit 2000, ir augstuma un ātruma izmaiņas. Ikviens zina, kāda ir signāla augstuma palielināšanas vai samazināšanas ietekme, mainot lentes ātrumu magnetofonā vai ieraksta rotāciju. Attīstoties digitālajām signālu apstrādes metodēm, ir kļuvis iespējams ticami realizēt katru no šiem efektiem atsevišķi – mainot toņu, saglabājot laika raksturlielumus, vai otrādi.

Šis apstrādes veids programmā Cool Edit 2000 tiek veikts, izmantojot darbību Transform g Time/Pitch g Stretch. Ir divas iespējas - ar nemainīgu vai ar slīdošo koeficientu. Koeficientus nosaka lauki Initial/Final Ratio, kas arī ir saistīti ar dzinējiem, lai atvieglotu izmaiņas. Turklāt koeficientu var iestatīt netieši laukā Transpose mūzikas hromatisko pustoņu skaita veidā uz augšu (ass) vai uz leju (plakans). Ilguma maiņas režīmā ir pieejams arī lauks Length, kurā var iestatīt nepieciešamo iegūtā fragmenta garumu.

Precizitātes slēdzis iestata apstrādes precizitāti: zemu (zemu), vidēju (vidēju) un augstu (augstu) - tas ir nepieciešams, jo spektrālās apstrādes darbībai ir nepieciešams daudz aprēķinu un precizitātes samazināšana ļauj ātrāk apstrādāt - vismaz eksperimentālajā laikā. posms. Stretching Mode slēdzis iestata apstrādes veidu: Time Stretch – paātrinājums/palēninājums laikā, Pitch Shift – toņa nobīde, Resample – vienkārša resampling, līdzīgi kā mainot lentes/ieraksta ātrumu.

Parametru grupa Pitch and Time Settings kontrolē darbības specifiku. Apstrāde tiek veikta, sadalot fragmentu mazos skaņas blokos; Parametrs Splicing Frequency norāda šādu bloku skaitu vienā fragmenta sekundē. Palielinot šo “izlases biežumu”, bloki kļūst mazāki, palielinot apstrādes dabiskumu, bet tajā pašā laikā palielinās drupināšanas efekts, radot nepatīkamas pieskaņas. Parametrs Pārklāšanās nosaka blakus esošo bloku pārklāšanās pakāpi, montējot iegūto signālu - neliela savstarpēja pārklāšanās ļauj izlīdzināt skaņas, kas pārklājas no to savienošanas. Tiek izmantots vienums Izvēlēties atbilstošos noklusējuma iestatījumus automātiska uzstādīšanašos parametrus uz vispiemērotākajām, no redaktora viedokļa, vērtībām.

Šis raksts pabeidz īsu sēriju par skaņas ierakstīšanu un apstrādi mājas datorā.

ComputerPress 12"2002

1

Modulācijas teorijai ir plašs pielietojumu klāsts, kas balstīts uz signālu apstrādi laika jomā, jo īpaši to var izmantot par pamatu platjoslas audio signālu apstrādes problēmu risināšanai, pārraidot tos pa šaurjoslas radio kanālu, t.sk. caur kanālu telefona saziņa. Modulācijas teorijā signāls tiek aprakstīts kā kompleksi modulēts (vienlaikus amplitūda un frekvence) process apvalka (signāla amplitūdas modulējošā funkcija) un fāzes kosinusa (frekvences modulējošā funkcija) reizinājuma veidā. signāls). Šīs teorijas raksturīga iezīme ir signāla informācijas parametru atlase, kuru skaits palielinās pēc katra nākamā tā sadalīšanās modulējošās funkcijās (daudzpakāpju sadalīšanās) posma. Tas paver iespēju ietekmēt izvēlētos dažāda līmeņa informācijas parametrus un sasniegt vēlamo signāla apstrādes veidu. Modulācijas teorijas pielietošana ar daudzpakāpju dekompozīcijas ieviešanu dos iespēju veikt jaunus pētījumus par skaņas signālu dabisko modulāciju izpēti, lai uzlabotu tehniskajiem līdzekļiem radio sakari, izmantojot runas signālus kā galveno pārraidītā informācija. Pārskats ļāva izdarīt secinājumu par iespēju izmantot modulācijas funkcijas audio signālu apstrādei. Tiek atklātas izredzes izmantot signāla momentānās frekvences dalīšanas reizināšanas operāciju bez modulācijas funkciju izolēšanas trokšņu samazināšanas nolūkā. Ir doti priekšnoteikumi tā lietošanai un izstrādātas metodes, lai izpētītu iespēju izmantot momentānās frekvences dalīšanas darbību trokšņu samazināšanai, pārraidot frekvences saspiestus signālus divās versijās: izsekošanas frekvences trokšņu samazināšana un dinamiskā filtrēšana.

modulācijas analīze-sintēze

momentānā frekvence

trokšņa samazināšana

1. Ablazovs V.I., Gupals V.I., Zgurskis A.I. Runas signālu konvertēšana, ierakstīšana un atskaņošana. – Kijeva: Lybid, 1991. – 207 lpp.

