WYKŁAD II

Dr inż. Sławomir Przyłucki

[e-mail]

Realizacja efektu flanger

Efakt chorus i pokrewne metody przetwarzania
Modulatory pierścieniowe
Procesory dynamiki. Ekspander.
Wykorzystanie kompresorów
Equalizer oraz equalizer graficzny

MATERIAŁY: ftp://ftp.spg51.net

User: mpns
Passwd: mpns2011

WYKORZYSTANIE SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO

Sprzężenie zwrotne wzmacnia efekt przesunięcia fazy – dodaje
się część wyjścia filtra na jego wejście. Wzmocnienie efektu
jest sterowane przez głębokość sprzężenia (gain)

STEREO PHASE SHIFTER

Stereo phaser wykorzystywany jest w liniach przetwarzania dźwięku

razem z efektami flanger/chorus i składa się z dwóch filtrów typu
allpass, w których notches występują przy różnych częstotliwościach.
Miksowanie sygnałów wyjściowych z filtrów pozwala na wybór

dominujacych „wycięć” częstotliwości a nawet tworzenie nowych.

KROK DALEJ – EFEKT FLANGER

Flanger generuje bardzo charakterystyczny dźwięk, najczęściej

określany jako podobny do dźwięku odrzutowca przelatującego

tuż nad głową.

Flanging jest szczególnym przypadkiem omawianego

poprzednio przesunięcia fazy. We flangerze, dźwięk zawiera
zestaw równomiernie rozłożonych notches a w przypadku efektu

przesunięcia fazy to rozłożenie mogło być dowolnie kształtowane
wzdłuż spektrum sygnału.

Flanging tworzony jest poprzez zmiksowanie sugnału

pierwotnego z „delikatnie”/bardzo słabo opóźnioną jego kopią a
opóźnienie nieustannie się zmienia.

DZIAŁANIE FLANGERA

Kiedy słucha się dżwięku poddanego efektowi flanger, nie można

określić/usłyszeć echa ponieważ ma ono niezwykle małą wartość
(typowo 1 do 10 ms a człowiek rozpoznaje opóźnienia większe niż 50-70
ms). Efekt flanger nie tworzy zatem słyszalnego echa ale za to
wprowadza efekt filtrowania sygnału polegający na tworzeniu notches.

Przedstawiony wyżej kształt charakterystyki częstotliwości jest często
nazywany efektem

filtru grzebieniowego (ang. comb filter).

PARAMETRY EFEKTU FLANGER

Charakterystyczne brzmienie efektu flanger powstaje dzięki

przesuwaniu się w czasie notches w górę i w dół osi częstotliwości.

Razem ze zwiększaniem się opóźnienia, notches przesuwają się w

dól osi częstotliwości (przesuwają się w kierunku niższych
częstotliwości). Sposób, w jaki zmienia się opóźnienie jest

definiowane przez tzw. oscylator niskiej częstotliwości (ang. LFO -
Low Frequency Oscillator).

Zmiany opóźnienia, sterowane przez LFO prowadzą do tzw.

modulacji intensywności ( ang. pitch modulation). Odpowiada ona w
pewnym sensie „szybszemu czytaniu” lub „wolniejszemu czytaniu”

ze źródła opóźnionego.

PARAMETRY EFEKTU FLANGER - cd

Opóźnienie (ang. Delay)

Parametr opóźnienie określa wartość minimalnego opóźnienia

sygnału składanego z sygnałem pierwotnym. W przypadku efektu
flager, parametr ten określa najmniejszą wartość zmiennego

opóźnienia.

W dziedzinie częstotliwości, parametr ten określa przy jak dużej

wartości częstotliwości wystąpi pierwszy „ząb” filtru grzebieniowego.
Wraz ze wzrostem częstotliwości, wartość tej częstotliwości maleje.

