Выбрать валюту   |   Регистрация   |   Персональный раздел
  Начало  
|  Диспетчер обратной связи  
|  Контрольные браслеты  
|  Наши клиенты  
|  Гарантия  
|  Оплата и доставка  
|  О нас  
 
Покупатель: Гость
Сегодня 23-07-2017 13:38
Поиск
Ok
Расширенный поиск
Каталог
Контрольные браслеты
Бумажные браслеты Tyvek® 19мм Бумажные браслеты Tyvek® 19мм
Бумажные браслеты Tyvek® 25мм Бумажные браслеты Tyvek® 25мм
Виниловые браслеты Виниловые браслеты
Браслеты для ключей Pocketkey Браслеты для ключей Pocketkey
RFID браслеты RFID браслеты
Силиконовые браслеты Силиконовые браслеты
Слеп-браслеты (slap) Слеп-браслеты (slap)
Браслеты с Вашим дизайном Браслеты с Вашим дизайном
Браслеты со штрих кодом Браслеты со штрих кодом
Печать на браслетах Печать на браслетах
Наши работы Наши работы
ПОЛИГРАФИЯ
Визитки Визитки
КАРАОКЕ
AST AST
EVOLUTION EVOLUTION
YOUR DAY YOUR DAY
Распродажа
Аренда звукового, DJ и проекционного оборудования
Новости
Обзор Ableton Push 2 Обзор Ableton Push 2
Новые наушники Pioneer HDJ-700 Новые наушники Pioneer HDJ-700
Presonus E44 и E66 Presonus E44 и E66
TouchMix Control для Android от QSC TouchMix Control для Android от QSC
dB Technologies ES503 dB Technologies ES503
Pioneer XDJ-1000 Pioneer XDJ-1000
Новое поступление ALESIS Новое поступление ALESIS
Бренды и их история Бренды и их история
Акция Pioneer DDJ-WeGo Акция Pioneer DDJ-WeGo
PIONEER и профессиональный звук PIONEER и профессиональный звук
JBL PRX700 JBL PRX700
Traktor DJ бесплатно!!! Traktor DJ бесплатно!!!
Новое поступление AKAI и NUMARK Новое поступление AKAI и NUMARK
AVID PRO TOOLS 11 AVID PRO TOOLS 11
Номинанты и победители MIPA 2013 Номинанты и победители MIPA 2013
Numark Mixtrack Pro II и Numark Mixtrack II Numark Mixtrack Pro II и Numark Mixtrack II
STAGG SMS12DP700LCD и STAGG SMS15DP760LCD STAGG SMS12DP700LCD и STAGG SMS15DP760LCD
Pioneer XDJ-AERO-W Pioneer XDJ-AERO-W
Pioneer Platinum Nexus Collection Pioneer Platinum Nexus Collection
Наушники YAMAHA HPH-MT220 и HPH-MT120 Наушники YAMAHA HPH-MT220 и HPH-MT120
VICOUSTIC в ULTRASHOP VICOUSTIC в ULTRASHOP
Mackie DLM Mackie DLM
Launchkey- новинка от Novation Launchkey- новинка от Novation
Звуковой интерфейс Focusrite Scarlett 2i2 для мобильной звукозаписи Звуковой интерфейс Focusrite Scarlett 2i2 для мобильной звукозаписи
Focusrite Scarlett Studio – комплект для домашней студии Focusrite Scarlett Studio – комплект для домашней студии
Новогодняя акция от ULTRASHOP Новогодняя акция от ULTRASHOP
Новинка PR LIGHTING XLED 1037 Новинка PR LIGHTING XLED 1037
Новый Pioneer DJM2000Nexus Новый Pioneer DJM2000Nexus
Новая серия DYNACORD A-Line Новая серия DYNACORD A-Line
Новый сайт по браслетам Новый сайт по браслетам
Native Instruments Kontrol Z2 Native Instruments Kontrol Z2
DYNACORD Vertical Array DYNACORD Vertical Array
Look Solutions: Дым – это наш бизнес уже 15 лет! Look Solutions: Дым – это наш бизнес уже 15 лет!
M-Audio Venom — полифонический синтезатор с аналоговыми тембрами M-Audio Venom — полифонический синтезатор с аналоговыми тембрами
Dynacord Powermate 600-3 Dynacord Powermate 600-3
TRAKTOR - 4TRAK TRAKTOR - 4TRAK
Новая серия Eurolite TMH – маленькие, да удаленькие! Новая серия Eurolite TMH – маленькие, да удаленькие!
Новинки от Akai Professional Новинки от Akai Professional
Akai MPC Fly Akai MPC Fly
PIONEER RMX-1000 PIONEER RMX-1000
Новый DJ медиапроигрыватель/контроллер Denon DN-SC3900 Новый DJ медиапроигрыватель/контроллер Denon DN-SC3900
USB контроллеры Steinberg CMC USB контроллеры Steinberg CMC
Pioneer DJM-850 Pioneer DJM-850
Новое поступление RODE на наш склад. 18.01.2012 Новое поступление RODE на наш склад. 18.01.2012
Sennheiser HD 700 и HD 25 Amperior Sennheiser HD 700 и HD 25 Amperior
Статьи
Поддельные Sennheiser Поддельные Sennheiser
Что такое - refurbish? Что такое - refurbish?
История развития клавишных инструментов бренда Yamaha История развития клавишных инструментов бренда Yamaha
PRODUCTION PARTNER пишет о DYNACORD VERTICAL ARRAY PRODUCTION PARTNER пишет о DYNACORD VERTICAL ARRAY
Пассивный мониторный контроллер SM Pro Audio M-Patch V2 Пассивный мониторный контроллер SM Pro Audio M-Patch V2
Написание музыки в Linux: что есть прямо сейчас Написание музыки в Linux: что есть прямо сейчас
Incredibox — битбокс-генератор Incredibox — битбокс-генератор
Clavia Nord Wave Clavia Nord Wave
Ответы на письма: вопросы по звуку Ответы на письма: вопросы по звуку
brainworx — новый немецкий брэнд brainworx — новый немецкий брэнд
M/S-обработка в Mackie Tracktion M/S-обработка в Mackie Tracktion
Победители 20-й церемонии награждения TEC Awards Победители 20-й церемонии награждения TEC Awards
Победители 27-й церемонии награждений TEC Awards Победители 27-й церемонии награждений TEC Awards
Технические номинанты TEC Awards 2012 Технические номинанты TEC Awards 2012
NI Traktor Kontrol S2 NI Traktor Kontrol S2
Native Instruments Traktror Kontrol S4 Native Instruments Traktror Kontrol S4
Программы многодорожечной записи. Выбор для новичка Программы многодорожечной записи. Выбор для новичка
Видео статьи
Код кнопки

