WYKŁAD II
Dr inż. Sławomir Przyłucki
spg@spg51.net
Realizacja efektu flanger
Efakt chorus i pokrewne metody przetwarzania
Modulatory pierścieniowe
Procesory dynamiki. Ekspander.
Wykorzystanie kompresorów
Equalizer oraz equalizer graficzny
MATERIAŁY: ftp://ftp.spg51.net
User: mpns
Passwd: mpns2011
WYKORZYSTANIE SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO
Sprzężenie zwrotne wzmacnia efekt przesunięcia fazy – dodaje
się część wyjścia filtra na jego wejście. Wzmocnienie efektu
jest sterowane przez głębokość sprzężenia (gain)
STEREO PHASE SHIFTER
Stereo phaser wykorzystywany jest w liniach przetwarzania dźwięku
razem z efektami flanger/chorus i składa się z dwóch filtrów typu
allpass, w których notches występują przy różnych częstotliwościach.
Miksowanie sygnałów wyjściowych z filtrów pozwala na wybór
dominujacych „wycięć” częstotliwości a nawet tworzenie nowych.
KROK DALEJ – EFEKT FLANGER
Flanger generuje bardzo charakterystyczny dźwięk, najczęściej
określany jako podobny do dźwięku odrzutowca przelatującego
tuż nad głową.
Flanging jest szczególnym przypadkiem omawianego
poprzednio przesunięcia fazy. We flangerze, dźwięk zawiera
zestaw równomiernie rozłożonych notches a w przypadku efektu
przesunięcia fazy to rozłożenie mogło być dowolnie kształtowane
wzdłuż spektrum sygnału.
Flanging tworzony jest poprzez zmiksowanie sugnału
pierwotnego z „delikatnie”/bardzo słabo opóźnioną jego kopią a
opóźnienie nieustannie się zmienia.
DZIAŁANIE FLANGERA
Kiedy słucha się dżwięku poddanego efektowi flanger, nie można
określić/usłyszeć echa ponieważ ma ono niezwykle małą wartość
(typowo 1 do 10 ms a człowiek rozpoznaje opóźnienia większe niż 50-70
ms). Efekt flanger nie tworzy zatem słyszalnego echa ale za to
wprowadza efekt filtrowania sygnału polegający na tworzeniu notches.
Przedstawiony wyżej kształt charakterystyki częstotliwości jest często
nazywany efektem
filtru grzebieniowego (ang. comb filter).
PARAMETRY EFEKTU FLANGER
Charakterystyczne brzmienie efektu flanger powstaje dzięki
przesuwaniu się w czasie notches w górę i w dół osi częstotliwości.
Razem ze zwiększaniem się opóźnienia, notches przesuwają się w
dól osi częstotliwości (przesuwają się w kierunku niższych
częstotliwości). Sposób, w jaki zmienia się opóźnienie jest
definiowane przez tzw. oscylator niskiej częstotliwości (ang. LFO -
Low Frequency Oscillator).
Zmiany opóźnienia, sterowane przez LFO prowadzą do tzw.
modulacji intensywności ( ang. pitch modulation). Odpowiada ona w
pewnym sensie „szybszemu czytaniu” lub „wolniejszemu czytaniu”
ze źródła opóźnionego.
PARAMETRY EFEKTU FLANGER - cd
Opóźnienie (ang. Delay)
Parametr opóźnienie określa wartość minimalnego opóźnienia
sygnału składanego z sygnałem pierwotnym. W przypadku efektu
flager, parametr ten określa najmniejszą wartość zmiennego
opóźnienia.
W dziedzinie częstotliwości, parametr ten określa przy jak dużej
wartości częstotliwości wystąpi pierwszy „ząb” filtru grzebieniowego.
Wraz ze wzrostem częstotliwości, wartość tej częstotliwości maleje.
