Runciter Искажающий фильтр О фильтрах cutoff и resonance ndash Инструкция по эксплуатации U He Uhbik

Sytrus фильтры основы

В синтезаторе Sytrus есть 3 одинаковых фильтра (но их можно настроить по разному). Для того чтобы отправить оператор на фильтр поверните ручки в красной области как показано на рисунке ниже:

Sytrus matrix filter.png

  • Зелёная область — включение фильтра.
  • Красная — включение операторов. На рисунке включены операторы:
      послан на 1й фильтр. послан на 2й фильтр. послан на 3й фильтр.

    Параметры фильтра [ править ]

    Откройте вкладку Sytrus filt1.png. И обратите внимание на эту часть окна:

    Sytrus cut res.png

    • Cut (красная область Cutoff) — срез частот (зависит от выбранного типа фильтра (зелёная область)).
    • Res (жёлтая область Resonance) — добавление резонанса в точке среза (зависит от Cut).
    • Тип фильтра (зелёная область) — выбор типа фильтра. Для того чтобы выбрать другой тип фильтра нажмите левой кнопкой мыши и потяните вверх или в низ, или же нажмите правой кнопкой мыши и выберите из списка.

    По сути эти параметры это обычный эквалайзер. Рассмотрим как фильтры LP и HP влияют на звук. Все примеры будут приводится на звуке шума. Голубая полоса, это АЧХ шума без фильтрации, красная полоса после применения фильтра: LP

    Sytrus lp lit.png

    Sytrus hp lit.png

    Как видно из рисунков выше LP фильтр отфильтровывает частоты начиная с высоких, а HP фильтр начинает с низких. Ниже приведены анимационные картинки влияния параметров этих фильтров на звук:

    Огибающие [ править ]

    Для параметров Cut и Res также можно нарисовать свои огибающие (Sytrus env.png) как и для громкости звука в предыдущих статьях (Sytrus огибающая). Или же заново нарисовать огибающую для Sytrus vol.png.

    Sytrus cut res 2.png

    Стоит обратить внимание, что нарисованная огибающая для параметра Cut будет применяться не полностью на весь регулятор, а только до того места где стоит параметр Cut (оранжевая точка на рисунке ниже напротив установки регулятора). Вторая оранжевая точка (откуда выходит жёлтая стрелка) это начало огибающей (диапазон). Этот диапазон зависит от регулятора ENV (оранжевая область), если регулятор повернуть на 0 то огибающая (жёлтая область) не будет работать, если на 100%, то огибающая будет начинаться с начала Cut. Точно также для параметра Res.

    Sytrus cut env.png

    Sytrus cut env b.png

    Importantly.png Написанное выше про параметр ENV — неверно. Вот правильное объяснение его функции:

    График огибающей является биполярным и значение «0» находится в середине. Максимальное значение графика это «1». А минимальное «-1». Это значение умножается на значение регулятора ENV.

    Т.е. регулятор Cut задаёт частоту середины огибающей. А параметр ENV — то, на сколько процентов она изменяет значение регулятора Cut вверх и вниз.

    Чтобы огибающая изменяла частоту фильтра ниже регулятора Cutoff, график нужно рисовать с низу до середины. Чтобы огибающая изменяла частоту фильтра выше параметра Cutoff, график должен быть выше середины.

    Источник

    Runciter, Искажающий фильтр, О фильтрах cutoff и resonance – Инструкция по эксплуатации U-He Uhbik

    Страница 25: Distortion, Runciter: искажающий фильтр, О фильтрах, Cutoff и resonance

    background image

    Искажающий фильтр

    Фильтры очень драматично влияют на формирование звука инструментов — это одна из причин, почему после

    стольких лет они до сих пор популярны. Технически связанные с эквалайзерами, фильтры часто используются

    гораздо более радикально и творчески.
    Существует несколько классических дизайнов с различными характеристиками. Наиболее известными

    являются так называемые каскадные и переменные фильтры. Оба этих типа предлагают несколько режимов