Alternative content

Обработка звука - фильтры

Ваша корзина
Товаров:
Сумма, UAH:

Источник:http://websound.ru 
Автор: Дмитрий Михайлов
Задача фильтрации - изменить соотношение мощностей частот в звуке. Задача, с одной стороны, не хитрая, но с другой стороны - сложно сделать так, чтобы результат был именно такой, какой нам хотелось получить. Разные цифровые фильтры фильтруют сигналы совершенно по разному, и надо хорошо понимать, какой фильтр где применять.
Единственный неправильно примененный (не по назначению) фильтр, как правило, наносит звуку непоправимый ущерб. Малозаметный на глаз или при беглом прослушивании, но в дальнейшем - просто ощущаемый как смазанный или звенящий звук, и устранить его затем невозможно.

Наш тестовый сигнал - тишина, резко переходящая в простой тон ноты ля основной октавы, 440 Гц.
 

Одно замечание. Резкое (неплавное) изменение характера колебаний - то место, где из тишины появляется тон - содержит все возможные частоты сразу, то есть на сонограмме это выглядело бы яркой вертикальной линией. Слышится это место как легкий звонкий щелчок.

Этот участок, содержащий все частоты, мы и будем пытаться фильтровать, для наглядности. Задача будет такая: оставить все частоты до примерно 600 Гц, и убрать все более высокие. В идеале мы не должны затронуть ни сам тон, ни тишину перед ним, вместе с тем сгладить переход, сделать рывок не таким резким - то есть убрать из него все высокие частоты, которые дают резкие скачки амплитуды. Пример очень искусственен, но хорошо показывает особенности разных фильтров.