Głębokość – (ang. Depth of Mix)
Im większa jest głębokość efektu tym wyraźniejsze wycięcia
częstotliwości (notches). W konsolach muzycznych i stołach
reżyserskich, które są urządzeniami wieloefektowymi, zmiana
głębokości jest realizowana w sekcji miksera czyli zazwyczaj
końcowej sekcji toru dźwiękowego.
PARAMETRY EFEKTU FLANGER - cd
Głębokość (Szerokość) rozciągłości efektu flanger (ang. Sweep
Depth (Width))
Głębokość rozciągłości efektu flanger określa jak szerokie są zmiany
opóźnienia – najczęściej parametr ten związany jest bezpośrednio z
szerokością modulacji LFO. Innymi słowy, opisuje on maksymalne,
dodatkowe opóźnienie, jakie jest dodawane do sygnału ponad
opóźnienie określone przez parametr delay.
Minimalna wartość opóźnienia dla dla danego sygnału w efekcie
flanger jest określona przez parametr delay a wartość maksymalna
jest sumą wynikającą z parametru delay i parametru sweep depth.
PARAMETRY EFEKTU FLANGER - cd
Modulator LFO (ang. LFO Waveform)
W niektórych realizacjach efektu flanger możliwa jest zmiana/wybór
kształtu przebiegu fali modulatora LFO. Kształt tej fali determinuje
sposów w jaki opóźnienie w efekcie flanger zmienia się w czasie
(najpopularniejszym kształtem w stosowanych LFO jest kształt trojkąta
)
Szybkość efektu (ang. Speed/Rate)
Parametr ten jest prosty do wyobrazenia sobie. Szybkość efektu
flanger decyduje ile razy na sekundę notches przesuwają się w górę i
w dół. Na podstawie przedstawionych wcześniej wiadomości łatwo
jest wyciągnąć wniosek, ze parametr ten decyduje również o
parametrach „zębów” w filtrze grzebieniowym.
MODYFIKACJE EFEKTU FLANGER
Sprzężenie zwrotne/regeneracja (ang. Feedback/Regeneration)
Bardziej rozbudowane implementacje efektu flanger pozwalają za
zastosowanie sprzężenia zwrotnego. W najbardziej złożonych
rozwiązaniach można również określić czy dodawać czy też
odejmować sygnal sprzężenia zwrotnego. Głębokie sprzężenie
zwrotne prowadzi do utworzenia „metalicznego” brzmienia.
Zastosowanie wzmocnienia w pętli sprzężenia (ang. Feedback gain)
dążącego do jedności może prowadzić do przesterowania lub
przycięcia sygnału wyjściowego.
PODSTAWOWY EFEKTU CHORUS
Podobnie jak w przypadku chóru, który jest zespołem
śpiewaków, efekt chorus polega na modyfikacji brzmienia
pojedynczego instrumentu w taki sposób, by brzmiał jak
zestaw wielu takich samych instrumentów. Często określa
się ten typ efektu jako wprowadzenie głębi lub „soczystości”
do dźwięku.
Algorytm będący podstawą tego efektu nie jest
skomplikowany ani zaskakujący w kontekście poprzednio
omówionych efektów. Idea jego odpowiada sytuacji gdy dwie
osoby grają równolegle ten sam utwór/tą samą frazę. Wtedy
pojawia się większy lub mniejszy brak synchronizacji
przejawiający się wzajemnym opóźnieniem dźwięków.
W przypadku realizacji elektronicznej efektu chorus możliwe
jest również precyzyjne sterowanie nie tylko tym opóźnieniem
ale również rozłożenia/położenia „pitch-y” poszczególnych
instrumentów. .
PODSTAWOWY EFEKTU CHORUS - CD
Zgodnie z informacjami z poprzednich wykładów,
opóźnienie o małej wartości może być w prosty sposob
zrealizowane w oparciu o linie opóźniającą. Troche trudniej
jest zrealizować efekt „rozsynchronizowania” lecz tu z
pomocą przychodzi linia opóźniająca o zmiennej wartości
opóźnienia.
