Utente:Primoh/sandbox
Lo schema industriale Dattorro è un sistema digitale per l'implementazione di un'ampia gamma di effetti audio basati sul ritardo dei segnali digitali proposto da Jon Dattorro[1]. La natura comune di questi effetti consente di produrre il segnale di uscita come Combinazione lineare di repliche ritardate (modulate dinamicamente) del segnale di ingresso. Lo schema proposto consente di implementare tali effetti in forma compatta, utilizzando solo un insieme di tre parametri per controllare il tipo di effetto. Questo sistema si basa su linee di ritardo digitali e, per garantire una risoluzione adeguata nel dominio del tempo, deve sfruttare linee di ritardo frazionali per evitare discontinuità[2]. Gli effetti che questo schema è in grado di produrre sono: eco, chorus, vibrato, flanger, doubling, white chorus. Questi effetti sono caratterizzati da un ritardo nominale, una funzione modulante del ritardo e la profondità della modulazione[3].
Interpolazione delle linee di ritardo
modificaSi consideri un segnale a tempo continuo . La versione ritardata di tale segnale è . Passando al dominio del tempo discreto, ossia campionando il segnale con frequenza di campionamento a , si ottiene . La linea di ritardo è descritta dalla Trasformata zeta del segnale a tempo discreto:
che, riportata nel dominio del tempo con la trasformata Z inversa, corrisponde a , dove è la delta di Dirac. Si noti che la prima equazione vale per , ma per l'implementazione è necessario un ritardo frazionario, ovvero . In questo caso, è necessaria un'interpolazione per ricostruire il valore del segnale che si trova tra due campioni[4]. Si può ricorrere alla tecnica di interpolazione preferita, ad esempio l'interpolazione di Lagrange[5], o l'interpolazione a filtro passa tutto[6].
Schema a blocchi
modificaL'uscita del blocco di ritardo è segnata sopra e sotto, poiché raramente viene presa dall'ultimo campione della linea di ritardo, ma cambia dinamicamente. Considerando la struttura end-to-end, possiamo scrivere il filtro come
-
([1])
L'impostazione dei coefficienti in base all'effetto desiderato comporta una modifica della topologia del filtro. Impostando la retroazione a 0, ad esempio, si ottiene un filtro FIR, mentre se i coefficienti sono impostati allo stesso modo si approssima un filtro passa-tutto[1].
Effetti
modificaTutti gli effetti possono essere ottenuti modificando i parametri del sistema Dattorro e impostando le gamme di ritardo secondo la tabella seguente. I valori di ritardo sono espressi in millisecondi [1].
Effect | Onset | Nominal | Range End |
---|---|---|---|
Vibrato | 0 | Minimal | 5 |
Flange | 0 | 1 | 10 |
Chorus | 1 | 5 | 30 |
Doubling | 10 | 20 | 100 |
Echo | 50 | 80 |
Vibrato
modificaIl vibrato è un piccolo cambiamento quasi periodico del pitch di un tono. È più una tecnica che un effetto in sé, ma può essere aggiunto a qualsiasi segnale audio[7]. Il ritardo è modulato con una funzione sinusoidale a bassa frequenza e non viene considerato alcun mix del percorso diretto del segnale.
Chorus
modificaIl chorus è un effetto che cerca di emulare più voci indipendenti che suonano all'unisono. Questo effetto è realizzato come combinazione lineare del segnale in ingresso (segnale dry) e di una versione dinamicamente ritardata del segnale in ingresso (segnale wet)[8].
Flanging
modificaL'effetto flanging è nato con le macchine a nastro. Questo effetto è stato creato mescolando due macchine a nastro impostate per riprodurre la stessa traccia, ma una di esse viene rallentata. Questo produce un abbassamento del tono e un ritardo della traccia lenta. Il processo viene poi ripetuto con l'altra traccia che riassorbe il ritardo accumulato[9]. Questo effetto è molto simile al chorus, ma la differenza principale è dovuta all'intervallo di ritardo. Il chorus ha solitamente un ritardo più lungo, una profondità maggiore e una frequenza di modulazione più bassa[10].
Coro bianco
modificaIl white chorus è una modifica all'effetto chorus standard che mira a ridurre le abbreviazioni introdotte dal percorso in avanti. La modifica consiste nell'aggiunta di un percorso di retroazione negativa con un punto di tap diverso e fisso, in modo da ottenere un'approssimazione di una configurazione all-pass[1].
