Для чего нужно преобразовывать звук в частотное представление

Основы частотной обработки звука:
простая памятка для новичков

Частотная обработка звука (или эквализация) — один из самых важных процессов в сведении песни. Грамотная эквализация поможет «вычистить» из мультитрека лишнюю грязь, раскрыть потенциал всех музыкальных инструментов, заставить их звучать слаженно и гармонично. Главное, что для этого понадобится (помимо непосредственно записей) — качественная программа для обработки музыки с понятным и удобным аудиофильтром, Рекомендуем обратить внимание на АудиоМАСТЕР.

Что такое частотная обработка?

Процесс частотной фильтрации заключается в уменьшении или, наоборот, увеличении частот в определённом спектре. Благодаря специальным приборам и плагинам вы можете производить эквализацию максимально точно, убирая или добавляя по несколько Герц (единица измерения при фильтрации). Применений у подобной обработки множество: удаление конфликтующих частот, понижение громкости неприятных уху шумов, формирование «тела» звукового сигнала, обогащение записи гармониками и многое другое.

Также одной из главных задач эквалайзера является «расчищение» места в миксе, т.е. после обработки каждый инструмент, живой или электронный, должен занять своё место и не мешать другим. Например, басовые звуки обычно располагаются по центру и снизу, среднечастотные инструменты (гитары, малый барабан, клавишные) в середине, а вокал лучше «поднять наверх», чтобы его было слышно над всеми дорожками.

Таблица частотных характеристик для разных инструментов

Немаловажно сделать акцент на удалении неприятных отзвуков — передвинув несколько ползунков на эквалайзере, вы сможете избавиться от лязганья струн гитары, шума тарелок и вздохов вокалиста. Однако важно не переусердствовать и не вырезать «полезные» частоты, которые обогащают звук и делают его объёмным.

Типы фильтров

Эквалайзер содержит разные типы кривых, при помощи которых можно фильтровать частоты. Они делятся на:

Ограничительные фильтры

Эти кривые «намертво» обрезают все частоты, находящиеся за ними. Степень наклона можно регулировать, переходя от вертикальной прямой («кирпичная стена») до небольшого среза в районе 1-3 дБ. К ним относятся:

Обрезка верхних частот

Обрезка нижних частот

Выделение средних частот

Режекторный фильтр

Или «полосно-ограничительный». Вырезает частоты узкой линией только на определённой полосе. Позволяет избавиться от всех неприятных отзвуков. Помощник звукорежиссёра для точечной обработки звукозаписей.

Точечная «очистка» спектра

Shelf-фильтры

Имеют прямую форму, также делятся на High и Low. Первый используется для компенсации недостающих высоких частот, второй, соответственно, — для низких. Можно создать комбинацию этих кривых, одновременно подняв и опустив разные частоты дорожки, в таком случае получается Tilt Shelf.

Балансная обработка верха и низа

Фильтр присутствия

Самым популярным является колокообразный фильтр. Он имеет округлую форму и усиляет выбранный диапазон.

Поднятие определённых частот

Существует также динамическая эквализация, при которой происходит совместная работа эквалайзера и компрессора. В таком случае выбранная частота спектра не вырезается полностью на всём протяжении песни, а ослабляется только в нужные моменты, когда достигает установленного порога. Это позволяет достичь гибкости при обработке микса, поскольку частота будет звучать на тихих моментах и не будет «выпирать» на громких.

Советы по сведению основных инструментов

Производим частотную обработку в АудиоМАСТЕРЕ

Если вы хотите придать своей песне профессиональное звучание, но чувствуете, что не сможете разобраться со сложными DAW-устройствами и плагинами, обратите внимание на АудиоМАСТЕР. Это идеальная программа по обработке звука для новичков, в которой вы с лёгкостью произведёте эквализацию трека и фильтрацию частот.

Скачайте АудиоМАСТЕР и создавайте профессионально звучащие песни прямо из дома!

