Компрессор динамического диапазона
compressor Система object™ выполняет сжатие динамического диапазона независимо через каждый входной канал. Сжатие динамического диапазона ослабляет объем громких звуков, которые пересекают заданный порог. Это использует заданные времена нападения и релиза, чтобы достигнуть сглаженной прикладной кривой усиления. Свойства compressor Системный объект задает тип сжатия динамического диапазона.
Выполнять сжатие динамического диапазона:
Создайте compressor объект и набор его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.
Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты?.
dRC = compressor создает Системный объект, dRC, это выполняет сжатие динамического диапазона независимо через каждый входной канал в зависимости от времени.
dRC = compressor( устанавливает свойство Threshold на thresholdValue)thresholdValue.
dRC = compressor( устанавливает свойство Ratio на thresholdValue,ratioValue)ratioValue.
dRC = compressor(___, наборы каждое свойство Name,Value)Name к заданному Value. Незаданные свойства имеют значения по умолчанию.
dRC = compressor('AttackTime',0.01,'SampleRate',16000) создает Системный объект, dRC, со временем атаки на 10 мс, действуя на уровне частоты дискретизации на 16 кГц.Чтобы использовать объектную функцию, задайте Системный объект как первый входной параметр. Например, чтобы выпустить системные ресурсы Системного объекта под названием obj, используйте этот синтаксис:
release(obj)
createAudioPluginClass и configureMIDI функции сопоставляют настраиваемые свойства compressor Системный объект к стоящим с пользователем параметрам:
| Свойство | Область значений | Отображение | Модуль |
|---|---|---|---|
Threshold | [–50, 0] | линейный | дБ |
Ratio | [1, 50] | линейный | 'none' |
KneeWidth | [0, 20] | линейный | дБ |
AttackTime | [0, 4] | линейный | секунды |
ReleaseTime | [0, 4] | линейный | секунды |
MakeUpGain (доступный, когда вы устанавливаете MakeUpGainMode к 'Property') | [–10, 24] | линейный | дБ |
Используйте сжатие динамического диапазона, чтобы ослабить объем громких звуков.
Настройте dsp.AudioFileReader и audioDeviceWriter Система objects™.
frameLength = 1024; fileReader = dsp.AudioFileReader( ... 'Filename','RockDrums-44p1-stereo-11secs.mp3', ... 'SamplesPerFrame',frameLength); deviceWriter = audioDeviceWriter( ... 'SampleRate',fileReader.SampleRate);
Настройте компрессор, чтобы иметь порог-15 дБ, отношение 7 и ширину колена 5 дБ. Используйте частоту дискретизации своего читателя звукового файла.
dRC = compressor(-15,7, ... 'KneeWidth',5, ... 'SampleRate',fileReader.SampleRate);
Настройте осциллограф, чтобы визуализировать исходный звуковой сигнал, сжатый звуковой сигнал и прикладное усиление компрессора.
scope = timescope( ... 'SampleRate',fileReader.SampleRate, ... 'TimeSpanSource','Property','TimeSpan',1, ... 'BufferLength',44100*4, ... 'YLimits',[-1,1], ... 'TimeSpanOverrunAction','Scroll', ... 'ShowGrid',true, ... 'LayoutDimensions',[2,1], ... 'NumInputPorts',2, ... 'Title', ... ['Original vs. Compressed Audio (top)' ... ' and Compressor Gain in dB (bottom)']); scope.ActiveDisplay = 2; scope.YLimits = [-4,0]; scope.YLabel = 'Gain (dB)';
Проигрывайте обработанное аудио и визуализируйте его на осциллографе.
while ~isDone(fileReader) x = fileReader(); [y,g] = dRC(x); deviceWriter(y); scope([x(:,1),y(:,1)],g(:,1)) end release(dRC) release(deviceWriter) release(scope)
Ограничитель динамического диапазона является специальным типом компрессора динамического диапазона. В ограничителях трудно ограничивается уровень выше операционного порога. В самой простой реализации ограничителя эффект эквивалентен аудио усечению. В компрессорах уровень выше операционного порога понижен с помощью заданного коэффициента сжатия. Используя коэффициент сжатия приводит к более сглаженному обработанному сигналу.
