Как своими руками сделать фильтр низких частот: Простой фильтр низких частот своими руками

Основные определения

Амплитудно-частотная (АЧХ) — указывает изменение амплитуды сигнала, в зависимости от его частоты. На одной она может быть равна на входе и выходе. При другой будет уменьшать амплитуду входного сигнала.

Частота среза — частота, при которой исходящие колебания падают до 0.7 от входящих.

Крутизна частотной характеристики — при перемене АЧХ на выходе указывает резкость изменения исходящего сигнала. При этом лучше, когда это уменьшение происходит быстрее.

Фильтры представляют собой электрические цепи. В состав может входить один или несколько элементов, которые имеют разное сопротивление. Существуют различные схемы и устройство фильтров низких частот.

Для звукового сигнала изменение сопротивления этих фильтров зависит от его частоты и называется реактивным. Им наделены катушки индуктивности и конденсаторы, благодаря чему из них производят фильтры различных частот.

Они являются обязательная деталью усилителей. В основном их ставят около электрической катушки.

Фильтр для сабвуфера своими руками – Поделки для авто

Так как сабвуфер отвечает у нас за воспроизведение низких частот, нам необходимо «отсеить» сигналы низкой частоты из общего диапазона звука. Для этого используются так называемые фильтры нижних частот, сокращенно ФНЧ. Схем его построения существует масса, подразделяются они на пассивные и активные.

Пассивные фильтры состоят из обычных типовых элементов: конденсаторов, индуктивностей, резисторов и не имеют никаких внешних источников питания, т.е. непосредственно фильтруют нижние частоты и задерживают высокие.

Поэтому всегда ставятся после усилителя на выходе, в чем и есть сложность его сборки, потому что требует сборки усилителя, что для неспециалиста является довольно сложной задачей. Активные же фильтры построены на интегральных микросхемах, требуют дополнительного источника энергии, но в отличии от пассивных выполняют сразу две функции усиления и фильтрации.

На схеме построен активный фильтр на основе операционного усилителя BA4558, с помощью навесных элементов делаем активный фильтр нижних частот с верхней границей 100 Гц, т.е. любые частоты выше 100 Гц не усиливаются и не поступают на выход. Подстроечным резистором регулируется громкость звука, т.е. меняется коэффициент усиления сигнала.

Запитывать микросхему в обязательном порядке следует через ограничительный резистор, как показано на схеме, номинал резистора зависит от питания и тока потребления выбранного операционника.

В случае если питание берется от аккумулятора необходимо поставить стабилитрон на 12 В, как показано на схеме во избежание отказа микросхемы. Остальные тонкости сборки можете посмотреть на видео.

Автор; АКА Касьян

ФИЛЬТР ДЛЯ АКУСТИКИ

Тема сведения акустических систем довольно популярна среди радиолюбителей. Этому способствует не только желание созидать, благо динамиков нынче на любой бюджет, но также и  неудовлетворительное качестве серийной акустики. Изготовление фильтров требует как правило большого опыта, отчасти эмпирического, так как строгий математический расчет в лице симуляций никак не отражает звучание, и тем более не может дать ответ как сводить. Примерная прикидка не всегда дает ожидаемые результаты.

Виной тому отсутствие внятной теории именно сведения, а не электрических фильтров, с ними все ясно, чего нельзя сказать про сведение, где все базируется на нюансах которые в литературе как правильно не описаны. Цель данной статьи поведать некоторые особенности проектирования фильтров на реальном примере. В этой статье, к величайшему сожалению, не будет полноценного расчета или инструкции как брать и делать, ибо каждый случай уникален и требует персонального рассмотрения, и в лучшем случае можно указать на что обратить внимание и задать вектор размышлений в целом.

Важные характеристики АС

Для начала разберёмся чем характеризуется акустическая система. Тут три характеристики: амплитудная, фазовая и импедансная.

• АЧХ считается наиболее важной, так как больше определяет звучание, впрочем не в ней счастье, ровная АЧХ еще не гарантия хорошего звука.
• ФЧХ сама о себе не слышна, может быть слышен резкий перегиб фазы в точке раздела.
• ИЧХ вовсе на звучание не влияет, зато влияет на усилитель, но не на каждый, а лишь на тот у которого высокое внутреннее сопротивление, в частности ламповые.

Из-за кривого импеданса многие колонки могут не спеться с лампой, вся неровность импеданса вылезет в АЧХ. В каком-то случае это может пойти на пользу, но надеяться на это не стоит, хотя бы потому, что такая акустика будет крайне чувствительна к усилителю, станут слышны лампы, их режимы, а сравнение с каменным усилителем становится вообще не корректным.

Потому, если задаться цель построить акустику мало чувствительную к усилителю, необходимо обеспечить постоянство импеданса во всем диапазоне частот, а это накладывает определенные ограничения. В частности это обязывает применять фильтра настроеные на равную частоту среза и имеющие равную добротность.

Это правило позволяет для настройки фильтра контролировать только линейность импеданса, что исключает необходимость измерения АЧХ фильтров и в случаи отсутствия хорошего микрофона в измерении ачх динамиков, то есть можно обойтись минимальным набором приборов: генератором (возможно программным) и вольтметром.

Практическая работа

Плавно переходим от теории к практике. Достались мне винтажные колонки под названием Kompaktbox B 9251. И первое что было сделано — произведено прослушивание.

С холодным камнем звук был в среднем не плох, а если говорить конкретно, то местами хороший, а местами как попало. С теплой лампой играть вообще отказались. На основе этих наблюдений был сделан вывод о наличии глубоко зарытого потенциала. Вскрытие показало, что немецкие инженеры решили обойтись одним единственным конденсатором последовательно с ВЧ головкой. Измерение АЧХ дало страшную картину. На рисунке АЧХ одной колонки, кривая с глубокой дыркой на 6 кгц из-за плохого контакта разъема, на нее внимание не обращать. АЧХ отдельно ВЧ и НЧ приведены ниже.

