Сжатие динамического диапазона при нормализации громкости звука

Использование любой мгновенной обработки динамического диапазона (например, обрезки или нелинейности тангенса) приведет к слышимым искажениям. Поместите синусоиду в мгновенную нелинейную функцию, и у вас больше не будет синусоидальной волны. Хотя это полезно для определенных аудиоприложений, похоже, что вам не нужны эти артефакты.

Нормализация не влияет на динамику (с точки зрения отношения мин./макс.) сигнала. Нормализация включает в себя поэлементное умножение сигнала на постоянное скалярное значение, чтобы гарантировать, что ни одна выборка никогда не превысит максимальное значение. Этот процесс может выполняться только в автономном режиме, так как вам необходимо проанализировать весь сигнал перед обработкой. Нормализация также является плохой идеей, если ваш сигнал содержит какие-либо интенсивные переходные процессы. Весь ваш сигнал будет ослаблен на отношение пикового значения переходного процесса, деленное на порог отсечения.

Если вы просто хотите защитить выходной сигнал от клиппирования, вам лучше всего использовать компрессор с боковой цепью. Специфической формой этого является ограничитель (бесконечная степень сжатия выше порога с нулевым временем атаки). Компрессор боковой цепи вычисляет сглаженную огибающую энергии сигнала, а затем применяет различное усиление в соответствии с этой функцией. Они не мгновенные, поэтому вы уменьшаете звуковые искажения, которые вы получаете от функций, которые вы упомянули. Лимитер может иметь мгновенную атаку, чтобы предотвратить отсечение, но вы устанавливаете время восстановления, чтобы ограничитель оставался затухающим для последующих пиков формы волны, последующая форма волны просто подавлялась и поэтому не было искажений. После интенсивного звука ограничитель восстанавливается.

Вы можете получить звук типа накачки с помощью этого типа обработки, если в волновой форме много пиков высокой интенсивности. Если это становится проблематичным, вы можете перейти на следующий уровень и выполнить динамическую обработку внутри поддиапазонов. Таким образом, только оскорбительные части частотного спектра будут ослаблены, а остальная часть звука останется неизменной.

Общее решение состоит в том, чтобы нормализовать какой-либо уровень усиления значительно ниже 1, чтобы очень немногие песни требовали добавления усиления. Другими словами, большую часть времени вы будете уменьшать громкость сигнала, а не увеличивать. Поэкспериментируйте с множеством песен в разных стилях, чтобы понять, что это за уровень.

Время от времени вы все еще сталкиваетесь с песней, которая требует достаточного усиления, чтобы в какой-то момент она попала в клип. У вас есть два варианта: 1. Не добавляйте столько усиления. Эта песня будет звучать немного тише. Такова жизнь. (это распространенный подход), или 2. применить небольшое сжатие и/или ограничение динамического диапазона. Конечно, вы также можете использовать комбинацию 1 и 2. Я считаю, что iTunes использует комбинацию 1 и 2, но они очень усердно работали над № 2, и они применяются очень мало.

Ваше предложение использовать такую ​​функцию, как tanh, на основе семпла за сэмплом приведет к слышимым искажениям. Вы не хотите делать это для универсального музыкального проигрывателя. Это то, что делается в симуляторах гитарных усилителей, чтобы они звучали «грязно» и «шероховато». Это может быть не слышно в роке, поп-музыке или другой современной музыке, которая и без того сильно искажена, но на тщательно записанном хоре, джазе или соло-скрипке люди будут расстроены. К выбору тангенса это не имеет никакого отношения, кстати, любая нелинейная функция будет давать искажения.

Сжатие динамического диапазона использует огибающие, которые со временем применяются к сигналу: http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_range_compression Это сложно сделать правильно, и вы никогда не сможете создать действительно «прозрачный» компрессор. Ограничитель можно рассматривать как экстремальную версию компрессора, который (по крайней мере, теоретически) предотвращает превышение сигналом определенного уровня. Цифровой ограничитель с опережением может сделать это без заметного ограничения. При разумном использовании он довольно прозрачен.

Если вы выберете этот подход, убедитесь, что эту функцию можно отключить, потому что какой бы прозрачной она вам не казалась, кто-то это услышит и не понравится.