PODSTAWOWY EFEKTU CHORUS - CD
Struktura przedstawiona na rysunku wyżej jest podobny do
struktury efektu flanger. Należy zwrócić jednak uwagę na kilka
podstawowych i istotnych różnic:
Czas opóźnienia (ang. delay) w efekcie chorus jest większy
niż dla flangera i wynosi od 20 do 30 ms. (w przypadku
flangera bylo to od 1 ms do 10 ms.)
W przypadku efektu chorus zazwyczaj nie stosuje się
sprzężenia zwrotnego.
REALIZACJA EFEKTU CHORUS
Podstawową kwestią przy realizacji efektu chorus jest sposób
zmieniania/modyfikacji wartości opóźnienia.
W najbardziej ogólnym przypadku wykorzystywany jest
sterujący przebieg periodyczny, zazwyczaj jest to przebieg
sinusoidalny. Zmienność tego przebiegu jest bardzo mała (ok
3 Hz lub mniej) a generator emitujący taki przebieg jest
określany jako oscylator niskiej częstotliwości LFO (ang. Low
Frequency Oscillator).
REALIZACJA EFEKTU CHORUS
Istnieje możliwość wielu modyfikacji efektu chorus.
Możliwe
jest
np.
zastąpienie
generatora
LFO,
generatorem losowym, co jeszcze bardziej odpowiada
sytuacji jednoczesnego wykonywania frazy przez kilku
wykonawców. Ciekawą modyfikacją jest też różnicowanie
głośności poszczególnych składowych a modyfikacją ta
można sterować za pomocą oddzielnego generatora LFO.
PARAMETRY OKREŚLAJĄCE EFEKT CHORUS
Opóźnienie:
Parametr opóźnienie poprostu określa wielkość
zastosowanego opóźnienia. Precyzyjniej, parametr ten
kontroluje wartość minimalnego opóźnienia i należy przy
tym pamiętać, że zbyt mała wartość tego parametrów
sprawadza efekt chorus do efektu flanger.
PARAMETRY OKREŚLAJĄCE EFEKT CHORUS
Głębokość przesunięcia (ang. sweep depth):
parametr ten określa jak mocno całkowite opóźnienie
zmienia się w czasie. Wyrażany jest w milisekundach a
wartość sumy tego parametru i opóźnienia definiuje
maksymalne opóźnienie w procesie przetwarzania sygnału.
Alternatywne, można traktować ten parametr jako definicje
amplitudy LFO.
GENERATOR LFO W EFEKCIE CHORUS
Przebieg generowany przez LFO definiuje sposób w jaki
opóźnienie zmienia się w czasie. Gdy przebieg ten osiąga
maksimum to opóźnienie ma największą wartość.
Poniżej przedstawione są typowe przebiegi z generatorow
LFO stosowanych w efekcie chorus.
POZOSTAŁE PARAMETRY W EFEKCIE CHORUS
Szybkość efektu (Speed/Rate):
Parametr ten odnosi się do
szybkości z jaką generator LFO „powtarza” swój przebieg.
Polifoniczność (Number of Voices):
Typowo, polifoniczny efekt
chorus wykorzystuje pojedynczy generator LFO dla wszystkich
składowych, lecz dla każdego głosu przebieg LFO ma rożną fazę.
Oczywiście, możliwe jest zastosowanie wielu generatorów LFO.
MODULATORY PIERŚCIENIOWE
Modulator pierścieniowy (ang. ring modulator) jest prostym
urządzeniem, zniekształcającym pierwotne brzmienie instrumentu,
prowadząc nawet do tworzenia zupełnie nowych brzmień.
W praktyce, efekt ten polega na połączeniu dwóch sygnałów (każdy
o tej różnej częstotliwości) i otrzymaniu na wyjściu sumy oraz różnicy
tych częstotliwości.