Частота раздела

Тут самое время задуматься о частоте раздела. Обычно частота раздела выбирается на ровных горизонтальных участках, вдали от резонансов и завалов, стараясь обойти внезапные неравномерности как потенциальные источники искажений… А если вспомнить что существует фаза, о которой мало известно, а если известно, то векторно ачх на бумажке не сложишь, а из-за кривизны фаз даже на идеально ровной ачх что-то вылезет, что-то провалится в большей или меньшей степени. Также надо помнить что может дать сам динамик, особенно ВЧ, скажем не надо заставлять дюймовый купольник играть от двух, а тем более одного килогерца, даже если он способен их отыграть по АЧХ.

Не забывайте, что большой ход порождает интермодуляционные искажения, поэтому каждому размеру динамика соответствует свой диапазон частот. В свете вышесказанного понятие частоты раздела размазывается на область, куда стоить сводить, а конечную точку подбирать иначе, например на слух. Или вовсе не подбирать, но про это чуть позже.

Итак, смотрим какие уникальные динамики нам достались. Высокочастотник начинает валить с 1,3 кгц, значит ниже его пускать нельзя. С другой стороны низкочастотник пытается играть по самые 10 кгц, с переменным успехом. Однако здравый смысл подсказывает, что выше килогерца его пускать плохая затея. И что спрашивается делать, если рабочие диапазоны динамиков не пересекаются?

Тут есть два варианта: если спады имеют адекватную крутизну, то лучше всего сводить в ямку, особенно если ямка получается широкой. В случае же нашем, когда спады круты как обрывы, надо держатся подальше от самого крутого из них. Чаще всего это может случится с высокочастотником, им всегда тяжко работать у нижней границы диапазона, поэтому им целесообразнее облегчить жизнь возлагая воспроизведение нижней части диапазона на НЧ динамик, который отыграет хоть плохо, но не нагадит. Поэтому ограничиваем диапазон участком от 1,5 кгц до 2,2 кгц.

Порядок фильтра и его добротность

Следующий параметр, с которым надо определиться — это порядок фильтра и его добротность. В данной статье будут рассматриваться два порядка, первый и второй.

• С первым все просто: есть катушка, есть конденсатор, считаем их параметры под требуемую частоту среза и при надобности корректируем значения до получения желаемой АЧХ, ФЧХ, ИЧХ.
• Со вторым порядком по-хитрее, там уже две катушки и два конденсатора. От значений номиналов зависит такой параметр как добротность, он определяет крутизну спада АЧХ и в некоторой степени сдвиг фазы. Поскольку влияние фазового сдвига и крутизны  умозрительно не прикинешь, остается просто выбрать в какую сторону думать. А думать тут в сторону низкой добротности, читай больше индуктивности в катушках, меньше емкости в конденсаторах.

Как выбрать порядок. Тут руководствуются уже знакомыми соображениями о том, на что способны излучатели, в особенности высокочастотник. Если большой ход ему противопоказан (как в нашем случае) то предпочтение отдаем второму порядку.

Для полноты картины следует упомянуть, что порядок также определяет степень совместной работы динамиков, но это уже информация для самостоятельного размышления.

Импедансная характеристика динамиков

Когда с примерными параметрами все более или менее ясно, самое время переходить к практике. Снимаем импедансную характеристику динамиков. С целью оценки сопротивления на графике имеется лесенка с шагом в один Ом. Скачек на 110 герцах это переключение с 10 Ом на 20.

Разумеется с такими горбами ни один фильтр нормально, и уж тем более расчетно работать не будет, особенно фильтр НЧ. Фильтру ВЧ этот подъем работать в общем то не мешает, однако как упоминалось ранее такой подъем на конце диапазона приведет к подъему высоких частот, в случае если усилитель имеет высокое сопротивление. Это можно использовать и во благо, оставив подъем небольшим.

Для выравнивания этих подъемов применяют так называемую цепочку Цобеля. Она состоит из последовательно включенных резистора и конденсатора. Проще всего ее подобрать методом научного тыка: берется реостат, горсть конденсаторов, и все это двигается пока не получится ровная линия.

Для примерного представления что от чего зависит привожу набор графиков для различных емкостей и сопротивлений. Ступенька начинается с 10 Ом.

Зная минимальное сопротивление НЧ звена, нужно привести к такому же и ВЧ звено. Тут много вариантов как соединить два резистора и цепочку Цобеля, и каждый кто решился на такой отважный шаг как сведение сам способен определить вид подключения и номиналы резисторов, поэтому описывать данную процедуру здесь излишне. Конкретно в данных колонках по результатам предварительного прослушивания решено было оставить родные резисторы на 2,2 ома и цепочку Цобеля параллельно ВЧ динамику.

Сведение фильтров

Теперь начинается финальный этап — сведение фильтров. Пора намотать катушки… или не намотать? Мотать всегда лень, нет провода, каркасов, конкретных значений индуктивности. В виду этих причин поискав в хламе нашлись пары катушек на 0,8 мкг и 3 мкг — на них и пришлось строить. В крайнем случаи всегда же можно домотать или отмотать лишнее.

По графику видно, что раздел попал в район 1,8 кгц, что вполне вписывается в задуманные границы. Подбором конденсаторов удалось добиться следующего импеданса. На частоте раздела имеется два бугорка, но их высота меньше полу ома — это не критично. Это не конечный его вид, в последствии был несколько увеличен резистор в цепочке Цобеля пищалки.

На приведенных выше картинках АЧХ как самого фильтра, так и АЧХ динамиков с его включением.

