RSS

[rastis]

Konvolucia je metoda vyuzivana pri praci so zvukom. Konvoluciou sa simuluju iste vlastnosti zvuku na zaklade tzv. impulzu realnej predlohy. Impulz je kratucky zvukovy subor. Velke vyuzitie ma konvolucia napr. pri praci s reverbom - zobere sa impulz nasnimany v konkretnom priestore (napriklad v Sixtinskej kaplnke), vlozi sa do prislusneho SW a tymto SW sa prezenie nejaky zvuk, ktory chceme reverbovat. Teoreticky by mal byt vo vysledku zvuk nareverbovany tak, ako keby sme ho nahrali priamo v Sixtinskej kaplnke.

Konvoluciou sa da simulovat vselico - napriklad naozajstny gitarovy kabinet.

Prva ukazka je holy zvuk lampoveho preampu:

http://gitaristi.sk/files/rastis/konv/orig.mp3

Druha ukazka je ten isty zvuk prehnany SW WizooWerb, kde je ako impulz pouzita vzorka originalneho kabinetu Mesa Boogie:

http://gitaristi.sk/files/rastis/konv/impulz.mp3

Pre predstavu samotny impulz boxu vyzera takto:

http://gitaristi.sk/files/rastis/konv/GuitarHackJJFRED45-HALF.wav

Inak impulzy ku vselicomu sa normalne predavaju, daju sa urcite stiahnut nejake aj free. Priznam sa, ze aj ked konvoluciu teoreticky poznam dlhsie, prakticky sa s tym hrajkam len par dni...

[Altostratus]

Aký je teda rozdiel medzi konvolúciou a štandardným speaker-simulatorom v tomto prípade? Proste do programu dám impulz, on z neho dešifruje, ako sa správa konkrétne prostredie a tým prostredím preženie môj zvuk?

Nedá sa napríklad pri reverbe docieliť to isté točením gombíkov?

Je impulz vlastne vzorkou určitého prostredia?

[styrioci]

standardny speaker sim je tusim vpodstate iba nejaky EQ.

konvolucia je jedna z metod aproximacie (ak sa nemylim) - cize na zaklade nejakeho matematickeho vzorca a konstant sa snazime priblizit k chovaniu sa niecoho

ano, ten impulz je vzorkou urciteho prostredia a obsahuje informacie prave o tych konstantach

[vlado hudec]

ten impulz je vlastne "realny" zvuk tej ktorej haly. Robi sa to napr. tak,ze vojdes do nejakej koncertnej haly,divadla..a v roznych poziciach /vpredu vlavo,vpredu vpravo,vpredu v strede..to iste vzadu a podobne/ nahras ten impulz. Viem,ze jeden chlapik to robil tak,ze si tam doniesol baloniky,tie nafukal a potom ich praskal. Ked si vsimnes,na zaciatku kazdeho takehoto impulzu je nieco ako "puknutie"...a za tym nasleduje ten reverb tail. Cize takto by si mal ziskat autenticky reverb z tej ktorej koncertej miestnosti,haly,divadla a podobne.

[musicman]

a ako vyrobi z reverbu zvuk mesa ?

[styrioci]

podobnym sposobom ako sa ziska vzorka reverbu, urcitej miestnosti, sa ziska aj vzorka zvuku mesa boxu

[vlado hudec]

to ja uz neviem,az tak sa v tom neorientujem,mozno rastis ti povie. Asi to bude nejak modelovane.

[predator]

Ja som z tohto robil diplomovku ... takže v skratke, zvuk sa dá vyjadriť buď časovo (zmena nejakej veličiny v čase, napr. elektrické napätie či tlak vzduchu, čo je vlastne to, čo počujeme ...) alebo spektrálne (čo je rozklad daného časového priebehu na koeficienty Fourierovho radu, tzv. Fourierova transformácia). Platí, že sčítanie (superpozícia) v časovej oblasti sa rovná násobeniu v spektrálnej oblasti a to sa práve využíva pri digitálnej filtrácii.

Praktické využitie je pomerne jednoduché. Ak do prostredia (konkrétne v tomto prípade do bedne) vyšleme krátky impulz (teoreticky o nekonečne krátkom čase a nekonečne veľkej intenzite, tzv. Diracov impulz), a snímame odozvu prostredia, nameraný signál nebude ten impulz, ale nejaká krivka s ostrým impulzným začiatkom a dokmitmi. Táto krivka predstavuje postupnosť vzoriek.

a(0), a(1),a(2) ... a(n)

A tu začína zaujímavá fáza celej tejto vedy. V tejto krivke je totiž zakódované celé prenosové prostredie, vrátane fázových, frekvenčných a dozvukových parametrov prostredia. Doslovne sa jedná o nasamplovanie vlastností daného prenosového článku. Potom stačí tento nasamplovaný priebeh strčiť ako koeficienty FIR filtra (digitálny filter s konečnou impulzovou odozvou, viď Google). Každá vzorka sa potom postupne prenásobí koeficientami tohto priebehu a sčíta s predošlými vzorkami, ktoré sa tiež násobili koeficientami predošlých radov. Ak si predstavíme gitarový signál ako postupnosť vzoriek b(0), b(1), b(2)...b(m), na výstupe dostávame postupnosť c(0), c(1), c(2) ... c(m), ktorá zodpovedá výpočtu

c(m)=a(0)*b(m)+a(1)*b(m-1)+a(2)*b(m-2) + .... a(n)*b(m-n)

Túto matematickú operáciu nazývame konvolúciou. Je v podstate veľmi jednoduchá, a znamená to v praxi, že sa jedna funkcia (napr. signál gitary) prenásobí druhou (prenosová funkcia niečoho, napr. bedne ...). Možno takto extrémne verne simulovať nielen bedne, ale aj sály, dokonca aj smerové 3D vnímanie ľudského ucha v slúchadlách, ak každe ucho má iný filter a samozrejme iný set vzoriek impulzovej odozvy ...

