WYKAAD III Equalizer oraz equalizer graficzny PojÄ™cie pogÅ‚osu PogÅ‚os odwrotny i jego parametry Systemy otaczania dzwiÄ™kiem. Wirtualizacja kanałów dzwiÄ™kowych MATERIAAY: ftp://ftp.spg51.net Dr inż. SÅ‚awomir PrzyÅ‚ucki spg@spg51.net User: mpns Passwd: mpns2011 ROLA EQUALIZERA Rola equalizera (ang. Equalization EQ) polega na podbijaniu/wzmacnianiu lub wycinaniu okreÅ›lonych skÅ‚adowych czÄ™stotliwoÅ›ci w sygnale. Nazwa pochodzi od aplikacji, której zadaniem byÅ‚o uzyskanie zawsze pÅ‚askiej charakterystyki czÄ™stotliwoÅ›ciowej. Pierwsze zastosowania byÅ‚y dalekie od przetwarzanie dzwiÄ™ków i sÅ‚użyÅ‚y do kompensacji czÄ™stotliwoÅ›ciowej linii dÅ‚ugich w telekomunikacji. W Å‚Ä…czach przewodowych, przy przesyle sygnałów analogowych mocniej tÅ‚umione sÄ… skÅ‚adowe o wysokich czÄ™stotliwoÅ›ciach. Equalizer na koÅ„cu linii miaÅ‚ zadanie zniwelować ten efekt, czyniÄ…c np. gÅ‚os rozmowy telefonicznej bardziej naturalnym. SHELVING FILTERS W podstawowym sprzÄ™cie stereo wystÄ™pujÄ… dwa regulatory oznaczone jako 'bass' oraz 'treble.' SterujÄ… one specjalnym typem filtra okreÅ›lanym mianem filtra półkowego (ang. shelving filter) a półkowego (ang. shelving filter) precyzyjniej, odpowiednio: dolnoprzepustowym (ang. lowpass shelving filter) górnoprzepustowym (ang. highpass shelving filter) EQUALIZERY W MIKSERACH W mikserach spotkać można jeszcze trzeci regulator, tzw. regulator Å›rodka (ang. 'mid' controls). Zgodnie z nazwÄ…, wpÅ‚ywajÄ… one na charakterystykÄ™ czÄ™stotliwoÅ›ci sygnaÅ‚u, pomiÄ™dzy czÄ™stotliwoÅ›ciÄ… odciÄ™cia, niskÄ… i wysokÄ… i zwiÄ…zany jest z filtrowaniem pasmowym nazywanym filtrem szczytowym (ang. filtrem szczytowym (ang. peaking filter) peaking filter) W przeciwieÅ„stwie do poprzednio wspomnianych filtrów półkowych, nie definiuje siÄ™ dla niego czÄ™stotliwoÅ›ci odciÄ™cia (ang. cutoff frequency) lecz charakteryzujÄ… siÄ™ go poprzez dwa parametry. ie charakterystyki. Pierwszy to czÄ™stotliwość, przy której tÅ‚umienie lub wzmocnienie tego filtra jest odpowiednio minimalne lub maksymalne, którÄ… okreÅ›la siÄ™ jako czÄ™stotliwość czÄ™stotliwość centralnÄ… (ang. center frequency). Drugi parametr to szerokość centralnÄ… (ang. center frequency) pasma (ang. bandwidth) okreÅ›lajÄ…ca zakres czÄ™stotliwoÅ›ci (szerokość) filtra. PEAKING FILTER W wiÄ™kszoÅ›ci praktycznych realizacji możliw jest regulacja wzmocnienia lub oslabienia a czÄ™stotliwość centralna i szerokość pasma sÄ… niezmienne. EQUALIZERY GRAFICZNE Equalizery graficzne (ang. graphic equalizers) sÄ… rozwiniÄ™cie przedstawionej wczeÅ›niej, prostej regulacji tonów. SÄ… zestawem filtrów pasmowych, w których każdy ma różnÄ… i niezmiennÄ… czÄ™stotliwość centralnÄ…. Regulacji podlega tylko wzmocnienie/tÅ‚umienie w okreÅ›lonym