Фазировка динамиков

На этом сведение подходит в концу. Остается только определиться с фазировкой динамиков. Тут есть как минимум три способа: на слух, по форме АЧХ и по фазовому сдвигу на частоте раздела. Если у динамиков АЧХ и ФЧХ в меру линейная, и фильтр фазу на разделе сильно не накручивает, то при смене правильной фазы на неправильную на частоте раздела появится глубокий провал, пропустить его сложно. В таком случае стоит подгонять фазу по по ее сдвигу. Сделать это можно осциллографом подавая на горизонтальную развертку сигнал с усилителя, а на вертикальное отклонение с микрофона.

Подают на вход усилителя синус с частотой раздела и не меняя взаимного расположения микрофона и колонки переключают ВЧ и НЧ динамики. По одинаковости фигур Лиссажу делается вывод о равенстве фаз излучателей. Этот метод хорошо подходит для фильтров первого порядка. С кривизной наших динамиков этот метод себя не оправдывает, поэтому сравниваем АЧХ при разной фазировке.

Второй вариант заметно хуже. Однако и первый не предел мечтаний, но так как двигать индуктивности катушек не просто, а ковыряться дальше уже лень, то все было оставлено как есть.

Сборка фильтров

В завершение пару слов про сборку. В фильтре применяются сравнительно большие емкости, 20 мкф, 27 мкф, а места в корпусе и так не много, бумаги или пленки не набрать. Приходится ставить электролиты. И если в фильтре НЧ звучание от их применения пострадает не сильно, а в цобеле их можно и вовсе не услышать, то в фильтре ВЧ звучанием конденсаторов пренебрегать опасно. Именно по этой причини были применены бумажный МБГЧ и пленочный К73-16, а все электролиты зашунтированы бумажными МБГО на 4 мкФ.

Не стоит увлекаться параллеленьем сильно разных конденсаторов. Основной критерий здесь тангенс угла потерь. Если к примеру поставить в шунт к бумажному конденсатору аудиофильский полипропилен, то скорее всего вылезут верха и будут они кислотные. Вероятно тут можно составить аналогию с внутренним сопротивлением, сравнив с ним тангенс угла потерь: чем он меньше, тем больше через конденсатор пройдет сигнала, а поскольку емкость у такого высококачественного конденсатора меньше, то через него пройдет только высокочастотная часть сигнала, отсюда и имеем повышенные уровень верхов. Но это только аналогия, для лучшего понимания влияния шунтов на звук.

Про то как надо разносить катушки и какой толщины применять провода статей написано предостаточно, повторяться здесь не буду. Проще показать картинку (тут неправильно припаян цобель высокочастотника, он должен стоять после резистора).

Звучание системы

И конечно же надо сказать про звук. Стало лучше, сцена получилась очень недурственная. Кривизна АЧХ особо не слышна, даже наоборот, подъем на середине поддает детальности, верхов как ни странно хватает. Был замечен интересный эффект на басу. Как можно заметить по АЧХ на сотне герц большой подъем, а за ним завал, разумеется качающего баса нет, но есть мид бас. К примеру партия гитары кажется немного просаженным, а нижний бас, партия бас гитары, переходит как бы в слышимую область и читается очень четко, создается впечатление наличия того самого низкого баса.

Конечно ящики маловаты, и порой слышно подбубнивание, для устранения этого эффекта в каждую колонку было добавлено по 30 грамм натуральней шерсти. В целом данная акустика играет тепло и мягко даже без лампового усилителя, сохраняя в звуке строгость и точность камня, а вот с теплой лампой получается перебор мягкости. Все же им нужен усилитель по-строже — триод или двухтакт, но это тема для следующих экспериментов. Специально для сайта Радиосхемы — SecreTUseR.

   Форум по аудио

   Обсудить статью ФИЛЬТР ДЛЯ АКУСТИКИ

6 способов использования фильтра низких частот при смешивании

Преднамеренно используемые фильтры нижних частот могут направлять дикие аранжировки к более полированным результатам и преобразовывать одномерные звуки в более глубокие и темные версии. Но при случайном использовании они могут лишить яркость микса и создать грязный, в остальном приятный звук. Учитывая это, мы составили следующее руководство: шесть способов использования фильтра низких частот при микшировании.

Фильтры нижних частот дают нам возможность убрать высокочастотный контент, который является либо ненужным, либо подавляющим.Это довольно простой инструмент, поскольку есть только один основной элемент управления — точка отсечки фильтра, но его звуковой отпечаток на миксе огромен.

1. Удалить немузыкальные элементы

Точно так же, как грохот и грязь могут помешать прохождению низких частот сквозь микс, сибилянты и шипение, плавающие в районе 10 кГц, могут отвлечь внимание от более важной высокочастотной информации в другом месте.

Сделайте следующий снимок экрана с басовой линией в Neutron 3.Хотя меня интересует только то, что происходит на частотах ниже 2 кГц, устойчивый слой пуха, собранный во время стадии записи, сохраняет спектр довольно активным, пока он намного выше. Если я увеличиваю уровень баса или хочу продвинуть его вперед в миксе, фузз присоединится к нему и замаскирует другие инструменты в процессе.

Энергия басов в нейтроне 3

В этом сценарии фильтр нижних частот позволяет нам сузить фокус для слушателя.Им не нужно слышать пух или даже знать, что он вообще был записан. Смещение точки отсечки вниз до того места, где исчезает нежелательная часть сигнала — без слишком сильного изменения основного звука — позволит нам добиться этого.

Для более комплексного устранения шума вам может быть лучше пропустить звук через проход RX 7. Он будет интеллектуально анализировать ваш звук и предлагать настройку, которая дает вам максимально чистый сигнал. Узнать больше о RX 7:

2.Создайте ощущение глубины

Глубина микса позволяет нам ощущать физическое расстояние между передней и задней частью звуковой сцены.