2. Agejevs D.V. Laika funkcijas frekvenču spektra aktīvā josla // Proceedings of GPI. – 1955. – T. 11. – 1.nr.

3. Gippernreiter Yu.B. Skaņas augstuma uztvere: autora abstrakts. dis. Ph.D. Psychol.Sc. – M.: 1960. – 22 lpp.

4. Ishutkin Yu.M. Modulācijas analīzes-audio signālu sintēzes teorijas izstrāde un tās izstrāde praktiska izmantošana filmu skaņu ierakstīšanas tehnoloģijā: Autora kopsavilkums. diss.par akadēmisko kvalifikāciju Art. Tehnisko zinātņu doktors – M.: NIKFI, 1985. – 48 lpp.

5. Ishutkin Yu.M., Uvarovs V.K. Audiosignālu modulācijas transformāciju pamati / Red. Uvarova V.K. – Sanktpēterburga: SPbGUKIT, 2004. – 102 lpp.

6. Išutkins V.M. Audiosignālu apstrādes perspektīvas, pamatojoties uz to modulējošām funkcijām / Krājumā: Skaņu inženierijas problēmas // Proceedings of LIKI, Vol. XXXI. – L.: LIKI, 1977. – P. 102–115.

7. Korsunsky S.G. Uztvertās skaņas spektra ietekme uz tās augstumu // Fiziol.Akustiskās problēmas. – 1950. – T. 2. – P. 161–165.

8. Markels J.D., Grejs A.H. Lineārās runas prognozēšana: Trans. no angļu valodas / Red. Yu.N. Prohorova, V.S. 3 zvaigzne. – M.: Komunikācija, 1980. – 308 lpp.

9. Markins D.N., Uvarovs V.K. Signāla spektru, tā apvalka, fāzes kosinusa un momentānās frekvences sakarību praktisko pētījumu rezultāti. Dep. rokas Nr.181kt-D07, ONTI NIKFI, 2007. – 32 lpp.

10. Markins D.N. Runas signālu spektru komplikācijas metodes un tehnisko līdzekļu izstrāde. Autora kopsavilkums. dis. akadēmiskajam konkursam Art. k.t. n. – Sanktpēterburga: SPbGUKIT, 2008. – 40 lpp.

11. Muravjovs V.E. Par vokoderu tehnoloģiju pašreizējo stāvokli un problēmām // Mūsdienu runas tehnoloģijas, Krievijas Akustiskās biedrības IX sesijas darbu krājums, kas veltīts M.A. 90. gadadienai. Sapoškova. – M.: GEOS, 1999. gads. – 166 lpp.

12. Orlovs Yu.M. Dinamiskais filtra trokšņu slāpētājs // TKiT. – 1974. – Nr.10. – 13.–15.lpp.

13. Sapožkovs M.A. Runas signāls kibernētikā un sakaros. Runas konvertēšana saistībā ar komunikācijas tehnoloģiju un kibernētikas problēmām. – M.: Svjazizdat, 1963. – 452 lpp.

14. Uvarovs V.K., Pļuščovs V.M., Česnokovs M.A. Audiosignālu modulācijas transformāciju pielietojums / Red. VC. Uvarovs. – Sanktpēterburga: SPbGUKIT, 2004. – 131 lpp.

15. Uvarovs V.K. Skaņas signālu frekvenču diapazona saspiešana, lai uzlabotu skaņas kvalitāti filmas demonstrēšanas laikā: Darba kopsavilkums. Ph.D.Tech. Sci. – L.: LIKI, 1985. gads. – 22 s.

16. Zwicker E., Feldkeller R. Auss kā informācijas uztvērējs: Trans. ar viņu. – M.: Saziņa, 1971. – 255 lpp.

17. Gabors D. Sakaru teorija. – The Journal of the Institute of Electrical Engineers, III daļa (Radio un sakaru inženierija), sēj. 93, Nr. 26, 1946. gada novembris – R. 429–457.

18. Ville J.A. Signālu analīzes jēdziena teorija un lietojumprogramma. – Kabeļi a Transmisijas, 2A, Nr.1, 1948. gada janvāris. – R. 61–74; no franču valodas tulkots I. Selins, “Kompleksa signāla jēdziena teorija un pielietojumi”. – Tehn. Rept. T-92, The RAND Corporation, Santa Monika, Kalifornija, 1958. gada augusts.

Modulācijas teorijai ir plašs pielietojumu klāsts, kas balstīts uz signālu apstrādi laika jomā, jo īpaši to var izmantot kā pamatu platjoslas audio signālu apstrādes problēmu risināšanai, pārraidot tos pa šaurjoslas radio kanālu, t.sk. pa telefona kanālu.

Audio signālu apstrādes metožu pārskats atklāja Yu.M. izstrādātās modulācijas analīzes-sintēzes solījumu. Išutkins pagājušā gadsimta 70. gados deformāciju apstrādei un mērīšanai. Pēc tam viņa studentu un sekotāju darbos tika izstrādāta modulācijas teorija.

Sarežģītas formas svārstību modulējošās funkcijas

Divdesmitā gadsimta vidū divi zinātnieki, D. Gabors un J. Vī, neatkarīgi radīja teoriju. analītisks signāls, kas ļauj aprakstīt jebkuru nejaušs process. Tieši šī teorija kļuva par matemātisko pamatu, uz kura vēlāk tika izveidota skaņas signālu modulācijas teorija.