Так получилось, что я буду в основном ругать фильтры. Будет гораздо лучше, если вы поймете, что любой частотный фильтр, сильно изменяющий частотную картину - это прежде всего страшно, а уж потом - полезно. В цифровой фильтрации очень важно знать меру - слишком сильна свобода выбора как угодно жесткого фильтра, что не всегда полезно. Я даже несколько сгущаю краски - на самом деле, всё не так плохо, как могло показаться, и если я говорю 'ужасные последствия' - это еще не значит, что уши завянут сразу же, нет. Просто в обработке звука любая потеря - это всё же потеря, которая когда-нибудь скажется, и поэтому - будем стараться терять как можно меньше.

И заодно - простая истина: цифровые фильтры всегда лучше аналоговых. В крайнем случае - они их моделируют, в лучшем случае - предлагают такие возможности, которые просто нельзя получить в аналоговой схеме.


FFT фильтр


Самый простой в использовании, гибкий, понятный, наглядный, мощный... и опасный из всего семейства, смертельный для звука инструмент в неумелых руках.

Идея фильтра проста. Разложить сигнал на частотные составляющие, умножить отдельные частоты на требуемое изменение частотного распределения, синтезировать сигнал обратно. Чаще всего в реализациях этого типа фильтра применяется сглаживающее окно и работа с перекрывающимися FFT блоками.

Идея фильтра заманчива своей простотой. Но проблемы есть, и они огромны. Основная проблема - блок FFT обработки представляет собой одно целое. Определенная частота - результат FFT - при обратном синтезе пронизывает весь блок, и её нельзя просто так, без последствий, выкинуть или усилить... От слов - к делу:

 
Исходный сигнал

 
Фильтрация с FFT = 8192

 
Фильтрация с FFT = 1024

Как видно, результат - как минимум странный. Обратите внимание на следующие искажения:

-Пре-эхо. В месте щелчка частоты больше 600 Гц в FFT разложении отвечали не за полезный сигнал, а за то, чтобы синтезировать резкий переход. Этих частот не стало. Резкого перехода - тоже. 
-Изменение амплитуды тона 440 Гц (с FFT = 1024). Причина - хоть и использовалась оконная сглаживающая функция, частота 440 Гц не попала в FFT сетку с шагом ~43 Гц, которая получилась от размера разложения 1024. Вывод - частоты выше 600 Гц тоже пошли на представление частоты 440 Гц. Их не стало - амплитуда уменьшилась. На самом деле не только амплитуда уменьшилась, а еще и форма колебаний изменилась - но этого на рисунке не рассмотреть. Без наличия всех частот полноценный синтез исходной частоты, которая прошла мимо FFT сетки, невозможен. 
-В здоровом блоке (с FFT = 8192) очень сильно изменилась амплитуда колебаний рядом с переходом. Обратите внимание на ошибочный рост амплитуды уже после установления тона. В большие FFT блоки особенно нельзя сильно вмешиваться - размах блока таков, что что там характеризует одна определенная частота - только богу известно. Вспомните так называемый спектральный шум... 

В общем, в пределах одного FFT блока возможны серьезные искажения временных и амплитудных параметров. Из этого вывод: нужно делать блок как можно меньше.
Минусы этого подхода: При уменьшении сетки частот ощутимо затрагиваются уже все частоты - и фильтрованные, и нет. Это происходит из-за того, что частот, не попадающих в FFT сетку, становится больше. Это плохо. При уменьшении FFT уменьшается разрешение по частотам - это тоже плохо. Если мы, например, хотим работать с басом и нам есть разница между 100 и 110 Гц - мы вынуждены использовать блоки с размером как минимум 4096, что уже достаточно для появления неприятных эффектов.
Не рекомендуется делать блоки меньше 1024 - разрешение по частоте настолько падает, что смысл применения именно этого фильтра вообще теряется. Зато из-за малого разрешения по частоте появляется некая шершавость обработки, особенно на стыках блоков - будут появляться артефакты.

Для разнообразия - еще одна картинка. Убираем на этот раз все частоты меньше 600 Гц - то есть наш основной тон должен уйти.

 
FFT = 1024

Мы выделили сам щелчок. Видно, что даже с таким маленьким размером FFT имеет место эхо с двух сторон. Оно сильно возрастает при переходе на большие размеры FFT.