Если мы подумаем о том, как мы воспринимаем звуки в повседневной жизни, то чем дальше что-то находится от нас, тем менее ярким и менее громким оно становится. Мы можем с трудом слышать собственные мысли, когда идем по городскому потоку, но обнаруживаем, что моторы и гудки сливаются в более контролируемый тон в квартале или около того от места действия.

Та же идея может быть реализована в студии.Отфильтровывая верхнюю часть и понижая уровень инструментов, мы подталкиваем их к задней части микса. Вообще говоря, вокал, ударные и гитары остаются впереди, а перкуссия, пэды и клавиши — немного дальше.

Вы также можете автоматизировать перемещение отдельного инструмента от большого расстояния до близкого, поместив фильтр нижних частот на его полосу канала и автоматизируя отсечку вверх. Получите максимум от автоматизации DAW с помощью творческих подходов или, если вам нужно освежиться, получите ответы на вопросы по автоматизации, которые вы, возможно, боитесь задать.

3. Уменьшить конфликты между похожими по звучанию инструментами

По замыслу, фильтрация лучше всего используется для освобождения места для звуков. В случае фильтра нижних частот это означает выборочное удаление высоких частот, чтобы можно было слышать инструменты верхнего диапазона.

Проект с несколькими свип-синтезаторами и вокальными слоями будет звучать загроможденно, поскольку все эти элементы конкурируют за одни и те же частоты. Новый звукоинженер может попытаться бороться с этим, подняв верхние частоты вокальных треков, чтобы они выделялись, еще больше усугубив проблему и создав слишком яркий микс.

С другой стороны, если вы избавитесь от высоких частот на звуке, который на самом деле не нужен, вы получите гораздо более безупречный результат, который фактически повысит общую энергию. Если то, что вам нравится в синтезированном треке, происходит в среднем диапазоне, убавьте эти максимумы, чтобы вокал звучал легче. Хрустящие малые барабаны также могут конфликтовать с вокалом и могут лучше служить общей грув, когда они слегка приглушены.

Мы часто прислушиваемся к тому, что мы должны добавить в микс, но не менее важно прислушиваться к тому, что мы должны удалить или набрать номер.

Отличный способ научиться слышать эти дисбалансы — это управление тональным балансом, которое сопоставляет частотный состав вашего микса с эталонной целью по вашему выбору — либо отдельной песней, либо сборником песен, либо жанром. Узнайте, как эталонные треки влияют на микс, десятилетие за десятилетием.

Взгляните на приведенный ниже снимок экрана для справки — синие границы дают приблизительное представление о том, где ваша музыка должна находиться в различных точках спектра, а белые линии отражают сравнение вашей музыки.

Регулятор тонального баланса

Верхний совет: Если ваши средние и высокие частоты постоянно остаются около или выше верхних границ, возможно, необходимо убрать более яркие элементы в вашем миксе. Если они приземляются около или ниже нижних границ, вы можете открыть эти фильтры.

4. Баланс ведущего и бэк-вокала

Чем больше вокальных треков вы добавите, тем больше перекрываются частоты и тем сложнее все услышать.Возможно, одно из величайших столкновений, с которыми вы столкнетесь в миксе, происходит между лидами и фоном.

Чтобы освободить место для ведущей партии, пропустите нижний бэк-вокал, чтобы он больше походил на тень, чем на конкурента. Для усиления разделения обычно требуются дополнительные разрезы по спектру.

Если вам сложно сбалансировать соло и фон, попробуйте уменьшить количество вокальных треков в вашей DAW. Слишком много стеков сузят ваш микс и в конечном итоге будут стоить вам драгоценного запаса мощности и динамики.

Узнайте больше о вокале и о том, как создать бэк-вокал, дополняющий соло.

5. Добавить кромку и прикус

Хотя обычно фильтры нижних частот используются для удаления частот, вы также можете использовать их, чтобы добавить к сигналу больше того, что вам нравится.

Может быть, в вашем звуке есть интересные верхние гармоники, но они слишком тихие. Поместите срез фильтра низких частот вокруг точки, в которой они теряют энергию, и слегка увеличьте, чтобы выделить их, как показано на скриншоте ниже с узлом 8.Не стоит заходить слишком далеко, так как это создает ощущение прямоугольности в средних частотах и ​​резкости в высоких.

Верхний совет: Чтобы предотвратить это, используйте более широкое усиление вместо узкого — первое более естественно по ощущениям и с меньшей вероятностью приведет к появлению артефактов.

Форсирование около точки отсечки в Neutron 3

Попробуйте то же самое на противоположном конце спектра с фильтром высоких частот.Вы можете аккуратно приручить самые дикие инструменты в своем миксе, одновременно улучшая качества, которые вам больше всего нравятся в них, очень музыкальным способом.

6. Опасно: Соблюдайте осторожность!

Как и все инструменты микширования, с фильтрами низких частот можно переборщить, особенно новичок. Но как узнать, что вы зашли слишком далеко?

В качестве эксперимента поместите фильтр нижних частот на выходной канал сеанса, затем опустите отсечку вниз к его самой низкой точке. Вы заметите яркость выходящего микса (особенно после того, как вы превысите 15 кГц), пока все, что у вас не останется, — это мутный суп низких частот.Снова переместите отсечку вверх и послушайте, как возвращается яркость. Это должно показать вам, сколько энергии может быть потеряно при опрометчивом проходе нижних частот.

Хотя маловероятно, что кто-то применил бы такую ​​резкую фильтрацию ко всему миксу, чувствительность нашего уха к средним и высоким частотам может привести к тому, что мы упадем больше, чем нам нужно, на богатых гармонических инструментах. Наша естественная чувствительность ослабевает еще больше, когда мы проводим много часов в студии, и у нас наступает утомление.

