Efecte Audio Cu Modulatie

5/9/2018 Efecte Audio Cu Modulatie - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/efecte-audio-cu-modulatie 1/5

Efecte audio digitale bazate pemodularea în amplitudine

4.1 Introducere

La începuturile electronicii muzicale, ideile de a transforma semnalele produsede instrumente erau puţine, deoarece nu exista o experienţă în domeniu. De aceea,

proiectanţii au recurs la testarea diferitelor circuite folosite în comunicaţii. Aşa auapărut efectele analogice bazate pe diversele tipuri de modulaţii: BLD-PS, MA, MA-BLU, etc. Primul efect apărut a fost Tremolo, bazat pe modularea MA a semnalului de

procesat cu un semnal modulator divers de tip sinusoidal, dreptunghiular sau

triunghiular de frecvenţă foarte joasă. La o frecvenţă infrasonoră, modificarea deamplitudine este percepută ca un “tremur” al semnalului procesat şi nu ca o deplasareîn frecvenţă. Creşterea frecvenţei modulatoare în banda audibilă are ca efecttranslatarea spectrului semnalului procesat în frecvenţă, nepăstrând relaţiile armoniceîntre componente, echivalent perceptual cu o distorsiune disonantă a mesajului audio.Cum disonanţa este uneori în muzică la fel de valoroasă ca armonia, s-a implementatşi un asemenea efect apelându-se însă la modulaţia de tip BLD-PS pentru a evita ca

purtătoarea să fie audibilă. Aşa a apărut efectul sonor Ring-Modulation (numele estelegat de primul tip de implementare: cu multiplicator cu diode în inel), unul dintrecele mai folosite efecte din anii 60 pentru transformarea vocii umane pentru a dasenzaţia de “entitate extraterestră” vorbitorului. Existenţa celor doi lobi ai spectrului,măreşte disonanţa, aşa că următorul pas a fost încercarea modulaţiei de tip BLU, care

păstrează un singur lob al spectrului.

4.2 Modulaţia în amplitudine. Efectul Tremolo

În implementare analogică, minimul configuraţiei era realizat cu douătranzistoare: unul ce realiza un oscilator sinusoidal de frecvenţă infrasonoră şi altulcare realiza multiplicarea semnalului de intrare cu semnalul sinusoidal periodic.Implementarea digitală este extrem de simplă şi rapidă (figura 4.1).

Oscilator soft

sinusoidal

1

x(n) y(n)

m(n)wm

δ

Figura 4.1 Structura efectului Tremolo

- 104 -



Efecte audio digitale bazate pe modularea în amplitudine

Sistemul implementează ecuaţia:

[ ] )()(1)( n xnmn y ⋅⋅+= δ (4.1)

unde m(n) este semnalul periodic de un anumit tip (recomandabil sinusoidal)şi δ este gradul de modulaţie al semnalului.

Pe procesorul în virgulă fixă, semnalul de intrare x(n) este numeric situat înintervalul (-1,1) formatul său fiind 1.15 în complement faţă de 2. Semnalul sinusoidalales pentru implementare va fi generat tot în intervalul (-1,1) în acelaşi format, deci

plaja dinamică a semnalului de ieşire va fi (-1-δ ,1+δ ). Cum δ este o constantăîntre limitele (0,1) echivalent gradului de modulaţie (0%, 100%), rezultă că plajadinamică a semnalului de ieşire se va situa în intervalul (-2,2). Aceasta depăşeşte

posibilităţile de reprezentare în 1.15, deci va fi necesară o scalare a funcţiei detransfer cu 1+δ . Conform acestei observaţii, semnalul de ieşire scalat ys(n) va fi:

)()(11

1)( n xnmn y

s⋅

⋅

++

+=

δ

δ

δ

(4.2)

Notăm

δ

δ

δ +

=

+

=

1A2

1

11 A

(4.3)

Generarea semnalului modulator m(n) se poate realiza cu una din metodele prezentate în capitolul 1. Am ales generarea prin aproximaţie polinomială aceasta

necesitând doar apelarea macroului sinpol.dsp. Locul parametrului wm va fi deci luatde parametrul advance care va da frecvenţa de oscilaţie. Noua configuraţieconvenabilă pentru implementare va fi (figura 4.2):

Oscilator soft

sinusoidal

A1

x(n) y(n)

m(n)advance

A2

Figura 4.2 Structura efectului Tremolo implementat

În continuare este prezentat un tabel de valori numerice ai parametrilor înfuncţie de frecvenţa semnalului modulator şi gradul de modulaţie la o frecvenţă deeşantionare de Fs=44100Hz:

Frecvenţa Gradul de Avansul de Ponderea Poderea

- 105 -




modulatoare(fm)

modulaţie(δ )

fază(advance)

A1 A2

1,34Hz 50% 0x0002 0x5555 0x2AAA4,02Hz 100% 0x0006 0x4000 0x40006,03Hz 30% 0x0009 0x6276 0x1D89

10,05Hz 80% 0x000F 0x471C 0x38E3

În cazul existenţei unei interfeţe exterioare de selecţie, aceşti parametrii (saualţii doriţi de utilizator) se pot organiza ca o tabelă de programe presetate pentru afacilita schimbarea lor rapidă pe parcursul interpretării.

