Expander

Динамическая область значений расширитель

Библиотека:
Audio Toolbox/Динамическое управление областью значений

Описание

Блок Expander выполняет динамическое расширение области значений независимо по каждому входному каналу. Динамическое расширение области значений ослабляет громкость тихих звуков ниже заданного порога. Блок использует заданное время атакирелиза и удержания, чтобы достичь плавной приложенной кривой усиления.

Порты

Вход

расширить все

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

Матричный вход - Каждый столбец входного сигнала рассматривается как независимый канал.
1-D векторный вход -- Вход рассматривается как один канал.

Этот порт не называется, если вы не задаете дополнительные входные порты.

Типы данных: single | double

`R` - Коэффициент
скаляр

Зависимости

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

Типы данных: single | double

`T` - Порог (дБ)
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для параметра Threshold (dB).

Типы данных: single | double

`K` - Ширина колена (дБ)
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для параметра Ширина колена (дБ).

Типы данных: single | double

`AT` - Время (ы) атаки
скаляр

Зависимости

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

Типы данных: single | double

`RT` - Время (ы) выпуска
скаляр

Зависимости

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

Типы данных: single | double

`HT` - Время удержания
скаляр

Зависимости

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

Типы данных: single | double

Выход

расширить все

`Y` - Выходной сигнал
матрица

Блок Expander выводит сигнал с совпадающим типом данных, что и входной сигнал. Размер выходного сигнала зависит от размера входа:

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

Этот порт не называется, пока вы не выберете параметр Output gain (dB).

Типы данных: single | double

`G` - Коэффициент усиления, примененный к каждой входной выборке
матрица

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Output gain (dB).

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

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

Главная вкладка

`Ratio` - Коэффициент расширения
`5` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 1 до 50 включительно

Expansion ratio является отношением вход/выход для сигналов, которые понижают порог операции.

Принимая характеристику жесткого колена и установившийся вход, такой что x [n] дБ < Threshold (dB), коэффициент расширения задан как $R = \frac{(y [n] - T)}{(x [n] - T)}$ , где

R - коэффициент расширения.
y [n] является выходом сигналом в дБ.
x [n] является входным сигналом в дБ.
T - порог в дБ.

Чтобы задать Ratio от входа порта, выберите Specify from input port для параметра.

Настраиваемый: Да

`Threshold (dB)` - Операционный порог
`–10` (по умолчанию) | скаляром в области значений от -140 до 0 включительно

Operation threshold - уровень, ниже которого коэффициент усиления прикладывается к входному сигналу.

Чтобы задать Threshold (dB) от входа порта, выберите Specify from input port для параметра.

Настраиваемый: Да

`Knee width (dB)` - Переходная зона в характеристике сжатия
`0` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 20

Для характеристик мягкого колена переходная область определяется отношением

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

для области значений $(2 \times | x - T |) \leq W$ , где

y - уровень выхода в дБ.
x - уровень входа в дБ.
R - коэффициент расширения.
T - порог в дБ.
W - ширина колена в дБ.

Чтобы задать Knee width (dB) от входа порта, выберите Specify from input port для параметра.

Настраиваемый: Да

`View static characteristic` - Открытый статический характеристический график расширителя динамической области значений
кнопка

График обновляется автоматически при изменении параметров Expander блока.

Настраиваемый: Да

`Attack time (s)` - Время для приложенного усиления для увеличения вверх
`0.05` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

Attack time - это время, когда коэффициент усиления расширителя увеличивается с 10% до 90% от его конечного значения, когда вход идет ниже порога. Параметр Attack time (s) сглаживает приложенную кривую усиления.

Чтобы задать Attack time (s) от входа порта, выберите Specify from input port для параметра.

Настраиваемый: Да

`Release time (s)` - Время для приложенного усиления для изменения вниз
`0.2` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

Release time - это время, когда коэффициент усиления расширителя падает с 90% до 10% от его конечного значения, когда вход переходит выше порога. Параметр Release time (s) сглаживает приложенную кривую усиления.

Чтобы задать Release time (s) от входа порта, выберите Specify from input port для параметра.

Настраиваемый: Да

`Hold time (s)` - Время, в течение которого приложенный коэффициент усиления удерживается устойчивым
`0.05` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

Hold time - период, в течение которого (отрицательный) коэффициент усиления удерживается перед началом уменьшения к своему установившемуся значению, когда входной уровень падает ниже порога.

