动态范围控制
动态范围控制是信号动态范围的自适应调节。信号的动态范围是用dB表示的信号振幅最大值与最小值的对数比。
您可以使用动态范围控制:
将音频信号电平与其环境匹配
防止AD转换器过载
优化信息
抑制低水平噪声
动态范围控制类型包括:
动态范围压缩机-衰减音量大的声音,越过给定的阈值。它们通常用于录音系统,以保护硬件和增加整体响度。
动态范围限制器——一种压缩机,砖墙的声音高于给定的阈值。
动态范围扩展器——在给定阈值以下衰减安静声音的音量。它们经常被用来使安静的声音变得更安静。
噪声门——一种膨胀器,使砖墙的声音低于给定的阈值。
控件实现动态范围控制系统压缩机,扩张器,限幅器,noiseGate音频工具箱™中的系统对象。本教程还提供了动态范围限制系统各个阶段的动态范围限制示例。
该图描述了一个通用的动态范围控制系统。
在动态范围控制系统中,增益信号在侧链中计算,然后应用于输入音频信号。侧链包括:
线性到dB的转换:<年代pan class="inlineequation">
增益计算,将dB信号通过静态特征方程,然后取差值:<年代pan class="inlineequation">
增益随时间平滑:<年代pan class="inlineequation">
补充增益(仅适用于压缩机和限制器):<年代pan class="inlineequation">
dB到线性转换:<年代pan class="inlineequation">
计算得到的增益信号在原始音频信号上的应用:<年代pan class="inlineequation">
线性到dB转换
用于动态范围控制的增益信号对所有动态范围控制器进行dB级处理。dB输出没有参考;这是一个直接的转换:<年代pan class="inlineequation">
.您可能需要将动态范围控制系统的输出调整到您的系统范围。
获得计算机
增益计算机为动态范围控制提供了第一个增益信号的粗略估计。增益计算机的主成分是静态特性。每种类型的动态范围控制都有不同的静态特性,具有不同的可调属性:
阈值所有静态特性都有一个阈值。在阈值的一边,输入被不加修改地给予输出。在阈值的另一侧,应用压缩、扩展、砖墙限制或砖墙门控。
比—膨胀器和压缩机使您能够调整静态特性的输入输出比高于或低于给定的阈值。
KneeWidth扩展器、压缩器和限制器可以让你调整静态特性的膝盖宽度。静态特征的膝盖位于阈值的中心。膝盖宽度的增加可以在阈值附近创造一个更平滑的过渡。膝盖宽度为0不能提供平滑,被称为艰难的膝盖.膝盖宽度大于零被称为A柔软的膝盖.
在这些静态特征图中,膨胀器、限制器和压缩机的膝宽均为10db。
获得平滑
所有动态范围控制器提供增益平滑时间。增益平滑减少了应用增益的急剧跳跃,这可能会导致伪影和不自然的声音。你可以把增益平滑理解为增益信号的阻抗相加。
的扩张器而且noiseGate物体具有相同的平滑方程,因为噪声门是一种扩展器。的限幅器而且压缩机对象具有相同的平滑方程,因为限制器是一种压缩器。
增益平滑的类型由攻击时间、释放时间和保持时间系数的组合指定。攻击时间和释放时间对应于增益信号从其最终值的10%到90%所需的时间。保持时间是应用增益之前的延迟时间。有关更详细的解释,请参阅各个动态范围控制器页面的算法。
平滑方程
扩张器而且noiseGate
α<年代ub>一个 而且α<年代ub>R由采样率和指定的攻击和释放时间决定:
k样品中指定的保持时间。
C<年代ub>一个 而且C<年代ub>R分别是攻击和释放的持有计数器。
压缩机而且限幅器
α<年代ub>一个 而且α<年代ub>R由采样率和指定的攻击和释放时间决定:
增益平滑示例
研究一个两步输入信号的动态范围压缩的简单例子。在本例中,压缩机的阈值为-10 dB,压缩比为5,并且具有硬膝盖。
展示了增益平滑的几种变化。在顶部,显示了不同攻击时间值的平滑增益曲线,释放时间设置为0秒。在中间,释放时间是变化的,攻击时间保持不变,为0秒。在底部,攻击和释放时间都由非零值指定。
化妆获得
补偿增益适用于压缩器和限制器,其中信号的高分贝部分被衰减或被砖墙化。降低分贝可以显著降低总信号功率。在这种情况下,在增益平滑后再加补增益以增加信号功率。在音频工具箱中,您可以指定一组补偿增益或将补偿增益模式指定为“汽车”.
的“汽车”补偿增益确保0 dB输入结果为0 dB输出。例如,假设压缩机具有软膝的静态特性:
T是阈值,W是膝盖的宽度,和R是压缩比。计算得到的自补增益为静态特性方程在0 dB处的负值:
dB到线性转换
一旦增益信号以dB为单位确定,则将其传输到线性域:<年代pan class="inlineequation">
.
