Expander

Расширитель динамического диапазона

Библиотека:
Audio Toolbox / Управление Динамическим диапазоном

Описание

Блок Expander выполняет расширение динамического диапазона независимо через каждый входной канал. Расширение динамического диапазона ослабляет объем тихих звуков ниже заданного порога. Использование блока заданное нападение, релиз, и содержит времена, чтобы достигнуть сглаженной прикладной кривой усиления.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`x` — Входной сигнал
матрица | 1D вектор

Матричный вход – Каждый столбец входа обработан как независимый канал.
1D векторный вход – вход обработан как один канал.

Этот порт без имени, если вы не задаете дополнительные входные порты.

Типы данных: single | double

`R` — Отношение
скаляр

Зависимости

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

Типы данных: single | double

`T` — Порог (дБ)
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для Порога (дБ) параметр.

Типы данных: single | double

`K` — Ширина колена (дБ)
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для ширины Колена (дБ) параметр.

Типы данных: single | double

`AT` — Время (время) атаки
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для параметра Времени (времени) атаки.

Типы данных: single | double

`RT` — Выпустите время (времена)
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для параметра времени (времен) Релиза.

Типы данных: single | double

`HT` — Время (времена) задержки
скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для параметра Времени (времен) задержки.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

`Y` — Выходной сигнал
матрица

Блок Expander выводит сигнал с совпадающим типом данных как входной сигнал. Размер выхода зависит от размера входа:

Матричный вход – блок выводит матрицу тот же размер и тип данных как входной сигнал.
1D векторный вход – блок выводит N-by-1 матрица (вектор-столбец), где N является числом элементов в 1D векторе.

Этот порт без имени, пока вы не выбираете параметр Output gain (dB).

Типы данных: single | double

`G` — Усиление применилось к каждой входной выборке
матрица

Зависимости

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

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Если параметр перечислен как настраиваемый, то можно изменить его значение в процессе моделирования.

Основная вкладка

`Ratio` — Коэффициент расширения
5 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений 1 - 50 включительно

Expansion ratio является отношением ввода/вывода для сигналов, которые недостаточно поднимаются порог операции.

Принятие твердой характеристики колена и установившегося входа, таким образом, что x [n] дБ <Threshold (dB), коэффициент расширения задан как $R = \frac{(y [n] - T)}{(x [n] - T)}$ , где

R является коэффициентом расширения.
y [n] является выходным сигналом в дБ.
x [n] является входным сигналом в дБ.
T является порогом в дБ.

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

Настраиваемый: да

`Threshold (dB)` — Порог операции
–10 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений –140 к 0 включительно

Operation threshold является уровнем, ниже которого усиление применяется к входному сигналу.

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

Настраиваемый: да

`Knee width (dB)` — Область Transition в характеристике сжатия
0 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 20

Для мягких характеристик колена область перехода задана 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 является уровнем на выходе в дБ.
x является уровнем на входе в дБ.
R является коэффициентом расширения.
T является порогом в дБ.
W является шириной колена в дБ.

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

Настраиваемый: да

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

График обновляется автоматически, когда параметры блока Expander изменяются.

Настраиваемый: да

`Attack time (s)` — Время для прикладного усиления к подъему
0.05 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

Attack time является временем, которое усиление расширителя занимает, чтобы повыситься с 10% до 90% его окончательного значения, когда вход понижается порог. Параметр Attack time (s) сглаживает прикладную кривую усиления.

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

Настраиваемый: да

`Release time (s)` — Время для прикладного усиления, чтобы сползать вниз
0.2 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

Release time является временем, которое усиление расширителя занимает, чтобы понизиться с 90% до 10% его окончательного значения, когда вход выходит за предел порога. Параметр Release time (s) сглаживает прикладную кривую усиления.

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

Настраиваемый: да

`Hold time (s)` — Время, в течение которого примененное усиление содержит устойчивый
0.05 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

Hold time является периодом, в течение которого (отрицательное) усиление сохранено прежде, чем начать уменьшаться к его значению устойчивого состояния, когда уровень на входе опускается ниже порога.

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

Настраиваемый: да

`Inherit sample rate from input` — Задайте источник входной частоты дискретизации
`on` (значение по умолчанию) | `off`

Когда вы выбираете этот параметр, блок наследовал свою частоту дискретизации от входного сигнала. Когда вы очищаете этот параметр, задаете частоту дискретизации в параметре Input sample rate (Hz).

Настраиваемый: нет

`Input sample rate (Hz)` — Частота дискретизации входа
44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Настраиваемый: да

Зависимости

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

Вкладка "Дополнительно"

`Output gain (dB)` — Усиление применяется на каждую входную выборку
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Когда вы выбираете этот параметр, дополнительный выходной порт, G, добавляется к блоку. Выходы порта G усиление, примененное на каждый вход, образовывают канал в дБ.

Настраиваемый: нет

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

Когда вы выбираете этот параметр, дополнительный входной порт, SC добавляется к блоку. Порт SC включает расширение динамического диапазона входного сигнала x с помощью отдельного сигнала боковой цепи.

Тип данных и (система координат) вход длины к порту SC должны совпасть с входом к порту x.

Количество каналов входа боковой цепи должно быть равно количеству каналов x или быть равным одному.