Problémom, prečo tento princíp nachádza uplatnenie až teraz, je iba obrovská výpočtová náročnosť, na spracovanie mono signálu v CD kvalite pri dĺžke nameranej impulznej odozvy trebárs 1s musí procesor spočítať 44100 násobení a 44100 súčtov. Pre stereo je to samozrejme dvakrát, a pri predstave, že sa ide simulovať trebárs katedrála so 6s dozvukom, je jasné, že je to celkom schopný záhul a až dnešné procáky toto umožňujú bez technických kompromisov (skracovanie impulzových odoziev, zníženie vzorkovacej frekvencie).

[musicman]

to znamena ze aparaty skoncia a zacne sa konvoluovat ?

[Martinlm]

(...)h ttp://gitaristi.sk/_sub/ftp/rastis/konv/GuitarHackJJFRED45-HALF.wav (...)

Stiahlo mi to dobre? 80k? Staci mu taky click?

[predator]

to znamena ze aparaty skoncia a zacne sa konvoluovat ?

Nie, konvolúcia rieši iba lineárne javy ... teda v závislosti od sily signálu sa parametre prenosového prostredia nemenia. Teda je to fajn na veci ako bedňa, alebo miestnosť, tam je tá frekvenčná a fázová charakteristika furt rovnaká bez ohľadu na silu budiaceho signálu.

Ale u gitarového aparátu je to iné, tam sa parametre prenosu nelineárne menia so signálom, napr. čím je silnejší, tým viac stúpa skreslenie. Fourierova transformácia funguje iba na lineárne javy, pri nelinearitách sa používa iný matematický aparát - aproximácia pomocou sústavy diferenciálnych rovníc v reálnom čase.

[predator]

Stiahlo mi to dobre? 80k? Staci mu taky click?

Na simuláciu bedne podľa mňa áno, tam je dozvuk pomerne krátky a tak tých vzoriek stačí pár desiatok či stovák. To u reverbu by to bolo niečo iné, prakticky by ten wav bol taký dlhý ako simulovaná miestnosť.

[musicman]

Nie, konvolúcia rieši iba lineárne javy ... teda v závislosti od sily signálu sa parametre prenosového prostredia nemenia. Teda je to fajn na veci ako bedňa, alebo miestnosť, tam je tá frekvenčná a fázová charakteristika furt rovnaká bez ohľadu na silu budiaceho signálu.

Ale u gitarového aparátu je to iné, tam sa parametre prenosu nelineárne menia so signálom, napr. čím je silnejší, tým viac stúpa skreslenie. Fourierova transformácia funguje iba na lineárne javy, pri nelinearitách sa používa iný matematický aparát - aproximácia pomocou sústavy diferenciálnych rovníc v reálnom čase.

ale ked do bedne tlaci ina wattaz tak aj repraky sa inak zohrievaju a membrana kmita, takze tato konvolkucia by bola iba na jednu uroven a prepocitalo sa to na viacej urovni ako u samplera podla vzoriek ?

[lenivy]

No koli tejto teme som sa odhodlal sa tu konecne zaregistrovat. Predator tusim sa v tom trochu orientujes, malo by podla teba zmysel skusit pri simulaciach namiesto fourierovej transf. vlnkovu? Neurobil to uz niekto nahodou?
Btw. tak pomimo - konvolucia sa pouziva aj v grafike a tam to zvladaju graf. karty v realnom case, to je 1280*1024 (dnes sa pouziva aj vyssie rozlisenie)*3 (akoze 3 farby v skutocnosti je tam aj alfa kanal)*30 (dajme tomu 30 fps, co nie je tak vela) = cca 118MB/s, co je myslim dost slusne. Mohol by sa s tym niekto pohrat (ak to neurobim ja).

[predator]

No koli tejto teme som sa odhodlal sa tu konecne zaregistrovat. Predator tusim sa v tom trochu orientujes, malo by podla teba zmysel skusit pri simulaciach namiesto fourierovej transf. vlnkovu? Neurobil to uz niekto nahodou?
Btw. tak pomimo - konvolucia sa pouziva aj v grafike a tam to zvladaju graf. karty v realnom case, to je 1280*1024 (dnes sa pouziva aj vyssie rozlisenie)*3 (akoze 3 farby v skutocnosti je tam aj alfa kanal)*30 (dajme tomu 30 fps, co nie je tak vela) = cca 118MB/s, co je myslim dost slusne. Mohol by sa s tym niekto pohrat (ak to neurobim ja).

Neviem, netuším .... to je skôr vhodné pre spracovanie obrazu, kde robíš s viacrozmernými vektormi.