Опубликовано: 21.09.2020  
Свёрточный ревербератор

Свёрточный ревербератор

Свёрточный ревербератор отличается от других ревербераторов принципом действия. Он основан не на задержке аудиосигнала и обратной связи, а на математической операции свертки аудиосигнала с импульсной характеристикой.

Об импульсной характеристике (Impulse Response)

Информация об акустических свойствах любого помещения содержится в его импульсной характеристике — зарегистрированном отклике на импульсный акустический сигнал. Если у вас есть библиотека импульсных характеристик, то музыку, синтезированную или записанную в домашней студии, вы можете воспроизводить так, как будто она звучит совершенно в других условиях, например в каком-либо из всемирно известных концертных залов или оперных театров.

 

Convolution

Для того чтобы можно было воспользоваться импульсной характеристикой в подобных целях, необходима программа, которая выполняла бы особую математическую операцию — цифровую свертку обрабатываемого сигнала и импульсной характеристики. Устройства, реализующие такую обработку, часто называют конвольверами. Сверточный ревербератор и есть не что иное, как конвольвер, дополненный средствами редактирования импульсной характеристики, сервисными функциями и элементами регулировки некоторых параметров обработки.

 

Свёрточный ревербератор

Таким образом, сверточный ревербератор — это ревербератор, основанный на цифровой свертке (Convolution) обрабатываемого звукового сигнала с импульсной характеристикой (Impulse Response) концертного зала (или моделируемого реального звукотехнического прибора).

Как видно из определения, здесь есть два важных термина: свертка (Convolution) и импульсная характеристика (Impulse Response). Попробуем пояснить их вкпатце. Отметим, что этот материал в радиотехнике занимает достаточно большое количество страниц и формул, поэтому здесь это описание очень упрощённое.

Итак, в теоретической радиотехнике разработано несколько способов расчета отклика некоторой линейной электрической цепи на поступающий сигнал. Если рассматривается нестационарный переходный процесс (а реверберация как раз таковым и является), то адекватным математическим аппаратом будет описание электрической цепи её импульсной характеристикой. При этом сигнал на выходе цепи получают путем свертки импульсной характеристики с входным сигналом.

 

Что представляет собой импульсная характеристика?

По существу, это тот сигнал, который появится на выходе цепи в результате воздействия на её вход единичного импульса, длительность которого стремится к нулю, а величина — к бесконечности. Подобный идеализированный импульс называют дельта-импульсом. Он является математической абстракцией — в природе таких сигналов не существует. Но можно сформировать очень короткий импульс, приближающийся по свойствам к дельта-импульсу.

Итак, мы пропускаем через исследуемую цепь короткий импульс, в результате чего получаем импульсную характеристику (и, конечно, так или иначе ее фиксируем). Но это только полдела. Нас ведь интересует отклик цепи не на тестовый импульс, а на некий реальный сигнал непредсказуемой формы. Тут физика на время отходит в сторонку и уступает место математике. Любую сложную функцию, любой сигнал (например звук оркестра, играющего на сцене концертного зала) можно представить в виде множества дельта-импульсов, сдвинутых во времени друг относительно друга. Если считать, что рассматриваемая цепь линейна, то справедлив принцип суперпозиции: результирующий выходной отклик на весь сигнал равен сумме элементарных откликов на каждый из дельта-импульсов, описывающих его. В свою очередь, математической операцией, позволяющей вычислить результирующий отклик по элементарным откликам, является свертка сигнала с импульсной характеристикой.

 

Что же представляет собой свертка?

Прежде всего, свертка — это операция, выполняемая над двумя сигналами (или над парой «сигнал — импульсная характеристика»; характеристика — тоже сигнал, но только зафиксированный в памяти вычислительного устройства). В результате формируется третий сигнал — свертка двух исходных.

Первое значение свертки получают так: для каждого момента времени (на интервале существования сигналов) отсчет одного сигнала умножают на отсчет второго сигнала, результаты умножения складывают. Чтобы получить второе значение свертки, один из сигналов предварительно сдвигают на время, равное интервалу между отсчетами, затем опять следует серия перемножений и суммирование. Остальные значения свертки получают аналогичным образом: сдвиг, перемножения, суммирование, сдвиг, перемножения, суммирование и т. д.

Особенность применения поясненных методов для реализации звуковых эффектов состоит в том, что не всегда импульсная характеристика здесь описывает свойства именно электрической цепи. Чаще она несет в себе информацию об акустических свойствах того или иного помещения. Разумеется, результаты акустических измерений преобразуются сначала в электрическую, а затем и в цифровую форму.

 

Свёрточный ревербератор. Назначение.

Основное назначение — выполнять свертку любого звукового сигнала, поступающего на его вход (например оцифрованного звука голоса певца), с заранее загруженной импульсной характеристикой.

Что это означает на практике? Если в сверточный ревербератор загрузить импульсную характеристику определенного концертного зала, то после обработки записи, которая на самом деле сделана в домашней студии, у слушателей появится впечатление, что композиция исполняется в этом зале. Ведь в импульсной характеристике как раз и учтены все особенности отражения и поглощения звукового импульса именно в соответствующем ей зале.

 

Как получают импульсную характеристику?

Дело это довольно трудное. При регистрации импульсной характеристики источник звука (акустическую систему) располагают на сцене, а микрофон (иногда несколько микрофонов) — в зрительном зале. Микрофон должен быть поднят над полом на ту же высоту, на которой обычно находятся уши зрителя. Звук, который генерируется источником, как правило, не должен иметь тональную окраску. Хорошо если это действительно будет очень короткий импульс (щелчок). Звук, принятый микрофоном, записывают и редактируют, например, в программе — звуковом редакторе. Полученные цифровые отсчеты звука сохраняют в WAV-файле. Их совокупность фактически и есть импульсная характеристика, используемая при выполнении свертки.

 

Свёрточный ревербератор. Дополнительный вариант использования.

Кроме воссоздания акустической атмосферы конкретных концертных залов есть еще одно, не менее заманчивое применение сверточных ревербераторов. Если в такой программный ревербератор загрузить импульсную характеристику какого-либо реального ревербератора, то вы получите возможность обрабатывать ваши записи этим прибором, не имея его на самом деле. Представьте: не требуется покупать дорогой аппарат, пользуясь вместо прибора его моделью! Нужно всего лишь раздобыть соответствующую импульсную характеристику.

 

Как получить мощный звук живого барабана с помощью сверточной реверберации (пример)

Сверточные ревербераторы предназначены для удобного размещения источника звука в смоделированном пространстве с использованием библиотек импульсных характеристик. Эксперты по живому звуку из MxU демонстрируют, как IR-Live Convolution Reverb может добавить мощный удар малому барабану при микшировании вживую.

Спасибо, что читаете New Style Sound (RSS-лента). Подписывайтесь на новости или RSS и делитесь статьями с друзьями. Что такое RSS (читать). Скачивайте также бесплатные плагины на сайте.

Похожие записи

 
 

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.