    (нижних частот, полосовой и верхних частот), а также цепь обратной связи для резонансов. Как и в

    эквалайзерах, обратная связь усиливает частоты около точки среза, но в отличие от эквалайзера, возможность

    подчеркнуть частоты до возникновения автоколебаний считается желательной. Runciter работает по принципу

    переменного фильтра и включает в себя низкочастотный, полосовой и высокочастотный фильтры вместе с

    Фильтры низких частот можно найти практически во всех аналоговых синтезаторах и их цифровых

    эмуляциях. Модуляция частоты среза фильтра через генератор огибающей стала настолько обычной

    практикой, поэтому большинство синтезаторов для этой цели включают в себя отдельную огибающую.

    Модуляция среза фильтра с помощью генератора огибающей также подходит для фильтрации на основе

    эффектов, поэтому Runciter предлагает несколько вариантов огибающих.
    Другой интересной характеристикой фильтров является овердрайв. В зависимости от схемы устройства,

    некоторые компоненты могут легко выйти за пределы натурального звучания, в результате создавая странные,

    но приятные искажения. Вскоре в фильтры начали специально включать модули пост-искажений, например а

    педаль вау-вау. Runciter следует тому же принципу: Он не только эмулирует перегрузку компонентов, но также

    включает в себя мощный каскад искажений.

    и Resonance

    Регулятор cutoff контролирует частоту фильтра в логарифмическим диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Край

    регулятора показывает частоту, а центр отображает ту же информацию в октавах (от 0 до 10). 1 единица

    соответствует 1 октаве.

    Обратная связь (resonance) в Runciter может быть от очень мягкой, до близкой к автоколебаниям.

    Источник

    

    Терминология цифровых фильтров, страница 3

    Фильтр (для) децимации (Decimation Filter) – цифровой фильтр нижних частот с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтр), у которого выходная скорость отсчетов меньше, чем входная. Для избежания проблем связанных с элайзингом (наложением спектров) выходная скорость отсчетов не должна нарушать критерия Найквиста.

    Полуполосовой фильтр (Half-band filter) – тип КИХ-фильтра, у которого переходная область центрирована около четверти частоты отсчетов, или . В частности, конец полосы пропускания и начало полосы задерживания приходятся на два участка, примыкающие к частоте . Такие фильтры часто используются в фильтрации для децимации (прореживания), поскольку (почти) половина коэффициентов во временной области в них является нулевой. Это значит, к примеру, вы можете получить характеристики M-элементного фильтра с конечной импульсной характеристикой при вычислительных затратах умножений на отсчет выходного сигнала фильтра.

    Фильтр нижних частот (ФНЧ, Low-pass filter) – фильтр, который пропускает низкие частоты и ослабляет высокие, как показано на рисунке 6. Например, мы сталкиваемся с низкочастотной фильтрацией, когда увеличиваем нижние звуковые частоты (или ослабляем высокие звуковые частоты) на наших домашних стереосистемах, так как низкочастотные компоненты музыки становятся более интенсивными.

    Фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтр, Infinite Impulse Response Filter) – определяет класс цифровых фильтров, которые могут иметь и нули и полюса в z-плоскости. БИХ-фильтры не обязательно являются устойчивыми и в большинстве своем имеют нелинейную фазовую характеристику. Для определенного порядка БИХ-фильтры имеют более крутую переходную область спада амплитудно-частотной характеристики, чем КИХ-фильтры.

    Фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтр, Finite Impulse Response (FIR) Filter) – определяет класс цифровых фильтров, у которых существуют только нули в z-плоскости. Главным следствием этого является то, что КИХ-фильтры всегда устойчивы и имеют линейную фазовую характеристику (до тех пор, пока коэффициенты фильтра симметричны). Для определённого порядка КИХ-фильтры имеют гораздо более плавный спад в переходной области, чем цифровые БИХ-фильтры.