Głębokość – (ang. Depth of Mix)

Im większa jest głębokość efektu tym wyraźniejsze wycięcia
częstotliwości (notches). W konsolach muzycznych i stołach

reżyserskich, które są urządzeniami wieloefektowymi, zmiana
głębokości jest realizowana w sekcji miksera czyli zazwyczaj
końcowej sekcji toru dźwiękowego.

PARAMETRY EFEKTU FLANGER - cd

Głębokość (Szerokość) rozciągłości efektu flanger (ang. Sweep

Depth (Width))

Głębokość rozciągłości efektu flanger określa jak szerokie są zmiany
opóźnienia – najczęściej parametr ten związany jest bezpośrednio z

szerokością modulacji LFO. Innymi słowy, opisuje on maksymalne,
dodatkowe opóźnienie, jakie jest dodawane do sygnału ponad
opóźnienie określone przez parametr delay.
Minimalna wartość opóźnienia dla dla danego sygnału w efekcie
flanger jest określona przez parametr delay a wartość maksymalna

jest sumą wynikającą z parametru delay i parametru sweep depth.

PARAMETRY EFEKTU FLANGER - cd

Modulator LFO (ang. LFO Waveform)

W niektórych realizacjach efektu flanger możliwa jest zmiana/wybór
kształtu przebiegu fali modulatora LFO. Kształt tej fali determinuje

sposów w jaki opóźnienie w efekcie flanger zmienia się w czasie
(najpopularniejszym kształtem w stosowanych LFO jest kształt trojkąta
)

Szybkość efektu (ang. Speed/Rate)

Parametr ten jest prosty do wyobrazenia sobie. Szybkość efektu
flanger decyduje ile razy na sekundę notches przesuwają się w górę i

w dół. Na podstawie przedstawionych wcześniej wiadomości łatwo
jest wyciągnąć wniosek, ze parametr ten decyduje również o
parametrach „zębów” w filtrze grzebieniowym.

MODYFIKACJE EFEKTU FLANGER

Sprzężenie zwrotne/regeneracja (ang. Feedback/Regeneration)

Bardziej rozbudowane implementacje efektu flanger pozwalają za
zastosowanie sprzężenia zwrotnego. W najbardziej złożonych

rozwiązaniach można również określić czy dodawać czy też
odejmować sygnal sprzężenia zwrotnego. Głębokie sprzężenie

zwrotne prowadzi do utworzenia „metalicznego” brzmienia.
Zastosowanie wzmocnienia w pętli sprzężenia (ang. Feedback gain)
dążącego do jedności może prowadzić do przesterowania lub

przycięcia sygnału wyjściowego.

PODSTAWOWY EFEKTU CHORUS

Podobnie jak w przypadku chóru, który jest zespołem

śpiewaków, efekt chorus polega na modyfikacji brzmienia
pojedynczego instrumentu w taki sposób, by brzmiał jak

zestaw wielu takich samych instrumentów. Często określa
się ten typ efektu jako wprowadzenie głębi lub „soczystości”

do dźwięku.

Algorytm będący podstawą tego efektu nie jest

skomplikowany ani zaskakujący w kontekście poprzednio

omówionych efektów. Idea jego odpowiada sytuacji gdy dwie
osoby grają równolegle ten sam utwór/tą samą frazę. Wtedy

pojawia się większy lub mniejszy brak synchronizacji
przejawiający się wzajemnym opóźnieniem dźwięków.

W przypadku realizacji elektronicznej efektu chorus możliwe

jest również precyzyjne sterowanie nie tylko tym opóźnieniem

ale również rozłożenia/położenia „pitch-y” poszczególnych
instrumentów. .

PODSTAWOWY EFEKTU CHORUS - CD

Zgodnie z informacjami z poprzednich wykładów,

opóźnienie o małej wartości może być w prosty sposob
zrealizowane w oparciu o linie opóźniającą. Troche trudniej

jest zrealizować efekt „rozsynchronizowania” lecz tu z
pomocą przychodzi linia opóźniająca o zmiennej wartości

opóźnienia.

