ревербератор

Добавление реверберации к звуковому сигналу

развернуть все на странице

Описание

reverberator Системный object™ добавляет реверберацию к моно- или стереофоническим звуковым сигналам.

Чтобы добавить реверберацию на вход, выполните следующие действия.

Создать reverberator и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.

Создание

Синтаксис

reverb = ревербератор

reverb = ревербератор (имя, значение)

Описание

reverb = reverberator создает объект System, reverb, что добавляет искусственную реверберацию к звуковому сигналу.

reverb = reverberator(Name,Value) задает каждое свойство Name к указанному Value. Неопределенные свойства имеют значения по умолчанию.

Пример: reverb = reverberator('PreDelay',0.5,'WetDryMix',1) создает объект System, reverb, с 0,5-секундной предварительной задержкой и отношением влажной к сухой смеси, равным единице.

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

`PreDelay` - Предварительная задержка реверберации (ревербераций)
`0` (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

Предварительная задержка для реверберации в секундах, заданная как действительный скаляр в диапазоне [0, 1].

Предварительная задержка реверберации - это время между слышанием прямого звука и первым ранним отражением. Значение PreDelay пропорционально размеру моделируемого помещения.

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

`HighCutFrequency` - Отсечка фильтра нижних частот (Гц)
`20000` (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

Отсечка фильтра нижних частот в Гц, заданная как действительный положительный скаляр в диапазоне от 0 до $(\frac{}{SampleRate2}$ ).

Отсечка фильтра нижних частот - это частота отсечки -3 дБ для однополюсного фильтра нижних частот в передней части структуры ревербератора. Это предотвращает применение реверберации к высокочастотным компонентам входа.

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

`Diffusion` - Плотность хвостовой части реверса
`0.5` (по умолчанию) | вещественный скаляр

Плотность заднего конца реверба, заданная как действительный положительный скаляр в диапазоне [0, 1].

Diffusion пропорционален скорости, с которой реверсивный хвост наращивает плотность. Увеличение Diffusion толкает отражения ближе друг к другу, сгущая звук. Сокращение Diffusion создает больше дискретных эхо-сигналов.

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

`DecayFactor` - Коэффициент затухания хвоста реверба
`0.5` (по умолчанию) | вещественный скаляр

Коэффициент затухания хвоста реверба, заданный как действительный положительный скаляр в диапазоне [0, 1].

DecayFactor пропорциональен времени, которое требуется для того, чтобы у отражений закончилась энергия. Для моделирования большого помещения используйте длинный реверберационный хвост (низкий коэффициент распада). Для моделирования небольшого помещения используйте короткий реверберационный хвост (высокий коэффициент распада).

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

`HighFrequencyDamping` - Высокочастотное демпфирование
`0.0005` (по умолчанию) | вещественный скаляр

Высокочастотное демпфирование, указанное как действительный положительный скаляр в диапазоне [0, 1].

HighFrequencyDamping пропорциональна затуханию высоких частот на выходе реверберации. Настройка HighFrequencyDamping до большой величины заставляет высокочастотные отражения затухать быстрее, чем низкочастотные.

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

`WetDryMix` - Влажно-сухая смесь
`0.3` (по умолчанию) | вещественный скаляр

Влажно-сухая смесь, заданная как действительный положительный скаляр в диапазоне [0, 1].

Влажно-сухая смесь - отношение влажного (ревербератированного) к сухому (исходному) сигналу, reverberator Вывод объектов системы.

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

`SampleRate` - Частота входных выборок (Гц)
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

Частота входных выборок в Гц, заданная как положительный скаляр.

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

Использование

Синтаксис

audioOut = reverb (audioIn)

Описание

пример

audioOut = reverb(audioIn) добавляет реверберацию к входному сигналу, audioInи возвращает смешанный сигнал, audioOut. Тип реверберации определяется алгоритмом и свойствами объекта системы ревербератора, reverb.

Входные аргументы

развернуть все

`audioIn` - Вход звука в ревербератор
вектор столбца | матрица N-by-2

Звуковой вход в ревербератор, заданный как вектор столбца или матрица из двух столбцов. Столбцы матрицы обрабатываются как независимые аудиоканалы.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

развернуть все

`audioOut` - Аудиовыход от ревербератора
N-by-2 матрица

Аудиовыход от ревербератора, возвращаемый в виде матрицы из двух столбцов.

Типы данных: single | double

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

развернуть все

Для ревербератора

`createAudioPluginClass`	Создать класс аудиоплагинов, реализующий функциональность объекта System
`parameterTuner`	Настройка параметров объекта во время потоковой передачи

МИДИ

`configureMIDI`	Настройка соединений MIDI между аудиообъектом и контроллером MIDI
`disconnectMIDI`	Отключить элементы управления MIDI от аудиообъекта
`getMIDIConnections`	Получение MIDI-соединений аудиообъекта

Общие для всех системных объектов

`clone`	Создать повторяющийся объект System
`isLocked`	Определить, используется ли объект System
`release`	Деблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System
`step`	Запустить алгоритм объекта System

Примеры

свернуть все

Добавление реверберации в аудиосигнал

Открыть сценарий в реальном времени

Используйте reverberator Система object™ добавить искусственную реверберацию к звуковому сигналу, считанному из файла.