Уже вполне можно спросить - а зачем он вообще такой нужен? Дело в том, что и этот фильтр бывает нужен, безопасен, более того - незаменим. Но вы должны абсолютно точно понимать, что вы делаете. Например, вполне безопасны такие операции:

Работа в области низких частот (ориентировочно - до 1 кГц). Даже сильные изменения АЧХ не принесут очень плохих последствий. 
Фильтры для вырезания определенных частот (например, 50 Гц) в ноль. Узкие участки воздействия почти не дают побочных эффектов, так как задевают лишь несколько частот разложения. 
Легкий эквалайзер. И вообще любая легкая обработка. Не забывайте только, что вы так или иначе разглаживаете сигнал во времени в пределах FFT блока. Сильнее ли, слабее - но это происходит, и тем сильнее, чем сильнее ваше вмешательство. Обширные по частоте уровни вмешательства с более 3-5 дБ воздействием - опасны. 

Чего ни в коем случае не нужно делать:


-Всегда ставить максимальный размер FFT. Нужный размер определяется интуитивно, в зависимости от того, что вы делаете. :-) 
-Использовать Triangluar или Hamming оконную функцию. Рекомендация - Blackman или Blackman-Harris. 
-Использовать FFT фильтр как эквалайзер. Для изменения тональной окраски всегда найдутся менее вредные операции. 
-Использовать этот фильтр на одних данных несколько раз, слегка изменяя время начала обработки. Комбинируйте все операции в одну! 
-Использовать его как жесткий обрезающий фильтр высоких частот. Почти всегда есть варианты лучше (один хороший вариант - вообще этого не делать :). 

Для чего он нужен:


-Для экстремальной фильтрации - когда результат обработки как факт более важен, чем возможные неприятности. 
-Для фильтрации определенных узких частот. 
-Если важно сохранить фазовую информацию. FFT отличается большим уважением к фазе сигналов. Помните, однако, что нам самим для восприятия фаза не очень важна. 
-Для многого другого - если вы понимаете, что делаете. 
-В любом случае: проверяйте и тщательно анализируйте результат. На что обращать внимание - в основном, смотрите на временные параметры - например, на фронты резких колебаний.

IIR фильтры


От Infinite Impulse Response - что-то вроде 'бесконечная отдача импульса'. В теории, влияние этих фильтров не прекращается никогда, лишь затихая во времени. На практике оно, конечно, прекращается, но всё равно - эти фильтры оставляют наибольший шлейф последствий. Не обязательно плохих, просто - изменения сигнала идут всегда, вне зависимости от того, есть что фильтровать или нечего в данный конкретный момент фильтрации. Это проще будет посмотреть на примерах.

На IIR фильтрах в программах обычно построены такие функции, как:

- 'Научные' фильтры. Chebushev, Butterworth, Bessel, т.д. - это и есть собственно IIR фильтры. В таких диалогах обычно имеется контроль над всеми параметрами. 
- Параграфические фильтры - где задаются отдельные пики воздействия в виде {частота, ширина воздействия, усиление/ослабление в дБ}, а также иногда фильтрация по краям диапазона (high-shelf и low-shelf). Обычно здесь применяются фильтры второго порядка Butterworth или Bessel (см. ниже). 
- Параметрические фильтры типа low-pass, high-pass, band-pass - где указываются области частот и ослабления нежелательных сигналов. Порядок фильтра обычно устанавливается автоматически - и это может привести к очень неприятным последствиям. 

А вообще - лучше посмотреть в справке к конкретной программе, какие именно фильтры используются в той или иной обработке. Возможно, что программа, которую вы используете, применяет другие фильтры для реализации диалогов фильтрации того типа, как я описал.
Прежде всего, хотелось бы вас послать к любой серьезной книжкой по цифровой обработке звука - вопросы IIR фильтров там освещаются очень подробно. Я же предлагаю вам выжатое описание эффектов фильтрации и советы в стиле кухонного рецепта по практическому использованию (или не использованию) этих фильтров...

