Áudio Digital -...
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Áudio Digital O áudio digital é, essencialmente, uma representação numérica do som. As ondas sonoras se propagam de modo contínuo no tempo e no espaço. Para que sejam representadas no meio digital, seu comportamento analógico (contínuo) tem que ser convertido numa série de valores discretos (descontínuos). Esses valores são números (dígitos) que representam amostras (samples em inglês) instantâneas do som. Isso é realizado por meio de um conversor analógico/digital (CAD). Se quisermos ouvir novamente o som, torna-se necessário que os sinais digitais representados por números binários sejam reconvertidos em sinais analógicos por meio de um conversor digital/analógico (CDA). Amostragem A conversão do sinal analógico para o digital é realizada por uma sequência de amostras da variação de voltagem do sinal original. Cada amostra é arredondada para o número mais próximo da escala usada e depois convertida em um número digital binário (formado por "uns" e "zeros") para ser armazenado.
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Aacuteudio Digital O aacuteudio digital eacute essencialmente uma representaccedilatildeo numeacuterica do som
As ondas sonoras se propagam de modo contiacutenuo no tempo e no espaccedilo Para que sejam representadas no meio digital seu comportamento analoacutegico (contiacutenuo) tem que ser convertido numa seacuterie de valores discretos (descontiacutenuos) Esses valores satildeo nuacutemeros (diacutegitos) que representam amostras (samples em inglecircs) instantacircneas do som Isso eacute realizado por meio de um conversor analoacutegicodigital (CAD) Se quisermos ouvir novamente o som torna-se necessaacuterio que os sinais digitais representados por nuacutemeros binaacuterios sejam reconvertidos em sinais analoacutegicos por meio de um conversor digitalanaloacutegico (CDA)
Amostragem A conversatildeo do sinal analoacutegico para o digital eacute realizada por uma sequecircncia de amostras da variaccedilatildeo de voltagem do sinal original Cada amostra eacute arredondada para o nuacutemero mais proacuteximo da escala usada e depois convertida em um nuacutemero digital binaacuterio (formado por uns e zeros) para ser armazenado
Taxa de Amostragem As amostras satildeo medidas em intervalos fixos O nuacutemeros de vezes em que se realiza a amostragem em uma unidade de tempo eacute a taxa de amostragem geralmente medida em Hertz Assim dizer que a taxa de amostragem de aacuteudio em um CD eacute de 44100 Hz significa que a cada segundo de som satildeo tomadas 44100 medidas da variaccedilatildeo de voltagem do sinal Dessa maneira quanto maior for a taxa de amostragem mais precisa eacute a representaccedilatildeo do sinal poreacutem eacute necessaacuterio que se realize mais mediccedilotildees e que se utilize mais espaccedilo para armazenar esses valores
Teorema de Nyquist A taxa de amostragem dever ser pelo menos duas vezes a maior frequecircncia que se deseja registrar Esse valor eacute conhecido como frequecircncia de Nyquist Ao se tentar reproduzir uma frequecircncia maior do que a frequecircncia de Nyquist ocorre um fenocircmeno chamado alising (ou foldover ) em que a frequecircncia eacute espelhada ou rebatida para uma uma regiatildeo mais grave do espectro
A figura abaixo representa uma onda de 25725 Hz (em amarelo) digitalizada com uma taxa de amostragem de 44100 Hz Cada amostra eacute representada pelos pontos verdes A onda em azul eacute a onda resultante do efeito de aliasing
A figura abaixo apresenta o efeito de aliasing (ou foldover) descrito acima
Assim como ouvimos numa faixa que vai aproximadamente de 20 a 20kHz uma taxa de amostragem deveria ser de pelo menos 40khz para que todas as frequecircncias audiacuteveis pudessem ser registradas
Taxas maiores permitem o uso de filtros com decaimentos mais suaves que causam menos distorccedilotildees de fase especialmente nas frequecircncias mais agudas
Resoluccedilatildeo Refere-se ao nuacutemero de bits usados para representar cada amostra Uma amostra representada por apenas um bit poderia receber apenas dois valores 0 ou 1 Jaacute uma representaccedilatildeo com 3 bits poderia receber 8 valores diferentes (32 = 8) 000 001 010 100 110 101 011 111 Um CD tem uma resoluccedilatildeo de 16 bits o que permite uma resoluccedilatildeo binaacuteria com 65534 (216) valores
No graacutefico acima a digitalizaccedilatildeo com uma taxa de amostragem e resoluccedilatildeo muito baixas gera uma represntaccedilatildeo muito distorcida do sinal original
Com o aumento da taxa de amostragem e da resoluccedilatildeo a onda representada se aproxima cada vez mais da forma de onda do sinal original
Faixa de Extensatildeo Dinacircmica Cada bit acrescentado na resoluccedilatildeo dobra o nuacutemero de passos (ou valores) usados para representar a variaccedilatildeo de amplitude da onda e com isso adiciona 6dB na escala de dinacircmica que pode ser representada Resoluccedilotildees mais altas oferecem tambeacutem maior relaccedilatildeo sinal ruiacutedo
Relaccedilatildeo SinalRuiacutedo Eacute a diferenccedila em dB entre o niacutevel maacuteximo de amplitude que pode ser representado numa determinada resoluccedilatildeo e o ruiacutedo do sistema Quanto maior a resoluccedilatildeo ou seja quanto mais bits satildeo usados para representar a amplitude do som maior seraacute a diferenccedila entre o niacutevel mais alto de reproduccedilatildeo e o ruiacutedo
