limiter
Ограничитель динамического диапазона
Описание
limiter Система object™ выполняет динамический диапазон кирпичной стены, ограничивающий независимо через каждый входной канал. Ограничение динамического диапазона подавляет объем громких звуков, которые пересекают заданный порог. Это использует заданные времена нападения и релиза, чтобы достигнуть сглаженной прикладной кривой усиления. Свойства limiter Системный объект задает тип ограничения динамического диапазона.
Выполнять ограничение динамического диапазона:
Создайте
limiterобъект 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?
Создание
Описание
dRL = limiter создает Системный объект, dRL, это выполняет динамический диапазон кирпичной стены, ограничивающий независимо через каждый входной канал.
dRL = limiter( устанавливает свойство Threshold на thresholdValue)thresholdValue.
dRL = limiter(___, наборы каждое свойство Name,Value)Name к заданному Value. Незаданные свойства имеют значения по умолчанию.
dRL = limiter('AttackTime',0.01,'SampleRate',16000) создает Системный объект, dRL, со временем атаки на 10 мс и частотой дискретизации 16 кГц.Свойства
Использование
Описание
Входные параметры
Выходные аргументы
Функции объекта
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 limiter Системный объект к стоящим с пользователем параметрам:
| Свойство | Область значений | Отображение | Модуль |
|---|---|---|---|
Threshold | [–50, 0] | линейный | дБ |
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 |
Примеры
Ограничьте звуковой сигнал
Используйте ограничение динамического диапазона, чтобы подавить 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 limiter иметь порог-15 дБ, время атаки 0,005 секунд и время релиза 0,1 секунд. Установите усиление состава на 0 дБ (значение по умолчанию). Чтобы задать это значение, установите режим усиления состава на 'Property' но не задавайте MakeUpGain свойство. Используйте частоту дискретизации своего читателя звукового файла.
dRL = limiter(-15, ... 'AttackTime',0.005, ... 'ReleaseTime',0.1, ... 'MakeUpGainMode','Property', ... 'SampleRate',fileReader.SampleRate);
Настройте осциллограф времени, чтобы визуализировать исходный сигнал и ограниченный сигнал.
scope = timescope( ... 'SampleRate',fileReader.SampleRate, ... 'TimeSpanOverrunAction','Scroll', ... 'TimeSpanSource','property',... 'TimeSpan',1, ... 'BufferLength',44100*4, ... 'YLimits',[-1 1], ... 'ShowGrid',true, ... 'LayoutDimensions',[2,1], ... 'NumInputPorts',2, ... 'ShowLegend',true, ... 'Title',['Original vs. Limited Audio (top)' ... ' and Limiter Gain in dB (bottom)']);
Проигрывайте обработанное аудио и визуализируйте его на осциллографе.
while ~isDone(fileReader) x = fileReader(); [y,g] = dRL(x); deviceWriter(y); x1 = x(:,1); y1 = y(:,1); g1 = g(:,1); scope([x1,y1],g1); end release(fileReader) release(dRL) release(deviceWriter) release(scope)
Сравните ограничитель динамического диапазона и компрессор
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)
Настройте параметры ограничителя
Создайте dsp.AudioFileReader читать в покадровом аудио. Создайте audioDeviceWriter записать аудио в вашу звуковую карту. Создайте limiter обработать аудиоданные.
frameLength = 1024; fileReader = dsp.AudioFileReader('RockDrums-44p1-stereo-11secs.mp3', ... 'SamplesPerFrame',frameLength); deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate); dRL = limiter('SampleRate',fileReader.SampleRate);
Вызовите parameterTuner открыть пользовательский интерфейс для настроек параметров ограничителя при потоковой передаче.
parameterTuner(dRL)
В цикле аудиопотока:
Читайте в системе координат аудио из файла.
Примените ограничение динамического диапазона.
Запишите систему координат аудио к вашему аудио устройству для слушания.
В то время как потоковая передача, настройки параметров ограничителя динамического диапазона и слушает эффект.
while ~isDone(fileReader) audioIn = fileReader(); audioOut = dRL(audioIn); deviceWriter(audioOut); drawnow limitrate % required to update parameter end
Как лучшая практика, выпустите свои объекты, однажды сделанные.
release(deviceWriter) release(fileReader) release(dRL)
Боковая цепь, ныряющая с ограничителем
Используйте вход EnableSidechain limiter возразите, чтобы ограничить амплитудный уровень отдельного звукового сигнала. Сигнал боковой цепи управляет ограничением динамического диапазона входного звукового сигнала. Когда сигнал боковой цепи превышает Порог ограничителя, ограничитель активирует и ограничивает амплитуду входного сигнала. Когда уровень сигнала боковой цепи падает ниже порога, аудиовход возвращается к своей исходной амплитуде. Для подробного сравнения сжатия и ограничения динамического диапазона, смотрите, Сравнивают Ограничитель Динамического диапазона и Компрессор.
Подготовьте звуковые файлы
В этом разделе вы передискретизируете и нулевая клавиатура речевой файл, чтобы использовать в качестве входа к EnableSidechain свойство вашего limiter 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 ограничение 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 limiter объект. Используйте быстрый AttackTime и умеренно медленный ReleaseTime. Эти настройки идеальны для голоса за кадром, работают. Быстрое время атаки гарантирует, что входное аудио ограничивается почти сразу после того, как сигнал боковой цепи превосходит порог ограничителя. Медленное время релиза гарантирует, что ограничение на входном аудио длится через любые потенциальные короткие тихие области в сигнале боковой цепи.
iAmYourLimiter = limiter('EnableSidechain',true,... 'SampleRate',targetFs,... 'Threshold',-48,... 'AttackTime',0.01,... 'ReleaseTime',1.75);
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','Original 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 = 'Dynamic Range Limited 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 limiter объект. Воспроизведите свои обработанные звуковые сигналы и отобразите аудиоданные с помощью timescope объект.
Верхняя панель вашего timescope отображает необработанный входной звуковой сигнал, и средняя панель отображает звуковой сигнал боковой цепи. Нижняя панель отображает ограниченный 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 в нижних уменьшениях панели. Однажды концы сигнала боковой цепи, амплитуда нижней панели возвращается к своему исходному уровню.
while ~isDone(inputAudioAFR) inputAudioFrame = inputAudioAFR(); sideChainAudioFrame = sidechainAudioAFR(); limiterOutput = iAmYourLimiter(inputAudioFrame,sideChainAudioFrame); afw(sideChainAudioFrame+limiterOutput); scope(inputAudioFrame,sideChainAudioFrame,limiterOutput); end
Выпустите свои объекты.
release(inputAudioAFR) release(sidechainAudioAFR) release(iAmYourLimiter) release(afw) release(scope)
Алгоритмы
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.