PODSTAWOWY EFEKTU CHORUS - CD

Struktura przedstawiona na rysunku wyżej jest podobny do

struktury efektu flanger. Należy zwrócić jednak uwagę na kilka
podstawowych i istotnych różnic:

Czas opóźnienia (ang. delay) w efekcie chorus jest większy

niż dla flangera i wynosi od 20 do 30 ms. (w przypadku

flangera bylo to od 1 ms do 10 ms.)

W przypadku efektu chorus zazwyczaj nie stosuje się

sprzężenia zwrotnego.

REALIZACJA EFEKTU CHORUS

Podstawową kwestią przy realizacji efektu chorus jest sposób

zmieniania/modyfikacji wartości opóźnienia.

W najbardziej ogólnym przypadku wykorzystywany jest

sterujący przebieg periodyczny, zazwyczaj jest to przebieg
sinusoidalny. Zmienność tego przebiegu jest bardzo mała (ok

3 Hz lub mniej) a generator emitujący taki przebieg jest
określany jako oscylator niskiej częstotliwości LFO (ang. Low

Frequency Oscillator).

REALIZACJA EFEKTU CHORUS

Istnieje możliwość wielu modyfikacji efektu chorus.
Możliwe

jest

np.

zastąpienie

generatora

LFO,

generatorem losowym, co jeszcze bardziej odpowiada
sytuacji jednoczesnego wykonywania frazy przez kilku

wykonawców. Ciekawą modyfikacją jest też różnicowanie
głośności poszczególnych składowych a modyfikacją ta

można sterować za pomocą oddzielnego generatora LFO.

PARAMETRY OKREŚLAJĄCE EFEKT CHORUS

Opóźnienie:

Parametr opóźnienie poprostu określa wielkość
zastosowanego opóźnienia. Precyzyjniej, parametr ten

kontroluje wartość minimalnego opóźnienia i należy przy
tym pamiętać, że zbyt mała wartość tego parametrów
sprawadza efekt chorus do efektu flanger.

PARAMETRY OKREŚLAJĄCE EFEKT CHORUS

Głębokość przesunięcia (ang. sweep depth):

parametr ten określa jak mocno całkowite opóźnienie

zmienia się w czasie. Wyrażany jest w milisekundach a
wartość sumy tego parametru i opóźnienia definiuje

maksymalne opóźnienie w procesie przetwarzania sygnału.
Alternatywne, można traktować ten parametr jako definicje

amplitudy LFO.

GENERATOR LFO W EFEKCIE CHORUS

Przebieg generowany przez LFO definiuje sposób w jaki

opóźnienie zmienia się w czasie. Gdy przebieg ten osiąga
maksimum to opóźnienie ma największą wartość.

Poniżej przedstawione są typowe przebiegi z generatorow

LFO stosowanych w efekcie chorus.

POZOSTAŁE PARAMETRY W EFEKCIE CHORUS

Szybkość efektu (Speed/Rate):

Parametr ten odnosi się do

szybkości z jaką generator LFO „powtarza” swój przebieg.

Polifoniczność (Number of Voices):

Typowo, polifoniczny efekt

chorus wykorzystuje pojedynczy generator LFO dla wszystkich

składowych, lecz dla każdego głosu przebieg LFO ma rożną fazę.
Oczywiście, możliwe jest zastosowanie wielu generatorów LFO.

MODULATORY PIERŚCIENIOWE

Modulator pierścieniowy (ang. ring modulator) jest prostym

urządzeniem, zniekształcającym pierwotne brzmienie instrumentu,
prowadząc nawet do tworzenia zupełnie nowych brzmień.

W praktyce, efekt ten polega na połączeniu dwóch sygnałów (każdy

o tej różnej częstotliwości) i otrzymaniu na wyjściu sumy oraz różnicy
tych częstotliwości.