Embora sistemas com 16 bits sejam suficientes para representar aacuteudio com boa qualidade agraves vezes eacute desejaacutevel ter alguns bits extras Na realidade o sistema nunca usa todos os bits para a representaccedilatildeo da amplitude do sinal Num conversor de 16 bits satildeo gerados de 3 a 6 dB de ruiacutedo o que jaacute rouba 1 bit da resoluccedilatildeo e diminui a faixa de dinacircmica usaacutevel de 96 dB para 90dB Se o material musical tem uma meacutedia de 78dB com picos ocasionais em 90dB na maior parte do tempo o sinal natildeo estaraacute usando toda a faixa dinacircmica possiacutevel reduzindo em um ou dois bits (6 a 12dB) o outro extremo da escala Na melhor das hipoacuteteses boa parte do tempo o sistema estaraacute utilizando apenas 13 ou 14 bits de resoluccedilatildeo disponiacutevel
Deve-se notar tambeacutem que quando o aacuteudio eacute processado satildeo realizadas operaccedilotildees matemaacuteticas em cada uma das amostras (samples) digitalizadas Como os nuacutemeros que representam essas amostras satildeo finitos a cada operaccedilatildeo eacute introduzido um pequeno erro Quando o sinal passa por sucessivas transformaccedilotildees ou por transformaccedilotildees que envolvem operaccedilotildees complexas esses erros vatildeo se acumulando e passam a ser audiacuteveis na forma de ruiacutedo Quanto maior a resoluccedilatildeo de amostragem menores (e menos audiacuteveis) seratildeo esses erros
Erro de quantizaccedilatildeo Quando eacute feita a amostragem do sinal o valor medido eacute aproximado (quantizado) para o patamar mais proacuteximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relaccedilatildeo ao valor do sinal original Esses desvios chamados erros de quantizaccedilatildeo modificam o sinal original introduzindo ruiacutedo nas frequecircncias mais altas Pode-se minimizar os erros de quantizaccedilatildeo com o aumento da resoluccedilatildeo em bits
Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que eacute a adiccedilatildeo de ruiacutedo aleatoacuterio ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles
Clipping Uma vez que a extensatildeo dinacircmica do aacuteudio digital eacute determinada pelo nuacutemero de bits utilizados natildeo eacute possiacutevel representar valores acima de um determinado limite O valor mais alto que pode ser representado geralmente eacute expresso como sendo 0 dB Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor ocorre um corte (clipping) da crista da onda mudando sua forma original e ocasionando uma distorccedilatildeo do som
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Taxa de Amostragem As amostras satildeo medidas em intervalos fixos O nuacutemeros de vezes em que se realiza a amostragem em uma unidade de tempo eacute a taxa de amostragem geralmente medida em Hertz Assim dizer que a taxa de amostragem de aacuteudio em um CD eacute de 44100 Hz significa que a cada segundo de som satildeo tomadas 44100 medidas da variaccedilatildeo de voltagem do sinal Dessa maneira quanto maior for a taxa de amostragem mais precisa eacute a representaccedilatildeo do sinal poreacutem eacute necessaacuterio que se realize mais mediccedilotildees e que se utilize mais espaccedilo para armazenar esses valores
Teorema de Nyquist A taxa de amostragem dever ser pelo menos duas vezes a maior frequecircncia que se deseja registrar Esse valor eacute conhecido como frequecircncia de Nyquist Ao se tentar reproduzir uma frequecircncia maior do que a frequecircncia de Nyquist ocorre um fenocircmeno chamado alising (ou foldover ) em que a frequecircncia eacute espelhada ou rebatida para uma uma regiatildeo mais grave do espectro
A figura abaixo representa uma onda de 25725 Hz (em amarelo) digitalizada com uma taxa de amostragem de 44100 Hz Cada amostra eacute representada pelos pontos verdes A onda em azul eacute a onda resultante do efeito de aliasing
A figura abaixo apresenta o efeito de aliasing (ou foldover) descrito acima
Assim como ouvimos numa faixa que vai aproximadamente de 20 a 20kHz uma taxa de amostragem deveria ser de pelo menos 40khz para que todas as frequecircncias audiacuteveis pudessem ser registradas
Taxas maiores permitem o uso de filtros com decaimentos mais suaves que causam menos distorccedilotildees de fase especialmente nas frequecircncias mais agudas
Resoluccedilatildeo Refere-se ao nuacutemero de bits usados para representar cada amostra Uma amostra representada por apenas um bit poderia receber apenas dois valores 0 ou 1 Jaacute uma representaccedilatildeo com 3 bits poderia receber 8 valores diferentes (32 = 8) 000 001 010 100 110 101 011 111 Um CD tem uma resoluccedilatildeo de 16 bits o que permite uma resoluccedilatildeo binaacuteria com 65534 (216) valores
No graacutefico acima a digitalizaccedilatildeo com uma taxa de amostragem e resoluccedilatildeo muito baixas gera uma represntaccedilatildeo muito distorcida do sinal original
Com o aumento da taxa de amostragem e da resoluccedilatildeo a onda representada se aproxima cada vez mais da forma de onda do sinal original
