Třetí část naší série výukových programů pro zpracování digitálního zvuku pokrývá modulaci signálu, vysvětlujeme, jak aplikovat modulaci amplitudy, efekt Tremolo a variaci frekvence.
Modulace
amplitudová modulace
Jak již název napovídá, tento efekt mění amplitudu sinusoidy podle zprávy, která má být přenášena. Sinusovka se nazývá nosná, protože nese informaci. Tento typ modulace se používá v některých komerčních vysíláních a přenosových občanských pásmech (AM).
Proč používat amplitudovou modulaci?
Modulační záření.
Pokud je komunikační kanál volný prostor, pak jsou k vyzařování a přijímání signálu vyžadovány antény. Vyžaduje účinnou anténu pro elektromagnetické záření, jejíž rozměry jsou řádově stejné jako vlnová délka vyzařovaného signálu. Mnoho signálů, včetně audio komponent, má často 100 Hz nebo méně. Pro tyto signály by bylo nutné postavit antény o délce cca 300 km, pokud by signál byl vyzařován přímo. Pokud se k vytištění zprávy použije modulace signálu na vysokofrekvenční nosnou, řekněme 100 MHz, pak anténa musí mít délku pouze přes metr (příčná délka).
Modulace koncentrace nebo vícekanálový provoz.
Pokud více než jeden signál používá jeden kanál, lze modulaci použít pro přenos různých signálů do různých spektrálních pozic, což umožňuje přijímači vybrat požadovaný signál. Aplikace, které využívají koncentraci („multiplexing“), zahrnují telemetrická data, stereo FM rádio a dálkovou telefonii.
Modulace k překonání omezení na zařízení.
Výkon zařízení pro zpracování signálu, jako jsou filtry a zesilovače, a snadnost, se kterou lze tato zařízení konstruovat, závisí na situaci signálu ve frekvenční doméně a vztahu mezi signálem s vyšší frekvencí a signálem s nízkou frekvencí. Modulaci lze použít k přenosu signálu do polohy ve frekvenční oblasti, kde jsou snáze splněny konstrukční požadavky. Modulaci lze také použít k převodu „širokopásmového signálu“ (signálu, u kterého je poměr mezi nejvyšší a nejnižší frekvencí velký) na znak „úzkého pásma“.
Zvukové efekty
Mnoho zvukových efektů používá amplitudovou modulaci kvůli nápadnosti a lehkosti, s jakou takové signály zvládnou. Můžeme jmenovat několik, jako je tremolo, chorus, flanger atd. Na tuto utilitu se v této sérii výukových programů zaměříme.
Tremolo efekt
Efekt tremolo je jednou z nejjednodušších aplikací amplitudové modulace, k dosažení tohoto efektu musíme měnit (násobit) zvukový signál periodickým signálem, buď sinusovým nebo jiným.
>> tremolo='tremolo.ogg';
>> fs=44100;
>> t=0:1/fs:10;
>> wo=2*pi*440*t;
>> wa=2*pi*1.2*t;
>> audiowrite(tremolo, cos(wa).*cos(wo),fs);
To vygeneruje signál ve tvaru sinusoidy, jehož efekt je jako 'tremolo '.
Tremolo na skutečné zvukové soubory
Nyní ukážeme tremolo efekt ve skutečném světě. Nejprve použijeme soubor, který dříve nahrál mužský hlas, který řekl 'A'. Graf pro tento signál je následující:
>> [y,fs]=audioread('A.ogg');
>> plot(y);
Nyní musíme vytvořit obklopující sinusový signál s následujícími parametry:
Amplituda =1
Frekvence =1,5 Hz
Fáze =0
>> t=0:1/fs:4.99999999;
>> t=t(:);
>> w=2*pi*1.5*t;
>> q=cos(w);
>> plot(q);
Poznámka:Když vytvoříme pole hodnot času, ve výchozím nastavení je toto vytvořeno ve formě sloupců, tj. 1x220500 hodnot. Chcete-li vynásobit tuto sadu hodnot, musíte ji transponovat do řádků (220500x1). Toto je příkaz t=t(:)
Vytvoříme druhý soubor ogg, který bude obsahovat výsledný modulovaný signál:
>> tremolo='tremolo.ogg';
>> audiowrite(tremolo, q.*y,fs);
Varianta frekvence
Můžeme měnit frekvenci, abychom získali docela zajímavé hudební efekty, jako je zkreslení, zvukové efekty pro filmy a hry a další.
Účinek sinusové frekvenční modulace
Toto je kód, kde je zobrazena frekvence sinusové modulace podle rovnice:
Y=Ac*Cos(wo*Cos(wo/k))
Kde:
Ac =Amplituda
wo =základní frekvence
k =skalární dělitel
>> fm='fm.ogg';
>> fs=44100;
>> t=0:1/fs:10;
>> w=2*pi*442*t;
>> audiowrite(fm, cos(cos(w/1500).*w), fs);
>> [y,fs]=audioread('fm.ogg');
>> figure (); plot (y);
Zákres signálu je:
Jako frekvenční modulátor můžete použít téměř jakýkoli typ periodické funkce. Pro tento příklad jsme zde použili pouze funkci sinus. Nebojte se experimentovat se změnou frekvencí funkcí, smícháním s jinými funkcemi nebo změnou, dokonce i typu funkce.