Начнем с того, что эти фильтры также опасны. Не так сильно, однако, как FFT, но всё же. Один IIR фильтр - это фильтр, который воздействует на какой-то диапазон частот: или только частоты ниже определенной границы, или только выше, либо между двумя заданными частотами. У IIR фильтра есть такой параметр, как порядок. Чем он больше, тем сильнее граница по частоте между тем, на что влияет фильтр, и тем, на что он не влияет. Иногда можно задавать параметр напрямую (CoolEdit - научные фильтры), иногда он автоматическим образом зависит от желаемой резкости перехода (SoundForge, parametric EQ). Вместе с тем, чем выше порядок фильтра, тем сильнее проявляются искажения фазы, которые резко нарастают вблизи границ фильтрации. Разные типы фильтров (Chebushev, Bessel, ...) обладают разными свойствами на границах перехода, но в этом обзоре - только общие тенденции.
К примерам. Напоминаю - убираем все частоты выше 600 Гц.

 
Исходный сигнал

 
После фильтра порядка 2 (Butterworth)

 
После фильтра порядка 6 (Butterworth)

 
После фильтра порядка 12 (Butterworth)

Видно, что фильтр 2-го порядка справился так себе: во первых, относительно слабо убрал высокие частоты - переход остался довольно резким, а во вторых затронул и 440 Гц. Его частотная характеристика слишком плавная для точной фильтрации. Фильтры более высокого порядка справились лучше, но сигнал заметно уплыл вправо, появилась задержка. Это - не что иное, как фазовые искажения. Сигнал 440 Гц, хоть и не изменяя своей амплитуды, приобрел фазовый сдвиг, да такой здоровый, что его уже можно называть задержкой. Проблема в том, что этот фазовый сдвиг разный для разных частот - если бы в сигнале была частота 100 Гц, она бы почти не сдвинулась во времени. Фазовые искажения - большой и почти единственный серьезный минус IIR фильтров.

Чего ни в коем случае не нужно делать:



- Без нужды использовать IIR фильтры высокого порядка. Фазовые искажения такого масштаба - очень неприятная штука.
Во многих программах, например в SoundForge, надо быть особо осторожным - там не задается порядок фильтра, а задается лишь желаемая резкость перехода. Если вы скажете ему в параметрическом эквалайзере что-то вроде того, что хотите уменьшить частоты от 49 до 51 Гц на 60 дБ, при этом не трогая частоты уже 48 и 52 Гц - он вам вломит фильтр такого огромного порядка, что вы потом свой звук вообще не узнаете. 

[примечание: в версиях, начиная с 4.0, в SoundForge в этом месте (да и практически везде) начали применяться другие фильтры - так называемые windowed-sinc фильтры - частный случай FIR фильтров, которые уже не вносят фазовых искажений (см. далее). Сейчас встретить IIR фильтры в чистом виде можно, в основном, только в программах, ориентированных на обработку звука в реальном времени - они очень быстры)]



 

Для чего они нужны:



- Слабые фильтры (с порядком 2 - 3) - хорошее средство для уменьшения высоких или низких частот с определенной частоты. Что и применяется в параграфических эквалайзерах (high-shelf и low-shelf). 
- В принципе, с помощью этих фильтров не очень высокого порядка можно слегка (на пару дБ) вырезать определенные частоты. Стоит разобраться, какие искажения вам более предпочтительны - фазовые задержки (IIR) или временные (FFT фильтрация). 
- Для фильтрации частот вне слышимой области (или в не очень важной области). Фазовые искажения на далеком расстоянии от границы фильтрации минимальны, поэтому если вы работаете с файлом в 192 кГц и хотите убрать все частоты выше 57 кГц (ну хочется вам.. :) - можете смело использовать там IIR фильтр 30-го порядка. 
- В виде слабых фильтров второго порядка (параграфические эквалайзеры) - изменять тональную окраску звука там, где требуется точность по частоте (эти фильтры можно настроить очень точно даже в области низких частот). 
- Ими удобно, например, гасить резонансы чего-то с чем-то. Или убирать DTFM частоты (специальные Notch фильтры) - обычно для этого используется фильтры с порядками 2 - 6. 

В любом случае - фильтры порядка более 4 не следует использовать с большим энтузиазмом. Не нужно без нужды вносить фазовые искажения. Фильтры малых порядков - довольно безобидная штука, но они имеют плавные границы воздействий и сравнительно слабый эффект в несколько дБ (этого, однако, почти всегда достаточно при правильной постановке задачи). IIR фильтры всегда так или иначе вносят фазовые искажения, но при правильном применении эти искажения незаметны - искажения фазы (задержки) до сотен градусов ухо не замечает.

