Иллюстрированный самоучитель по Cubase SX

Сущность наиболее важных обработок

Из числа различных обработок, реализованных в звуковых редакторах, чаще всего применяются на практике две их разновидности: частотная фильтрация и преобразование динамического диапазона. Сейчас мы ограничимся лишь самыми необходимыми сведениями.

Частотная фильтрация

Фильтрация – это процесс обработки электрического звукового сигнала частотноизбирательными устройствами с целью изменения спектрального состава (тембра) сигнала. Задачами такой обработки могут быть:

  • амплитудно-частотная коррекция сигнала (усиление или ослабление отдельных частотных составляющих);
  • полное подавление спектра сигнала или шумов в определенной полосе частот.

Например, если микрофон, акустическая система или еще какой-либо элемент звукового тракта имеют неравномерную амплитудно-частотную характеристику, то с помощью фильтров эти неравномерности могут быть сглажены. Если в результате анализа спектра выяснилось, что в некоторой области частот в основном сосредоточена энергия помех, а энергии сигнала совсем немного, то посредством фильтрации все колебания в этом диапазоне частот можно подавить.

Для осуществления фильтрации созданы самые различные устройства: отдельные корректирующие и формантные фильтры, устройства для разделения звука на несколько каналов по частотному признаку (кроссоверы), двухполосные и многополосные регуляторы тембра (эквалайзеры), фильтры присутствия и т. д.

Основой фильтров, реализованных программным путем в составе звуковых редакторов, служит спектральный анализ. Любой реальный сигнал может быть представлен в виде набора коэффициентов разложения в ряд по гармоническим функциям. Фильтрация сводится к умножению спектральных коэффициентов на соответствующие значения передаточной функции фильтра. Если спектр представлен в комплексной форме, то сигнал описывается совокупностью амплитудного и фазового спектров (АС и ФС), а фильтры – амплитудно-частотными и фазо-частотными характеристиками (АЧХ и ФЧХ). АЧХ представляет собой зависимость коэффициента передачи фильтра от частоты. ФЧХ отражает сдвиг фазы выходного сигнала по отношению ко входному в зависимости от частоты. В этом случае фильтрация эквивалентна перемножению АС на АЧХ и алгебраическому сложению ФС с ФЧХ.

Классический спектральный анализ из-за наличия большого количества операций перемножения занимает очень много процессорного времени и при значительном числе отсчетов сигнала неосуществим в реальном темпе обработки. Для сокращения времени спектрального анализа дискретных сигналов разработаны специальные алгоритмы, учитывающие наличие связей между различными отсчетами сигнала и устраняющие повторяющиеся операции. Одним из таких алгоритмов является быстрое преобразование Фурье (БПФ).

В зависимости от расположения полосы пропускания на оси частот фильтры подразделяются на:

  • фильтры нижних частот (ФНЧ) (Low Pass), типичные АЧХ и ФЧХ которых показаны на рис. 1.22;
  • фильтры верхних частот (ФВЧ) (High Pass), их АЧХ и ФЧХ показаны на рис. 1.23;
  • полоснопропускающие (полосовые) фильтры (Band Pass) (рис. 1.24);
  • полоснозадерживающие (режекторные) фильтры (Band Stop) (рис. 1.25).

На рисунках по горизонтальным осям отложено значение частоты, по вертикальным осям отложены значения передаточных функций K(f) или фазовых сдвигов Иллюстрированный самоучитель по Cubase SX › Основы, без которых не обойтись › Сущность наиболее важных обработок (t) в зависимости от частоты.

Тот участок АЧХ, где коэффициент передачи не равен нулю, соответствует полосе пропускания фильтра. В полосе задерживания (или подавления), напротив, коэффициент передачи фильтра должен быть минимальным (в идеальном случае нулевым).

Характеристики, представленные на рис. 1.22-1.25 являются идеализированными: реальные фильтры, строго говоря, не позволяют обеспечить равенство передаточной функции нулю вне полосы пропускания. Колебания в полосе подавления пусть и значительно ослабленные, все равно проникают через фильтр.

Реальные фильтры низких и высоких частот характеризуются следующими основными параметрами:

  • частотой среза;
  • шириной полосы пропускания;
  • неравномерностью характеристики в полосе пропускания;
  • крутизной ската характеристики в области перехода от полосы пропускания к полосе задерживания.

Для полосового фильтра добавляется еще один параметр – добротность, под которой понимают отношение центральной частоты фильтра к полосе его пропускания.

Если Вы заметили ошибку, выделите, пожалуйста, необходимый текст и нажмите CTRL + Enter, чтобы сообщить об этом редактору.