Faixa de Extensatildeo Dinacircmica Cada bit acrescentado na resoluccedilatildeo dobra o nuacutemero de passos (ou valores) usados para representar a variaccedilatildeo de amplitude da onda e com isso adiciona 6dB na escala de dinacircmica que pode ser representada Resoluccedilotildees mais altas oferecem tambeacutem maior relaccedilatildeo sinal ruiacutedo
Relaccedilatildeo SinalRuiacutedo Eacute a diferenccedila em dB entre o niacutevel maacuteximo de amplitude que pode ser representado numa determinada resoluccedilatildeo e o ruiacutedo do sistema Quanto maior a resoluccedilatildeo ou seja quanto mais bits satildeo usados para representar a amplitude do som maior seraacute a diferenccedila entre o niacutevel mais alto de reproduccedilatildeo e o ruiacutedo
Embora sistemas com 16 bits sejam suficientes para representar aacuteudio com boa qualidade agraves vezes eacute desejaacutevel ter alguns bits extras Na realidade o sistema nunca usa todos os bits para a representaccedilatildeo da amplitude do sinal Num conversor de 16 bits satildeo gerados de 3 a 6 dB de ruiacutedo o que jaacute rouba 1 bit da resoluccedilatildeo e diminui a faixa de dinacircmica usaacutevel de 96 dB para 90dB Se o material musical tem uma meacutedia de 78dB com picos ocasionais em 90dB na maior parte do tempo o sinal natildeo estaraacute usando toda a faixa dinacircmica possiacutevel reduzindo em um ou dois bits (6 a 12dB) o outro extremo da escala Na melhor das hipoacuteteses boa parte do tempo o sistema estaraacute utilizando apenas 13 ou 14 bits de resoluccedilatildeo disponiacutevel
Deve-se notar tambeacutem que quando o aacuteudio eacute processado satildeo realizadas operaccedilotildees matemaacuteticas em cada uma das amostras (samples) digitalizadas Como os nuacutemeros que representam essas amostras satildeo finitos a cada operaccedilatildeo eacute introduzido um pequeno erro Quando o sinal passa por sucessivas transformaccedilotildees ou por transformaccedilotildees que envolvem operaccedilotildees complexas esses erros vatildeo se acumulando e passam a ser audiacuteveis na forma de ruiacutedo Quanto maior a resoluccedilatildeo de amostragem menores (e menos audiacuteveis) seratildeo esses erros
Erro de quantizaccedilatildeo Quando eacute feita a amostragem do sinal o valor medido eacute aproximado (quantizado) para o patamar mais proacuteximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relaccedilatildeo ao valor do sinal original Esses desvios chamados erros de quantizaccedilatildeo modificam o sinal original introduzindo ruiacutedo nas frequecircncias mais altas Pode-se minimizar os erros de quantizaccedilatildeo com o aumento da resoluccedilatildeo em bits
Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que eacute a adiccedilatildeo de ruiacutedo aleatoacuterio ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles
Clipping Uma vez que a extensatildeo dinacircmica do aacuteudio digital eacute determinada pelo nuacutemero de bits utilizados natildeo eacute possiacutevel representar valores acima de um determinado limite O valor mais alto que pode ser representado geralmente eacute expresso como sendo 0 dB Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor ocorre um corte (clipping) da crista da onda mudando sua forma original e ocasionando uma distorccedilatildeo do som
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Assim como ouvimos numa faixa que vai aproximadamente de 20 a 20kHz uma taxa de amostragem deveria ser de pelo menos 40khz para que todas as frequecircncias audiacuteveis pudessem ser registradas
Taxas maiores permitem o uso de filtros com decaimentos mais suaves que causam menos distorccedilotildees de fase especialmente nas frequecircncias mais agudas
Resoluccedilatildeo Refere-se ao nuacutemero de bits usados para representar cada amostra Uma amostra representada por apenas um bit poderia receber apenas dois valores 0 ou 1 Jaacute uma representaccedilatildeo com 3 bits poderia receber 8 valores diferentes (32 = 8) 000 001 010 100 110 101 011 111 Um CD tem uma resoluccedilatildeo de 16 bits o que permite uma resoluccedilatildeo binaacuteria com 65534 (216) valores
No graacutefico acima a digitalizaccedilatildeo com uma taxa de amostragem e resoluccedilatildeo muito baixas gera uma represntaccedilatildeo muito distorcida do sinal original
Com o aumento da taxa de amostragem e da resoluccedilatildeo a onda representada se aproxima cada vez mais da forma de onda do sinal original
Faixa de Extensatildeo Dinacircmica Cada bit acrescentado na resoluccedilatildeo dobra o nuacutemero de passos (ou valores) usados para representar a variaccedilatildeo de amplitude da onda e com isso adiciona 6dB na escala de dinacircmica que pode ser representada Resoluccedilotildees mais altas oferecem tambeacutem maior relaccedilatildeo sinal ruiacutedo
Relaccedilatildeo SinalRuiacutedo Eacute a diferenccedila em dB entre o niacutevel maacuteximo de amplitude que pode ser representado numa determinada resoluccedilatildeo e o ruiacutedo do sistema Quanto maior a resoluccedilatildeo ou seja quanto mais bits satildeo usados para representar a amplitude do som maior seraacute a diferenccedila entre o niacutevel mais alto de reproduccedilatildeo e o ruiacutedo