Wynikowe częstotliwości są zazwyczaj nieharmoniczne co może
często prowadzić do brzmień pełnych dysonansów. Trudność w
doborze sygnałów wejściowych prowadzi do do tego, że efekt ten
nie jest bardzo szeroko stosowany.
DZIAŁANIE MODULATORÓW PIERŚCIENIOWYCH
W przypadku tego efektu mamy do czynienia z pewnym
typem modulacji.
Modulacja oznacza zmianę określonych parametrów tonu
dźwiękowego, takich jak amplituda, częstotliwość czy też
faza.
W modulatorach pierścieniowych wykorzystywana jest
modulacja amplitudy w swojej najprostszej postaci, tj.
mnożenia sygnałów.
PRZYKŁADY DZIAŁANIA MODULATORÓW PIERŚCIENIOWYCH
Większość prostych modulatorów tego typu posiada tylko
jedno wejście do podłączenia danego instrumentu. Inne
sygnały są wytwarzane przez wewnętrzne (wbudowane)
generatory (tzw. generatory nośnej).
W niektórych rozwiązaniach możliwe jest wybranie/dostrojenie
częstotliwości tych generatorów. W najbardziej rozbudowanych
implementacjach modulatorów pierścieniowych możliwe jest
podłączenie dwóch i więcej instrumentów. Oczywiście nic nie
stoi na przeszkodzie by dźwięk był generowany wyłącznie na
bazie kilku wewnętrznych generatorów.
Należy pamiętać, że dźwięk instrumentów zawiera wiele
składowych częstotliwości i wszystkie one podlegają
sumowaniu i odejmowaniu składowych częstotliwości –
problemy z odczuciem dysharmonii.
.
WYKORZYSTANIE EKSPANDERÓW
Ekspander jest podstawowym przykładem procesora dynamiki.
Zgodnie z nazwą, rozszerza on zakres dynamiki sygnału tak, że
sygnały o niskim poziomie/amplitudzie są tłumione a sygnały o
wyższym poziomie/głośniejsze są pozostawiane bez zmian (tj. nie są
tłumione ani wzmacniane).
Takie działanie jest dokładnie odwrotne od innego, popularnego
procesora dynamiki, tj. kompresora.
Z punktu widzenia redukcji szumów, rozwiązanie ekspadera
redukuje ich zawartość (ang. the noise gate). W sygnale wyjściowym
szum (odstęp sygnału od szumu) jest zdecydowanie mniejszy czesto
utożsamiany z ciszą.
PARAMETRY EKSPANDERÓW
Poziom sygnału wejściowego jest podany na osi x (rysunek po
prawej) a poziom sygnału wejściowego na osi y.
PARAMETRY EKSPANDERÓW
Kiedy linia przetwarzania ułożona jest pod kątem 45 stopni to
wzmocnienie ekspandera wynosi 1 (poziom sygnału wejściowego
jest identyczny z poziomem wejściowym) . Punkt, w którym zmienia
się nachylenie prostej przetwarzania nazywany jest progiem
ekspandera (ang. threshold). Położenie tego punktu jest jednym z
podstawowych parametrów ekspandera.
PARAMETRY EKSPANDERÓW - cd
Wielkość poszerzenia dynamiki w ekspanderze jest
wyrażana jako stosunek, np. : 2:1, 4:1, itd. Stosunek ten
opisuje zmianę poziomu sygnału wejściowego w
odniesieniu do sygnału wejściowego, oczywiście jeśli
sygnał wejściowy jest poniżej punktu granicznego.
Przykładowo, przy stosunku 4:1, spadek poziomu sygnału
wejściowego o 3 dB wywoła spadek sygnału wyjściowego o
12 dB.
PARAMETRY EKSPANDERÓW - cd
W przypadku ustawienia wysokich wartości ekspansji, np.