Долгие часы в студии также означают многократное прослушивание микса. Если для начала используется слишком сильная фильтрация низких частот, мы можем привыкнуть к приглушенному звуку и сочтем добавление высоких частот слишком резким по сравнению с этим. Вы можете предотвратить оба этих сценария, сделав перерывы. Удивительно, насколько больше вы замечаете в миксе после 10 минут перерыва.

Чтобы подчеркнуть важность сдержанности при фильтрации, послушайте следующий пример, где у меня есть синтезаторный бас, работающий рядом с барабанной петлей.В первой части клипа установлена ​​слишком высокая частота среза, а басы слишком яркие, что отвлекает от его ритмической функции. Во второй части клипа более четко работает НЧ; бас звучит басово и кажется округлым, но он также потерял часть исходного сигнала. Если вернуть немного яркости, бас вернется в исходное состояние, не выходя за рамки своей роли — что вы можете услышать в третьей части.

Заключение

Имея всего один параметр, фильтры нижних частот дают нам творческий и корректирующий контроль над нашими миксами.По этой причине они используются во всех стилях музыки для улучшения баланса и ясности.

Я уже сделал подробное предупреждение об опасности чрезмерной фильтрации, поэтому я не буду вдаваться в подробности, кроме как повторить, что low-pass может создать столько же проблем, сколько решает при неограниченном использовании. Приложив немного терпения, потренировав слух и получив визуальную обратную связь от Tonal Balance Control, у вас должно быть более чем достаточно, чтобы принимать наилучшие решения для вашего микса.

Правильный выбор ВЧ-фильтра низких частот

Если вы каким-либо образом связаны с радио, вы столкнулись с фильтром нижних частот как средством удаления нежелательных гармоник с выхода ваших передатчиков. Это сеть конденсаторов и катушек индуктивности, обычно называемая пи-сетью из-за грубого сходства схемы с заглавной греческой буквой Пи, и их правильное построение традиционно было чем-то вроде черного искусства. Есть таблицы и формулы, но даже после впечатляющих вычислений результат часто может не соответствовать ожиданиям.

К счастью, как и во многих других областях, в последние десятилетия появление доступных мощных вычислений принесло с собой возможность избавиться от тяжелой работы по проектированию фильтров. Просто сообщите некоторому программному обеспечению, каковы характеристики желаемого фильтра, и он сделает все остальное. Результаты хорошие, и каждый может стать дизайнером фильтров, но, как это часто бывает, остается загвоздка. Программное обеспечение рассчитывает идеальные индуктивности и емкости для желаемых значений отсечки и импеданса, и при выборе ближайших предпочтительных значений мы изменяем характеристики результата и, возможно, даже разрушаем наш окончательный фильтр.Так что стоит взглянуть на процесс здесь и изучить влияние подобной настройки значений компонентов.

Фильтр, который мы разрабатываем, достаточно прост, фильтр Бесселя 5-го порядка, а программное обеспечение представляет собой простой в использовании пакет QUCS на машине Ubuntu Linux. Подключите необходимые цифры, и он выдаст принципиальную схему, которую мы затем можем смоделировать, чтобы показать красивую кривую с точкой 3 дБ прямо на 30 МГц. Это чрезвычайно идеализированный график, и опыт научил меня, что в реальных фильтрах, использующих эти конструкции, есть нижняя граница частоты, но для наших целей здесь это достаточно хорошее начало.

Как упоминалось ранее, значения компонентов не являются предпочтительными из серийно выпускаемых серий, поэтому я не могу купить их с полки. Я могу намотать свои собственные катушки индуктивности, но в этом заключается целый мир собственной боли, и я бы предпочел не идти туда. RS, Mouser, Digikey, Farnell и др. существуют, чтобы спасти меня от такой ямы электронной гибели, с какой стати мне делать что-то еще, кроме как покупать готовые?

Таким образом, каждый из компонентов на приведенной выше схеме требует небольшого перемещения вверх или вниз до желаемого значения.Как это повлияет на работу моего фильтра? Изменение каждого значения и повторный запуск симуляции показывает нам, что график каждый раз тонко меняется, и иногда бывает сложно настроить их, не разрушая полностью фильтр. В частности, с фильтрами более высокого порядка с большим количеством компонентов в сети вы можете наблюдать влияние отдельных компонентов на градиент в разных частях графика, но, как правило, увеличение значений снижает частоту среза и делает их ниже. увеличивает его.В моем случае я всегда выбираю более высокие значения по этой причине: моя ближайшая гармоника, которую я хочу отфильтровать, имеет двойную частоту, поэтому у меня есть некоторый запас для игры.

Заменив значения моих компонентов на предпочтительные, я могу снова запустить моделирование, и из полученного графика я вижу, что мне очень повезло, что я не слишком сильно повредил его характеристики. Как и ожидалось, частота среза немного сместилась вверх, но сохранилась та же форма кривой, без появления ряби или уменьшения глубины.

Если бы я использовал этот фильтр с настоящим передатчиком, я бы удостоверился, что я спроектировал его с отсечкой по крайней мере на четверть выше, чем частота передачи. На практике я считаю, что отсечка резче и ниже, чем можно было ожидать, исходя из результатов моделирования, и, например, если бы я использовал ее с передатчиком 30 МГц, я бы обнаружил, что он ослабляет несущую больше, чем я считаю приемлемым. Также следует признать, что изменение значений компонентов таким образом также приведет к изменению импеданса фильтра по сравнению с рассчитанными 50 Ом, однако на практике это не кажется достаточно значительным, чтобы вызвать проблему, пока изменения значений незначительны. .