4.3 Modulaţia BLD-PS. Efectul Ring-Modulation.

Sonorităţile ciudate oferite de efectul tremolo când frecvenţa semnalului

modulator devine sonoră, i-a îndrumat pe ingineri să obţină un astfel de efectsuprimând purtătoarea audibilă care este deranjantă. Soluţia a oferit-o modularea detip BLD-PS. Datorită faptului că nu păstrează relaţiile armonice între componentelespectrale ale semnalului de intrare, efectul nu are o deosebită popularitate în

procesarea vocilor de instrumente, fiind folosit mai mult pentru alterarea vocilor umane (“robotizarea” sau obţinerea vocilor “extraterestre”). Configuraţia de obţinerea unui astfel de efect digital este prezentată în figura 4.3:

Oscilator soft

sinusoidal

x(n) y(n)

m(n)wm

Figura 4.3 Structura efectului Ring Modulation

Transpunerea în frecvenţă a componentelor semnalului de intrare x(n) duce laapariţia frecvenţelor sumă şi diferenţă specifice acestui tip de modulaţie.

Dizarmonicitatea componentelor spectrale obţinute a consacrat acest efect în perioadasintetizatoarelor de sunet analogice pentru obţinerea sunetelor naturale metalice:clopote, instrumente de percuţie metalice etc. În tehnologie analogică, modulatorul se

putea realiza cu un multiplicator cu diode în inel şi transformatoare, sau cu circuiteintegrate multiplicatoare în 4 cadrane. În digital implementarea este extrem de simplăşi rapidă ca viteză de calcul, necesitând doar o multiplicare. Ecuaţia unui astfel desistem este:

)()()( n xnmn y ⋅= (4.4)

Unde m(n) poate fi un semnal sinusoidal sau periodic de orice altă natură

(folosirea unei forme de undă bogată în armonici accentuează efectul dar îldistorsionează prea puternic).

- 106 -




Semnalul de intrare x(n) are plaja dinamică (-1,1) iar pentru ca y(n) să fiesituat în aceeaşi plajă trebuie ca m(n) să fie în acelaşi interval. Deci pentru oimplementare pe DSP nu este necesară nici o scalare ci doar generarea sinusoidei între(-1,1) şi multiplicarea ei cu semnalul de intrare x(n).

4.4 Variaţia periodică a poziţiei stereo. Efectul Ping-Pong .

Simularea deplasării unei surse sonore în mod periodic de pe un canal de sunet pe celelalt poate avea implicaţii interesante pentru ascultător. La frecvenţe mici dedeplasare, 0.1- 8 Hz, se percepe deplasarea sursei de la canalul stâng la canalul dreptşi invers. Creşterea frecvenţei (păstrând-o tot în domeniul infrasonor) dă impresia adouă surse de sunet ce cântă la unison pe canale diferite. Configuraţia este simplă şiurmăreşte ideea de la efectul Tremolo , diferenţa constând în faptul că o ieşire estemodulată cu sinusoida directă iar cealaltă cu sinusoida în antifază (figura 4.4):

Oscilator soft

sinusoidal1

x(n) yL(n)

m(n)wm

δ 1-1

yR (n)

Figura 4.4 Structura de calcul efect Ping Pong

Când intensitatea semnalului creşte pe unul din canale va scădea proporţional pe celelalt. Se preferă un semnal modulator sinusoidal deoarece semnalele cudiscontinuităţi pot genera la ieşire impulsuri parazite (aşa numitul “click” audio).

Ecuaţiile ce descriu funcţionarea circuitului sunt:

[ ] )()(1)( n xnmn y L ⋅⋅+= δ (4.5)

[ ] )()(1)( n xnmn y R ⋅⋅−= δ (4.6)

Având în vedere observaţia de la secţiunea 4.2, pentru a evita depăşireasemnalului de ieşire scalăm cu valoarea maximă 1+δ . Cu ajutorul notaţiilor 4.7,ecuaţiile convenabile pentru implementarea cu un procesor cu virgulă fixă sunt 4.8,4.9.

δ

δ

δ +

=

+

=

1A2

1

11 A

(4.7)

[ ] )()(21)( n xnm A An y L ⋅⋅+= (4.8)

- 107 -




[ ] )()(21)( n xnm A An y R ⋅⋅−= (4.9)

Dacă δ este 0, atunci modularea nu va fi simţită. Creşterea lui δ duce laapariţia, pe lângă semnalul central a unui semnal identic ce se va deplasa de pe uncanal pe celelalt. Proporţional cu această creştere, semnalul central va scădea înamplitudine crescând în schimb semnalul modulat ce va deveni preponderent cândδ =1.

Se pot imagina multe alte configuraţii bazate pe structurile simple prezentateanterior. Astfel, se pot imagina efecte tremolo multiple ce procesează sunetul în

paralel, ieşirile lor fiind ponderate şi însumate într-un mixer. Pe acelaşi principiu,dacă frecvenţele de modulaţie vor fi situate în spectrul audio, se poate crea un RingModulation multiplu cu efecte bizare asupra vocii umane sau vocilor de instrumente.

- 108 -

Efecte Audio Cu Modulatie

Documents

Transcript of Efecte Audio Cu Modulatie