    Фильтр с линейной фазой (Linear Phase Filter) – фильтр, который имеет постоянное изменение фазы выходного сигнала в зависимости от частоты. Результирующий график фазы от частоты является прямой линией. По существу, групповая задержка фильтра линейной фазы является постоянной. Линейность фазы является важным критерием для фильтров, используемых в коммуникационных системах.

    Форм-фактор (коэффициент формы (кривой), Shape Factor) – термин используется для определения крутизны спада характеристики фильтра. Форм-фактор обычно определяется как отношение ширины полосы пропускания фильтра плюс ширина переходной области к ширине полосы пропускания. Для идеального фильтра область перехода имеет нулевую длину, а форм-фактор равен единице. Термин форм-фактора очень долго использовался в радиочастотной(RF) области для описания аналоговых фильтров, и определялся как отношение ширины полосы пропускания фильтра на уровне 60 ДБ к ширине полосы пропускания на уровне 3 ДБ.

    Функция Баттерворта (Butterworth Function) – математическая функция, используемая для получения максимально плоской амплитудной характеристики фильтра без рассмотрения линейности фазы или изменений групповой задержки. У фильтра, спроектированного на основе функции Баттерворта, нет пульсаций амплитуды как в полосе пропускания, так в полосе задерживания (полосе затухания). К сожалению, фильтры Баттерворта определенного порядка (filter order) имеют самую широкую переходную область среди самых популярных функций проектирования фильтров.

    Функция Бесселя (Bessel Function) – математическая функция, используемая для получения наиболее линейной фазовой характеристики у БИХ-фильтров. Более точно – фильтр, спроектированный с помощью функции Бесселя, имеет максимально постоянную групповую задержку.

    Функция Чебышева (Chebyshev Function) – математическая функция, используемая для получения фильтров с неравномерностями в полосе пропускания или полосе задерживания. Фильтры Чебышева могут быть спроектированы так, что частотная характеристика будет с пульсациями в полосе пропускания и плоской полосой задерживания (фильтры Чебышева первого порядка) или с плоской полосой пропускания и пульсациями в полосе задерживания (фильтры Чебышева второго порядка). Фильтры Чебышева не могут иметь пульсаций в полосе пропускания и полосе задерживания одновременно. У цифровых фильтров, построенных на основе функций Чебышева, более крутой спад в переходной области, но более нелинейная фазовая характеристика, чем, скажем, у фильтров Баттерворта.

    Центральная частота ( Center Frequency) – частота, лежащая в средней точке полосового фильтра. На рис.5 обозначена — центральная частота полосового фильтра.

    Цифровой фильтр (Digital Filter) – вычислительный процесс или алгоритм, преобразующий дискретную последовательность чисел (входной сигнал) в другую дискретную последовательность чисел (выходной сигнал) с изменённым частотным спектром. Цифровая фильтрация может быть реализована в виде программы, оперирующей с данными, хранящимися в памяти компьютера, или может быть осуществлена с помощью предназначенного для этого специального цифрового оборудования.

    Частота среза (граничная частота, Cutoff Frequency) – наивысшая частота полосы пропускания фильтров нижних частот или низшая частота полосы пропускания фильтров высоких частот. Частота среза определяется в точке при спаде на 3ДБ амплитудной характеристики фильтра относительно максимума полосы пропускания. На рис.7 изображена точка — частота среза фильтра нижних частот.

    Рис. 7. Частотный отклик цифрового фильтра нижних частот. Амплитуда, соответствующая полосе задерживания, равна -20 дБ.

    Ширина полосы пропускания (Bandwidth) –будем определять ширину полосы пропускания как ширину полосы частот пропускания фильтра. Для фильтра нижних частот — ширина полосы пропускания равна частоте среза (cutoff frequency). Для полосового фильтра — ширина полосы пропускания обычно определяется как разница частот между верхней и нижней точками полосы при спаде на 3ДБ.