应用计算增益
在动态控制系统的最后一步是应用计算增益乘法在线性域。
示例:动态范围限制器
本例中描述的音频信号是鼓声道的0.5秒间隔。限制器属性为:
阈值= -15 dB
膝宽= 0(硬膝)
攻击时间= 0.004秒
释放时间= 0.1秒
补偿增益= 1 dB
要创建限幅器系统对象™具有这些属性,在MATLAB<年代up>®命令提示符,输入:
限制器(<年代pan style="color:#A020F0">“阈值”, -15,<年代pan style="color:#0000FF">...“KneeWidth”0,<年代pan style="color:#0000FF">...“AttackTime”, 0.004,<年代pan style="color:#0000FF">...“ReleaseTime”, 0.1,<年代pan style="color:#0000FF">...“MakeUpGainMode”,<年代pan style="color:#A020F0">“属性”,<年代pan style="color:#0000FF">...“MakeUpGain”1);
本例提供了动态范围限制器系统各个阶段的可视化演练。
线性到dB转换
输入信号被逐元素转换为dB刻度。
获得计算机
静态特性砖墙将dB信号限制在-15 dB。为了确定导致这种限制的dB增益,增益计算机从静态特性处理的dB信号中减去原始的dB信号。
获得平滑
相对较短的攻击时间规格导致陡峭的曲线时,应用增益突然增加。相对较长的释放时间导致应用增益逐渐减小。
化妆获得
假设有一个具有1db补强增益值的限制器。该补充增益被添加到平滑增益信号中。
dB到线性转换
以dB为单位的增益被逐元素转换为线性比例。
应用计算增益
原始信号乘以线性增益。
参考文献
Zolzer, Udo。“动态范围控制。”数字音频信号处理.第二版。奇切斯特,英国:Wiley, 2008。
扬诺里斯,迪米特里奥斯,迈克尔·马斯伯格和约书亚·d·赖斯。数字动态范围压缩机设计教程与分析音频工程学会杂志.第60卷,第6期,2012,第399-408页。
另请参阅
压缩机 |<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">扩张器 |<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">限幅器 |<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">噪声门 |<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">压缩机
|<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">扩张器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">限幅器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">noiseGate
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增益计算,将dB信号通过静态特征方程,然后取差值:<年代pan class="inlineequation">
增益随时间平滑:<年代pan class="inlineequation">
补充增益(仅适用于压缩机和限制器):<年代pan class="inlineequation">
dB到线性转换:<年代pan class="inlineequation">
计算得到的增益信号在原始音频信号上的应用:<年代pan class="inlineequation">
用于动态范围控制的增益信号对所有动态范围控制器进行dB级处理。dB输出没有参考;这是一个直接的转换:<年代pan class="inlineequation">
.您可能需要将动态范围控制系统的输出调整到您的系统范围。 增益计算机为动态范围控制提供了第一个增益信号的粗略估计。增益计算机的主成分是静态特性。每种类型的动态范围控制都有不同的静态特性,具有不同的可调属性: 在这些静态特征图中,膨胀器、限制器和压缩机的膝宽均为10db。 所有动态范围控制器提供增益平滑时间。增益平滑减少了应用增益的急剧跳跃,这可能会导致伪影和不自然的声音。你可以把增益平滑理解为增益信号的阻抗相加。 的 增益平滑的类型由攻击时间、释放时间和保持时间系数的组合指定。攻击时间和释放时间对应于增益信号从其最终值的10%到90%所需的时间。保持时间是应用增益之前的延迟时间。有关更详细的解释,请参阅各个动态范围控制器页面的算法。
α<年代ub>一个
k C<年代ub>一个
α<年代ub>一个
研究一个两步输入信号的动态范围压缩的简单例子。在本例中,压缩机的阈值为-10 dB,压缩比为5,并且具有硬膝盖。 展示了增益平滑的几种变化。在顶部,显示了不同攻击时间值的平滑增益曲线,释放时间设置为0秒。在中间,释放时间是变化的,攻击时间保持不变,为0秒。在底部,攻击和释放时间都由非零值指定。 补偿增益适用于压缩器和限制器,其中信号的高分贝部分被衰减或被砖墙化。降低分贝可以显著降低总信号功率。在这种情况下,在增益平滑后再加补增益以增加信号功率。在音频工具箱中,您可以指定一组补偿增益或将补偿增益模式指定为 的
T
一旦增益信号以dB为单位确定,则将其传输到线性域:<年代pan class="inlineequation">
. 在动态控制系统的最后一步是应用计算增益乘法在线性域。 本例中描述的音频信号是鼓声道的0.5秒间隔。限制器属性为: 阈值= -15 dB 膝宽= 0(硬膝) 攻击时间= 0.004秒 释放时间= 0.1秒 补偿增益= 1 dB 要创建 本例提供了动态范围限制器系统各个阶段的可视化演练。 输入信号被逐元素转换为dB刻度。 静态特性砖墙将dB信号限制在-15 dB。为了确定导致这种限制的dB增益,增益计算机从静态特性处理的dB信号中减去原始的dB信号。 相对较短的攻击时间规格导致陡峭的曲线时,应用增益突然增加。相对较长的释放时间导致应用增益逐渐减小。 假设有一个具有1db补强增益值的限制器。该补充增益被添加到平滑增益信号中。 以dB为单位的增益被逐元素转换为线性比例。 原始信号乘以线性增益。 Zolzer, Udo。“动态范围控制。” 扬诺里斯,迪米特里奥斯,迈克尔·马斯伯格和约书亚·d·赖斯。数字动态范围压缩机设计教程与分析 压缩机
压缩机
扩张器
限幅器
noiseGate
线性到dB转换
获得计算机
阈值
比
KneeWidth
获得平滑
平滑方程
扩张器
压缩机
增益平滑示例
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dB到线性转换
应用计算增益
示例:动态范围限制器
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线性到dB转换
获得计算机
获得平滑
化妆获得
dB到线性转换
应用计算增益
参考文献
另请参阅
压缩机
|<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">扩张器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">限幅器
|<年代pan itemscope itemtype="//www.tatmou.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">noiseGate
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