Sidechain channel count is equal to one – Вычисленное усиление, G, на основе этого канала применяется ко всем каналам x.
Sidechain channel count is equal to channel count of x – Вычисленное усиление, G, для каждой боковой цепи канал применяется к соответствующему каналу x.

Настраиваемый: нет

`Simulate using` — Задайте тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code generation`

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

Настраиваемый: нет

Примеры модели

Ослабьте низкоуровневый шум

Используйте блок Expander, чтобы ослабить низкоуровневый шум и визуализировать прикладное усиление управления динамическим диапазоном.

Характеристики блока

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

Алгоритмы

Блок Expander обрабатывает кадр сигнала системой координат и поэлементно.

N - сигнал точки, x [n], преобразован в децибелы:

$x_{dB} [n] = 20 \times \log_{10} | x [n] |$
_ДБ x [n] проходит через компьютер усиления. Компьютер усиления использует свойства статической характеристики расширителя динамического диапазона ослабить усиление, которое является ниже порога.
Если вы задали мягкое колено, компьютер усиления 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 является порогом, R является коэффициентом расширения, и W является шириной колена.
Если вы задали твердое колено, компьютер усиления имеет следующую статическую характеристику:

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

$g_{c} [n] = x_{sc} [n] - x_{dB} [n] .$
g _c [n] сглаживается с помощью заданного нападения, релиза и параметров времени задержки:

$g_{s} [n] = {\begin{matrix} α_{A} g_{s} [n - 1] + (1 - α_{A}) g_{c} [n] & (C_{A} > T_{H}) & (g_{c} [n] \leq g_{s} [n - 1]) \\ g_{s} [n - 1] & C_{A} \leq T_{H} \\ α_{R} g_{s} [n - 1] + (1 - α_{R}) g_{c} [n] & g_{c} [n] > g_{s} [n - 1] \end{matrix}$
C _A является счетчиком хранения для нападения. 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 времени атаки, заданным параметром Attack time (s). T _R является периодом времени релиза, заданным параметром Release time (s). Fs является входной частотой дискретизации, заданной параметром Input sample rate (Hz) или Inherit sample rate from input.
Сглаживавшее усиление в дБ, g _s [n], переводится в линейную область:

$g_{lin} [n] = 10^{(\frac{g_{s} [n]}{20})} .$
Выход расширителя динамического диапазона дан как

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

Ссылки

[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.

Документация

Expander

Описание

Порты

Входной параметр

x — Входной сигнал матрица | 1D вектор

R — Отношение скаляр

Зависимости

T — Порог (дБ) скаляр

Зависимости

K — Ширина колена (дБ) скаляр

Зависимости

AT — Время (время) атаки скаляр

Зависимости

RT — Выпустите время (времена) скаляр

Зависимости

HT — Время (времена) задержки скаляр

Зависимости

Вывод

Y — Выходной сигнал матрица

G — Усиление применилось к каждой входной выборке матрица

Зависимости

Параметры

Ratio — Коэффициент расширения5 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений 1 - 50 включительно

Threshold (dB) — Порог операции–10 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений –140 к 0 включительно

Knee width (dB) — Область Transition в характеристике сжатия0 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 20

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

Attack time (s) — Время для прикладного усиления к подъему0.05 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

Release time (s) — Время для прикладного усиления, чтобы сползать вниз0.2 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

Hold time (s) — Время, в течение которого примененное усиление содержит устойчивый0.05 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

Inherit sample rate from input — Задайте источник входной частоты дискретизации on (значение по умолчанию) | off

Input sample rate (Hz) — Частота дискретизации входа44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Output gain (dB) — Усиление применяется на каждую входную выборку off (значение по умолчанию) | on

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

Simulate using — Задайте тип симуляции, чтобы запуститься Interpreted execution (значение по умолчанию) | Code generation

Примеры модели

Ослабьте низкоуровневый шум

Характеристики блока

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Темы

Документация Audio Toolbox

Поддержка

`x` — Входной сигнал
матрица | 1D вектор

`R` — Отношение
скаляр

`T` — Порог (дБ)
скаляр

`K` — Ширина колена (дБ)
скаляр

`AT` — Время (время) атаки
скаляр

`RT` — Выпустите время (времена)
скаляр

`HT` — Время (времена) задержки
скаляр

`Y` — Выходной сигнал
матрица

`G` — Усиление применилось к каждой входной выборке
матрица

`Ratio` — Коэффициент расширения
5 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений 1 - 50 включительно

`Threshold (dB)` — Порог операции
–10 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений –140 к 0 включительно

`Knee width (dB)` — Область Transition в характеристике сжатия
0 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 20

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

`Attack time (s)` — Время для прикладного усиления к подъему
0.05 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

`Release time (s)` — Время для прикладного усиления, чтобы сползать вниз
0.2 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

`Hold time (s)` — Время, в течение которого примененное усиление содержит устойчивый
0.05 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений от 0 до 4 включительно

`Inherit sample rate from input` — Задайте источник входной частоты дискретизации
`on` (значение по умолчанию) | `off`

`Input sample rate (Hz)` — Частота дискретизации входа
44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Output gain (dB)` — Усиление применяется на каждую входную выборку
`off` (значение по умолчанию) | `on`

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

`Simulate using` — Задайте тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code generation`

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