Ievērojot dažus nestingrus ierobežojumus, jebkuras sarežģītas formas svārstības var attēlot kā divu skaidru laika funkciju reizinājumu.

kur s(t) ir sākotnējais audio signāls,

S(t) - nenegatīva signāla apvalks, amplitūdas modulācijas funkcija;

cos φ(t) - signāla fāzes kosinuss, frekvences modulētā funkcija;

φ(t) - signāla pašreizējā fāze, signāla fāzes modulējošā funkcija.

Momentāna signāla frekvence, signāla frekvences modulējošā funkcija.

Signālu modulējošās funkcijas S(t), φ(t) un ω(t) ir reālā argumenta t reālās funkcijas. Parasti modulējošās funkcijas nevar noteikt, pamatojoties uz sākotnējo signālu s(t): tas jāpapildina ar otru signālu, ko sauc par atsauci s1(t), un šo signālu pārim (, ) var noteikt modulējošās funkcijas. . Šo funkciju izskats ir vienlīdz atkarīgs no abiem signāliem.

J. Gabors pirmais 1946. gadā parādīja atsauces signāla nepieciešamību, nosakot modulējošās funkcijas, un šim nolūkam pielietoja tiešo Hilberta transformāciju oriģinālajam signālam s(t). Teorētiskajā radiotehnikā tas noveda pie analītiskā signāla koncepcijas. Tomēr šaurjoslas svārstībām tika izstrādāta analītiskā signālu teorija.

Platjoslas signāla modulējošās funkcijas

Pēc tam stingras matemātiskās koncepcijas par modulējošām funkcijām tika attiecinātas uz platjoslas audio signāliem. Tomēr tiek pieņemts, ka atsauces signāla izvēle ir patvaļīga, un tiek izvirzītas tikai prasības attiecībā uz galveno un atsauces signālu ortogonalitāti. Tomēr šobrīd tieši Hilberta transformācija tiek uzskatīta par tehniski ērtu veidu ortogonālu signālu pāra konstruēšanai.

Tā kā vispārējā gadījumā audio signāli ir neperiodiski un tos var uzskatīt par kvaziperiodiskiem tikai noteiktos diezgan īsos laika intervālos, tad modulācijas teorijā atsauces signāla noteikšanai izmanto tiešo Hilberta transformāciju ar Košī kodolu.

, (2)

kur H ir Hilberta transformācijas operators, integrālis (2) ir vienskaitlis, t.i. neeksistē parastajā izpratnē punktā t = τ, tas jāsaprot kā Lēbesga integrālis, bet tā vērtība punktā t = τ kā Košī galvenā vērtība.

Divas funkcijas, kas viena ar otru saistītas ar transformāciju (2), sauc par Hilberta konjugātu. No Hilberta transformācijas teorijas ir zināms, ka šīs funkcijas apmierina ortogonalitātes nosacījumu, tas ir, to skalārais reizinājums ir vienāds ar nulli visā definīcijas jomā.

. (3)

Izteiksme (3) ir noteikts integrālis, ko saprot Lēbesga izpratnē. T - ir mainīgā t vērtību diapazons, kurā tiek veikta integrācija.

Ģeometriskā attēlojumā amplitūdas modulējošā funkcija S(t) ir signāla vektors, kas rotē ap sākumpunktu ar leņķisko frekvenci ω(t), un signāls var attīstīties ātri vai lēni, bet tikai uz priekšu, nevis virzienā. pretējā virzienā. Tas nozīmē, ka abas modulējošās funkcijas var iegūt jebkādas pozitīvas un negatīvas vērtības (un tās nekas neierobežo), un katrai parasti ir nemainīgas un mainīgas sastāvdaļas:

kur S0 ir signāla apvalka konstantā sastāvdaļa (vidējā vērtība);

SS(t) - signāla aploksnes mainīgās komponentes aploksne;

cos ωS(t) - signāla apvalka mainīgās komponentes fāzes kosinuss;

ω0 - momentānā signāla frekvences vidējā vērtība (nesēja frekvence);

ωd(t) - signāla momentānās frekvences novirze;

ωm(t) - signāla modulējošā frekvence.

Daudzpakāpju modulācijas pārveidošana

No iepriekš minētā izriet, ka signāla sadalīšanas procesu tā modulējošās funkcijās var turpināt - veikt daudzpakāpju modulācijas sadalīšanu.

Pirmais paplašināšanas posms dod pirmās kārtas modulējošo funkciju pāri (skat. 4. formulu)

Otrais paplašināšanas posms nodrošina papildu divus otrās kārtas modulācijas funkciju pārus. Šajā gadījumā pirmās kārtas aploksne S1(t) dod aploksnes aploksni un aploksnes momentāno frekvenci: S21(t) un ω21(t).

Momentānās frekvences ω1(t) pirmās kārtas izplešanās otrais posms dod momentānās frekvences apvalku un momentāno frekvenci: S22(t) un ω22(t).

Pēc trešās paplašināšanas tiek iegūti vēl četri trešās kārtas modulējošo funkciju pāri utt.

Svarīgi ir dažādu secību modulējošo funkciju parametri, kas uzskaitīti pēc formulas (4). informācijas zīmes skaņas signāls, kura vērtību un frekvenču izvietojuma ietekmēšana paver plašas iespējas skaņas signāla apstrādei: spektra saspiešana, tembra maiņa, dinamiskā diapazona pārveidošana un trokšņu samazināšana, signāla transponēšana u.c.