Сравните ограничитель и компрессор, примененный синусоида
Создайте limiter Система object™ и compressor Системный объект. Установите AttackTime и ReleaseTime свойства обоих объектов обнулить. Создайте audioOscillator Системный объект, чтобы сгенерировать синусоиду с Frequency установите на 5 и Amplitude установите на 0.1.
dRL = limiter('AttackTime',0,'ReleaseTime',0); dRC = compressor('AttackTime',0,'ReleaseTime',0); osc = audioOscillator('Frequency',5,'Amplitude',0.1);
Создайте осциллограф времени, чтобы визуализировать сгенерированную синусоиду и обработанную синусоиду.
scope = timescope( ... 'SampleRate',osc.SampleRate, ... 'TimeSpanSource','Property','TimeSpan',2, ... 'BufferLength',osc.SampleRate*4, ... 'TimeSpanOverrunAction','Scroll', ... 'ShowGrid',true, ... 'LayoutDimensions',[2 1], ... 'NumInputPorts',2); scope.ActiveDisplay = 1; scope.Title = 'Original Signal vs. Limited Signal'; scope.YLimits = [-1,1]; scope.ActiveDisplay = 2; scope.Title = 'Original Signal vs. Compressed Signal'; scope.YLimits = [-1,1];
В цикле аудиопотока визуализируйте исходную синусоиду и синусоиду, обработанную ограничителем и компрессором. Постепенно увеличьте амплитуду исходной синусоиды, чтобы проиллюстрировать эффект.
while osc.Amplitude < 0.75 x = osc(); xLimited = dRL(x); xCompressed = dRC(x); scope([x xLimited],[x xCompressed]); osc.Amplitude = osc.Amplitude + 0.0002; end release(scope)
release(dRL) release(dRC) release(osc)
Сравните ограничитель и компрессор, примененный звуковой сигнал
Сравните эффект ограничителей динамического диапазона и компрессоров на дорожке ударных. Создайте dsp.AudioFileReader Системный объект и audioDeviceWriter Системный объект, чтобы считать аудио из файла и записать в ваше устройство аудиовыхода. Чтобы подчеркнуть эффект управления динамическим диапазоном, установите операционный порог ограничителя и компрессора к-20 дБ.
dRL.Threshold = -20; dRC.Threshold = -20; fileReader = dsp.AudioFileReader('FunkyDrums-44p1-stereo-25secs.mp3'); deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate);
Считайте последовательные системы координат из звукового файла в цикле. Слушайте и сравните эффект ограничения динамического диапазона и сжатия динамического диапазона на звуковом сигнале.
numFrames = 300;
fprintf('Now playing original signal...\n')Now playing original signal...
for i = 1:numFrames x = fileReader(); deviceWriter(x); end reset(fileReader); fprintf('Now playing limited signal...\n')
Now playing limited signal...
for i = 1:numFrames x = fileReader(); xLimited = dRL(x); deviceWriter(xLimited); end reset(fileReader); fprintf('Now playing compressed signal...\n')
Now playing compressed signal...
for i = 1:numFrames x = fileReader(); xCompressed = dRC(x); deviceWriter(xCompressed); end release(fileReader) release(deviceWriter) release(dRC) release(dRL)
Plosives являются совместимыми звуками, следующими из внезапного релиза потока воздуха. Они являются самыми явными в словах, начинающихся p, d, и звуках g. Plosives могут быть подчеркнуты процессом записи и часто displeasurable, чтобы услышать. В этом примере вы минимизируете plosives речевого сигнала путем применения highpass сжатия низкой полосы и фильтрации.
Создайте dsp.AudioFileReader возразите и audioDeviceWriter возразите, чтобы считать звуковой сигнал из файла и записать звуковой сигнал в устройство. Проигрывайте необработанный сигнал. Затем выпустите средство записи устройства и средство чтения файлов.
fileReader = dsp.AudioFileReader('audioPlosives.wav'); deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate); while ~isDone(fileReader) audioIn = fileReader(); deviceWriter(audioIn); end release(deviceWriter) release(fileReader)
Спроектируйте фильтр highpass с крутым спадом всех частот ниже 120 Гц. Используйте dsp.BiquadFilter возразите, чтобы реализовать highpass создание фильтра. Создайте перекрестный фильтр с одним перекрестным соединением на уровне 250 Гц. Перекрестный фильтр позволяет вам разделить представляющую интерес полосу для обработки. Создайте компрессор динамического диапазона, чтобы сжать динамический диапазон звуков plosive. Чтобы не применить усиление состава, установите MakeUpGainMode к "Property" и используйте MakeUpGain на 0 дБ по умолчанию значение свойства. Создайте осциллограф времени, чтобы визуализировать обработанный и необработанный звуковой сигнал.
[B,A] = designVarSlopeFilter(48,120/(fileReader.SampleRate/2),"hi"); biquadFilter = dsp.BiquadFilter( ... "SOSMatrixSource","Input port", ... "ScaleValuesInputPort",false); crossFilt = crossoverFilter( ... "SampleRate",fileReader.SampleRate, ... "NumCrossovers",1, ... "CrossoverFrequencies",250, ... "CrossoverSlopes",48); dRCompressor = compressor( ... "Threshold",-35, ... "Ratio",10, ... "KneeWidth",20, ... "AttackTime",1e-4, ... "ReleaseTime",3e-1, ... "MakeUpGainMode","Property", ... "SampleRate",fileReader.SampleRate); scope = timescope( ... "SampleRate",fileReader.SampleRate, ... "TimeSpanSource","property","TimeSpan",3, ... "BufferLength",fileReader.SampleRate*3*2, ... "YLimits",[-1 1], ... "ShowGrid",true, ... "ShowLegend",true, ... "ChannelNames",{'Original','Processed'});
В цикле аудиопотока:
Читайте в системе координат звукового файла.