Мы не делали этот фильтр, но в прошлом мы использовали другой фильтр, который я сделал, и по совпадению он находился в том же частотном диапазоне. Когда я писал функцию автоматизации считывания показаний осциллографа, в качестве примера я использовал характеристику фильтра нижних частот 7-го порядка 30 МГц. Это может быть даже один из тех, что изображены в заголовке, извлеченный из моего случайного мешка фильтровальных картонов по этому случаю.

6 способов использования фильтра высоких частот при смешивании

Фильтр высоких частот — это простая, но эффективная кривая эквалайзера, которая удаляет нежелательные низкие частоты из источника звука. Как и большинство звукорежиссеров, я использую их во многих местах своих миксов, чтобы убрать слабые сигналы и сузить аранжировки.

Конечно, существуют ограничения на то, как часто следует использовать эти удобные инструменты. Безрассудно делать сокращения только потому, что вы можете оставить музыку тонкой и без бороздок.Чтобы избежать этого, а также сосредоточить внимание на рабочем процессе, вот шесть способов использовать фильтр высоких частот при микшировании.

1. Уменьшить и удалить нежелательные гармоники

Почти все аудиоисточники, особенно живые, содержат нежелательные звуки, которые скрываются ниже наиболее важной частотной информации.

Хотя постоянный ветер и жужжание обычно довольно легко обнаружить, это не всегда так. Многие нежелательные звуки скрываются за более громким ядром сигнала и могут быть упущены из виду, особенно когда работаешь в срок.Когда мы подходим к самым низким частям спектра около 20–40 Гц, мы можем даже не слышать грохот из-за ограничений нашего слуха, что делает его чем-то вроде бесшумного убийцы высоты в больших количествах.

В качестве примера возьмите следующий снимок экрана с шейкером в Neutron. Хотя меня интересует только то, что происходит в районе отметки 1-2 кГц, активен почти весь спектр. Если я удвою или утрою трек шейкера или добавлю больше файлов с аналогичной спектральной активностью, совокупное нарастание шума замаскирует основные участки микса.

Шумный шейкер в Neutron 2

Не торопитесь, чтобы определить, где существуют эти скрытые звуки, и, когда вы их удалите, учтите, что то, где вы устанавливаете срез фильтра, будет зависеть от сигнала под рукой. То, что работало на одном инструменте, могло захватывать слишком много одного или недостаточно другого.

Top Tip : Если вы используете Neutron и не можете определить, насколько высоко вы должны обрезать, нажмите команду (или элемент управления для ПК) и выберите самый низкий узел, который выделит полосу частот, которую он охватывает.Поднимите вверх, пока не начнете дотягиваться до мяса инструмента, и слегка отодвиньтесь, затем отпустите щелчок, чтобы услышать весь сигнал. Вы хотите, чтобы шум исчез без ущерба для разборчивости или мощности звука.

2. Фокус вокал

Поскольку вокал является центральным элементом песни, он должен звучать чисто, и в большинстве случаев все, что ниже 100 Гц, только препятствует этому. Может быть низкий гул из микрофона или студии, особенно если вы записывались в вокальной кабинке в спальне, или нарастание басов из-за того, что вокалист слишком близко подошел к микрофону — явление, известное как эффект близости.

Не бойтесь использовать здесь более крутую кривую, но будьте осторожны, приближаясь к основам вокала, самой низкой частоте, определяющей музыкальную ноту. Вес исполнения лежит в основе, и даже небольшого вмешательства достаточно, чтобы подавить энергию. Громкий голос без шума будет изо всех сил пытаться донести мелодию от начала до конца.

Давайте послушаем, как верхний проход изменяет вокал в аудиофайле ниже — первый клип не обработан, второй имеет верхний проход в разумной позиции, третий верхний проход прорезает основную частоту, а четвертый — заметно истончается агрессивным срезом.

Мы можем слышать уменьшение шума в нижних частотах от первого ко второму клипу, что имеет обратный эффект повышения яркости вокала (это уже несколько жестковато для начала). Третий клип — это то место, где в конечном итоге окажется множество новых микшеров — в честной попытке очистить вокал, срез находится слишком высоко в спектре, высасывая важную частотную составляющую. Если вы действительно не обращаете внимания на этом этапе, у вас получится тонкий вокал, как в четвертом клипе.

Если вы имеете дело с глубоким голосом, утопающим в нежелательной грязи, попробуйте пройти RX 7 с модулями De-hum, De-rustle или даже Music Rebalance, чтобы лучше изолировать вокал. Затем примените более плавный наклон фильтра и кривую колокольчика эквалайзера, чтобы при необходимости ослабить нарастание в более средне-высоком диапазоне низких частот. Здесь нет точной науки, поэтому необходимо немного поэкспериментировать, чтобы понять это правильно.

3.Форма нижнего конца

Если элементы бочки и баса в вашем миксе звучат хорошо сами по себе, но не могут оказать влияние на контекст микса, это может быть признаком того, что вам нужно убрать низкие частоты, присутствующие в других инструментах.

Эта проблема часто возникает в диапазоне низких и средних частот, между 150–350 Гц, что придает музыке ее веса и мощи. Это одна из наиболее проблемных областей микса, поскольку здесь сходятся высшие гармоники бочки и низшие гармоники синтезаторов, гитар и многого другого, что оставляет вам микс, который звучит раздутым и утомленным.

Top Tip : Может возникнуть соблазн применить радикальный глобальный фильтр, который не дает чему-либо проникнуть в средние частоты, но это отнимет слишком много энергии. Вместо этого сосредоточьтесь на формировании отдельных инструментов с тонкими разрезами, чтобы освободить место для бочки и баса. Эти два инструмента играют наиболее важную роль в области низких и средних частот, и поэтому они должны быть четко слышны. Обуздание конфликтующих частот менее важных элементов очень поможет.

