Формирование шумоподобного сигнала на основе формирующего фильтра
Был сформирован шумоподобный сигнал, используя динамическое изменение интенсивности звука.
В коде, представленном в листинге 4, была использована комбинация полосового и низкочастотного фильтров для первоначальной обработки белого шума, а затем применена функция изменения амплитуды, основанная на модулированной сигмоидной функции, для создания динамических изменений в интенсивности звука.
Листинг 4 – MATLAB код для формирования шумоподобного сигнала
-
% Параметры симуляции
Fs = 44100; % Частота дискретизации, Гц
duration = 10; % Длительность сигнала, секунды
t = linspace(0, duration, Fs*duration); % Вектор времени
x = randn(1, length(t)); % Генерация белого шума
% Формирующий фильтр: комбинация полосового и низкочастотного фильтров
% Полосовой фильтр с центром на 2000 Гц и шириной 1000 Гц
y_band = bandpass(x, [1500, 2500], Fs);
% Низкочастотный фильтр с частотой среза 300 Гц для модуляции
y_low = lowpass(x, 300, Fs);
% Подготовка параметров для динамической модуляции
a = 1; % Скорость изменения сигмоиды
b = 0.2; % Смещение сигмоиды
mod_signal = 0.5 + 0.5 * sin(2 * pi * 0.1 * t) .* sigmoid(t - 5, a, b);
% Динамическое изменение интенсивности
y_modulated = y_band .* mod_signal;
% Сохранение и воспроизведение результата
audiowrite('dynamic_intensity_noise.wav', y_modulated, Fs);
sound(y_modulated, Fs);
pause(duration + 1);
% Локальная функция сигмоиды для плавного перехода интенсивности
function y = sigmoid(x, a, b)
y = 1 ./ (1 + exp(-a * (x - b)));
end
Этот метод создает звук, который может напоминать шум моря, но больше напоминает работающий чайник, только на высоких частотах, с плавными изменениями громкости или даже имитировать аудиоэффекты, используемые в кинематографе для создания напряжения или атмосферы в сценах. Гораздо легче представить подобное аудио в страшных фильмах, чем в реальной жизни, поскольку звук не кажется естественным. Включение динамической модуляции делает звуковую картину более интересной и менее предсказуемой, что идеально подходит для экспериментальных аудиопроектов.
Ощущения:
Звук начинается с мягкой интенсивности, постепенно нарастает, достигает пика, а затем уменьшается, создавая волну-подобную динамику.
Использование сигмоидной функции придает естественные, плавные переходы интенсивности, что делает звук более живым и изменчивым.
Полосовой фильтр сосредотачивает звук в среднем частотном диапазоне, добавляя четкость и акцент на определенные частоты.
Низкочастотная модуляция усиливает восприятие "глубины" и "расстояния" звуковых волн.
Получившийся аудиофайл можно прослушать по следующей ссылке: https://disk.yandex.ru/d/sADiJ8YsSRtCCg.
ВЫВОД
В рамках лабораторной работы была проведена разработка и анализ аудиосигналов, сформированных с использованием различных типов формирующих фильтров. Цель работы заключалась в изучении методов создания шумоподобных сигналов с динамически изменяемой интенсивностью и спектральными характеристиками.
Были использованы различные типы фильтров: низкочастотный (ФНЧ), высокочастотный (ФВЧ), и полосовой фильтр (ПФ). Эти фильтры позволили модифицировать исходный белый шум так, чтобы получить аудиосигналы с заданными характеристиками.
ФНЧ помог сгладить звук, убрав высокие частоты и оставив низкочастотные компоненты, что создало эффект более глубокого и мягкого звука. ФВЧ пропускал только высокие частоты, что сделало аудиосигнал более "ветренным" и "воздушным". Полосовой фильтр сфокусировал внимание на среднем частотном диапазоне, идеально подходя для имитации звуков, похожих на голоса или радиопередачи.
Для создания аудиосигналов с динамически меняющейся интенсивностью была использована модуляция амплитуды с помощью сигмоидной функции, что позволило имитировать природные звуковые процессы. Использование синусоидальной функции для модуляции амплитуды в комбинации с сигмоидной функцией создало интересный звуковой эффект.
Полученные звуковые дорожки имеют высокую степень реалистичности и могут быть использованы в различных областях, от мультимедийных приложений до психологической релаксации и медитативных практик.
Исследование показало, как важно правильно подбирать параметры фильтров и модуляционные функции для достижения желаемых аудиовизуальных эффектов. Креативный подход к комбинации фильтров и изменению параметров в реальном времени открыл новые возможности для создания уникальных звуковых эффектов, которые могут быть адаптированы под конкретные задачи.
Лабораторная работа позволила глубже понять принципы цифровой обработки аудиосигналов и расширила технические навыки в области мультимедиа-технологий.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Цвета шума. Википедия. // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Цвета_шума (дата обращения 10.04.2024)
Морфинг (звуковой эффект). URL: // https://ru.wikipedia.org/wiki/Морфинг_(звуковой_эффект) (дата обращения 10.04.2024)
Алгоритм цифровой фильтрации в частотной и временной областях. // URL: http://stu.sernam.ru/book_g_rts.php?id=137 (дата обращения 10.04.2024)