paÅ›mie. Nazwa pochodzi of faktu, że graficzna reprezentacja charakterystyki czÄ™stotliwoÅ›ci takiego zestawu filtrów jest zgodna z poÅ‚ożeniem suwaków regulatorów. REALIZACJA EQUALIZERÓW GRAFICZNYCH W equalizerach graficznych realizowane jest równolegÅ‚e poÅ‚Ä…czenie filtrów w celu redukcji szkodliwych efektów nieidalnoÅ›ci filtrów pasmowych. W regulatorach tonów stosowane jest poÅ‚Ä…czenie szeregowe. INNE CECHY EQUALIZERA GRAFICZNEGO UWAGA: poÅ‚Ä…czenie równolegÅ‚e filtrów ma zaletÄ™ nad poÅ‚Ä…czeniem szeregowym z punktu widzenia wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci fazowych. Każdy filtr ma okreÅ›lonÄ… charakterystykÄ™ fazowÄ…, która w okreÅ›lony sposób zmienia pierwotnÄ… fazÄ™ sygnaÅ‚u. Przy poÅ‚Ä…czeniu szeregowym znieksztaÅ‚cenia fazy sumujÄ… siÄ™. Nie jest to problemem przy np. 3 filtrach (jak w przypadku regulacji tonów) ale przy np. 31 filtrach pasmowych, jest nie do przyjÄ™cia. Centralne czÄ™stotliwoÅ›ci dla kolejnych filtrów sÄ… rozÅ‚ożone równomiernie w oktawach a nie w skali liniowej. Typowe wartoÅ›ci odstÄ™pów to 1/3 oraz 1/6 oktawy. EQUALIZERY PARAMETRYCZNE Equalizer parametryczny (ang. parametric equalizer) jest najbardziej rozbudowanÄ… (z punktu widzenia możliwoÅ›ci regulacji jego parametrów) formÄ… Equalizera choć korzystanie z niego wymaga wyczucia i praktyki dzwiÄ™kowca . Pojedynczy equalizer parametryczny nie tylko pozwala na regulacje wzmocnienia/tÅ‚umienia ale również poÅ‚ożenia czÄ™stotliwoÅ›ci centralnej oraz szerokoÅ›ci widmowej. ZWROTNICE GAOÅšNIKOWE Zwrotnice gÅ‚oÅ›nikowe (ang. speaker crossovers) nie sÄ… prostÄ… implementacjÄ… equalizerów ale wykorzystujÄ… zestawy identycznych filtrów. WiÄ™kszość systemów nagÅ‚oÅ›nieniowych hi-fi zawiera wiÄ™cej niż jeden gÅ‚oÅ›nik. Pozwala to na Å‚atwiejsze uzyskanie efektu równomiernego pokrycia mocÄ… akustycznÄ… danej kubatury pomieszczenia/obszaru odsÅ‚uchu. NajwiÄ™kszy gÅ‚oÅ›nik to gÅ‚oÅ›nik niskotonowy (ang. woofer). Najmniejszy optymalizowany jest dla wysokich czÄ™stotliwoÅ›ci (ang. tweeter). CzÄ™sto stosowany jest też trzeci, Å›rodkowo-tonowy (ang. mid-range). PodÅ‚Ä…czone sÄ… do równolegÅ‚ego zestawu filtrów. POJCIE POGAOSU PogÅ‚os (ang. reverb) jest, prawdopodobnie, najczęściej i najchÄ™tniej wykorzystywanym efektem w przetwarzaniu dzwiÄ™ku. PogÅ‚os powstaje w wyniku wielu odbić od przeszkód na drodze fali akustycznej, np. Å›cian pokoju. DzwiÄ™k odbity dociera do odbiorcy pózniej niż dżwiÄ™k biegnÄ…cy bezpoÅ›rednio ze wzglÄ™du na różnice w drodze akustycznej. Ponadto dzwiÄ™k odbity jest stÅ‚umiony ponieważ przeszkody pochÅ‚aniajÄ… (w zróżnicowany sposób) energiÄ™ akustycznÄ…. Odbicia mogÄ… być wielokrotne co prowadzi do powstawania specyficznej akustyki pomieszczenia. CECHY