Узнайте, как это сделать с помощью функции маскирования в Neutron и вспомогательного инструмента Relay:

4. Улучшение низких частот

Душный бас может затянуть микс и заставить его застрять. Удары не звучат, а бас скорее гибкий, чем резкий.Если ваши низкие частоты в порядке, стоит исследовать чрезмерное скопление грязи где-то в диапазоне 20–35 Гц.

Пропуская эти частоты в барабанный микс или даже на мастер-выход, вы удаляете ненужные шумы и усиливаете низкие частоты. Это также дает дополнительный эффект, делая средние и высокие частоты более яркими и громкими. Однако здесь легко переборщить и убрать слишком много басов, что сделает другие части спектра хрупкими по сравнению с ними.

Если вы обнаружите, что делаете это снова и снова, проблема может быть в вашей комнате, а не в ваших навыках.Необработанные студии в спальнях печально известны чрезмерным представлением низкокачественных вещей, и это может быть то, что вы постоянно слышите! Поэтому не забудьте тщательно протестировать этот ход на нескольких системах воспроизведения и A / B, прежде чем отправлять микс обратно клиенту. Должно появиться ощущение, что смесь раскрылась, не теряя своей остроты.

5. Попробуйте динамический вместо статического

В большинстве этих примеров упомянутые типы звука являются динамическими по своей природе. Вокал, басовые партии и перкуссия меняются в течение песни, иногда очень быстро, и установленный вами фильтр высоких частот должен отражать это движение и следовать ему.

Динамический эквалайзер позволяет именно это. Хотя большинство срезов фильтров являются статическими, то есть они не меняются в соответствии с входящим сигналом, динамические эквалайзеры могут «отслеживать» содержание сигнала и изменять точки среза, чтобы лучше формировать звуки по мере их изменения в миксе. Это особенно полезно при работе с сигналами, которые, независимо от того, где вы устанавливаете срез, звучат либо слишком тонко, либо слишком мутно.

Динамический эквалайзер предлагает идеальную золотую середину. Он пропустит некоторые менее желательные частоты, чтобы вы могли почувствовать присутствие более низкого диапазона, но подавите, как только они станут слишком активными.Это позволяет передать естественный характер и пространство записи, не перегружая ее.

Динамическая нарезка может пригодиться практически для всех инструментов и особенно для вокала. Посмотрите, как на видео ниже с Follow EQ in Nectar: ​​

6. С осторожностью (или совсем не осторожно)

Для начинающих продюсеров и инженеров микширования фильтры верхних частот являются одним из наиболее часто используемых инструментов из-за очевидного и немедленного воздействия, которое они оказывают на звук.Строгой рукой можно исключить все низкие частоты, которые выходят из инструментов среднего и высокого диапазона, и в процессе непреднамеренно удалить то, что действительно придает миксу глубину и грув. Хуже того, крутые изгибы могут вызвать звон или искажение вокруг точки отсечки, особенно когда они расположены на полпути через загруженный материал.

Все это для того, чтобы сказать — если в хай-хэте или другом звуке верхнего диапазона происходит что-то интересное в низких частотах, что придает звучание вашей музыке, вам не нужно сильно фильтровать это только потому, что эти элементы обычно отдают предпочтение более высоким частотам.

Когда мы используем фильтр высоких частот, мы стремимся к ясности. Но ясность микса достигается не только за счет эквалайзера и фильтрации. Положение панорамирования и уровень одинаково полезны для разделения элементов в миксе. Поэтому при балансировке треков обязательно изучите эти варианты, прежде чем переходить по умолчанию на высокий проход.

Заключение

Несмотря на простую функцию фильтра верхних частот — удаление низких частот из сигнала — это универсальный инструмент, который можно использовать в десятках сценариев для лучшего ощущения тонального баланса.

Однако, как и все аудио инструменты, злоупотребление им может привести к катастрофическим результатам. Когда я только начал создавать и микшировать музыку, я переборщил со своими фильтрами и эквалайзерами и в итоге получал музыку, которая звучала неестественно и плоско. Со временем я узнал, что тонкие, преднамеренные действия — это то, что позволяет работать более эффективно.

Итак, пропускайте верхние частоты только то, что нужно передать верхним — я имею в виду под этим сокращение частот, которые мешают вашему миксу четко сообщаться слушателям, а не те, которые, по вашему мнению, должны быть удалены на основе предустановленной диаграммы диапазона инструментов , или да, даже статья о смешанных советах.

Фильтрация: извлечение того, что мы хотим, из того, что у нас есть — Урок

Введение / Мотивация

(Будьте готовы показать классу презентацию по фильтрации, файл PowerPoint®.)

Сегодня мы собираемся изучить базовую операцию, называемую фильтрацией, которая используется в различных дисциплинах, особенно в области электротехники для обработки сигналов. Может ли кто-нибудь назвать известный им фильтр? (Ожидаемые возможные ответы: водяной фильтр, воздушный фильтр, кофейный фильтр и т. Д.) Давайте поговорим о фильтре для воды, потому что то, что происходит, когда мы используем фильтр для воды, аналогично тому, что происходит, когда мы фильтруем сигналы (покажите слайд 2, который совпадает с рисунком 1). Для чего нужен фильтр для воды? (Ответ: фильтр для воды удаляет загрязнения из воды, поэтому вода становится достаточно чистой для питья.) Рис. 1. Фильтр для воды удаляет загрязнения, чтобы очистить воду для питья. Авторское право

Copyright © 2010 Globalfunky, Wikimedia Commons http: // commons .wikimedia.org / wiki / Файл: Tata_Swach_Water_purifier.jpg

Другой пример — воздушный фильтр, который вы можете найти у себя дома или в машине (покажите слайд 3, который также является рисунком 2). Назначение воздушного фильтра — препятствовать прохождению грязных частиц, таких как пыль, чтобы более чистый воздух выходил с другой стороны. На фотографиях на этом слайде показан воздушный фильтр, используемый в установке кондиционирования воздуха на крыше, и воздушный фильтр — очень грязный — от военной машины в Афганистане.