Wynikowe częstotliwości są zazwyczaj nieharmoniczne co może

często prowadzić do brzmień pełnych dysonansów. Trudność w
doborze sygnałów wejściowych prowadzi do do tego, że efekt ten
nie jest bardzo szeroko stosowany.

DZIAŁANIE MODULATORÓW PIERŚCIENIOWYCH

W przypadku tego efektu mamy do czynienia z pewnym

typem modulacji.

Modulacja oznacza zmianę określonych parametrów tonu

dźwiękowego, takich jak amplituda, częstotliwość czy też
faza.

W modulatorach pierścieniowych wykorzystywana jest

modulacja amplitudy w swojej najprostszej postaci, tj.
mnożenia sygnałów.

PRZYKŁADY DZIAŁANIA MODULATORÓW PIERŚCIENIOWYCH

Większość prostych modulatorów tego typu posiada tylko

jedno wejście do podłączenia danego instrumentu. Inne
sygnały są wytwarzane przez wewnętrzne (wbudowane)

generatory (tzw. generatory nośnej).

W niektórych rozwiązaniach możliwe jest wybranie/dostrojenie

częstotliwości tych generatorów. W najbardziej rozbudowanych
implementacjach modulatorów pierścieniowych możliwe jest
podłączenie dwóch i więcej instrumentów. Oczywiście nic nie

stoi na przeszkodzie by dźwięk był generowany wyłącznie na
bazie kilku wewnętrznych generatorów.

Należy pamiętać, że dźwięk instrumentów zawiera wiele

składowych częstotliwości i wszystkie one podlegają
sumowaniu i odejmowaniu składowych częstotliwości –

problemy z odczuciem dysharmonii.

.

WYKORZYSTANIE EKSPANDERÓW

Ekspander jest podstawowym przykładem procesora dynamiki.

Zgodnie z nazwą, rozszerza on zakres dynamiki sygnału tak, że
sygnały o niskim poziomie/amplitudzie są tłumione a sygnały o
wyższym poziomie/głośniejsze są pozostawiane bez zmian (tj. nie są

tłumione ani wzmacniane).

Takie działanie jest dokładnie odwrotne od innego, popularnego

procesora dynamiki, tj. kompresora.

Z punktu widzenia redukcji szumów, rozwiązanie ekspadera

redukuje ich zawartość (ang. the noise gate). W sygnale wyjściowym
szum (odstęp sygnału od szumu) jest zdecydowanie mniejszy czesto
utożsamiany z ciszą.

PARAMETRY EKSPANDERÓW

Poziom sygnału wejściowego jest podany na osi x (rysunek po

prawej) a poziom sygnału wejściowego na osi y.

PARAMETRY EKSPANDERÓW

Kiedy linia przetwarzania ułożona jest pod kątem 45 stopni to

wzmocnienie ekspandera wynosi 1 (poziom sygnału wejściowego

jest identyczny z poziomem wejściowym) . Punkt, w którym zmienia
się nachylenie prostej przetwarzania nazywany jest progiem

ekspandera (ang. threshold). Położenie tego punktu jest jednym z
podstawowych parametrów ekspandera.

PARAMETRY EKSPANDERÓW - cd

Wielkość poszerzenia dynamiki w ekspanderze jest

wyrażana jako stosunek, np. : 2:1, 4:1, itd. Stosunek ten
opisuje zmianę poziomu sygnału wejściowego w

odniesieniu do sygnału wejściowego, oczywiście jeśli
sygnał wejściowy jest poniżej punktu granicznego.

Przykładowo, przy stosunku 4:1, spadek poziomu sygnału

wejściowego o 3 dB wywoła spadek sygnału wyjściowego o
12 dB.