Чтобы задать Hold time (s) от входа порта, выберите Specify from input port для параметра.

Настраиваемый: Да

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

Когда вы выбираете этот параметр, блок наследует свою частоту дискретизации от входного сигнала. Когда вы очистите этот параметр, задайте частоту дискретизации в параметре Input sample rate (Hz).

Настраиваемый: Нет

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Настраиваемый: Да

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, очистите параметр Inherit sample rate from input.

Вкладка «Дополнительно»

`Output gain (dB)` - Коэффициент усиления, применяемый к каждой входной выборке
`off` (по умолчанию) | `on`

Когда вы выбираете этот параметр, к блоку добавляется дополнительный выходной порт, G. Порт G выводит коэффициент усиления, примененный к каждому входному каналу в дБ.

Настраиваемый: Нет

`Sidechain` - Включите вход боковой цепи
`off` (по умолчанию) | `on`

Когда вы выбираете этот параметр, к блоку добавляется дополнительный SC входного порта. Порт SC позволяет динамическое расширение области значений входного сигнала x с помощью отдельного сигнала боковой связи.

Тип данных и (система координат) длина входа для порта SC должны совпадать с входом для порта x.

Количество каналов входного сигнала боковой цепи должно быть равно количеству каналов x или равен 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` - Задайте тип выполняемой симуляции
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Interpreted execution -- Моделируйте модель с помощью MATLAB^® интерпретатор. Эта опция сокращает время запуска и имеет скорость симуляции, сопоставимую с Code generation. В этом режиме можно отлаживать исходный код блока.
Code generation - Симулируйте модель с использованием сгенерированного кода C. Первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код С для блока. Код С повторно используется для последующих симуляций, пока модель не меняется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но скорость последующих симуляций сопоставима с Interpreted execution.

Настраиваемый: Нет

Примеры моделей

Ослабление низкоуровневого шума

Используйте блок Expander, чтобы ослабить шум низкого уровня и визуализировать усиление управления приложенной динамической областью значений.

Характеристики блоков

Типы данных	`double` \| `single`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Алгоритмы

Блок Expander обрабатывает систему координат сигнала за кадром и элемент за элементом.

Сигнал N- точка, x [n], преобразуется в децибелы:

$x_{dB} [n] = 20 \times \log_{10} | x [n] |$
x _дБ [n] проходит через усилительный компьютер. Компьютер с усилением использует статические характеристические свойства расширителя динамической области значений, чтобы ослабить усиление, которое ниже порога.
Если вы указали мягкое колено, усиливающий компьютер имеет следующую статическую характеристику:

$x_{sc} (x_{dB}) = {\begin{matrix} T + (x_{dB} - T) \times R & x_{dB} < (T - \frac{W}{2}) \\ x_{dB} + \frac{(1 - R) {(x_{dB} - T - \frac{W}{2})}^{2}}{2 W} & (T - \frac{W}{2}) \leq x_{dB} \leq (T + \frac{W}{2}) \\ x_{dB} & x_{dB} > (T + \frac{W}{2}) \end{matrix},$
где T - порог, R - коэффициент расширения, а W - ширина колена.
Если вы указали жесткое колено, усиливающий компьютер имеет следующую статическую характеристику:

$x_{sc} (x_{dB}) = {\begin{matrix} T + (x_{dB} - T) \times R & x_{dB} < T \\ x_{dB} & x_{dB} \geq T \end{matrix}$
Вычисленный коэффициент усиления, g c [n], вычисляется как

$g_{c} [n] = x_{sc} [n] - x_{dB} [n] .$
g c [n] сглаживается с помощью заданных параметров атаки, релиза и времени удержания:

$g_{s} [n] = {\begin{matrix} α_{A} g_{s} [n - 1] + (1 - α_{A}) g_{c} [n] & (C_{A} > T_{H}) & (g_{c} [n] \leq g_{s} [n - 1]) \\ g_{s} [n - 1] & C_{A} \leq T_{H} \\ α_{R} g_{s} [n - 1] + (1 - α_{R}) g_{c} [n] & g_{c} [n] > g_{s} [n - 1] \end{matrix}$
C A является счетчиком удержания для атаки. Предел, _T H, определяется параметром Hold time (s).
Коэффициент времени атаки, α A, вычисляется как