Embora sistemas com 16 bits sejam suficientes para representar aacuteudio com boa qualidade agraves vezes eacute desejaacutevel ter alguns bits extras Na realidade o sistema nunca usa todos os bits para a representaccedilatildeo da amplitude do sinal Num conversor de 16 bits satildeo gerados de 3 a 6 dB de ruiacutedo o que jaacute rouba 1 bit da resoluccedilatildeo e diminui a faixa de dinacircmica usaacutevel de 96 dB para 90dB Se o material musical tem uma meacutedia de 78dB com picos ocasionais em 90dB na maior parte do tempo o sinal natildeo estaraacute usando toda a faixa dinacircmica possiacutevel reduzindo em um ou dois bits (6 a 12dB) o outro extremo da escala Na melhor das hipoacuteteses boa parte do tempo o sistema estaraacute utilizando apenas 13 ou 14 bits de resoluccedilatildeo disponiacutevel
Deve-se notar tambeacutem que quando o aacuteudio eacute processado satildeo realizadas operaccedilotildees matemaacuteticas em cada uma das amostras (samples) digitalizadas Como os nuacutemeros que representam essas amostras satildeo finitos a cada operaccedilatildeo eacute introduzido um pequeno erro Quando o sinal passa por sucessivas transformaccedilotildees ou por transformaccedilotildees que envolvem operaccedilotildees complexas esses erros vatildeo se acumulando e passam a ser audiacuteveis na forma de ruiacutedo Quanto maior a resoluccedilatildeo de amostragem menores (e menos audiacuteveis) seratildeo esses erros
Erro de quantizaccedilatildeo Quando eacute feita a amostragem do sinal o valor medido eacute aproximado (quantizado) para o patamar mais proacuteximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relaccedilatildeo ao valor do sinal original Esses desvios chamados erros de quantizaccedilatildeo modificam o sinal original introduzindo ruiacutedo nas frequecircncias mais altas Pode-se minimizar os erros de quantizaccedilatildeo com o aumento da resoluccedilatildeo em bits
Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que eacute a adiccedilatildeo de ruiacutedo aleatoacuterio ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles
Clipping Uma vez que a extensatildeo dinacircmica do aacuteudio digital eacute determinada pelo nuacutemero de bits utilizados natildeo eacute possiacutevel representar valores acima de um determinado limite O valor mais alto que pode ser representado geralmente eacute expresso como sendo 0 dB Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor ocorre um corte (clipping) da crista da onda mudando sua forma original e ocasionando uma distorccedilatildeo do som
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
No graacutefico acima a digitalizaccedilatildeo com uma taxa de amostragem e resoluccedilatildeo muito baixas gera uma represntaccedilatildeo muito distorcida do sinal original
Com o aumento da taxa de amostragem e da resoluccedilatildeo a onda representada se aproxima cada vez mais da forma de onda do sinal original
Faixa de Extensatildeo Dinacircmica Cada bit acrescentado na resoluccedilatildeo dobra o nuacutemero de passos (ou valores) usados para representar a variaccedilatildeo de amplitude da onda e com isso adiciona 6dB na escala de dinacircmica que pode ser representada Resoluccedilotildees mais altas oferecem tambeacutem maior relaccedilatildeo sinal ruiacutedo
Relaccedilatildeo SinalRuiacutedo Eacute a diferenccedila em dB entre o niacutevel maacuteximo de amplitude que pode ser representado numa determinada resoluccedilatildeo e o ruiacutedo do sistema Quanto maior a resoluccedilatildeo ou seja quanto mais bits satildeo usados para representar a amplitude do som maior seraacute a diferenccedila entre o niacutevel mais alto de reproduccedilatildeo e o ruiacutedo
Embora sistemas com 16 bits sejam suficientes para representar aacuteudio com boa qualidade agraves vezes eacute desejaacutevel ter alguns bits extras Na realidade o sistema nunca usa todos os bits para a representaccedilatildeo da amplitude do sinal Num conversor de 16 bits satildeo gerados de 3 a 6 dB de ruiacutedo o que jaacute rouba 1 bit da resoluccedilatildeo e diminui a faixa de dinacircmica usaacutevel de 96 dB para 90dB Se o material musical tem uma meacutedia de 78dB com picos ocasionais em 90dB na maior parte do tempo o sinal natildeo estaraacute usando toda a faixa dinacircmica possiacutevel reduzindo em um ou dois bits (6 a 12dB) o outro extremo da escala Na melhor das hipoacuteteses boa parte do tempo o sistema estaraacute utilizando apenas 13 ou 14 bits de resoluccedilatildeo disponiacutevel
Deve-se notar tambeacutem que quando o aacuteudio eacute processado satildeo realizadas operaccedilotildees matemaacuteticas em cada uma das amostras (samples) digitalizadas Como os nuacutemeros que representam essas amostras satildeo finitos a cada operaccedilatildeo eacute introduzido um pequeno erro Quando o sinal passa por sucessivas transformaccedilotildees ou por transformaccedilotildees que envolvem operaccedilotildees complexas esses erros vatildeo se acumulando e passam a ser audiacuteveis na forma de ruiacutedo Quanto maior a resoluccedilatildeo de amostragem menores (e menos audiacuteveis) seratildeo esses erros
Erro de quantizaccedilatildeo Quando eacute feita a amostragem do sinal o valor medido eacute aproximado (quantizado) para o patamar mais proacuteximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relaccedilatildeo ao valor do sinal original Esses desvios chamados erros de quantizaccedilatildeo modificam o sinal original introduzindo ruiacutedo nas frequecircncias mais altas Pode-se minimizar os erros de quantizaccedilatildeo com o aumento da resoluccedilatildeo em bits
Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que eacute a adiccedilatildeo de ruiacutedo aleatoacuterio ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles
Clipping Uma vez que a extensatildeo dinacircmica do aacuteudio digital eacute determinada pelo nuacutemero de bits utilizados natildeo eacute possiacutevel representar valores acima de um determinado limite O valor mais alto que pode ser representado geralmente eacute expresso como sendo 0 dB Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor ocorre um corte (clipping) da crista da onda mudando sua forma original e ocasionando uma distorccedilatildeo do som
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Faixa de Extensatildeo Dinacircmica Cada bit acrescentado na resoluccedilatildeo dobra o nuacutemero de passos (ou valores) usados para representar a variaccedilatildeo de amplitude da onda e com isso adiciona 6dB na escala de dinacircmica que pode ser representada Resoluccedilotildees mais altas oferecem tambeacutem maior relaccedilatildeo sinal ruiacutedo
Relaccedilatildeo SinalRuiacutedo Eacute a diferenccedila em dB entre o niacutevel maacuteximo de amplitude que pode ser representado numa determinada resoluccedilatildeo e o ruiacutedo do sistema Quanto maior a resoluccedilatildeo ou seja quanto mais bits satildeo usados para representar a amplitude do som maior seraacute a diferenccedila entre o niacutevel mais alto de reproduccedilatildeo e o ruiacutedo
Embora sistemas com 16 bits sejam suficientes para representar aacuteudio com boa qualidade agraves vezes eacute desejaacutevel ter alguns bits extras Na realidade o sistema nunca usa todos os bits para a representaccedilatildeo da amplitude do sinal Num conversor de 16 bits satildeo gerados de 3 a 6 dB de ruiacutedo o que jaacute rouba 1 bit da resoluccedilatildeo e diminui a faixa de dinacircmica usaacutevel de 96 dB para 90dB Se o material musical tem uma meacutedia de 78dB com picos ocasionais em 90dB na maior parte do tempo o sinal natildeo estaraacute usando toda a faixa dinacircmica possiacutevel reduzindo em um ou dois bits (6 a 12dB) o outro extremo da escala Na melhor das hipoacuteteses boa parte do tempo o sistema estaraacute utilizando apenas 13 ou 14 bits de resoluccedilatildeo disponiacutevel
Deve-se notar tambeacutem que quando o aacuteudio eacute processado satildeo realizadas operaccedilotildees matemaacuteticas em cada uma das amostras (samples) digitalizadas Como os nuacutemeros que representam essas amostras satildeo finitos a cada operaccedilatildeo eacute introduzido um pequeno erro Quando o sinal passa por sucessivas transformaccedilotildees ou por transformaccedilotildees que envolvem operaccedilotildees complexas esses erros vatildeo se acumulando e passam a ser audiacuteveis na forma de ruiacutedo Quanto maior a resoluccedilatildeo de amostragem menores (e menos audiacuteveis) seratildeo esses erros
Erro de quantizaccedilatildeo Quando eacute feita a amostragem do sinal o valor medido eacute aproximado (quantizado) para o patamar mais proacuteximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relaccedilatildeo ao valor do sinal original Esses desvios chamados erros de quantizaccedilatildeo modificam o sinal original introduzindo ruiacutedo nas frequecircncias mais altas Pode-se minimizar os erros de quantizaccedilatildeo com o aumento da resoluccedilatildeo em bits
Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que eacute a adiccedilatildeo de ruiacutedo aleatoacuterio ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles
Clipping Uma vez que a extensatildeo dinacircmica do aacuteudio digital eacute determinada pelo nuacutemero de bits utilizados natildeo eacute possiacutevel representar valores acima de um determinado limite O valor mais alto que pode ser representado geralmente eacute expresso como sendo 0 dB Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor ocorre um corte (clipping) da crista da onda mudando sua forma original e ocasionando uma distorccedilatildeo do som
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Embora sistemas com 16 bits sejam suficientes para representar aacuteudio com boa qualidade agraves vezes eacute desejaacutevel ter alguns bits extras Na realidade o sistema nunca usa todos os bits para a representaccedilatildeo da amplitude do sinal Num conversor de 16 bits satildeo gerados de 3 a 6 dB de ruiacutedo o que jaacute rouba 1 bit da resoluccedilatildeo e diminui a faixa de dinacircmica usaacutevel de 96 dB para 90dB Se o material musical tem uma meacutedia de 78dB com picos ocasionais em 90dB na maior parte do tempo o sinal natildeo estaraacute usando toda a faixa dinacircmica possiacutevel reduzindo em um ou dois bits (6 a 12dB) o outro extremo da escala Na melhor das hipoacuteteses boa parte do tempo o sistema estaraacute utilizando apenas 13 ou 14 bits de resoluccedilatildeo disponiacutevel