1:10, charakterystyka przetwarzania poniżej progu
zaczyna zbliżać się do linii pionowej. Ekspader o takich
ustawieniach nazywany jest bramką szumu (ang. noise
gate). Sygnały o niskim poziomie są bardzo mocno
tłumione a w szczególnym przypadku, całkowicie
usuwane. Jeśli poziom sygnału szumu w stosunku do
sygnału użytecznego jest odpowiednio mały to możliwe
jest takie ustawienie progu by praktycznie ten szum
usunąć z przebiegu wyjściowego.
UWAGA: Zmiana tłumienia/wzmocnienia dla danej próbki
wejściowej trwa skończoną wielkość czasu. Prowadzi to do
konieczności rozważania, w przypadku ekspanderów ale i
kompresorów, ich parametrów dynamicznych.
PARAMETRY DYNAMICZNE
W przypadku procesorów dynamiki, najważniejszymi
parametrami dynamicznymi są:
czas narastania (ang. attack)
czas narastania (ang. attack)
oraz czas opadania (ang. release times).
oraz czas opadania (ang. release times).
Czas narastania jest czasem jaki jest wymagany by by
wzmocnienie osiągneło wartość 1 po tym jak poziom sygnału
wejściowego przekroczył próg.
PARAMETRY DYNAMICZNE
Analogicznie, czas niezbędny do zmniejszenia wartości
wzmocnienia do wymaganej wartości po tym jak poziom
sygnału wejściowego znalazł się poniżej progu nazywany jest
czasem opadania.
WYKORZYSTANIE KOMPRESORÓW
Kompresor to kolejny przykład procesora dynamiki
wykorzystujący zmienne wzmocnienie sygnału, zależne od
poziomu sygnału wejściowego.
W przeciwieństwie do ekspandera, wzmocnienie maleje gdy
poziom sygnału wejściowego się zwiększa.
WYKORZYSTANIE KOMPRESORÓW
Wysokie wartości stosunku, np.: 10:1, prowadzi do przekształcenia
krzywej przetwarzania powyżej progu do postaci linii prawie
poziomej. Kompresor z takimi ustawieniami nazywany jest
ogranicznikiem (ang. limiter)
PARAMETRY DYNAMICZNE KOMPRESORA
Efekt ogranicznika krosowego (ang. ducking/cross limiting) polega
na uzależnieniu zmian wzmocnienia od zewnętrznego sygnału (a nie
od poziomu sygnału pierwotnego). Kiedy np. jeden sygnał ma
większy poziom, drugi jest tłumiony.
Typowe wykorzystanie to obsługa sygnału prezentera w stacji
radiowej, ktory gdy rozpoczyna mówić, automatycznie doprowadza
do stłumienia np. muzyki.
W studiach muzycznych efekt ten wykorzystywany jest do
podkreślania jakiegoś elementu w utworze, np. perkusji lub gitary
basowej.
EFEKT OGRANICZNIKA KROSOWEGO
INNE EFEKTY NA BAZIE KOMPRESORA
'De-esser'
W efekcie tym, zamiast „obserwować” poziom sygnału wejściowego,
pod uwagę brana jest określona częstotliwość lub zakres
częstotliwości. W praktyce stosuje się w tym układzie ograniczniki
wysokiej częstotliwości. Po odfiltrowaniu sygnału wejściowego, gdy
poziom dla częstotliwości wysokich przekroczy próg, tylko one są
tłumione.
Gdy kompresor/ekspander jest stosowany wraz z innymi efektami,
najczęściej umiejscawia się go na początku łańcucha efektów (np. ze
wzgledu na własności szumowe).
UWAGA: Należy pamiętać, ze co prawda kompresor wzmacnia szum
ale ponieważ inne/kolejne efekty też mogą wnosić szum to gdy
umiejscowi się kompresor na końcu, wzmocni on cały/sumaryczny
szum !!!!