Από το προηγούμενο μάθημα... Μάθημα: «Ψηφιακή Επεξεργασία Ήχου» Δάλ Διάλεξη 4 η : «Επεξεργαστές Ε ξ έ Δυναμικής Περιοχής (Mέρος έ ΙΙ)» Η επεξεργασία του ψηφιακού σήματος υλοποιείται μέσω κατάλληλου αλγορίθμου Σήμα εισόδου Αλγόριθμος επεξεργασίας Σήμα εξόδου Φλώρος Ανδρέας Επίκ. Καθηγητής Παράμετροι ελέγχου Ακουστική - Οπτική αναπαράσταση Ακουστική - Οπτική αναπαράσταση Από το προηγούμενο μάθημα... Από το προηγούμενο μάθημα... Επεξεργασία δυναμικής περιοχής Αναπαράσταση μεταβολής πλάτους ενός δείγματος G: το κέρδος πλάτους Φίλτρο απλού κέρδους Κανονικοποίηση / ormalizatio (peak) Συμπίεση / compressio ιόγκωση / expasio = G =G Noise gatig - 0 x() Χ y()=gx() - 0 Εφφέ παραμόρφωσης κιθάρας Rig modulator Stereo tremolo effect
RMS-κανονικοποίηση RMS-κανονικοποίηση (συν.) Η κανονικοποίηση με βάση την μέγιστη τιμή επιτρέπει την μεγιστοποίηση των τιμών πλάτους του σήματος Χωρίς ψαλιδισμό (0dB-FS) εν λαμβάνει όμως υπ όψιν την ισοδύναμη «ακουστότητα» π.χ. μεταξύ δύο διαδοχικών ηχητικών κομματιών Λύση η κανονικοποίηση ως προς την RMS τιμή RMS: Root Mea Square Υπολόγισε την RMS τιμή του σήματος Υπολόγισε την τιμή του κέρδους κανονικοποίησης λαμβάνοντας υπόψιν την RMS τιμή στόχο G = TargetRMSValue / MeasuredRMSValue Προσοχή στην τιμή αυτή για αποφυγή ψαλιδισμού Εφάρμοσε το κέρδος κανονικοποίησης σε ολόκληρο το σήμα Κώδικας παράδειγμα: Fx_RMSNormalize.m, Example_RMSNormalize.m Εφφέ τύπου Fade-i Τυπικές κυματομορφές συναρτήσεων παραθύρων Σε πολλές περιπτώσεις, «ασυνέχειες» του ηχητικού σήματος δημιουργούν παραμορφώσεις Π.χ. Clicks Αναγκαία η χρήση σημάτων «παραθύρων» w() για την υλοποίηση εφφέ τύπου Fade-i κατά την έναρξη της αναπαραγωγής Ή γενικά στην αρχή ενός ηχητικού δείγματος y() = w() * x() Hammig Τετραγωνικό παράθυρο
Τυπικές κυματομορφές συναρτήσεων παραθύρων (συν.) Εφφέ τύπου Fade-i (συν.) Haig Ορισμός πλήθους σημείων παραθύρων Εξαρτάται από το επιθυμητό χρονικό μήκος του Fade-i Χρήση του πρώτου μισού ενός παραθύρου Πολλαπλασιασμός του παραθύρου με το σήμα στην είσοδο Τριγωνικό Κώδικας παράδειγμα: Fx_FadeI.m, Example_FadeI.m Εφφέ τύπου Fade-out Crossfadig ιαδικασία παρόμοια με το Fade-i Τεχνική ευρύτατα χρησιμοποιούμενη στην μέθοδο Wavetable sythesis Λαμβάνεται το δεύτερο μισό ενός σήματος παραθύρου w() Πολλαπλασιαμός με τα πλέον τελευταία δείγματα του σήματος εισόδου Κώδικας παράδειγμα: Fx_FadeΟut.m, Example_FadeOut.m 3
Crossfadig (συν.) Περιβάλλουσες τύπου ADSR Wavetable sythesis Attack Πόσο γρήγορα ο ήχος φθάνει τη μέγιστή του τιμή Decay Πόσο γρήγορα ρ ο ήχος πέφτει από την μέγιστη τιμή στην τιμή Sustai Sustai O ήχος διατηρείται σταθερός Release Ο χρόνος που απαιτείται μέχρις ότου ο ήχος σβήσει (σε σχέση με την παύση διέγερσής του) Κώδικας παράδειγμα: Example_LiearCrossfade.m Περιβάλλουσες τύπου ADSR (συν.) Περιβάλλουσες τύπου ADSR (συν.) είγμα περιβάλλουσας πιάνου Είσοδος ADSR Έξοδος Κώδικας παράδειγμα: Fx_GuitarADSR.m, Example_SythesisWithADSR.m 4