CHARAKTERYSTYCZNE POGAOSU Pierwsze skojarzenia mogÄ… prowadzić do sprowadzenia pogÅ‚osu do serii opóznionych sygnałów. Nie jest to jednak do Nie jest to jednak do koÅ„ca prawda !!!!!. koÅ„ca prawda !!!!!. W przypadku pogÅ‚osu, kolejne, opóznione fale dzwiÄ™kowe nadchodzÄ… do odbiorcy w niezwykle krótkich odstÄ™pach czasu. Ucho ludzkie nie jest nawet w stanie okreÅ›lić ich liczby a opóznienie zmienia siÄ™ również niedostrzegalnie dla odbiorcy. ROLA FAL ODBITYCH W wypadku pogÅ‚osu, krótko po dotarciu dzwiÄ™ku bezpoÅ›redniego, pojawia siÄ™ zestaw fal odbitych, dokÅ‚adnie okreÅ›lonych dla danej akustyki i o okreÅ›lonym poÅ‚ożeniu przestrzennym, zwiÄ…zanych z ksztaÅ‚tem i rozmiarem pomieszczenia ale również poÅ‚ożenia w tej przestrzeni odbiorcy. SPECYFIKA ODBIĆ FAL AKUSTYCZNYCH W ramach fal odbitych, najpierw pojawiajÄ… siÄ™ tzw. odbicia poczÄ…tkowe (ang. 'early echoes'). NastÄ™pnie, po odbiciach poczÄ…tkowych, czÄ™stość nadchodzenia fal gwaÅ‚townie roÅ›nie i nabiera charakteru losowego. OkreÅ›la siÄ™ je mianem rozproszonych odbić (ang. diffuse reverberation) lub odbiciami póznymi (ang. late reflections). MajÄ… one podstawowe znaczenie dla oceny akustyki pomieszczenia a tym samym np. jego wielkoÅ›ci i ksztaÅ‚tu. PrzykÅ‚adowo, w dobrych salach koncertowych, odbicia opóznione zanikajÄ… ekspotencjalnie. KORELACJA ODBIĆ A DyWIK PRZESTRZENNY Kolejnym ważnym elementem w analizie pogÅ‚osu jest korelacja sygnałów docierajÄ…cych do poszczególnych uszu odbiorcy. Aby odwzorować poczucie dużej przestrzeni akustycznej, dżwiÄ™ki docierajÄ…ce do obu uszy powinny być niespójne. Np. jest to jeden z powodów, dla którego pomieszczenia sal koncertowych sÄ… bardzo wysokie, by dać szanse dżwiÄ™kom odbitym uzyskać efekt zróżnicowania. Taki opis przestrzennego odczuwania dzwiÄ™ku legÅ‚ u podstaw powstania efektów stereo. CZAS POGAOSU PodstawowÄ… miarÄ… pogÅ‚osu jest czas pogÅ‚osu (ang. reverberation time). Technicznie jest to czas potrzebny na zmniejszenie ciÅ›nienia akustycznego lub intensywnoÅ›ci dzwiÄ™ku o 1/1,000,000 (60 dB) wartoÅ›ci poczÄ…tkowej (lub 1/1000 poczatkowej amplitudy). Czas pogÅ‚osu jest Å›ciÅ›le zwiÄ…zany z wielkoÅ›ciÄ… pomieszczenia (sale koncertowe oferujÄ… czas pogÅ‚osu ok. 1.5 do 2 sekund) oraz rodzajem powierzchni odbijajÄ…cej. Powierzchnie odbijajÄ…ce mogÄ… mieć zróżnicowane charakterystyki czÄ™stotliwoÅ›ci dzwiÄ™ku pochÅ‚anianego. JednoczeÅ›nie wilgotność i temperatura powietrza w pomieszczeni też wpÅ‚ywa na czas pogÅ‚osu. POGAOS OGRANICZONY PogÅ‚os ograniczony (ang. gated reverb) uzyskiwany jest poprzez proste przyciÄ™cie odpowiedz impulsowej peÅ‚nego pogÅ‚osu (ograniczenie do okreÅ›lonej iloÅ›ci odbić) Wielkość czasu do momentu odciÄ™cia odbić jest nazywany czasem bramkowania (ang. gate