Audio signālu apstrādes tehniskie uzdevumi, ietekmējot to modulācijas funkcijas, ir šādi:

● izveidot daudzpakāpju demodulatoru (pārveidotāju), kad ieejā tiek pielikts spriegums u(t) = s(t), izejās tiktu nodrošināti pirmās, otrās u.c. modulācijas funkcijām proporcionāli spriegumi. pasūtījumi;

● ietekmēt šo spriegumu vērtības un spektrus;

● atjaunot audio signālu, izmantojot apstrādātās modulācijas funkcijas, t.i. veikt ģeneratora svārstību amplitūdas un frekvences modulāciju.

Piemēram, nelineāras koriģējošas ietekmes izmantošana uz amplitūdas modulācijas funkcijas parametriem ļaus rekonstruēt audio signālu kompresiju un samazināt trokšņus. Ietekmējot kanāla signālu ar frekvences modulācijas funkciju, izmantojot nelineāru ķēdi, kurai ir diferenciālā pārraides koeficienta samazināšanās, palielinoties izejas sprieguma momentānām vērtībām, ir iespējams panākt frekvences diapazona saspiešanu. apstrādāts audio signāls. Sadalot frekvenci ωm(t) un likvidējot tā spektra augstfrekvences daļu, audio signāla spektru var ievērojami saspiest, vienlaikus saglabājot augstu trokšņu noturību.

Signāla momentānās frekvences dalīšanas-reizināšanas izredzes trokšņu samazināšanas nolūkā bez modulācijas funkciju izolēšanas

Problēmas formulēšana

Pārraidot audio signālus pa šaurjoslas sakaru kanāliem, frekvenču saspiešana rada ievērojamu momentānās frekvenču spektra platuma ierobežojumu. Mēs pētām iespēju aizstāt komponentus šādu signālu fonēmu spektrā, ko izraisa frekvenču modulācijas augstās frekvences, ar citiem komponentiem - kas atrodas tuvās frekvencēs, bet ko izraisa fonēmas momentānās frekvences novirzes palielināšanās, kad frekvences saspiestu signālu atjaunošana. Šādai nomaiņai vajadzētu uzlabot skaņas pārraides kvalitāti pilnīgākas subjektīvās uztveres dēļ.

Šādas problēmas formulēšanas priekšnoteikumi var būt šādi:

1. Patskaņu skaņas lielāko daļu to ilguma var uzskatīt par periodisku signālu. Palielinoties frekvences novirzei, palielināsies pamata toņa harmoniku skaits. Līdz ar to ir iespējams samazināt pamata toņu harmoniku skaitu, pārraidot signālu, un atjaunot to skaitu kanāla uztverošajā pusē, palielinot frekvences novirzi.

2. Bezbalsīgo līdzskaņu spektri ir nepārtraukti. To momentāno frekvenču spektri ir arī nepārtraukti, diapazonā, kas aptuveni vienāds ar pusi no signāla spektra frekvenču joslas. Tāpēc, palielinoties frekvences novirzei, momentānās frekvences spektrs paliks nepārtraukts, bet fonēmas spektrs paplašināsies.

3. Ir zināma komplekso signālu spektrālā sastāva ietekme uz to augstuma uztveri. Skaņas, kas bagātas ar augstfrekvences spektrālajiem komponentiem, tiek uztvertas kā augstākas, salīdzinot ar skaņām, kurām ir tāda pati pamata frekvence, bet ar vājām augstas pakāpes harmoniskām vai mazākām harmoniskām.

4. Tā kā spektrālo komponentu aizstāšana notiks augstās frekvencēs, var pieņemt, ka šāda aizstāšana ausij būs nemanāma vai gandrīz nemanāma. Pamats tam ir samazināta dzirdes jutība pret augstuma izmaiņām augstfrekvences reģionā.

Pētījumu metodoloģijas izstrāde

Frekvences izsekošanas trokšņu samazināšana

Iespēja izmantot momentāno frekvenču dalīšanas darbību trokšņu samazināšanas nolūkā tiks kvantitatīvi pamatota pēc audiosignālu modulējošo funkciju spektru samazināšanas pieļaujamo robežu provizoriskiem pētījumiem dažādiem pārraides kanāliem.

Izmantojot momentāno frekvenču dalīšanu, lai pārraidītu audio signālus frekvenču saspiestā veidā, ir acīmredzams, ka pārraidītais signāls ir koncentrēts zemfrekvences reģionā. Turklāt frekvences joslas platums, kas nepieciešams netraucētai signāla pārraidei, pastāvīgi mainīsies līdz ar audio signāla izmaiņām. Tāpēc viens no šī pētījuma galvenajiem uzdevumiem ir noteikt izsekošanas filtra izveides iespēju zemas frekvences(LPLF), kuras augšējā robežfrekvence laika gaitā mainītos, ņemot vērtības atbilstoši noteiktām pieļaujamām robežvērtībām momentānās frekvences frekvenču joslā un apvalkā, kas būs zināmi pēc iepriekšējiem pētījumiem. Šķiet, ka joslas platuma samazinājums šaurjoslas signāliem, kuriem pārraides kanāla troksnis ir maz vai nemaz nav maskēts, būs ļoti nozīmīgs. Tāpēc šādiem signāliem signāla un trokšņa attiecības pieaugums būs ievērojams.