    Эллиптическая функция (Elliptic Function) – математическая функция, используемая для получения самого крутого спада для определенного порядка фильтра (filter taps). Однако, у фильтров, спроектированных с помощью эллиптической функции, также называемых фильтры Кауэра (Cauer filter), самая низкая линейность фазовой характеристики по сравнению с остальными БИХ — фильтрами. У эллиптических фильтров имеются пульсации в полосе пропускания и полосе задерживания.

    Источник

    Процедурная генерация звука в реальном времени. Основы (2 стр)

    • нули влияют на коэффициенты перед входными сэмплами;
    • полюса влияют на коэффициенты перед выходными сэмплами;
    • исходя из данного выше определения: фильтр, построенный из одних нулей, является КИХ-фильтром, а фильтр, в диаграмме которого присутствуют ненулевые полюса, – БИХ-фильтром;
    • нули и полюса должны иметь сопряженную пару (англ. complex conjugate pair) для того, чтобы избавиться от мнимых частей в результирующих коэффициентах;
    • порядок фильтра задается общим количеством полюсов, а не количеством сопряженных пар: фильтр с полюсами в точках (0.5, π/2) и (0.5, -π/2) является фильтром второго порядка, хотя содержит фактически только один полюс в диапазоне Найквиста;
    • полюса не должны выходить за пределы единичной окружности с центром в точке (0, 0), иначе фильтр будет неустойчивым (говоря в полярных координатах: радиальная координата полюса не должна быть больше единицы).

    Далее будут кратко освещены наиболее часто встречающиеся фильтры с их АЧХ, ФЧХ и диаграммами полюсов-нулей. Во всех примерах в верхней части приводится два графика: синий – АЧХ (шкала диапазона принимаемых значений расположена слева), зеленый – ФЧХ (шкала диапазона – справа). Под графиками находится соответствующая диаграмма полюсов-нулей, в которой для масштаба нарисована единичная окружность, полюса обозначаются крестиками, нули – ноликами. На всякий случай: вещественная ось расположена горизонтально, мнимая – вертикально.

    Low-pass (фильтр нижних частот) + пример резонансного фильтра

    Наверное, самый популярный фильтр. В идеальном варианте: пропускает только частоты ниже частоты среза. Самая простая реализация low-pass фильтра первого порядка – простая линейная интерполяция Oi = α * Ii + (1 – α) * Oi-1 (где O — выходной сигнал, I — входной сигнал, индекс показывает номер сэмпла)
    Для дизайна БИХ-фильтра второго порядка необходимо поместить нули в точку с полярными координатами (1, π), а полюса двигать по вытянутому эллипсу с фокусами, расположенными на вещественной оси в зависимости от необходимой частоты среза (рисунок слева):

    High-pass (фильтр верхних частот)

    С этим фильтром все аналогично, только нули стоит располагать в полярных координатах (1, 0), как на рисунке ниже:

    Band-pass (полосовой или полосно-пропускающий фильтр)

    Фильтр, в идеальных условиях не изменяющий частоты в пределах своей полосы пропускания (англ. passband), а за ее пределами – заглушающий частоты полностью. Однако, как и в случае с остальными фильтрами, на практике реализация данного типа фильтров дает далеко не идеальную АЧХ, и поэтому типичный полосовой фильтр выглядит как-то так:

    Band-reject / Notch (полосно-заграждающий фильтр / фильтр-пробка)

    Полосно-заграждающий фильтр – фильтр, противоположный полосному: он заглушает определенный диапазон частот. Эти фильтры так же характеризуют коэффициентом качественности, и в случае с высоким Q-factor (заглушается узкая полоса частот) фильтр называют фильтром-пробкой (англ. notch filter). Примерный дизайн полосно-заграждающего фильтра второго порядка:

    Comb (гребенчатый фильтр)

    Данный фильтр применяется для моделирования реверберации (кратко об этом явлении – ниже) и всяческих других эффектов. Моделировать этот фильтр можно с помощью равномерно распределенных полюсов (на графике ниже АЧХ задается в децибелах, но это практически не меняет общей картины):