PARAMETRY EKSPANDERÓW - cd

W przypadku ustawienia wysokich wartości ekspansji, np.
1:10, charakterystyka przetwarzania poniżej progu

zaczyna zbliżać się do linii pionowej. Ekspader o takich
ustawieniach nazywany jest bramką szumu (ang. noise

gate). Sygnały o niskim poziomie są bardzo mocno
tłumione a w szczególnym przypadku, całkowicie
usuwane. Jeśli poziom sygnału szumu w stosunku do

sygnału użytecznego jest odpowiednio mały to możliwe
jest takie ustawienie progu by praktycznie ten szum

usunąć z przebiegu wyjściowego.

UWAGA: Zmiana tłumienia/wzmocnienia dla danej próbki
wejściowej trwa skończoną wielkość czasu. Prowadzi to do

konieczności rozważania, w przypadku ekspanderów ale i
kompresorów, ich parametrów dynamicznych.

PARAMETRY DYNAMICZNE

W przypadku procesorów dynamiki, najważniejszymi

parametrami dynamicznymi są:

czas narastania (ang. attack)

czas narastania (ang. attack)

oraz czas opadania (ang. release times).

oraz czas opadania (ang. release times).

Czas narastania jest czasem jaki jest wymagany by by

wzmocnienie osiągneło wartość 1 po tym jak poziom sygnału
wejściowego przekroczył próg.

PARAMETRY DYNAMICZNE

Analogicznie, czas niezbędny do zmniejszenia wartości

wzmocnienia do wymaganej wartości po tym jak poziom

sygnału wejściowego znalazł się poniżej progu nazywany jest
czasem opadania.

WYKORZYSTANIE KOMPRESORÓW

Kompresor to kolejny przykład procesora dynamiki

wykorzystujący zmienne wzmocnienie sygnału, zależne od

poziomu sygnału wejściowego.

W przeciwieństwie do ekspandera, wzmocnienie maleje gdy

poziom sygnału wejściowego się zwiększa.

WYKORZYSTANIE KOMPRESORÓW

Wysokie wartości stosunku, np.: 10:1, prowadzi do przekształcenia

krzywej przetwarzania powyżej progu do postaci linii prawie

poziomej. Kompresor z takimi ustawieniami nazywany jest
ogranicznikiem (ang. limiter)

PARAMETRY DYNAMICZNE KOMPRESORA

Efekt ogranicznika krosowego (ang. ducking/cross limiting) polega

na uzależnieniu zmian wzmocnienia od zewnętrznego sygnału (a nie

od poziomu sygnału pierwotnego). Kiedy np. jeden sygnał ma
większy poziom, drugi jest tłumiony.

Typowe wykorzystanie to obsługa sygnału prezentera w stacji

radiowej, ktory gdy rozpoczyna mówić, automatycznie doprowadza
do stłumienia np. muzyki.

W studiach muzycznych efekt ten wykorzystywany jest do

podkreślania jakiegoś elementu w utworze, np. perkusji lub gitary

basowej.

EFEKT OGRANICZNIKA KROSOWEGO

INNE EFEKTY NA BAZIE KOMPRESORA

'De-esser'

W efekcie tym, zamiast „obserwować” poziom sygnału wejściowego,
pod uwagę brana jest określona częstotliwość lub zakres

częstotliwości. W praktyce stosuje się w tym układzie ograniczniki
wysokiej częstotliwości. Po odfiltrowaniu sygnału wejściowego, gdy
poziom dla częstotliwości wysokich przekroczy próg, tylko one są

tłumione.

Gdy kompresor/ekspander jest stosowany wraz z innymi efektami,

najczęściej umiejscawia się go na początku łańcucha efektów (np. ze
wzgledu na własności szumowe).

UWAGA: Należy pamiętać, ze co prawda kompresor wzmacnia szum
ale ponieważ inne/kolejne efekty też mogą wnosić szum to gdy

umiejscowi się kompresor na końcu, wzmocni on cały/sumaryczny
szum !!!!