Примените highpass, фильтрующий использование вашего фильтра biquad.
Разделите звуковой сигнал в две полосы.
Примените сжатие динамического диапазона к нижней полосе.
Сделайте ремикс каналов.
Запишите обработанный звуковой сигнал в свое аудио устройство для слушания.
Визуализируйте обработанные и необработанные сигналы на осциллографе времени.
Как лучшая практика, выпустите свои объекты, однажды сделанные.
while ~isDone(fileReader) audioIn = fileReader(); audioIn = biquadFilter(audioIn,B,A); [band1,band2] = crossFilt(audioIn); band1compressed = dRCompressor(band1); audioOut = band1compressed + band2; deviceWriter(audioOut); scope([audioIn audioOut]) end
Как лучшая практика, выпустите свои объекты, однажды сделанные.
release(deviceWriter) release(fileReader) release(crossFilt) release(dRCompressor) release(scope)
Создайте dsp.AudioFileReader читать в покадровом аудио. Создайте audioDeviceWriter записать аудио в вашу звуковую карту. Создайте compressor обработать аудиоданные. Вызовите visualize построить статическую характеристику compressor.
frameLength = 1024; fileReader = dsp.AudioFileReader('RockDrums-44p1-stereo-11secs.mp3', ... 'SamplesPerFrame',frameLength); deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate); dRC = compressor('SampleRate',fileReader.SampleRate); visualize(dRC)
Создайте timescope визуализировать исходное и обработанное аудио.
scope = timescope( ... 'SampleRate',fileReader.SampleRate, ... 'TimeSpanSource','property',... 'TimeSpan',1, ... 'BufferLength',fileReader.SampleRate*4, ... 'YLimits',[-1,1], ... 'TimeSpanOverrunAction','Scroll', ... 'ShowGrid',true, ... 'LayoutDimensions',[2,1], ... 'NumInputPorts',2, ... 'Title','Original vs. Compressed Audio (top) and Compressor Gain in dB (bottom)'); scope.ActiveDisplay = 2; scope.YLimits = [-4,0]; scope.YLabel = 'Gain (dB)';
Вызовите parameterTuner открыть пользовательский интерфейс для настроек параметров компрессора при потоковой передаче.
parameterTuner(dRC)
![Figure Audio Parameter Tuner: compressor [dRC] contains an object of type uigridlayout.](../../examples/audio/win64/TuneCompressorParametersExample_02.png)
В цикле аудиопотока:
Читайте в системе координат аудио из файла.
Примените сжатие динамического диапазона.
Запишите систему координат аудио к вашему аудио устройству для слушания.
Визуализируйте исходное аудио, обработанное аудио и примененное усиление.
В то время как потоковая передача, настройки параметров компрессора динамического диапазона и слушает эффект.
while ~isDone(fileReader) audioIn = fileReader(); [audioOut,g] = dRC(audioIn); deviceWriter(audioOut); scope([audioIn(:,1),audioOut(:,1)],g(:,1)); drawnow limitrate % required to update parameter end
![Figure Audio Parameter Tuner: compressor [dRC] contains an object of type uigridlayout.](../../examples/audio/win64/TuneCompressorParametersExample_04.png)
Как лучшая практика, выпустите свои объекты, однажды сделанные.
release(deviceWriter) release(fileReader) release(dRC) release(scope)
Используйте вход EnableSidechain compressor объект снизить амплитудный уровень отдельного звукового сигнала. Сигнал боковой цепи управляет сжатием на входном звуковом сигнале. Когда сигнал боковой цепи превышает Порог компрессора, компрессор активирует и уменьшает амплитуду входного сигнала. Когда уровень сигнала боковой цепи падает ниже порога, аудиовход возвращается к своей несжатой амплитуде.
Подготовьте звуковые файлы
В этом разделе вы передискретизируете и нулевая клавиатура речевой файл, чтобы использовать в качестве входа к EnableSidechain свойство вашего compressor объект.