Создать dsp.AudioFileReader и audioDeviceWriter Системные объекты. Используйте частоту выборки устройства чтения в качестве частоты выборки устройства записи.

fileReader = dsp.AudioFileReader('FunkyDrums-44p1-stereo-25secs.mp3','SamplesPerFrame',1024);
deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate);

Воспроизведение 10 секунд звукового сигнала через устройство.

tic
while toc < 10
    audio = fileReader();
    deviceWriter(audio);
end
release(fileReader)

Построить reverberator Системный объект с настройками по умолчанию.

reverb = reverberator

reverb = 
  reverberator with properties:

                PreDelay: 0
        HighCutFrequency: 20000
               Diffusion: 0.5000
             DecayFactor: 0.5000
    HighFrequencyDamping: 5.0000e-04
               WetDryMix: 0.3000
              SampleRate: 44100

Создайте временной диапазон для визуализации исходного аудиосигнала и аудиосигнала с добавленной искусственной реверберацией.

scope = timescope( ...
    'SampleRate',fileReader.SampleRate,...
    'TimeSpanOverrunAction','Scroll',...
    'TimeSpanSource','property',...
    'TimeSpan',3,...
    'BufferLength',3*fileReader.SampleRate*2, ...
    'YLimits',[-1,1],...
    'ShowGrid',true, ...
    'ShowLegend',true, ...
    'Title','Audio with Reverberation vs. Original');

Воспроизведение звукового сигнала с искусственной реверберацией. Визуализируйте звук реверберацией и исходным звуком.

while ~isDone(fileReader)
    audio = fileReader();
    audioWithReverb = reverb(audio);
    deviceWriter(audioWithReverb);
    scope([audioWithReverb(:,1),audio(:,1)])
end
release(fileReader)
release(deviceWriter)
release(scope)

Настройка параметров ревербератора

Открыть сценарий в реальном времени

Создать dsp.AudioFileReader для чтения в аудио покадровом режиме. Создание audioDeviceWriter для записи звука на звуковую карту. Создать reverberator для обработки аудиоданных.

frameLength = 1024;
fileReader = dsp.AudioFileReader('RockDrums-44p1-stereo-11secs.mp3', ...
    'SamplesPerFrame',frameLength,'PlayCount',2);
deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate);
reverb = reverberator('SampleRate',fileReader.SampleRate);

Звонить parameterTuner для открытия пользовательского интерфейса для настройки параметров octaveFilter во время потоковой передачи.

parameterTuner(reverb)

В цикле аудиопотока:

Считывание в кадре звука из файла.
Применить реверберацию.
Запишите кадр звука на аудиоустройство для прослушивания.

Во время потоковой передачи настройте параметры ревербератора и прослушайте эффект.

while ~isDone(fileReader)
    audioIn = fileReader();
    audioOut = reverb(audioIn);
    deviceWriter(audioOut);
    drawnow limitrate % required to update parameter
end

Рекомендуется деблокировать объекты после их завершения.

release(deviceWriter)
release(fileReader)
release(reverb)

Совет

createAudioPluginClass и configureMIDI функции отображают настраиваемые свойства compressor к пользовательским параметрам:

Собственность	Диапазон	Отображение	Единица
`PreDelay`	[0, 1]	линейный	s
`HighCutFrequency`	[20, 20000]	регистрация	Hz
`Diffusion`	[0, 1]	линейный	ничего
`DecayFactor`	[0, 1]	линейный	ничего
`HighFrequencyDamping`	[0, 1]	линейный	ничего
`WetDryMix`	[0, 1]	линейный	ничего

Алгоритмы

развернуть все

Алгоритм добавления реверберации соответствует топологии реверберации класса пластин, описанной в [1], и основан на частоте дискретизации 29 761 Гц.

Алгоритм имеет пять этапов.

Ниже приведено описание алгоритма для стереовхода. Моноинтерфейс - это упрощенный случай.

Стерео-в-Моно

Стереосигнал преобразуется в моносигнал: $x [n] = {0,5}_{} \times ({xR}_{} [n]$ + xL [n]).

Предварительное создание условий

Задержка, за которой следует фильтр нижних частот, обусловливает моносигнал.

Выходной сигнал предварительной задержки определяется как $_{xp} [n] = x [$ n − k], гдеPreDelay свойство определяет значение k.
Сигнал подается через однополюсный фильтр нижних частот с передаточной функцией
$LP (z) \frac{=}{1 -^{α1}} -$ αz − 1,
где
$α = exp (- \frac{_{}}{{2λ}_{}} \times$ fcfs).
- fc - частота отсечки, заданная HighCutFrequency собственность.
- fs - частота выборки, заданная SampleRate собственность.

Decorrelation

Сигнал декоррелируется путем прохождения через серию из четырех фильтров allpass.