time). Najczęściej stosowany jest w torach efektów niskiej czÄ™stotliwoÅ›ci, np. basów lub perkusji. POGAOS ODWROTNY PARAMETRY POGAOSU Predelay. Parametr predelay okreÅ›la wielkość czasu, przez którÄ… sÅ‚ychać dzwiÄ™k przed nadejÅ›ciem pierwszego odbicia. W niektórych materiaÅ‚ach technicznych (niektórzy producenci) okreÅ›la siÄ™ ten parametr jako czas przed poczÄ…tkiem póznych odbić. W najbardziej rozbudowanych rozwiÄ…zaniach jest możliwe kontrolowanietego parametru wedÅ‚ug obydwu parametrów. REALIZACJA SCHROEDERA Filtry grzebieniowe (ang. comb filtr) oraz filtry allpass byÅ‚y już wymienione na poprzednich wykÅ‚adach. Zatem można zadać pytanie .... jak dziaÅ‚a rozwiÄ…zanie Schroedera ???????? JAK CZAOWIEK LOKALIZUJE DyWIK ? IID (ang. Interaural Intensity Difference) - wewnÄ…trzsÅ‚uchowa różnica intensywnoÅ›ci ITD (ang. Interaural Time Difference) - wewnÄ…trzsÅ‚uchowa różnica czasu HRTF (ang. Head-Related Transfer Function) - efekt filtrujÄ…cy gÅ‚owy i małżowiny usznej (pozwala na dokÅ‚adne okreÅ›lenie kierunku) DRR (ang. Direct to Reverberant Ratio) - stosunek gÅ‚oÅ›noÅ›ci dzwiÄ™ku, który dotarÅ‚ bezpoÅ›rednio, do gÅ‚oÅ›noÅ›ci dzwiÄ™ku po odbiciach (pozwala na okreÅ›lenie odlegÅ‚oÅ›ci) DOKAADNOŚĆ LOKALIZACJI " wiÄ™ksza zdolność okreÅ›lania azymutu niż wysokoÅ›ci - azymut - dla przedziaÅ‚u Ä…30° dokÅ‚adność lokalizacji nawet 1° - z boków gÅ‚owy lokalizacja dużo gorsza dokÅ‚adność 30° - wysokość - blisko horyzontu dokÅ‚adność lokalizacji 9° - ze wzrostem wysokoÅ›ci dokÅ‚adność lokalizacji szybko spada DOKAADNOŚĆ LOKALIZACJI - CD " zdolność lokalizacji zależna od czÄ™stotliwoÅ›ci sygnaÅ‚u - tony niskie < 100 - 150Hz nie możliwe do lokalizacji " zdolność lokalizacji zależna od zmiennoÅ›ci sygnaÅ‚u - proste, staÅ‚e tony sÄ… bardzo trudne do zlokalizowania " dla zebrania wiÄ™kszej liczby informacji czÅ‚owiek porusza gÅ‚owÄ… OSZUKIWANIE ZMYSAU SAUCHU " w konsekwencji w systemie kwadrofonicznym sÅ‚uchacz nie bÄ™dzie mógÅ‚ lokalizować zródeÅ‚ dzwiÄ™ku w panoramie z boków i z tyÅ‚u. " aby lokalizacja byÅ‚a możliwa potrzeba wiÄ™kszej liczby gÅ‚oÅ›ników OTACZANIE DyWIKIEM Technika otaczania dzwiÄ™kiem szybko rozwija siÄ™, wraz z rozwojem technologicznym, w dwóch kierunkach: 1. Filmy w sali kinowej odbiór zbiorowy ( noÅ›niki dzwiÄ™ku: taÅ›ma filmowa, pÅ‚yty). 2. Filmy i odtwarzanie dzwiÄ™ku w warunkach domowych (kino domowe) odbiór indywidualny (noÅ›niki dzwiÄ™ku: strumieniownie, pÅ‚yty ). NiedoskonaÅ‚oÅ›ci stereofonii dwukanaÅ‚owej: 1. WÄ…ska panorama dzwiÄ™kowa (tylko z przodu). 2. MaÅ‚y obszar poprawnej lokalizacji pozornych zródeÅ‚ dzwiÄ™k,co jest szczególnie ważne przy sÅ‚uchaniu zbiorowym. IDEA SYSTEMÓW WIELOKANAAOWYCH Przy opracowywaniu nowych, wielokanaÅ‚owych systemów otaczania dzwiÄ™kiem decyduje siÄ™ przede wszystkim o tym: 1. JakÄ… liczbÄ™ kanałów (gÅ‚oÅ›ników) powinien zawierać dany system stereofoniczny. 