Otrajam šī pētījuma uzdevumam vajadzētu būt zemfrekvences filtra vadības signāla noteikšanai. Kā pirmie kandidāti vadības signāla lomai mēs varam piedāvāt signālus, kas ir proporcionāli vai nu ωн (t), vai signāla momentānās frekvences atvasinājumu saskaņā ar . Tā kā trokšņu samazināšana tiek panākta, nošķirot signāla un trokšņa frekvenču diapazonus, šādu trokšņu samazināšanu var saukt par frekvences samazināšanu.

Izmantojot apvalku sliekšņa amplitūdas trokšņu samazināšanai vai dinamiskai filtrēšanai, mēs iegūstam kombinētu trokšņu slāpētāju frekvences saspiestiem signāliem.

Dinamiskā filtrēšana

Kā zināms, esošajās dinamisko filtru versijās visi frekvenču diapazons skaņas signāli ir sadalīti joslās, no kurām katrā tiek veikta trokšņu samazināšana, izmantojot sliekšņa trokšņu slāpētāju (parasti tās ir inerciālas ierīces). Dinamisko filtru trūkumi parasti ietver aparatūras sarežģītību, jo dinamiskais filtrs ir vairāku sliekšņa trokšņu slāpētāju (parasti četru vai vairāk) kombinācija. Turklāt rodas grūtības nodrošināt lineārās frekvences raksturlielumus.

Tagad ir iespējams izpētīt dinamiskās filtrēšanas iespēju vienā zemfrekvences joslā, pārraidot frekvences saspiestus signālus, kontrolējot apvalka signāla joslas platumu. Kā zināms, skaņas signāla līmenim pazeminoties, vispirms skaņas pārraides kanāla troksnī tiek noslīcinātas skaņas augšējās harmonikas un, visbeidzot, pamata toņa vibrācijā. Tas liek domāt, ka, samazinot filtra joslas platumu proporcionāli apvalka samazinājumam, ir iespējams nodrošināt trokšņu samazināšanas efektu bez parastajiem dinamisko filtru trūkumiem.

Secinājums

Modulācijas teorijā signāls tiek aprakstīts kā kompleksi modulēts (vienlaikus amplitūda un frekvence) process apvalka (signāla amplitūdas modulējošā funkcija) un fāzes kosinusa (frekvences modulējošā funkcija) reizinājuma veidā. signāls). Šīs teorijas raksturīga iezīme ir signāla informācijas parametru atlase, kuru skaits palielinās pēc katra nākamā tā sadalīšanās modulējošās funkcijās (daudzpakāpju sadalīšanās) posma. Tas paver iespēju ietekmēt izvēlētos dažāda līmeņa informācijas parametrus un sasniegt vēlamo signāla apstrādes veidu.

Modulācijas teorijas pielietošana ar daudzpakāpju dekompozīcijas ieviešanu dos iespēju veikt jaunus pētījumus par skaņas signālu dabisko modulāciju izpēti, lai pilnveidotu radiosakaru tehniskos līdzekļus, kas kā galveno pārraidīto informāciju izmanto runas signālus.

Pārskats ļāva izdarīt secinājumu par iespēju izmantot modulācijas funkcijas audio signālu apstrādei. Tiek atklātas izredzes izmantot signāla momentānās frekvences dalīšanas reizināšanas operāciju bez modulācijas funkciju izolēšanas trokšņu samazināšanas nolūkā. Ir doti priekšnoteikumi tā lietošanai un izstrādātas metodes, lai izpētītu iespēju izmantot momentānās frekvences dalīšanas darbību trokšņu samazināšanai, pārraidot frekvences saspiestus signālus divās versijās: izsekošanas frekvences trokšņu samazināšana un dinamiskā filtrēšana.

Recenzenti:

Smirnovs N.V., fizikas un matemātikas zinātņu doktors, asociētais profesors, Sanktpēterburgas Valsts universitātes Sanktpēterburgas Valsts universitātes Ekonomikas sistēmu modelēšanas vadības procesu lietišķās matemātikas katedras profesors;

Staričenkovs A.L., tehnisko zinātņu doktors, nosauktā Transporta problēmu institūta asociētais profesors. N.S. Solomenko Krievijas Zinātņu akadēmija, Sanktpēterburga.

Bibliogrāfiskā saite

Uvarovs V.K., Redko A.Ju. MODULĀCIJAS ANALĪZE-SKAŅAS SIGNĀLU SINTĒZE UN TO IZMANTOŠANAS PERSPEKTES TROKŠŅA SAMAZINĀŠANAI // Pamatpētījums. – 2015. – Nr.6-3. – P. 518-522;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38652 (piekļuves datums: 26.04.2019.). Jūsu uzmanībai piedāvājam izdevniecības "Dabaszinātņu akadēmija" izdotos žurnālus

Audio apstrādei izmantotās metodes:

1. Uzstādīšana. Sastāv no dažu sadaļu izgriešanas no ieraksta, citu ievietošanas, aizstāšanas, dublēšanas utt. To sauc arī par rediģēšanu. Visi mūsdienu skaņas un video ieraksti ir vienā vai otrā pakāpē montēti.

2. Amplitūdas transformācijas. Tās tiek veiktas, izmantojot dažādas darbības ar signāla amplitūdu, kas galu galā ir parauga vērtību reizināšana ar nemainīgu koeficientu (pastiprinājums/vājināšanās) vai laikā mainīga modulatora funkcija (amplitūdas modulācija). Īpašs amplitūdas modulācijas gadījums ir apvalka veidošanās, lai nodrošinātu stacionāru skaņas attīstību laika gaitā.