Фильтры allpass имеют вид

$AP (z) \frac{=^{β}}{+ z^{-}} k1$ + βz − k,

где β - коэффициент, заданный Diffusion свойство и k - задержка следующим образом:

Для AP1 k = 142.
Для AP2 k = 107.
Для AP3 k = 379.
Для AP4 k = 277.

Бак

Сигнал подается в бак, где циркулирует для имитации затухания хвоста реверберации.

Следующее описание отслеживает сигнал по мере его прохождения через верхнюю часть резервуара. Прохождение сигнала через днище резервуара следует одной и той же схеме с различными спецификациями задержки.

Новый сигнал поступает в верхнюю часть резервуара и добавляется к циркулирующему сигналу снизу резервуара.
Сигнал проходит через модулированный фильтр allpass:
$Модулированный_{AP1} (z) \frac{= -^{β}}{+ z^{-}}$ k1 − βz − k
- β - коэффициент, определяемый Diffusion собственность.
- k - переменная задержка, определяемая синусоидой 1 Гц с amplitude = (8/29761) * SampleRate. Для учета дробной задержки, возникающей в результате модуляции k, используется интерполяция allpass [2].
Сигнал снова задерживается и затем проходит через фильтр нижних частот:

$_{LP2} (z) \frac{=}{1 -^{ф1}}$ − фз − 1
- start- коэффициент, определяемый HighFrequencyDamping собственность.
Сигнал умножается на коэффициент усиления, заданный DecayFactor собственность. Затем сигнал проходит через фильтр allpass:
$_{AP5} (z) \frac{=^{β}}{+ z^{-}} k1$ + βz − k.
- β - коэффициент, определяемый Diffusion собственность.
- k имеет значение 1800 для верхней части резервуара и 2656 для нижней части резервуара.
Сигнал снова задерживается и затем циркулирует в нижнюю половину резервуара для следующей итерации.

Аналогичная схема выполняется параллельно для нижней половины резервуара. Выход резервуара вычисляется как подписанная сумма линий задержки, снимаемых в различных точках из резервуара. Суммируемый выходной сигнал умножается на 0.6.

Влажная/сухая смесь

Влажный (обработанный) сигнал затем добавляется к сухому (исходному) сигналу:

$_{yR} [n] = (1_{-} λ) {xR}_{[} n] +$ κx3R [n],

$_{yL} [n] = (1_{-} λ) {xL}_{[} n] +$ κx3L [n],

где WetDryMix собственность определяет κ.

Ссылки

[1] Dattorro, Jon. «Effect Design, Part 1: Ревербератор и другие фильтры». Журнал Общества аудиотехники. Том 45, выпуск 9, 1997, стр. 660-684.

[2] Dattorro, Jon. «Effect Design, Part 2: Delay-Line Modulation and Chorus». Журнал Общества аудиотехники. Том 45, выпуск 10, 1997, стр. 764-788.

Расширенные возможности

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

Примечания и ограничения по использованию:

Системные объекты в генерации кода MATLAB (кодер MATLAB)

Документация

ревербератор

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

PreDelay - Предварительная задержка реверберации (ревербераций) 0 (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

HighCutFrequency - Отсечка фильтра нижних частот (Гц) 20000 (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

Diffusion - Плотность хвостовой части реверса 0.5 (по умолчанию) | вещественный скаляр

DecayFactor - Коэффициент затухания хвоста реверба 0.5 (по умолчанию) | вещественный скаляр

HighFrequencyDamping - Высокочастотное демпфирование 0.0005 (по умолчанию) | вещественный скаляр

WetDryMix - Влажно-сухая смесь 0.3 (по умолчанию) | вещественный скаляр

SampleRate - Частота входных выборок (Гц) 44100 (по умолчанию) | положительный скаляр

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

audioIn - Вход звука в ревербератор вектор столбца | матрица N-by-2

Выходные аргументы

audioOut - Аудиовыход от ревербератора N-by-2 матрица

Функции объекта

Для ревербератора

МИДИ

Общие для всех системных объектов

Примеры

Добавление реверберации в аудиосигнал

Настройка параметров ревербератора

Совет

Алгоритмы

Стерео-в-Моно

Предварительное создание условий

Decorrelation

Бак

Влажная/сухая смесь

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Документация по панели инструментов Audio

Поддержка

`PreDelay` - Предварительная задержка реверберации (ревербераций)
`0` (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

`HighCutFrequency` - Отсечка фильтра нижних частот (Гц)
`20000` (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

`Diffusion` - Плотность хвостовой части реверса
`0.5` (по умолчанию) | вещественный скаляр

`DecayFactor` - Коэффициент затухания хвоста реверба
`0.5` (по умолчанию) | вещественный скаляр

`HighFrequencyDamping` - Высокочастотное демпфирование
`0.0005` (по умолчанию) | вещественный скаляр

`WetDryMix` - Влажно-сухая смесь
`0.3` (по умолчанию) | вещественный скаляр

`SampleRate` - Частота входных выборок (Гц)
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

`audioIn` - Вход звука в ревербератор
вектор столбца | матрица N-by-2

`audioOut` - Аудиовыход от ревербератора
N-by-2 матрица

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