Deve-se notar tambeacutem que quando o aacuteudio eacute processado satildeo realizadas operaccedilotildees matemaacuteticas em cada uma das amostras (samples) digitalizadas Como os nuacutemeros que representam essas amostras satildeo finitos a cada operaccedilatildeo eacute introduzido um pequeno erro Quando o sinal passa por sucessivas transformaccedilotildees ou por transformaccedilotildees que envolvem operaccedilotildees complexas esses erros vatildeo se acumulando e passam a ser audiacuteveis na forma de ruiacutedo Quanto maior a resoluccedilatildeo de amostragem menores (e menos audiacuteveis) seratildeo esses erros
Erro de quantizaccedilatildeo Quando eacute feita a amostragem do sinal o valor medido eacute aproximado (quantizado) para o patamar mais proacuteximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relaccedilatildeo ao valor do sinal original Esses desvios chamados erros de quantizaccedilatildeo modificam o sinal original introduzindo ruiacutedo nas frequecircncias mais altas Pode-se minimizar os erros de quantizaccedilatildeo com o aumento da resoluccedilatildeo em bits
Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que eacute a adiccedilatildeo de ruiacutedo aleatoacuterio ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles
Clipping Uma vez que a extensatildeo dinacircmica do aacuteudio digital eacute determinada pelo nuacutemero de bits utilizados natildeo eacute possiacutevel representar valores acima de um determinado limite O valor mais alto que pode ser representado geralmente eacute expresso como sendo 0 dB Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor ocorre um corte (clipping) da crista da onda mudando sua forma original e ocasionando uma distorccedilatildeo do som
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Erro de quantizaccedilatildeo Quando eacute feita a amostragem do sinal o valor medido eacute aproximado (quantizado) para o patamar mais proacuteximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relaccedilatildeo ao valor do sinal original Esses desvios chamados erros de quantizaccedilatildeo modificam o sinal original introduzindo ruiacutedo nas frequecircncias mais altas Pode-se minimizar os erros de quantizaccedilatildeo com o aumento da resoluccedilatildeo em bits
Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que eacute a adiccedilatildeo de ruiacutedo aleatoacuterio ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles
Clipping Uma vez que a extensatildeo dinacircmica do aacuteudio digital eacute determinada pelo nuacutemero de bits utilizados natildeo eacute possiacutevel representar valores acima de um determinado limite O valor mais alto que pode ser representado geralmente eacute expresso como sendo 0 dB Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor ocorre um corte (clipping) da crista da onda mudando sua forma original e ocasionando uma distorccedilatildeo do som
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Tamanho de Arquivos Resoluccedilotildees e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaccedilo para serem armazenados mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados Para se calcular o tamanho em bytes de um arquivo pode-se usar a seguinte foacutermula
TA R8 C t
Onde
bull TA = taxa de amostragem em Hz bull R = resoluccedilatildeo em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits eacute
preciso dividir por 8) bull C = nuacutemero de canais de aacuteudio bull t = tempo em segundos
Assim num CD em que o aacuteudio eacute armazenado com 441 kHz16 bits em dois canais (esteacutereo) um minuto de muacutesica ocuparia aproximadamente 10Mb de espaccedilo
(44100 Hz) X (16 bits 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10584000 bytes
ou aproximadamente 10 Mb
Filtros A princiacutepio qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de aacuteudio pode ser considerado um filtro De um modo mais expliacutecito um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequecircncias ou faixas de frequecircncias de aacuteudio Desse modo superfiacutecies ou quaisquer obstaacuteculos presentes no meio de propagaccedilatildeo de uma onda sonora podem atuar como filtros mecacircnicos uma vez que ao proporcionarem a reflexatildeo ou absorccedilatildeo de certas faixas de frequecircncia alteram as caracteriacutesticas das ondas sonoras Do mesmo modo os bototildees que controlam a quantidade de graves e agudos presentes em aparelhos de som satildeo filtros eleacutetricos Sistemas mais sofisticados satildeo implementados em equalizadores nos quais se pode controlar com maior precisatildeo as faixas de frequecircncias que seratildeo afetadas na filtragem Filtros digitais podem tambeacutem ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais Existem muitos tipos de filtros com caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees bastante diferentes De mode geral esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Passa Alta e Passa Baixa Como os proacuteprios nomes indicam satildeo filtros que permitem a passagem do sinal de aacuteudio acima (Passa Alta High Pass ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa Low Pass ou High Cut) de uma determinada frequecircncia chamada frequecircncia de corte ou frequecircncia de sintonia (de fato a frequecircncia de corte situa-se no ponto onde haacute uma atenuaccedilatildeo de 3dB em relaccedilatildeo ao sinal que natildeo estaacute sendo filtrado) Esses filtros satildeo comuns em alguns consoles de mixagem usados em estuacutedios de gravaccedilatildeo em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de aacuteudio