Эквалайзер

Софт оснащён встроенным графическим 10-полосным эквалайзером, с помощью которого вы легко создадите частотный баланс. Достаточно поднять один из ползунков и нажать «Прослушать» — отличия будут разительны. Так, опытным путём можно найти частоты, которые необходимо опустить или поднять.

Если вы не можете определить их сами — просто обратитесь к готовым пресетам, заранее встроенным в программу. Вы найдёте там все основные варианты, подходящие для сведения: подавление шума, повышение высоких или низких частот, усиление разборчивости речи и другие.

Подберите удобный вам пресет

Присутствуют также эффекты, с помощью которых можно придать стилизацию музыкальному произведению — например, создать ощущение телефонного разговора или голоса диктора на радио.

Частотный фильтр

АудиоМАСТЕР также обладает функцией, имитирующей параметрический эквалайзер, только более понятно и просто. Открыв инструмент «Частотный фильтр», вы сможете вырезать необходимый диапазон. Указать его можно цифрами, или же выбрать один из встроенных профилей — программа автоматически определит промежуток, отвечающий за определённую частоту: одну из октав, неслышимые для уха частоты, гудения трансформатора. Так вы удалите всё ненужное из трека, что поспособствует улучшению качества звука.

Вы можете убрать значения точно до Гц

Частотный спектр

С помощью этой настройки вы сможете эффективно сузить или расширить спектр частот в нужной композиции, сделав её выше или ниже относительно оригинала, при этом сохраняя ритм и скорость.

Вы можете повысить частоту до 200% и понизить до 50%

Итак, теперь вы знаете основные правила сведения и эквализации, что такое фильтр низких частот и его принцип работы. Если вы только новичок, вы сможете сделать простую частотную обработку в АудиоМАСТЕРЕ. Скачав это ПО, вы будете легко осуществлять звукозапись и «чистить» песни в одной программе, а также накладывать различные эффекты, природные атмосферы, добавлять эхо, реверберацию и многое другое. Скачайте АудиоМАСТЕР — и увидите, что создавать свои песни сможет каждый желающий!

Источник

Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео

ЗВУКОМАНИЯ

Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео

Преобразование частоты дискретизации

Преобразование частоты дискретизации

Преобразование частоты дискретизации

Как работает преобразование частоты дискретизации? Меня часто спрашивают об этом, и ответ, как и всё, что касается цифрового звука, одновременно прост и сложен в зависимости от того, насколько глубоко вы хотите в него вникнуть.

Преобразование частоты дискретизации

Итак, краткое руководство по техническим вопросам.

Левчук Александр Николаевич©

Прежде всего, что такое преобразование частоты дискретизации?

Ведь цифровой звук работает путем кодирования формы волны с помощью набора чисел. Каждое число представляет величину сигнала в конкретный момент времени, поэтому, в принципе, каждый раз, когда мы измеряем (или «делаем выборку») сигнала, нам нужно сохранять два числа. Одно число — это величина самого сигнала, а другое число — точный момент времени, в который это число было измерено. Это много цифр, но мы можем сократить их вдвое, если избавимся от необходимости хранить все временные числа.

частота дискретизации

Предположим, мы измеряем форму волны, используя очень конкретную регулярную временную диаграмму, определенную заранее? Если мы можем это сделать, то нам не нужно хранить информацию о времени, потому что мы можем просто использовать очень точные часы для ее восстановления во время воспроизведения.

«Частота дискретизации» — это частота дискретизации (или измерения) сигнала. При условии, что мы точно знаем, что такое частота дискретизации, мы можем относительно легко восстановить исходную форму волны, используя эти сохраненные числа. Выбранная частота дискретизации накладывает некоторые очень специфические ограничения на формы сигналов, которые мы можем кодировать таким образом.

