Расширитель

Динамический расширитель диапазона

Библиотека:
Панель звуковых инструментов/динамическое управление диапазоном

Описание

Блок расширения выполняет динамическое расширение диапазона независимо по каждому входному каналу. Динамическое расширение диапазона ослабляет громкость тихих звуков ниже заданного порога. Блок использует указанное время атаки, освобождения и удержания для получения плавной кривой усиления.

Порты

Вход

развернуть все

`x` - Входной сигнал
матрица | вектор 1-D

Матричный вход - каждый столбец входа рассматривается как независимый канал.
1-D vector input - Вход обрабатывается как один канал.

Этот порт не называется, если не указаны дополнительные входные порты.

Типы данных: single | double

`R` - Коэффициент
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите для параметра Ratio значение Specify from input port.

Типы данных: single | double

`T` - Пороговое значение (дБ)
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Threshold (dB) в поле Specify from input port.

Типы данных: single | double

`K` - Ширина колена (дБ)
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, для параметра Ширина колена (dB) выберите значение Указать из входного порта.

Типы данных: single | double

`AT` - Время (а) атаки
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Specify from input port для параметра Attack time (s).

Типы данных: single | double

`RT` - Время (а) освобождения
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Specify from input port для параметра Release time (s).

Типы данных: single | double

`HT` - Время (и) удержания
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Specify from input port для параметра Hold time (s).

Типы данных: single | double

Продукция

развернуть все

`Y` - Выходной сигнал
матрица

Блок расширения выводит сигнал того же типа данных, что и входной сигнал. Размер выходного сигнала зависит от размера входного сигнала:

Матричный вход - блок выводит матрицу того же размера и типа данных, что и входной сигнал.
1-D vector input - Блок выводит матрицу N-by-1 (вектор столбца), где N - количество элементов в векторе 1-D.

Этот порт не называется до тех пор, пока не будет выбран параметр Output gain (dB).

Типы данных: single | double

`G` - Коэффициент усиления, применяемый к каждому входному образцу
матрица

Зависимости

Для активизации этого порта выберите параметр Output gain (dB).

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Если параметр указан как настраиваемый, его значение можно изменить во время моделирования.

Главная вкладка

`Ratio` - Коэффициент расширения
`5` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 1 до 50 включительно

Коэффициент расширения - это отношение вход/выход для сигналов, которые не соответствуют пороговому значению операции.

Предполагая жесткую коленную характеристику и установившийся входной сигнал, такой что x [n] дБ < Порог (дБ), коэффициент расширения определяется как $R \frac{= (y [n}{] - T) (}$ x [n] − T), где

R - коэффициент расширения.
y [n] - выходной сигнал в дБ.
x [n] - входной сигнал в дБ.
T - пороговое значение в дБ.

Чтобы задать отношение из входного порта, выберите параметр Задать из входного порта (Specify from input port).

Настраиваемый: Да

`Threshold (dB)` - Порог работы
`–10` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от -140 до 0 включительно

Рабочий порог - это уровень, ниже которого коэффициент усиления применяется к входному сигналу.

Чтобы задать порог (дБ) для входного порта, выберите параметр Указать из входного порта (Specify from input port).

Настраиваемый: Да

`Knee width (dB)` - Переходная область в характеристике сжатия
`0` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 20

Для характеристик мягкого колена область перехода определяется соотношением

$y = \frac{x + (1 {- R) \frac{}{×}}^{(}}{x - T}$ − W2) 2 (2 × W)

для диапазона $(2 \times | x -$ T |) ≤W, где

y - выходной уровень в дБ.
x - входной уровень в дБ.
R - коэффициент расширения.
T - пороговое значение в дБ.
W - ширина колена в дБ.

Чтобы задать ширину колена (дБ) для входного порта, выберите параметр Задать из входного порта (Specify from input port).

Настраиваемый: Да

`View static characteristic` - Открытый график статической характеристики расширителя динамического диапазона
кнопка

График обновляется автоматически при изменении параметров блока Expander.

Настраиваемый: Да

`Attack time (s)` - Время применения коэффициента усиления для увеличения
`0.05` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

Время атаки - это время, в течение которого коэффициент усиления расширителя увеличивается с 10% до 90% от его конечного значения, когда входной сигнал опускается ниже порогового значения. Параметр Время атаки сглаживает приложенную кривую усиления.

Чтобы указать время (и) атаки из входного порта, выберите параметр Указать из входного порта.

Настраиваемый: Да

`Release time (s)` - Время применения коэффициента усиления для снижения
`0.2` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

Время освобождения - это время, в течение которого коэффициент усиления расширителя падает с 90% до 10% от его конечного значения, когда входной сигнал выходит за пороговое значение. Параметр Время освобождения сглаживает приложенную кривую усиления.