    4 полюса в данном примере задают 2 гребня. Ниже пример фильтра шестого порядка:

    All-pass (фазовый фильтр)

    Данный фильтр не меняет амплитуду частот в сигнале, зато меняет фазу. Это в т.ч. используется в таких эффектах, как реверберация и фэйзер.
    Как и в случае с гребенчатым фильтром, существуют классический («диаграмма – передаточная функция – коэффициенты») и упрощенный (с помощью линии задержки и циклов связей) способы задания фильтра. Упрощенный способ представлен ниже:

    Переменная m в данной реализации задает поведение ФЧХ (на рисунке выше m = 10). Конечно же, в первую очередь, m задает порядок фильтра (а значит количество пар полюсов-нолей, равномерно раскиданных по единичной окружности), но это, главным образом, влияет на вид ФЧХ. Для того, чтобы понять, как именно, необходимо взять какой-нибудь инструмент для создания фильтров (об этом ниже), и поиграться с диаграммой полюсов-нолей. Вот, например, характеристики фазового фильтра шестого порядка:

    Стоит отметить, что на рисунках, показывающих фазовый фильтр, смотреть на график АЧХ (синий) не стоит, так как он имеет форму, отличную от горизонтальной линии, только из-за неточностей чисел с плавающей точкой: на левой шкале можно увидеть, что диапазон амплитуд, на самом деле, стремится к нулю. Для того, чтобы показать альтернативные версии фазового фильтра с неравномерным распределением полюсов и нулей на круге (и того, как меняется ФЧХ), ниже приведены примеры фазовых фильтров первого и второго порядков с их дизайнами:

    Как можно заметить, в полярных координатах каждый полюс имеет аналогичный ноль (с тем же углом), однако, радиальная координата его обратна радиальной координате полюса: rz = 1 / rp.

    Программное обеспечение

    Все примеры дизайна фильтров в этой статье были созданы в программном дополнении к математическому пакету Matlab, которое называется Signal Processing Toolbox, а более точно – в Filter Designer & Analysis Tool (FDATool), которая является частью упомянутого выше пакета.
    Утилита эта немного тормозная, однако крайне многофункциональная, особенно в качестве обучающего инструмента. В ней присутствуют как алгоритмы автоматической генерации фильтров с заданными характеристиками (указываются такие вещи, как тип фильтра, порядок, желаемое действие, частоты среза или диапазоны полосы пропускания и т.д.), так и возможность самостоятельно напрямую редактировать диаграмму полюсов-нулей, наблюдать, как динамически изменяется АЧХ/ФЧХ/импульсная характеристика фильтра в зависимости от вида диаграммы полюсов-нулей, а так же множество других интересных возможностей. Выглядит этот инструмент следующим образом:

    На рисунке показано также контекстное меню, в котором можно выбрать в каком виде показывается АЧХ. По умолчанию стоит отображение относительной амплитудной характеристики в децибелах, что не очень наглядно на этапе обучения. Для того, чтобы запустить утилиту, например, в Matlab R2011a, нужно выполнить команду fdatool.

    Совсем немного математики

    Далее происходит немного фильтромагии: для того, чтобы понять, как именно все это происходит, необходимо углубиться в теорию автоматического управления и цифровую обработку сигналов. Но вкратце, алгоритм таков: дробь-результат предыдущего действия необходимо переформировать, попутно заменяя степени комплексной переменной по следующим правилам:

    • Знаменатель переносится влево, комплексная переменная s в этой части заменяется на выходной сигнал, степень – на смещение относительно текущего, то есть степень 0 – без смещения, 1 – предыдущий сэмпл выходного сигнала, 2 – пред-предыдущий и т.д.
    • Числитель остается на месте, а комплексная переменная заменяется на входной сигнал, степень – так же играет роль смещения.

    Источник

    Читайте также:  Запчасти для небулайзеров в Москве