Из этих двух примеров какую общую задачу решают фильтры? (Слушайте ответы студентов.Обычная задача, которую решают фильтры, — это удаление примесей из сырых компонентов. Это как раз и лежит в основе принципа фильтрации: отделение того, что мы, , не хотим, чтобы получить то, что мы делаем, . Рис. 2. Воздушные фильтры препятствуют прохождению пыли, так что получается более чистый воздух. , MedlinePlus, Национальная медицинская библиотека США http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/imagepages/19338.htm

В машиностроении, особенно в электротехнике, мы отправляем и получаем информацию в виде сигналов.Может ли кто-нибудь привести пример сигнала, который они видели или слышали? (Широкий спектр возможных ответов включает речевые сигналы для мобильных телефонов и телевизионные сигналы.) Сигнал переносит информацию из одного места в другое. Например, изображение — это распространенный тип сигнала, который передает много информации; Как говорится, «картинка стоит тысячи слов». Изображения постоянно пересылаются из одного места в другое. На этом изображении галактики НАСА (покажите слайд 4, который также является рисунком 3) свет, который был захвачен на изображении, должен был пройти большое расстояние в космосе, чтобы добраться до Земли, чтобы исследователи НАСА могли его изучить.Такое изображение может рассказать астрономам много разных вещей об определенной части Вселенной, например о расположении звезд и их размерах. Рисунок 3. Изображение — это тип сигнала, который содержит большой объем информации. Авторское право

Copyright © 2003 NASA JPL-Caltech и Группа наследия Хаббла (STScI / AURA), Wikimedia Commons http://commons.wikimedia.org/ wiki / Файл: Sombrero_Galaxy_in_infrared_light_ (Hubble_Space_Telescope_and_Spitzer_Space_Telescope) .jpg

Когда изображения или любые другие сигналы отправляются местам, они могут быть изменены или загрязнены информацией, которая не является частью исходного сигнала.Это загрязнение называется «шумом» и является нежелательным побочным эффектом отправки и приема сигналов. Шум может исходить из разных источников:

• Шум может возникать, когда другие, нежелательные сигналы объединяются с желаемым сигналом. Например, предположим, что вы на футбольном матче пытаетесь поговорить с человеком рядом с вами. Ваши уши воспринимают желаемый сигнал (голос вашего друга), а также множество других звуков, которые не представляют интереса. Или предположим, что вы пытаетесь позвонить, стоя возле большой линии электропередачи.Электромагнитные (радиоволны) линии электропередачи могут создавать помехи для цепей в вашем телефоне и радиосигналов, которые ваш телефон отправляет на вышку сотовой связи.
• Шум может также вносить датчик, используемый для приема сигнала. Микрофоны, цифровые камеры, термометры, антенны и т. Д. — все они допускают ошибки при записи сигналов из-за случайных различий в материалах, используемых для изготовления датчиков, ограниченной точности в производственном процессе и т. Д. Люди, разрабатывающие датчики, стараются обеспечить эти ошибки. как можно меньше, но иногда это сложно, особенно при измерении очень слабых сигналов, таких как запись очень тихого звука, фотосъемка при очень слабом освещении (или с большим увеличением) или прием радиосигнала с очень большого расстояния.

Шум — это компонент принимаемого сигнала, который нам не нужен, потому что он может затруднить извлечение нужной нам информации. Шум также несколько случайен и непредсказуем; мы не знаем точно, какие ошибки будут включены в полученный сигнал.

Как лучше всего избавиться от шума? (Ответ: фильтры!) Мы хотим использовать концепцию фильтров, чтобы уменьшить влияние шума на сигналы, чтобы мы могли получить нужную информацию.

(Покажите слайд 5, который также является рисунком 4, и слайд 6) В верхней части этой диаграммы мы видим сигнал (также называемый «формой волны»), который был искажен шумом.Такая форма волны может представлять сигнал напряжения, исходящий из микрофона, который обрабатывается электрической цепью, когда мы говорим в сотовый телефон. Этот записанный сигнал содержит ошибки, вызванные физическими ограничениями микрофона, поскольку исходный (без шума) сигнал, поступающий в микрофон, был очень плавным. Фильтр может быть разработан для удаления шума в этом сигнале и получения гладкой формы волны, подобной показанной в нижней части этой диаграммы. Рисунок 4. Благодаря использованию фильтрации исходная гладкая форма волны может быть восстановлена ​​из зашумленной формы волны.авторское право

Авторские права © 2014 Майкл Б. Вакин и Дэхуэй Ян, Колорадская горная школа

Filtering имеет множество реальных приложений, от наушников с шумоподавлением (слайд 7, который совпадает с рисунком 5) до улучшения качества изображения. Когда нежелательная внешняя форма волны попадает в микрофон наушников, фильтр внутри наушников обнаруживает форму волны и генерирует сигнал противоположной формы для подавления шума. Эта технология фильтрации полезна для прослушивания музыки в шумной обстановке, например в самолетах.Рисунок 5. Наушники с шумоподавлением используют фильтры для удаления внешнего шума. авторское право

Авторские права © 2008 Хенс Циммерман, Wikimedia Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sennheiser_HD495_headphones.jpg

В дополнение к подавлению шума из звуковых сигналов, фильтры могут использоваться для удаления шума с изображений (покажите слайд 8, который совпадает с рисунком 6.) Взгляните на этот пример удаления шума с помощью фильтрации. Представьте, что вы делаете снимок, но ваша камера настроена на неправильную экспозицию, и то, что вы видите, зашумлено, как на картинке слева.Фильтрация может помочь удалить шум и улучшить качество изображения, чтобы вы могли видеть детали, такие как изображение на r