Amplitūdas transformācijas tiek veiktas secīgi atsevišķiem paraugiem, tāpēc tās ir viegli īstenot un neprasa daudz aprēķinu.

3. Frekvences (spektrālās) transformācijas. Izpildīts uz skaņas frekvences komponentiem. Ja izmantojam spektrālo sadalīšanos – skaņas attēlojuma formu, kurā frekvences mēra horizontāli, un šo frekvenču komponentu intensitātes mēra vertikāli, tad daudzas frekvenču transformācijas kļūst līdzīgas amplitūdas transformācijām visā spektrā. Piemēram, filtrēšana - noteiktu frekvenču joslu pastiprināšana vai vājināšana - ir saistīta ar atbilstošas ​​amplitūdas aploksnes uzlikšanu spektram. Taču frekvenču modulāciju nevar iedomāties šādi – tā izskatās pēc visa spektra vai tā atsevišķu posmu nobīdes laikā pēc noteikta likuma.

Frekvenču transformāciju īstenošanai parasti tiek izmantota spektrālā sadalīšana pēc Furjē metodes, kas prasa ievērojamus resursus. Tomēr ir algoritms ātrai Furjē transformācijai (FFT), kas tiek veikta veselu skaitļu aritmētikā un ļauj pat zemākās klases 486 modeļos reāllaikā izvērst vidējas kvalitātes signāla spektru. Izmantojot frekvences pārveidošanu, papildus ir nepieciešama apstrāde un sekojoša konvolūcija, tāpēc reāllaika filtrēšana procesoros vēl nav ieviesta vispārīgs mērķis. Tā vietā ir liels skaits digitālo signālu procesoru (DSP), kas veic šīs darbības reāllaikā un vairākos kanālos.

4. Fāzu transformācijas. Tie galvenokārt ir saistīti ar pastāvīgu signāla fāzes nobīdi vai tā modulāciju ar kādu funkciju vai citu signālu. Sakarā ar to, ka cilvēka dzirdes sistēma skaņas avota virziena noteikšanai izmanto fāzi, stereoskaņas fāzes transformācijas ļauj iegūt rotējošas skaņas, kora un tamlīdzīgu efektu.

5. Pagaidu pārvērtības. Tie ietver tā kopiju pievienošanu galvenajam signālam, kas tiek novirzīta laikā par dažādiem daudzumiem. Mazās maiņās (mazāk nekā 20 ms) tas rada skaņas avota pavairošanas efektu (kora efekts), lielās nobīdēs - atbalss efektu.

6. Formantu transformācijas. Tie ir īpašs frekvenču gadījums un darbojas ar formantiem - raksturīgajām frekvenču joslām, kas atrodamas cilvēku izrunātajās skaņās. Katrai skaņai ir sava vairāku formantu amplitūdu un frekvenču attiecība, kas nosaka balss tembru un saprotamību. Mainot formantu parametrus, jūs varat uzsvērt vai ēnot individuālas skaņas, mainīt vienu patskaņi uz citu, pārbīdīt balss reģistru utt.

Pamatojoties uz šīm metodēm, daudzas aparatūras un programmatūra skaņas apstrāde. Tālāk ir sniegts dažu no tiem apraksts.

1. Kompresors (no angļu valodas “compress” - saspiest, saspiest) ir elektroniska ierīce vai datorprogramma, ko izmanto, lai samazinātu audio signāla dinamisko diapazonu. Samazināšana samazina skaļo skaņu amplitūdu, kas pārsniedz noteiktu slieksni, savukārt skaņas, kas ir zem šī sliekšņa, nemainās. No otras puses, kompresija palielina skaņu skaļumu zem noteikta sliekšņa, bet skaņas, kas pārsniedz šo slieksni, paliek nemainīgas. Šīs darbības samazina atšķirību starp klusām un skaļām skaņām, sašaurinot dinamisko diapazonu.

Kompresora parametri:

Slieksnis ir līmenis, virs kura sākas signāla slāpēšana. Parasti iestatīts dB.

Ratio — nosaka to ieejas/izejas signālu attiecību, kas pārsniedz slieksni. Piemēram, attiecība 4:1 nozīmē, ka signāls par 4 dB virs sliekšņa tiks saspiests līdz līmenim, kas ir par 1 dB virs sliekšņa. Vislielākā attiecība ∞:1 parasti tiek sasniegta, izmantojot attiecību 60:1, un tas faktiski nozīmē, ka jebkurš signāls, kas pārsniedz slieksni, tiks samazināts līdz sliekšņa līmenim (izņemot īslaicīgas asas skaļuma izmaiņas, ko sauc par "uzbrukumu").

Uzbrukums un atlaišana (uzbrukums un atgūšana, 1.3. att.). Kompresors var nodrošināt zināmu kontroli pār tā darbības ātrumu. "Uzbrukuma fāze" ir periods, kad kompresors samazina skaļumu līdz līmenim, ko nosaka attiecība. "Atbrīvošanas fāze" ir periods, kad kompresors palielina skaļumu līdz līmenim, kas norādīts ar attiecību, vai līdz nullei dB, kad līmenis nokrītas zem sliekšņa. Katra perioda ilgumu nosaka signāla līmeņa izmaiņu ātrums.