2. Jak powinny być rozmieszczone gÅ‚oÅ›niki w stosunku do sÅ‚uchacza. Najlepiej gdy: liczba kanałów transmisyjnych (możliwie duża, ograniczona jednak kosztem i komplikacjÄ… systemu) równa jest liczbie gÅ‚oÅ›ników; rozmieszczenie gÅ‚oÅ›ników poszczególnych kanałów daje najlepszÄ… zgodność psychoakustycznÄ… charakterystyk przestrzennych systemu stereofonicznego i sÅ‚uchu. SYSTEMY WIELOKANAAOWE SYSTEM GAOÅšNIKÓW 3/4 KINO DOMOWE Ekran 1 HDTV - szerokość ekranu = 3H (2²1 = 33°) Ekran 2 - szerokość ekranu = 2H (2²2 = 48°) H: wysokość ekranu B: szerokość bazy gÅ‚oÅ›nikowej PODSUMOWANIE Nazwa A/D Ilość kanałów Zastosowanie zdekodowanych Dolby Stereo Analogowy 4 KINO Dolby Surround Analogowy 3 (4) DOM Dolby SR Analogowy 4 KINO Dolby Pro Logic Analogowy 4 DOM Dolby Pro Logic Analogowy 5 DOM II Dolby Digital Cyfrowy 5.1 KINO/DOM (AC-3) MPEG-II Cyfrowy 5.1 (7.1) DOM PODSUMOWANIE Nazwa A/D Ilość kanałów Zastosowanie zdekodowanych Digital DTS Cyfrowy 5.1 KINO Sound Digital DTS Cyfrowy 5.1 DOM Surround SDDS Cyfrowy 7.1 KINO Dolby Digital Cyfrowy 6.1 KINO/DOM Sourround EX DTS-ES Matrix Cyfrowy 6.1 KINO/DOM DTS-ES Discrete Cyfrowy 6.1 KINO/DOM IMAX PSE Cyfrowy 5.1+PSE KINO DIGITAL CINEMA SOUND Digital Cinema Sound (DCS) jest wÅ‚aÅ›ciwie technikÄ… ksztaÅ‚towania elektronicznego sygnałów w systemie 5.1 kanałów. Umożliwia ona otoczenie dzwiÄ™kiem przez wirtualne zródÅ‚a dzwiÄ™ku ( wirtualne gÅ‚oÅ›niki ) za pomocÄ… mniejszej liczby gÅ‚oÅ›ników rzeczywistych (kanałów). Proces generowania wirtualnych gÅ‚oÅ›ników opiera siÄ™ na takich samych zasadach, na jakich sÅ‚uch dokonuje lokalizacji zródeÅ‚ dzwiÄ™ku. PodstawÄ™ stanowiÄ… tu zależnoÅ›ci amplitudowo-fazowe miÄ™dzy falami docierajÄ…cymi do uszu sÅ‚uchacza. Tworzenie gÅ‚oÅ›ników wirtualnych odbywa siÄ™ w drodze obróbki sygnałów dzwiÄ™kowych przez procesory DSP, wynikiem dziaÅ‚ania, których jest wzajemna eliminacja fal dzwiÄ™kowych bÄ…dz wzajemne ich opóznienie (wrażenie oddalenia zródeÅ‚ dzwiÄ™ku). DIGITAL CINEMA SOUND - cd Przy użyciu DCS, za pomocÄ… dwóch gÅ‚oÅ›ników Ls i Rs można wytworzyć wirtualnÄ… Å›cianÄ™ dzwiÄ™ku przy użyciu okreÅ›lonej liczby procesorów dzwiÄ™ku, co spowoduje wrażenie istnienia dodatkowych trzech par gÅ‚oÅ›ników surround. DIGITAL CINEMA SOUND - tryb Virtual Multi-rear A gÅ‚oÅ›niki surround po bokach B gÅ‚oÅ›niki surround za sÅ‚uchaczem. DIGITAL CINEMA SOUND - tryb Virtual Rear Shift Mode A gÅ‚oÅ›niki surround po bokach B gÅ‚oÅ›niki surround za sÅ‚uchaczem. DIGITAL CINEMA SOUND - tryb Small Room Tryby wirtualne dla maÅ‚ych pomieszczeÅ„ przy zastosowaniu tylko trzech przednich gÅ‚oÅ›ników.