Читайте в звуковом сигнале. Передискретизируйте его, чтобы совпадать с частотой дискретизации входного звукового сигнала (44,1 кГц).
targetFs = 44100;
[originalSpeech,originalFs] = audioread('Rainbow-16-8-mono-114secs.wav');
resampledSpeech = resample(originalSpeech,targetFs,originalFs);Заполните начало передискретизируемого сигнала с ценностью 10 секунд нулей. Это позволяет входному звуковому сигналу быть ясно услышанным, прежде чем любое сжатие будет применено.
resampledSpeech = [zeros(10*targetFs,1);resampledSpeech];
Нормируйте амплитуду, чтобы избежать потенциального усечения.
resampledSpeech = resampledSpeech ./ max(resampledSpeech);
Запишите передискретизируемый, дополненный нулем, и нормированный сигнал боковой цепи в файл.
audiowrite('resampledSpeech.wav',resampledSpeech,targetFs);Создайте аудио объекты
Создайте dsp.AudioFileReader объект для входа и сигналов боковой цепи. Используя свойство ReadRange AudioFileReader, выберите второй стих входного сигнала и первые 26,5 секунд сигнала боковой цепи для воспроизведения. Чтобы позволить скрипту запускаться неопределенно, измените playbackCount переменная из 1 к Inf.
inputAudio = 'SoftGuitar-44p1_mono-10mins.ogg'; sidechainAudio = 'resampledSpeech.wav'; playbackCount = 1; inputAudioAFR = dsp.AudioFileReader(inputAudio,'PlayCount',playbackCount,'ReadRange',... [115*targetFs round(145.4*targetFs)]); sidechainAudioAFR = dsp.AudioFileReader(sidechainAudio,'PlayCount',playbackCount,... 'ReadRange',[1 round(26.5*targetFs)]);
Создайте compressor объект. Используйте высокое Отношение, быстрый AttackTime и умеренно медленный ReleaseTime. Эти настройки идеальны для голоса за кадром, работают. Быстрое время атаки гарантирует, что входное аудио сжато почти сразу после того, как сигнал боковой цепи превосходит компрессор threshold. Медленное время релиза гарантирует, что сжатие на входном аудио длится через любые потенциальные короткие тихие области в сигнале боковой цепи.
iAmYourCompressor = compressor('EnableSidechain',true,... 'SampleRate',targetFs,... 'Threshold',-40,... 'Ratio',8,... 'AttackTime',0.01,... 'ReleaseTime',1.5);
Создайте audioDeviceWriter возразите, чтобы проигрывать боковую цепь и входные сигналы.
afw = audioDeviceWriter;
Создайте timescope возразите, чтобы просмотреть несжатый входной сигнал, сигнал боковой цепи, а также сжатый входной сигнал.
scope = timescope('NumInputPorts',3,... 'SampleRate',targetFs,... 'TimeSpanSource','property',... 'TimeSpan',5,... 'TimeDisplayOffset',0,... 'LayoutDimensions',[3 1],... 'BufferLength',targetFs*15,... 'TimeSpanOverrunAction','Scroll',... 'YLimits',[-1 1],... 'ShowGrid',true,... 'Title','Uncompressed Input Audio - Guitar'); scope.ActiveDisplay = 2; scope.YLimits = [-1 1]; scope.Title = 'Sidechain Audio - Speech'; scope.ShowGrid = true; scope.ActiveDisplay = 3; scope.YLimits = [-1 1]; scope.ShowGrid = true; scope.Title = 'Compressed Input Audio - Guitar';
Создайте цикл потоковой передачи аудио
Читайте в системе координат аудио от вашего входа и сигналов боковой цепи. Обработайте свой вход и сигналы боковой цепи с вашим compressor объект. Воспроизведите свои обработанные звуковые сигналы и отобразите аудиоданные с помощью timescope объект.
Верхняя панель вашего timescope отображает несжатый входной звуковой сигнал, и средняя панель отображает звуковой сигнал боковой цепи. Нижняя панель отображает сжатый входной звуковой сигнал. Заметьте, что амплитуды сигналов в верхних и нижних панелях идентичны, пока сигнал боковой цепи не начинается. Если сигнал боковой цепи активируется, амплитуда сигнала в нижней панели сжата. Однажды концы сигнала боковой цепи, амплитуда сигнала в нижней панели начинает возвращаться к своему несжатому уровню.
while ~isDone(inputAudioAFR) inputAudioFrame = inputAudioAFR(); sideChainAudioFrame = sidechainAudioAFR(); compressorOutput = iAmYourCompressor(inputAudioFrame,sideChainAudioFrame); afw(sideChainAudioFrame+compressorOutput); scope(inputAudioFrame,sideChainAudioFrame,compressorOutput); end
Выпустите свои объекты.
release(inputAudioAFR) release(sidechainAudioAFR) release(iAmYourCompressor) release(afw) release(scope)
compressor Системный объект обрабатывает кадр сигнала системой координат и поэлементно.
[1] Giannoulis, Димитриос, Михаэль Массберг и Джошуа Д. Рейсс. "Цифровой Проект Компрессора Динамического диапазона – Пример и Анализ". Журнал Общества звукоинженеров. Издание 60, Выпуск 6, 2012, стр 399–408.