SLOPE Note que nesses filtros natildeo ocorre um corte abrupto mas sim progressivo a partir da frequecircncia de corte A inclinaccedilatildeo da curva a partir da frequecircncia de corte define o paracircmetro chamado slope Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequecircncia de corte maior o slope quanto mais suave menor o slope Os valores do slope satildeo dados geralmente em dB8va ou seja a quantidade de decibeis atenuados a cada oitava aleacutem da frequecircncia de corte Agraves vezes o slope eacute referido tambeacutem por seu nuacutemero de ordem sendo que cada ordem equivale a 6 dB8va conforme a tabela abaixo Como regra geral quanto maior a ordem do filtro mais preciso o controle que ele oferece Entretanto filtros de ordem alta satildeo mais caros e difiacuteceis de serem implementados
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Passa Banda Eacute uma combinaccedilatildeo dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequecircncia de corte inferior e outra superior Eacute utilizado nos divisores de frequecircncias (crossovers) de caixas acuacutesticas e sistemas de som
Shelving Este filtro opera em todas as frequecircncias a partir da frequecircncia de corte de maneira plana Ou seja ele cria uma transiccedilatildeo entre uma regiatildeo extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de aacuteudio e a regiatildeo central conforme o graacutefico abaixo Esse eacute o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos
Peak Geralmente encontrado nos equalizadores graacuteficos e consoles de mixagem permitem um maior controle das faixas de frequecircncias a serem filtradas Trecircs paracircmetros definem sua atuaccedilatildeo frequecircncia de corte quantidade de atenuaccedilatildeo Q (quality) as vezes referido como ressonacircncia do filtro Filtros que permitem o controle desses trecircs paracircmetros satildeo chamados parameacutetricos aqueles que possuem as frequecircncias de corte fixas satildeo chamados semi-parameacutetricos
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
O fator Q pode ser entendido como a ressonacircncia do filtro Quando Q eacute alto a curva de ressonacircncia do filtro eacute estreita atuando numa faixa limitada de frequecircncias Quando Q eacute baixo a curva de ressonacircncia eacute mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequecircncias Q pode ser definido como a razatildeo entre a frequecircncia de corte e a largura da banda da curva de ressonacircncia (essa largura eacute definida pelos dois pontos que estatildeo 3 dB abaixo da frequecircncia de corte)
Notch Satildeo filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequecircncias Sua utilizaccedilatildeo eacute recomendada quando o sinal a ser atenuado eacute bem definido Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequecircncias filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais
1 - delay
2 - phase
3 - flange
4 - chorus
5 - reverb
6 - pitch shifitingharmony
7 - amplitude
Todos eles com exceccedilatildeo de efeitos de pitch shift e amplitude satildeo resultado de variaccedilotildees temporais (delays) A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay
Figura Tempos de Delay
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
1 - Delay
Descriccedilatildeo Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de aacuteudio em um buffer eletrocircnico por um certo periacuteodo de tempo para depois ser reenviado para a saiacuteda de aacuteudio O efeito mais simples eacute conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado Delays muacuteltiplos podem ser gerados pela reinserccedilatildeo repetida do sinal atrasado Multitap delays satildeo gerados a partir de um uacutenico e longo delay que eacute repetido em intervalos diferentes gerando muacuteltiplas repeticcedilotildees Ping-pong delays satildeo obtidos pelo direcionamento alternado de cada repeticcedilatildeo para os canais esquerdo e direito da saiacuteda de aacuteudio
Figura Diagrama de Efeito Delay
Paracircmetros Delay time controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som ou seja quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repeticcedilotildees
Feedback controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito Aumentar o feedback significa aumentar o nuacutemero de repeticcedilotildees e a o tempo de decaimento do efeito
Filtro passa-baixa Em ambientes acuacutesticos reais as frequecircncias mais altas satildeo atenuadas nos sons atrasados e essa atenuaccedilatildeo aumenta proporcionalmente ao nuacutemero de repeticcedilotildees Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repeticcedilatildeo do sinal
Tap-tempo alguns aparelhos oferecem um botatildeo onde se pode clicar em um determinado andamento para programar o tempo de delay
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Aplicaccedilotildees - transformar um som mono em esteacutereo tornando-o mais cheio - looping
- dobra de vozes (20 a 40 ms)
- ecos
2 - Phase