внешний ЦАП Audio GD 11.38ре

Мы должны соблюдать критерий Шеннона-Найквиста. Это означает, что дискретизируемый сигнал не должен содержать частоты выше половины частоты дискретизации. Если в сигнале присутствуют какие-либо такие частоты, они должны быть очень строго отфильтрованы перед дискретизацией. Кроме того, это один из самых простых принципов аудио, согласно которому человеческий слух ограничен диапазоном частот ниже 20 кГц. Основываясь на этих двух вещах, мы можем вывести обычно цитируемое требование, согласно которому для достижения высокого качества поэтому цифровой звук должен иметь частоту дискретизации не менее 40 кГц.

По этим причинам стандартная частота дискретизации, которая была выбрана для аудио компакт-дисков и широко принята для цифрового аудио в целом, составляет 44,1 кГц. Интересно, что для DVD Audio и других применений была принята немного другая частота дискретизации 48 кГц. Эти числа — или, скорее, различия между ними — в конечном итоге имеют важные последствия.

старый CD-плеер или ЦАП

Конечно, вышесказанное — это еще не все, и существуют различные причины, по которым вы можете захотеть повторно дискретизировать свой аудиосигнал с частотой дискретизации, отличной от 44,1 кГц. В результате аудиозаписи существуют со всеми видами различных частот дискретизации, и для целей совместимости с распространением или воспроизведением вы вполне можете предпочесть преобразование существующих аудиоданных с одной частоты дискретизации на другую. Если вы конвертируете с более низкой частоты дискретизации на более высокую, этот процесс называется повышающим преобразованием.

В противном случае преобразование с более высокой частоты дискретизации в более низкую называется преобразованием с понижением частоты. Альтернативная терминология «повышающая дискретизация» и «понижающая дискретизация» могут использоваться как взаимозаменяемые (я обычно использую и то, и другое, только по прихоти).

Преобразование частоты дискретизации — пример

Начнем с простого случая. Допустим, у меня есть музыка, с частотой 44,1 кГц, и я хочу преобразовать ее в частоту дискретизации 88,2 кГц (что в два раза больше исходной частоты дискретизации). Это очень простой случай, потому что я могу сделать это, взяв сэмплы 44,1 кГц и вставив один дополнительный сэмпл точно посередине между ними. Процесс вставки этих дополнительных выборок называется интерполяцией.

Фактически, что нужно сделать:

Очевидно, что ключевым моментом здесь является воссоздание исходной формы волны, и « мы можем относительно легко восстановить исходную форму волны, используя сохраненные числа ». Однако, как и многий другой цифровой звук, если вы начнете внимательно смотреть на них, вы обнаружите, что то, что легко с математической точки зрения, часто бывает очень утомительно с практической. Например, Клод Шеннон (участник теоремы Шеннона-Найквиста) доказал, что математика идеального воссоздания аналогового сигнала включает свертку дискретизированных данных с непрерывной функцией.

Воссоздание исходной формы волны

Однако, если бы вы приступили к выполнению такой свертки и оценке результата в точках интерполяции, вы бы обнаружили, что это требует действительно огромного объема вычислений. Тем не менее, свертка с функцией Sinc действительно дает математически точный ответ, и интерполяции, выполненные таким образом, в принципе будут настолько точными, насколько это возможно.

Итак, если свертка нецелесообразна, как еще мы можем воссоздать исходный аналоговый сигнал? Что мы делаем, так это делаем разумное предположение о том, каким должно быть интерполированное значение, и пропускаем результат через цифровой кирпичный фильтр, чтобы отфильтровать любые ошибки, которые мы могли внести в результате наших догадок. Если мы сделали хорошее предположение, то фильтр действительно отфильтрует все ошибки. Но если наша догадка не так хороша, то ошибки могут содержать компоненты, которые сворачиваются в полосу нашего сигнала и могут ухудшить сигнал.