Rīsi. 1.3. Kompresora uzbrukums un atveseļošanās.

Ar daudziem kompresoriem uzbrukums un atlaišana ir lietotāja regulējami. Tomēr dažos kompresoros tos nosaka projektētā ķēde, un lietotājs tos nevar mainīt. Dažreiz uzbrukuma un atbrīvošanas parametri ir "automātiski" vai "atkarīgi no programmatūras", kas nozīmē, ka to laiks mainās atkarībā no ienākošā signāla.

Kompresijas ceļgalis (Knee) kontrolē saspiešanas līkumu pie sliekšņa vērtības, tas var būt ass vai noapaļots (1.4. att.). Mīkstais ceļgalis lēnām palielina saspiešanas pakāpi un galu galā sasniedz lietotāja iestatīto kompresiju. Ar stīvu ceļgalu kompresija sākas un pēkšņi apstājas, padarot to pamanāmāku.

Rīsi. 1.4. Mīksts un ciets celis.

2. Paplašinātājs. Ja kompresors nomāc skaņu pēc tam, kad tā līmenis pārsniedz noteiktu vērtību, tad paplašinātājs slāpē skaņu pēc tam, kad tā līmenis nokrītas zem noteiktas vērtības. Visos citos aspektos paplašinātājs ir līdzīgs kompresoram (skaņas apstrādes parametri).

3. Distortion (angļu "distortion" - distortion) ir mākslīga rupja dinamiskā diapazona sašaurināšanās, lai skaņu bagātinātu ar harmonikām. Saspiešanas rezultātā viļņi arvien vairāk iegūst kvadrātveida, nevis sinusoidālas formas mākslīgā skaņas līmeņa ierobežojuma dēļ, kam ir visvairāk liela summa harmonikas

4. Aizkave (angļu valodā delay) vai atbalss (angļu echo) - skaņas efekts vai atbilstoša ierīce, kas simulē skaidrus sākotnējā signāla izbalēšanas atkārtojumus. Efekts tiek realizēts, pievienojot oriģinālajam signālam kopiju vai vairākas tās kopijas, kas aizkavētas laikā. Aizkave parasti nozīmē vienu signāla aizkavi, savukārt atbalss efekts nozīmē vairākus atkārtojumus.

5. Reverberācija ir skaņas intensitātes pakāpeniskas samazināšanas process tās daudzkārtējo atspulgu laikā. Virtuālajos reverbos ir daudz parametru, kas ļauj iegūt vēlamo skaņu, kas raksturīga jebkurai telpai.

6. Ekvalaizers (angļu valodā "equalize" - "level", vispārīgais saīsinājums - "EQ") - ierīce vai datorprogramma, kas ļauj mainīt audio signāla amplitūdas-frekvences raksturlielumus, tas ir, pielāgot tā (signāla) amplitūdu selektīvi, atkarībā no frekvences . Pirmkārt, ekvalaizerus raksturo frekvenču filtru (joslu) skaits, kuru līmenis ir regulējams.

Ir divi galvenie daudzjoslu ekvalaizeru veidi: grafiskais un parametriskais. Grafiskajam ekvalaizeram ir noteikts skaits līmenī regulējamu frekvenču joslu, no kurām katrai ir raksturīga nemainīga darba frekvence, fiksēts joslas platums ap darba frekvenci, kā arī līmeņa regulēšanas diapazons (visām joslām vienāds). Parasti visattālākās joslas (zemākā un augstākā) ir "plaukta" filtri, un visām pārējām ir "zvanveida" raksturlielums. Grafiskajiem ekvalaizeriem, ko izmanto profesionāliem lietojumiem, parasti ir 15 vai 31 josla katrā kanālā, un tie bieži ir aprīkoti ar spektra analizatoriem, lai atvieglotu regulēšanu.

Parametrisks ekvalaizers nodrošina daudz lielākas iespējas signāla frekvences reakcijas regulēšanai. Katrai joslai ir trīs galvenie regulējamie parametri:

Centrālā (vai darba) frekvence hercos (Hz);

Kvalitātes faktors (darba joslas platums ap centrālo frekvenci, apzīmēts ar burtu “Q”) ir bezizmēra lielums;

Atlasītās joslas pastiprinājuma vai samazinājuma līmenis decibelos (dB).

7. Koris (angļu: chorus) - skaņas efekts, kas imitē mūzikas instrumentu kora skanējumu. Efekts tiek realizēts, pievienojot oriģinālajam signālam savu kopiju vai kopijas, kas ir nobīdītas par vērtībām 20-30 milisekundēs, un maiņas laiks nepārtraukti mainās.

Pirmkārt, ieejas signāls tiek sadalīts divos neatkarīgos signālos, no kuriem viens paliek nemainīgs, bet otrs tiek padots uz aizkaves līniju. Aizkaves līnijā signāls tiek aizkavēts par 20-30 ms, un aizkaves laiks mainās atbilstoši signālam no zemfrekvences ģeneratora. Izejā aizkavētais signāls tiek sajaukts ar sākotnējo. Zemfrekvences ģenerators modulē signāla aizkaves laiku. Tas rada noteiktas formas vibrācijas, sākot no 3 Hz un zemākas. Mainot zemfrekvences ģeneratora svārstību frekvenci, formu un amplitūdu, jūs varat iegūt atšķirīgu izejas signālu.

