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Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 1 Processamento de sinais de áudio Tipos, funcionamento e uso.

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1 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 1 Processamento de sinais de áudio Tipos, funcionamento e uso

2 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 2 Processamento de Sinais de Áudio nProcessamento: manipulação feita em um sinal para melhorar a qualidade do sinal em algum aspecto criar efeitos especiais melhorar relação sinal-ruído, etc. nTecnologia do processamento digital (muito mais usado atualmente) analógico nDimensão do processamento um sinal: intensidade, espectro, tempo ou múltipla um ou mais sinais: mistura (mixagem), síntese, etc.

3 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 3 Processadores de sinais nAlteração na dinâmica (amplificação/atenuação) compressores, limitadores & noise gates modelador de envelope nMudança no espectro Filtros & equalizadores (shelf, gráfico, paramétrico,...) nEfeitos de atraso de tempo delayers & reverberadores nMudança no tempo/altura Flanger, phasing, chorus Process. psicoacústico (pitch shifter, vocoder, etc.)

4 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 4 Alteração na dinâmica Amplificadores Modeladores de envoltória Limitadores Noise-gates Compressores Expansores

5 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 5 nAmplificação/Atenuação Operação de aumento/diminuição (ênfase/de-ênfase) do volume do sinal realizada pelo amplificador cada ponto é “somado/subraído” pelo ganho do amplificador (em dB) é o processamento mais básico Amplificação/Atenuação + 10dB tempo dB tempo dB

6 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 6 Modelagem de envoltória nModelagem de envoltória (envelope shaping) operação mais sofisticada onde a amplificação é variável no tempo conforme uma envoltória pode ser aplicado a um único objeto musical ou a toda uma passagem × tempo dB = tempo dB tempo dB

7 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 7 Compressão nCompressão Amplificação cujo ganho é controlado pelo próprio sinal de entrada: diminui fortes e aumenta fracos, “compactando” o sinal tempo dB tempo dB Compr.

8 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 8 Compressão nUso melhorar a relação sinal-ruído na transmissão e armazenagem evitando distorção/clipping manter nível do sinal mais constante –ex. compensar as variações da voz do cantor no palco devido à posição do microfone dar mais sustentação ao som –ex. guitarra solo tempo dB tempo dB clipping

9 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 9 nParâmetros principais taxa de compressão: razão entrada-saída (E:s) tempo de ataque: quão rápida a compressão passa a atuar uma vez ultrapassado um certo limiar tempo de decaimento: quão rápida a compressão cessa depois de que o sinal volta a ficar abaixo de um certo limiar nAlgoritmo geral para toda amostra de entrada i o := f(i), onde é a função de transferência retorne o nsegundo a função de transferência pode-se simular o limitador, descompressor, etc. Compressor

10 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 10 Funções de transferência

11 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 11 Redução de ruído (noise gate) nFunciona como uma chave (gatilho) para eliminar ruído assim que o sinal de áudio cai abaixo do limiar de detecção, elimina o sinal e o ruído que iria ser ouvido é uma espécie de limitador ao contrário

12 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 12 Redução de ruído nUso minimizar hiss de fitas e outros ruídos “limpar” ou “compactar” o sons percussivos nParâmetros principais Limiar de detecção de sinal (dB), tempo de ataque e de decaimento nAlgoritmo para toda amostra de entrada i se valor(i) < limiar L então o := 0 senão o := valor (i) retorne o Função de transferência entrada saída

13 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 13 Exercícios nhttp://www.cin.ufpe.br/~musica/cmps/exemplos- wave/ 1.Excluir ruido de welcome+noise.wav 2.Mixar noise.wav com welcome-12db.wav de forma minimizar o ruído 1.Normalizar (amplificar) a voz 2.Mixar com ruído (sem mexer na potência) 3.Reduzir tudo 4.Processar mais (eventualmente) 5.Ouvir

14 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 14 Alteração no espectro Filtros: conceitos, caracterização e tipos Equalizadores: tipos e uso Implementação de filtros

15 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 15 Filtros nDefinição (corriqueira) dispositivos que amplificam ou atenuam regiões do espectro sonoro nMede-se o efeito de um filtro nos domínios da freqüência, do tempo e da fase Antes da filtragemDepois da filtragem