FIR фильтры


От Finite Impulse Response - 'конечная отдача импульса'. Эти фильтры реализованы через процесс, называемый сверткой (convolution): есть таблица размера n, которая комбинирует (складывает) последние n точек функции в одну выходную точку, умножая каждую из них на определенное число - весовой коэффициент. Таблица свертки строится один раз в начале по требуемому частотному воздействию.
[На самом деле влоб делать свертку очень медленно. Применяется другой процесс, для больших сверток в сотни раз более быстрый, но полностью аналогичный этому - FFT, умножение в частотном пространстве, обратный синтез].

Эти фильтры обычно применяются в диалогах типа эквалайзера. Иногда каждому движку (регулятору усиления определенной частоты) соответствует свой фильтр, воздействующий на определенные частоты, иногда - синтезируется таблица свертки на основе всех движков сразу, то есть применяется один сложный фильтр.

FIR фильтры - то, ради чего стоило вообще придумывать цифровую фильтрацию. Это наиболее безопасный и надежный из всех процессов, имеющий лишь одно слабое место - трудно управляемые параметры фильтрации. Сделать фильтр именно до мелочей такой, какой нам нужно, особенно в области низких частот, может оказаться излишне трудоемким, что приведет к очень медленной обработке. Для этого придется использовать слишком большие размеры свертки, а это замедлит до трудно терпимой скорости даже в сотни раз ускоренный процесс. Однако сверхсильная точность не всегда нужна, а очень хорошую точность обработки за приемлемое время он всё же обеспечивает.
Кроме слабой управляемости к недостаткам можно отнести невысокую скорость работы фильтров с большой сверткой (более точных фильтров). В принципе, сделав огромную свертку, мы получим именно такой фильтр, как мы хотим, но фильтровать он будет почти вечно. В этом, а не в чем либо другом, кроется причина того, что эти фильтры используются лишь в эквалайзерах - там не нужна особая точность, важны лишь общие тенденции, которые неплохо соблюдаются и с маленькими свертками.

 
Исходный сигнал

 
После FIR фильтра

Можно убедится в том, что фильтр совершенно не затронул те сигналы, которые не должен был затрагивать. Правильно сконструированный FIR фильтр не влияет на фазу. В общем можно сказать так: эти фильтры делают именно то, что должны делать, и ничего более.

О точности FIR фильтров:



Во многих программах есть параметр 'точность' (accuracy), иногда она даже напрямую измеряется в точках (points) - числе элементов свертки, или convolution length (size). Этот параметр влияет только на точность фильтра. Это не качество, это то, с какой точностью фильтр выполняет ваш заказ. Если вы воздействуете на глубокий бас (около 40-50 Гц) - вам потребуются большие свертки (около 4000 точек) или самое качественное значение. Если вы работаете лишь с частотами выше 5 кГц - вам хватит свертки в 500 точек, которая будет работать значительно быстрее. Если вы хотите влиять на басы и поставите свертку 200 точек - единственное, что пойдет не так - фильтр просто не будет воздействовать на басы должным образом, вот и всё. Потери качества обработки не будет, будет лишь потеря смысла.

Для чего они нужны:



- Ответ очень простой. Если вы можете сделать то, что вам нужно, с помощью FIR фильтра - делайте это. Более корректного отношения к необрабатываемым сигналам другими фильтрами не добиться. 

Целесообразно действовать так: сначала с помощью любых фильтров понять, что вам нужно, а потом попытаться воплотить это с помощью FIR фильтров. Это наиболее качественная и корректная настраиваемая фильтрация из всех возможных. Именно на таких фильтрах работают качественные цифровые эквалайзеры, тогда как аналоговые - на IIR, единственных фильтрах, которые можно реализовать в аналоговой схеме.

Единственное что - не пытайтесь применить FIR фильтры для точной фильтрации. Они могут это делать, так же идеально как и обычную обработку, но слишком медленно. Для работы с конкретными заданными частотами приходится использовать FFT или IIR фильтрацию.

 

 Отзывы - Украинские интернет-магазины. Каталог магазинов         Каталог артистов - Диджеи  Каталог украинских интернет магазинов

 
Copyright © 2002-2006 компания "Melbis". Создание интернет магазина Melbis Shop v5.3.2
Последнее обновление магазина: 05-05-2017 14:09