$α_{A} = \exp (\frac{- \log (9)}{F s \times T_{A}}) .$
Коэффициент времени релиза, α R, вычисляется как

$α_{R} = \exp (\frac{- \log (9)}{F s \times T_{R}}) .$
T A является периодом атаки, заданным параметром Attack time (s). T R является периодом релиза, заданным 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, g с [n], переводится в линейную область:

$g_{lin} [n] = 10^{(\frac{g_{s} [n]}{20})} .$
Выход расширителя динамической области значений дается как

$y [n] = x [n] \times g_{lin} [n] .$

Ссылки

[1] Джаннулис, Димитриос, Майкл Массберг и Джошуа Д. Рейсс. Digital Dynamic Range Compressor Design -- A Tutorial And Analysis (неопр.) (недоступное руководство). Журнал Общества Аудиотехники. Том 60, Выпуск 6, 2012, стр. 399-408.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Compressor | expander | Limiter | Noise Gate

Темы

Динамическое управление областью значений

Введенный в R2016a

Документация

Expander

Описание

Порты

Вход

x - Входной сигнал матрица | 1-D вектор

R - Коэффициент скаляр

Зависимости

T - Порог (дБ) скаляр

Зависимости

K - Ширина колена (дБ) скаляр

Зависимости

AT - Время (ы) атаки скаляр

Зависимости

RT - Время (ы) выпуска скаляр

Зависимости

HT - Время удержания скаляр

Зависимости

Выход

Y - Выходной сигнал матрица

G - Коэффициент усиления, примененный к каждой входной выборке матрица

Зависимости

Параметры

Ratio - Коэффициент расширения 5 (по умолчанию) | скаляром в области значений от 1 до 50 включительно

Threshold (dB) - Операционный порог –10 (по умолчанию) | скаляром в области значений от -140 до 0 включительно

Knee width (dB) - Переходная зона в характеристике сжатия 0 (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 20

View static characteristic - Открытый статический характеристический график расширителя динамической области значений кнопка

Attack time (s) - Время для приложенного усиления для увеличения вверх 0.05 (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

Release time (s) - Время для приложенного усиления для изменения вниз 0.2 (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

Hold time (s) - Время, в течение которого приложенный коэффициент усиления удерживается устойчивым 0.05 (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

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

Input sample rate (Hz) - Частота дискретизации входов 44100 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Output gain (dB) - Коэффициент усиления, применяемый к каждой входной выборке off (по умолчанию) | on

Sidechain - Включите вход боковой цепи off (по умолчанию) | on

Simulate using - Задайте тип выполняемой симуляции Interpreted execution (по умолчанию) | Code generation

Примеры моделей

Ослабление низкоуровневого шума

Характеристики блоков

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Темы

Документация Audio Toolbox

Поддержка

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

`R` - Коэффициент
скаляр

`T` - Порог (дБ)
скаляр

`K` - Ширина колена (дБ)
скаляр

`AT` - Время (ы) атаки
скаляр

`RT` - Время (ы) выпуска
скаляр

`HT` - Время удержания
скаляр

`Y` - Выходной сигнал
матрица

`G` - Коэффициент усиления, примененный к каждой входной выборке
матрица

`Ratio` - Коэффициент расширения
`5` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 1 до 50 включительно

`Threshold (dB)` - Операционный порог
`–10` (по умолчанию) | скаляром в области значений от -140 до 0 включительно

`Knee width (dB)` - Переходная зона в характеристике сжатия
`0` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 20

`View static characteristic` - Открытый статический характеристический график расширителя динамической области значений
кнопка

`Attack time (s)` - Время для приложенного усиления для увеличения вверх
`0.05` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

`Release time (s)` - Время для приложенного усиления для изменения вниз
`0.2` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

`Hold time (s)` - Время, в течение которого приложенный коэффициент усиления удерживается устойчивым
`0.05` (по умолчанию) | скаляром в области значений от 0 до 4 включительно

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

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Output gain (dB)` - Коэффициент усиления, применяемый к каждой входной выборке
`off` (по умолчанию) | `on`

`Sidechain` - Включите вход боковой цепи
`off` (по умолчанию) | `on`

`Simulate using` - Задайте тип выполняемой симуляции
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®