Чтобы указать время (и) выхода из порта ввода, выберите параметр «Указать из порта ввода».

Настраиваемый: Да

`Hold time (s)` - Время, в течение которого применяемый коэффициент усиления остается неизменным
`0.05` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

Время удержания - это период, в течение которого (отрицательный) коэффициент усиления удерживается перед тем, как начать уменьшаться в направлении его установившегося значения, когда входной уровень опускается ниже порогового значения.

Чтобы указать время (и) удержания для входного порта, выберите параметр Указать для входного порта.

Настраиваемый: Да

`Inherit sample rate from input` - Указать источник входной частоты дискретизации
`on` (по умолчанию) | `off`

При выборе этого параметра блок наследует частоту дискретизации от входного сигнала. При сбросе этого параметра укажите частоту дискретизации в параметре Частота дискретизации на входе (Гц).

Настраиваемый: Нет

`Input sample rate (Hz)` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

Настраиваемый: Да

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, очистите параметр Inherit sample rate от входного параметра.

Вкладка «Дополнительно»

`Output gain (dB)` - Коэффициент усиления, применяемый к каждому входному образцу
`off` (по умолчанию) | `on`

При выборе этого параметра к блоку добавляется дополнительный выходной порт G. Порт G выводит коэффициент усиления, применяемый к каждому входному каналу в дБ.

Настраиваемый: Нет

`Sidechain` - Включить ввод боковой цепи
`off` (по умолчанию) | `on`

При выборе этого параметра к блоку добавляется дополнительный входной порт SC. Порт SC обеспечивает динамическое расширение диапазона входного сигнала x с использованием отдельного сигнала боковой цепи.

Тип данных и (длина кадра), вводимые в порт SC, должны совпадать с вводом в порт x.

Количество каналов ввода боковой цепи должно быть равно количеству каналов x или быть равным единице.

Sidechain channel count is equal to one - Вычисленный коэффициент усиления, G, на основе этого канала применяется ко всем каналам x.
Sidechain channel count is equal to channel count of x - Вычисленный коэффициент усиления, G, для каждого бокового канала применяется к соответствующему каналу x.

Настраиваемый: Нет

`Simulate using` - Укажите тип выполняемого моделирования
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Interpreted execution - Моделирование модели с помощью интерпретатора MATLAB ®. Эта опция сокращает время запуска и имеет скорость моделирования, сравнимую сCode generation. В этом режиме можно отладить исходный код блока.
Code generation - Моделирование модели с использованием сгенерированного кода C. При первом запуске моделирования Simulink ® генерирует код C для блока. Код C используется повторно для последующего моделирования, если модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но скорость последующего моделирования сравнима сInterpreted execution.

Настраиваемый: Нет

Примеры модели

Ослабление низкоуровневого шума

Используйте блок Expander, чтобы ослабить низкий уровень шума и визуализировать применяемый динамический коэффициент усиления управления диапазоном.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Прямой проход	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
Обнаружение пересечения нулей	`no`

Алгоритмы

Блок расширения обрабатывает кадр сигнала по кадрам и элемент по элементам.

N-точечный сигнал x [n] преобразуется в децибелы:

$_{xdB} [n] = 20_{×} log10$ | x [n] |
xdB [n] проходит через компьютер усиления. Компьютер усиления использует статические характеристические свойства динамического расширителя диапазона для ослабления усиления, которое ниже порогового значения.
Если указано мягкое колено, компьютер усиления имеет следующую статическую характеристику:

$_{xsc} (_{} xdB) \begin{matrix} = {T_{+} (xdB & _{−} T) \times \frac{}{} \\ _{RxdB} < \frac{(T - {_{W2)} \frac{xdB}{} +}^{}}{(1} & - \frac{R}{)} (_{xdB} - T \frac{}{−} \\ _{W2)} & _{} 22W (T \frac{}{−} \end{matrix} W2$ ) ≤xdB≤ (T + W2) xdBxdB > (T + W2),
где T - порог, R - коэффициент расширения, а W - ширина колена.
Если указано жесткое колено, компьютер усиления имеет следующую статическую характеристику:

$_{xsc} (_{} xdB) \begin{matrix} = {T_{+} (xdB & _{−} T) \\ _{} & _{} \end{matrix}$ ×RxdB<TxdBxdB≥T
Вычисленный коэффициент усиления, gc [n], вычисляется как

$_{gc} [n]_{=} xsc [_{n]} -$ xdB [n].
gc [n] сглаживается с использованием заданных параметров атаки, освобождения и времени удержания:

$_{gs} [n] \begin{matrix} =_{} {_{} αAgs [n − 1_{]} +_{} (1 & −_{αA})_{} gc [n] (_{CA} > {TH}_{)} & ( \\ _{} & _{gc[n]≤gs[n−1}])_{} \\ _{gs}_{[} n - 1]_{}_{} & _{} CA≤THαRgs[n−1]+ (1_{} - αR) \end{matrix}$ gc [n] gc [n] > gs [n − 1]
CA - счетчик удержания для атаки. Предел TH определяется параметром Hold time (s).
Коэффициент времени атаки α A вычисляется как

$_{αA} = \frac{exp (−}{\log (9_{)}} Fs$ × TA).
Коэффициент времени высвобождения α R вычисляется как

$_{αR} = \frac{exp (−}{\log (9_{)}} Fs$ × TR).
TA - период времени атаки, заданный параметром Attack time (s). TR - это период времени деблокирования, определяемый параметром Release time (_s). Fs - входная частота дискретизации, заданная параметром Inherit sample rate from input или Input sample rate (Hz).
Сглаженный коэффициент усиления в дБ, gs [n], преобразуется в линейную область:

$_{glin} [n] =^{\frac{_{10} (}{gs} [} n]$ 20).
Выходной сигнал расширителя динамического диапазона задается как

$y [n] = x [_{n]} \times$ glin [n].

Ссылки

[1] Джаннулис, Димитриос, Майкл Массберг и Джошуа Д. Рейсс. «Проектирование цифрового компрессора динамического диапазона - учебное пособие и анализ». Журнал Общества аудиотехники. Том 60, выпуск 6, 2012, стр. 399-408.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Компрессор | expander | Ограничитель | Шумовой затвор

Документация

Расширитель

Описание

Порты

Вход

x - Входной сигнал матрица | вектор 1-D

R - Коэффициент скаляр

Зависимости

T - Пороговое значение (дБ) скаляр

Зависимости

K - Ширина колена (дБ) скаляр

Зависимости

AT - Время (а) атаки скаляр

Зависимости

RT - Время (а) освобождения скаляр

Зависимости

HT - Время (и) удержания скаляр

Зависимости

Продукция

Y - Выходной сигнал матрица

G - Коэффициент усиления, применяемый к каждому входному образцу матрица

Зависимости

Параметры

Ratio - Коэффициент расширения 5 (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 1 до 50 включительно

Threshold (dB) - Порог работы –10 (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от -140 до 0 включительно

Knee width (dB) - Переходная область в характеристике сжатия 0 (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 20

View static characteristic - Открытый график статической характеристики расширителя динамического диапазона кнопка

Attack time (s) - Время применения коэффициента усиления для увеличения 0.05 (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

Release time (s) - Время применения коэффициента усиления для снижения 0.2 (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

Hold time (s) - Время, в течение которого применяемый коэффициент усиления остается неизменным 0.05 (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

Inherit sample rate from input - Указать источник входной частоты дискретизации on (по умолчанию) | off

Input sample rate (Hz) - Частота выборки входных данных 44100 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Output gain (dB) - Коэффициент усиления, применяемый к каждому входному образцу off (по умолчанию) | on

Sidechain - Включить ввод боковой цепи off (по умолчанию) | on

Simulate using - Укажите тип выполняемого моделирования Interpreted execution (по умолчанию) | Code generation

Примеры модели

Ослабление низкоуровневого шума

Характеристики блока

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Темы

Документация по панели инструментов Audio

Поддержка

`x` - Входной сигнал
матрица | вектор 1-D

`R` - Коэффициент
скаляр

`T` - Пороговое значение (дБ)
скаляр

`K` - Ширина колена (дБ)
скаляр

`AT` - Время (а) атаки
скаляр

`RT` - Время (а) освобождения
скаляр

`HT` - Время (и) удержания
скаляр

`Y` - Выходной сигнал
матрица

`G` - Коэффициент усиления, применяемый к каждому входному образцу
матрица

`Ratio` - Коэффициент расширения
`5` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 1 до 50 включительно

`Threshold (dB)` - Порог работы
`–10` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от -140 до 0 включительно

`Knee width (dB)` - Переходная область в характеристике сжатия
`0` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 20

`View static characteristic` - Открытый график статической характеристики расширителя динамического диапазона
кнопка

`Attack time (s)` - Время применения коэффициента усиления для увеличения
`0.05` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

`Release time (s)` - Время применения коэффициента усиления для снижения
`0.2` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

`Hold time (s)` - Время, в течение которого применяемый коэффициент усиления остается неизменным
`0.05` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне от 0 до 4 включительно

`Inherit sample rate from input` - Указать источник входной частоты дискретизации
`on` (по умолчанию) | `off`

`Input sample rate (Hz)` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Output gain (dB)` - Коэффициент усиления, применяемый к каждому входному образцу
`off` (по умолчанию) | `on`

`Sidechain` - Включить ввод боковой цепи
`off` (по умолчанию) | `on`

`Simulate using` - Укажите тип выполняемого моделирования
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™