Этот метод фильтрации обычно имеет недостаток (если вы хотите думать об этом таким образом) из-за введения фазовых ошибок в сигнал, и в результате, если вы внимательно посмотрите на результирующий поток данных, вы увидите, что большая часть исходных 44,1 кГц образцы также будут изменены фильтром.

Аманеро

При повышающем преобразовании множителями, которые не являются хорошими круглыми числами ( например, при преобразовании из 44,1 кГц в 48 кГц коэффициент преобразования составляет 1,088x ) применяется тот же процесс. Однако это еще больше усложняется тем фактом, что теперь вы не можете полагаться на то, что значительная часть исходных сэмплов будет повторно использоваться в качестве сэмплов на выходе. Например, при преобразовании из 44,1 кГц в 88,2 кГц каждая вторая выборка в выходном потоке получается из интерполированного значения. Интерполированные значения, содержащие ошибки, чередуются с исходными значениями выборки 44,1 кГц, которые по определению не содержат ошибок. Таким образом, можно видеть, что в результирующем сигнале ошибки будут преобладать более высокие частоты, которые не присутствовали в исходном музыкальном сигнале, и поэтому их можно легко устранить с помощью фильтра.

Преобразование частоты дискретизации

С другой стороны, если я конвертирую с 44,1 кГц на 48 кГц, то только один из каждых 160 сэмплов выходного потока 48 кГц будет напрямую соответствовать исходным сэмплам из потока данных 44,1 кГц (вам придется поверить мне на слово. ). Другими словами, 159 из каждых 160 отсчетов в выходном потоке начнут свою жизнь как интерполированное значение. Следовательно, качество этого преобразования будет полностью зависеть от точности этих исходных предположений интерполяции или, более конкретно, от точности алгоритма, используемого для этих предположений ( более сложная тема, в которую я не буду вдаваться). Опять же, процесс предположения и фильтрации обычно объединяется в специализированный фильтр, но принцип работы остается тем же.

Понижаем преобразование частоты дискретизации

Понижающее преобразование очень похоже, но с дополнительным минусом. Начнем с очень простого преобразования с понижением частоты с 88,2 кГц до 44,1 кГц. Это должно быть довольно просто — выбросьте каждый второй образец и всё? НО Нет! Вот проблема: с частотой дискретизации 44,1 кГц вы не можете кодировать никакие частоты выше 22,05 кГц (т.е. половину частоты дискретизации 44,1 кГц). С другой стороны, если у вас есть музыкальный файл с дискретизацией на 88,2 кГц, вы должны предположить, что он закодировал частоты вплоть до 44,1 кГц.

Поэтому, прежде чем вы сможете начать выбрасывать сэмплы, вы должны сначала пропустить их через фильтр, чтобы удалить все, что выше 22,05 кГц. Как только вы это сделаете, да, остается только выбросить каждую вторую выборку (процесс, обычно называемый прореживанием).

ламповый усилитель Тон

Эта дополнительность значительно усложняет процесс понижающей дискретизации по разным факторам.

На самом деле есть 2 специфических сложности

mp3 и lossless

Таким образом, чтобы обойти эти две проблемы, процесс понижающей дискретизации с помощью нецелочисленного фактора обычно включает:

Jmlab колонки

Другой включает 48 кГц, 96 кГц, 192 кГц и 384 кГц. Если вы чувствуете необходимость повысить или понизить выборку, постарайтесь оставаться в одной семье. Другими словами, преобразовать 44,1 кГц в 88,2 кГц, а не 96 кГц. И преобразовать из DSD64 в 176,4 кГц, а не 192 кГц. Но в любом случае — это действительно включает в себя существенное манипулирование сигналом, и принцип, которым я обычно руководствуюсь, заключается в том, что если вы можете его избежать, вам будет лучше и без него.

Furutech GT2 подключение к цап

Я надеюсь, что эта статья « Преобразование частоты дискретизации » немного помогла. Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы мы могли вернуться к вам.

Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.

Желаю удачи в поиске своего звука! На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.