16 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 16 Conceitos: freq. de corte e bandas nFreqüência de corte (fc) ponto onde a redução atinge 0,707 (-3dB) do valor máximo nBandas de passagem (sem atenuação), de transição e de rejeição (atenuação total) freq. ampl passaatenua fc freq. ampl fc rejeição transição passagem

17 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 17 Conceitos: inclinação (slope) nCurva de amplificação ou atenuação de um determinado Filtro (db/oitava) 3db/8 6db/8

18 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 18 Conceitos: Pico e Vale nPico Valor máximo positivo (maior tensão ou pressão sonora) encontrado na forma de onda ou na resposta em freqüência nVale inverso do pico

19 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 19 freq. ampl freqüência central largura ganho Conceitos: freq. central, Q e ganho nFreqüência central ponto máximo (pico) ou mínimo (vale) de um filtro passa ou rejeita banda nLargura de banda Q Q = f central / fc alta - fc baixa as fc estão a -3dB de f central quanto maior Q, mais estreito a largura do filtro nGanho quantidade de atenuação ou amplificação

20 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 20 Tipos de filtros Passa-baixas Passa-altas Passa-banda Rejeita-banda Shelf` Passa tudo Pente

21 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 21 Filtro Passa Baixas (Low Pass) nAtuação permite a passagem de componentes espectrais abaixo de uma freqüência de corte, e atenua as acima dela. O mesmo que Filtro Corta-altas (High cut)

22 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 22 Filtro Passa Altas (High Pass) nAtuação permite a passagem de componentes espectrais acima de uma freqüência de corte, e atenua as abaixo dela. O mesmo que Corta-Baixas (Low cut)

23 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 23 Filtro Passa Banda ou Passa Faixa (Band Pass) nAtuação permite a passagem de componentes espectrais de uma determinada faixa (banda) de freqüências, e atenua (rejeita) as que ficam acima ou abaixo dela

24 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 24 Filtro Rejeita Banda ou Rejeita Faixa (Notch Filter) nAtuação rejeita os componentes espectrais de uma determinada faixa (banda) de freqüências, e deixa passar as que ficam acima ou abaixo dela

25 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 25 Filtro Passa Tudo (all pass) nAtuação Não provoca nenhuma rejeição das componentes espectrais, o intuito é provocar desvio de fase proporcional a freqüência da componente espectral

26 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 26 Equalização nEqualizadores utilização de filtros para modificar a resposta em freqüência de um sinal de áudio nTipos de Equalização Controle de Graves e Agudos Gráfica Paramétrica

27 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 27 Controle de Graves e Agudos nTipo mais simples de equalização Filtros do tipo Shelf Valores típicos –  15 dB a 100 Hz –  15 dB a 10 KHz

28 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 28 Equalização Gráfica nAtuação: Filtros passa/rejeita faixa com ganho variável, freqüência central e largura fixas Amplifica ou atenua freqüências predeterminadas através de potenciometros deslizantes, colocados lado a lado verticalmente, dividindo o espectro em várias bandas (5 a 31) A posição espacial dos potenciometros indica graficamente a resposta de freqüência resultante

29 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 29 Equalização Paramétrica nAtuação Filtros passa/rejeita faixa com ganho, freqüência central e largura variáveis muito versátil porém menos intuitivo freq. ampl. 1010

30 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 30 Uso da equalização Melhorar a qualidade sonora de um instrumento –ex. corte em torno de 250 Hz melhora claridade de um violão Produzir efeitos especias –ex. dar som de telefone à voz Ressaltar um instrumento mascarado por outros Compensar deficiências na resposta em freqüência –ex. microfones com resposta não plana Compensar posicionamento de microfones –ex. efeito de proximidade Reduzir ruído e vazamento –ex. rejeitando na faixa fora daquela do instrumento Compensar não-linearidade da percepção sonora –ex. controle de audibilidade (loudness) etc.

31 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 31 Exercícios nhttp://www.cin.ufpe.br/~musica/cmps/exemplos- wave/ 3.Separar as senoides do arquivo 4-senoides.wav 4.Retomar exercício 1 (reduzir ruido de welcome+noise.wav) Dica: filtrar antes 5.Deixar só a voz de joao.mp3


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