Τεχνικές στερεοφωνικής τοποθέτησης του ήχου Αρχές αμφιωτικής ακουστικής Χωρική «ισορροπία» Απλό stereo balace Στερεοφωνική τοποθέτηση πλάτους Stereo amplitude paig Iteraural Level Differece (ILD) Iteraural Time Differece (ITD) Ομηχανισμός των ILD Βασικές αρχές στερεοφωνικής αναπαραγωγής Iteraural Level Differece (ILD) Μικρότερη διαδρομή ηχητικού κύματος Φαινόμενο σκίασης ηχητικού κύματος από το ανθρώπινο κεφάλι Τυπική διαμόρφωση στερεοφωνικής ακρόασης Stadard listeig stereo cofiguratio Για συχνότητες πάνω από 500Hz Φαινόμενο ιδιαίτερα έντονο για συχνότητες άνω των khz ιαφορετική τιμή ηχητικής έντασης σε κάθε αυτί Μέχρι 0dB για υψηλές συχνότητες ημιουργία του ειδώλου της ακουστικής πηγής Με σχετική μεταβολή του κέρδους της ηχητικής αναπαραγωγής Με σχετική μεταβολή της χρονικής στιγμής αναπαραγωγής 5
Χωρική ισορροπία (Balace) Χωρική ισορροπία (συν. συν.) Εφαρμογή κέρδους G σε κάθε κανάλι ως εξής: G_right = ( + Balace) / Κέρδος αριστερού και δεξιού καναλιού ως συνάρτηση του Balace G_left G_right Ενδεικτικές τιμές Balace -: Ακουστικό είδωλο στο αριστερό ηχείο +: Ακουστικό είδωλο στο δεξί ηχείο 0: Ακουστικό είδωλο στο κέντρο 0 - + 0 - + Κώδικας παράδειγμα: Fx_StereoBalace.m, Example_StereoBalace.m Χωρική ισορροπία (συν. συν.) Amplitude paig Βασικό μειoνέκτημα: η χωρική αναπαράσταση του ειδώλου γίνεται με Βασική ιδέα: Σταθερό πλάτος σε όλα τα μεταβολή της έντασης και όχι του πλάτους Η ένταση είναι ανάλογη του τετραγώνου του πλάτους σημεία G l + Gr Θl Θr Τιμή του πλάτους στη μέση 0.5^ + 0.5^ = 0.5 Ικανοποίηση από την ταυτότητα si ( θ ) + cos ( θ ) Τιμή του πλάτους στα άκρα ^ + 0^ Άρα υπάρχει μία «βύθιση» του πλάτους στο κέντρο της τάξης των 3dB Έστω ότι το άθροισμα των γωνιών μεταξύ των ηχείων και του ειδώλου είναι 90 0 θl + θr = 90 θl = 90 θr Κώδικας παράδειγμα: Example_VariableBalace.m 6
Amplitude paig (συν.) Amplitude paig (συν.) Τότε: si (90 θr) + cos ( θl) Left speaker gai Right speaker gai Επειδή si(θ) = cos (θ+90 ο ) Θl Θr cos (90 θr + 90 ) + cos ( θl) cos ( θr + 80 ) + cos ( θl) cos ( θr) + cos ( θl) 0 0 Άρα Gi = i cos( θi ) 0 θ 90 Left.707 Right Left.707 Right Κώδικας παράδειγμα: Fx_AmplitudePaig.m, Example_AmplitudePaig.m Κώδικας παράδειγμα: Example_VariableAmplitudePaig.m Περιγραφή αλγορίθμων επεξεργασίας σημάτων Αναπαράσταση πρόσθεσης σημάτων Πρόσθεση σταθμών πλάτους ηχητικών σημάτων - 0-0 x () x () + y()=x ()+x () - 0 Απαιτείται προσοχή ώστε να μη δημιουργηθεί ψαλιδισμός 7
Παράδειγμα εφαρμογής Μίξη ψηφιακών ηχητικών σημάτων Ελαχιστοποίηση του καναλιού φωνής σε μουσικό κομμάτι Vocals miimizatio Στηρίζεται στο γεγονός ότι το κανάλι φωνής είναι τοποθετημένο στο «κέντρο» μίας στερεοφωνικής ηχογράφησης Ίση ένταση αριστερού / δεξιού καναλιού Η αφαίρεση των δύο στερεοφωνικών καναλιών ελαχιστοποιεί την παρουσία του καναλιού φωνητικών y = left - right Ζυγισμένη μίξη Μ ψηφιακών καναλιών ήχου w m : Το «βάρος» του καναλιού m Ισχύει ότι Κώδικας παράδειγμα: Example_VocalsRemoval.m Κώδικας παράδειγμα: Fx_WeightedMix.m, Example_WeightedMixig.m Εργασία για εξάσκηση... Ηχογράφηση μεμονωμένων ηχητικών πηγών (π.χ. 3) Χωρική στερεοφωνική τοποθέτησή τους Μίξη των στερεοφωνικών σημάτων Τα αποτελέσματα θα τα ακούσουμε στο επόμενο μάθημα ΤΕΛΟΣ (για σήμερα...) 8
www.ioio.gr/~floros/ 9