Efekta parametri:

Dziļums - raksturo aizkaves laika variācijas diapazonu.

Ātrums (ātrums, ātrums) - skaņas “peldēšanas” izmaiņu ātrums, ko regulē zemfrekvences ģeneratora frekvence.

Zemfrekvences ģeneratora viļņu forma (LFO viļņu forma) var būt sinusoidāla (sin), trīsstūrveida (trijstūris) un logaritmiska (log).

Līdzsvars (līdzsvars, maisījums, sauss/slapjš) - neapstrādāto un apstrādāto signālu attiecība.

8. Phaser, ko bieži sauc arī par fāzes vibrāciju, ir skaņas efekts, kas tiek panākts, filtrējot audio signālu, lai radītu virkni augstu un zemu tā spektra. Šo augsto un zemāko pozīciju pozīcija visā skaņā atšķiras, kas rada īpašu slaucīšanas efektu. Attiecīgo ierīci sauc arī par fāzeru. Darbības princips ir līdzīgs korim un atšķiras no tā aizkaves laikā (1-5 ms). Turklāt fāzera signāla aizkave dažādās frekvencēs nav vienāda un mainās atkarībā no noteikta likuma.

Elektroniskais fāzera efekts tiek izveidots, sadalot audio signālu divās plūsmās. Vienu straumi apstrādā fāzes filtrs, kas maina audio signāla fāzi, saglabājot tā frekvenci. Fāzes maiņas apjoms ir atkarīgs no frekvences. Pēc apstrādāto un neapstrādāto signālu sajaukšanas frekvences, kas ir ārpus fāzes, viena otru izdzēš, radot skaņas spektrā raksturīgus kritumus. Sākotnējā un apstrādātā signāla attiecības maiņa ļauj mainīt efekta dziļumu, maksimālais dziļums tiek sasniegts ar attiecību 50%.

Fāzera efekts ir līdzīgs flanger un chorus efektiem, kas arī izmanto papildinājumu skaņas signāls tās kopijas tiek piegādātas ar noteiktu aizkavi (tā sauktā aizkaves līnija). Tomēr atšķirībā no flangera un chorus, kur aizkaves vērtība var būt patvaļīga (parasti no 0 līdz 20 ms), aiztures vērtība fāzē ir atkarīga no signāla frekvences un atrodas vienā svārstību fāzē. Tādējādi fāzeru var uzskatīt par īpašu flangera gadījumu.

9. Flange (angļu valodā flange - flange, ridge) - skaņas efekts, kas atgādina "lidojošu" skaņu. Darbības princips ir līdzīgs korim, taču atšķiras no tā ar aizkaves laiku (5-15 ms) un atgriezeniskās saites klātbūtni. Daļa izejas signāla tiek padots atpakaļ uz ieeju un aizkaves līnijā. Signālu rezonanses rezultātā tiek iegūts flanger efekts. Tajā pašā laikā signāla spektrā dažas frekvences tiek pastiprinātas, bet dažas - vājinātas. Rezultātā frekvences reakcija piedāvā virkni kāpumu un kritumu, kas atgādina grēdu, tāpēc arī nosaukums. Atgriezeniskās saites signāla fāze dažreiz tiek apgriezta, tādējādi panākot papildu audio signāla variācijas.

10. Vocoder (angļu: “voice coder” - voice encoder) - runas sintēzes ierīce, kuras pamatā ir patvaļīgs signāls ar bagātīgu spektru. Sākotnēji vokoderi tika izstrādāti, lai, pārraidot balss ziņojumus, taupītu sakaru sistēmas radio saites frekvenču resursus. Ietaupījumi tiek panākti tāpēc, ka paša runas signāla vietā tiek pārraidītas tikai tā noteiktu parametru vērtības, kas kontrolē runas sintezatoru uztveršanas pusē.

Runas sintezatora pamatā ir trīs elementi: ģenerators tonis patskaņu skaņu veidošanai, trokšņu ģenerators līdzskaņu veidošanai un formantu filtru sistēma balss individuālo īpašību atjaunošanai. Pēc visām pārvērtībām cilvēka balss kļūst līdzīga robota balsij, kas ir diezgan panesama komunikācijai un interesanta mūzikas laukam. Tā tas bija tikai primitīvākajos pagājušā gadsimta pirmās puses vokoderos. Mūsdienu komunikācijas vokoderi nodrošina augstākā kvalitāte balsis ar ievērojami augstāku kompresijas pakāpi, salīdzinot ar iepriekš minētajām.

Vokoderis kā muzikāls efekts ļauj pārsūtīt viena (modulējošā) signāla īpašības uz citu signālu, ko sauc par nesēju. Cilvēka balss tiek izmantota kā modulatora signāls, un signāls, ko ģenerē mūzikas sintezators vai cits mūzikas instruments, tiek izmantots kā nesējs. Tādējādi tiek panākts “runājoša” vai “dziedoša” mūzikas instrumenta efekts. Papildus balsij modulējošais signāls var būt arī ģitāra, taustiņinstrumenti, bungas un vispār jebkura sintētiskas un “dzīvas” izcelsmes skaņa. Nav arī nekādu ierobežojumu nesēja signālam. Eksperimentējot ar modelēšanas un nesēja signāliem, var iegūt pavisam citus efektus – runājošu ģitāru, bungas ar klavieru skaņu, ģitāru, kas skan kā ksilofons.