Doubling
modificaQuando il sistema viene utilizzato senza feedback si ottiene l'effetto doubling. Questo effetto è analogo a quello del diffusore Leslie, un particolare tipo di diffusore costituito da una camera rotante davanti all'altoparlante dei bassi e da coni rotanti sopra gli altoparlanti delle alte frequenze. [11].
Impostazione dei parametri
modificaEffect | Blend | Feedforward | Feedback |
---|---|---|---|
Vibrato | 0.0 | 1.0 | 0.0 |
Flange | 0.7071 | 0.7071 | 0.7071 |
White chorus | 0.7071 | 1.0 | 0.7071 |
Chorus | 1.0 | 0.7071 | 0.0 |
Doubling | 0.7071 | 0.7071 | 0.0 |
Echo | 1.0 | 1.0 | <1.0 |
Pseudocode
modificaIl filtro può essere implementato in software o in hardware. Di seguito è riportato lo pseudocodice di un sistema Dattorro software.
function dattorro is input: x, # input signal Fs, # sampling frequency depth, # modulation depth freq, # LFO frequency b, # blend knob ff, # feedforward knob fb, # feedback knob mod # modulation type output: y # signal with FX applied depth_samples = depth·Fs # compute delay in samples if mod is sinusoid # compute delay sequence delay_seq = depth_samples*(1 + sin(2· ·freq*t)) else mod is noise lowpass_noise = noise_gen() # generate white noise and low-pass filter it delay_seq = depth_samples + depth_samples·lowpass_noise for each n of the N samples d_int = floor(delay_seq(n)) # integer delay d_frac = delay_seq(n) - d_int # fractional delay h0 = (d_frac - 1)·(d_frac - 2)/2 # first FIR filter coefficient h1 = d_frac·(2 - d_frac) # second FIR filter coefficient h2 = d_frac/2·(d_frac - 1) # third FIR filter coefficient x_d = delay_line(d_int + 1)·h0 + delay_line(d_int + 2)·h1 + delay_line(d_int + 3)·h2 # delay input f_b = fb·x_d # delayed input feedback delay_line(2:L) = delay_line(1:L-1) # delay line update delay_line(1) = x(i) - fb_comp f_f = ff·x_d # feedforward component blend_comp = b·delay_line(1) # blend component y(n) = ff_comp + blend_comp # compute output sample return y
See also
modificaReferences
modifica- ^ a b c d Jon Dattorro, Effect Design - Part 2: Delay-Line Modulation and Chorus, in JAES volume 45, 1997.
- ^ Julius O. Smith, Computational Acoustic Modeling with Digital Delay, June 5, 2008.
- ^ Udo Zolzer, DAFX: Digital Audio Effects (PDF), John Wiley and Sons, 2011.
- ^ Laakso, Splitting the unit delay [FIR/all pass filters design], in IEEE Signal Processing Magazine, 1996, DOI:10.1109/79.482137.
- ^ Davide Rocchesso, Linee di ritardo indirizzate frazionatamente, DOI:10.1109/89.876310.
- ^ {Cite journal |last=Hacthabiboglu |first=H. |last2=Gunel |first2=B. |last3=Kondoz |first3=A.M. |date=2006 |title=Interpolated Allpass Fractional-Delay Filters Using Root Displacement |url=http://ieeexplore.ieee.org/document/1660791/ |publisher=IEEE |volume=3 |pages=III-864-III-867 |doi=10.1109/ICASSP.2006.1660791 |isbn=978-1-4244-0469-8}}
- ^ Joshua D. Reiss, Andrew McPherson, Audio Effects: Theory, Implementation and Application, Boca Raton, CRC Press, 13 gennaio 2015, DOI:10.1201/b17593, ISBN 978-0-429-09723-2.
- ^ Julius O. Smith, {{{title}}}, su ccrma.stanford.edu..
- ^ Julius O. Smith, Flanging, su ccrma.stanford.edu..
- ^ Joshua D. Reiss, Andrew McPherson, Audio Effects: Theory, Implementation and Application, Boca Raton, CRC Press, 13 gennaio 2015, DOI:10.1201/b17593, ISBN 978-0-429-09723-2.
- ^ Clifford A. Henricksen, Unearthing The Mysteries Of The Leslie Cabinet, su theatreorgans.com..
Further Readings
modifica- -optimal delay filters by Masaaki Nagahara and Yutaka Yamamoto
- Digital Audio Signal Processing by Udo Zolzer
External Links
modifica- Introduction to Digital Filters by Julius Smith
- Discrete-Time Modeling of Acoustic Tubes Using Fractional Delay Filters by Valimaki Vesa