Os periacuteodos das oscilaccedilotildees em ondas sonoras na faixa audiacutevel (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 005ms Portanto defasagens nessa faixa de tempo iratildeo interferir nas oscilaccedilotildees de frequecircncias perioacutedicas (cancelamento de fase) Esse atraso relacionado agraves frequecircncias sonoras eacute a base para 3 tipos de efeito phase flange chorus (a diferenccedila entre eles estaacute ligada ao tempo de delay) Descriccedilatildeo O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms Quando o sinal original eacute atrasado em relaccedilatildeo ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as frequecircncias cujos periacuteodos estatildeo diretamente relacionados ao tempo de atraso satildeo atenuadas e reforccediladas devido ao cancelamento de fase Efeitos de phase utilizam um determinado nuacutemero de filtros para gerar o efeito comb Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada regiatildeo do espectro causa um cancelamento de fases variaacutevel dependente das frequecircncias usadas Esse efeito eacute conhecido como phase Paracircmetros Rate (ou speed ) determina a velocidade com o que o modulador iraacute varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada
Range determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador
Outros filtros feedback loop
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
3 - Flange
Descriccedilatildeo Esse efeito eacute semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravaccedilatildeo pelo inovador guitarrista Les Paul O efeito era alcanccedilado com dois gravadores magneacuteticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuiacutesse ocasionalmente a rotaccedilatildeo para gerar uma diferenccedila de fase entre os sinais Nos sistemas digitais o flanger eacute obtido de modo semelhante ao pahser com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente) A diferenccedila entre phase e flange eacute que neste uacuteltimo a atenuaccedilatildeo e o reforccedilo das frequecircncias ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposiccedilatildeo dos filtros Aleacutem disso no phase o espaccedilamento a largura e a intensidade (depth) podem ser variaacuteveis Em geral flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase
Figura Diagrama de Efeito Flanger
Paracircmetros Delay Controla o tempo de delay
Feedback Controla a quantidade de sinal processado que eacute reinjetada no efeito Alguns permitem determinar se o feedback eacute positivo (em fase acentua harmocircnicos pares som mais metaacutelico) ou negativo (fora de fase acentua harmocircnicos iacutempares som mais quente)
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Rate Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay Por exemplo Rate= 01 Hz significa que o efeito faraacute uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos Depth Em geral expresso como uma razatildeo especifica a relaccedilatildeo entre o delay miacutenimo e maacuteximo Por exemplo 61 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms
Outros tipo de onda moduladora
4 - Chorus
Descriccedilatildeo Atua introduzindo pequenas variaccedilotildees de afinaccedilatildeo no sinal atraveacutes de um delay gerando o efeite de dobra dos sons Geralmente satildeo produzidos em esteacutereo utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um carater artificial no som) Existem vaacuterias implementaccedilotildees de chorus Geralmente satildeo empregados dois delays variaacuteveis modulados pelo mesmo oscilador mas a saiacuteda de um oscilador eacute invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanccedilas mais acentuadas de afinaccedilatildeo
Figura Diagrama de Efeito Chorus
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Paracircmetros Rate o mesmo que em flanger
Depth o mesmo que em flanger
5 - Reverb
Descriccedilatildeo Sem duacutevida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de aacuteudio o reverb simula o espaccedilo acuacutestico no qual o som eacute produzido Em um ambiente qualquer as ondas sonoras satildeo refletidas ao encontrarem uma superfiacutecie refletora Essas primeiras reflexotildees (early reflections) satildeo seguidas de outras reflexotildees menos intensas e mais atrasadas em relaccedilatildeo ao sinal inicial A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberaccedilatildeo
Figura Early Reflections
Efeitos de reverb satildeo alcanccedilados pela utilizaccedilatildeo de uma seacuterie complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acuacutestico de um espaccedilo real
Geradores de reverb satildeo classificados em relaccedilatildeo ao tipo de espaccedilo simulado (room type) Os mais comuns satildeo room hall plate e spring
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
Figura Esquema de reverberaccedilatildeo
Paracircmetros Size Determina o tamanho da sala que estaacute sendo simulada pelo efeito usualmente dado em volume cuacutebico
Predelay Regula um dos paracircmetros mais importantes do reverb o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexotildees Isso eacute muito importante para criar um ambiente natural jaacute que numa sala real as primeiras reflexotildees chegam depois do sinal original O tempo de predelay (em geral abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala Quer dizer um predelay curto daacute impressatildeo de um ambiente menor e um predelay longo daacute a impressatildeo de um ambiente maior
Densidade Trata da quantidade de reflexotildees e estaacute ligada a quantidade de suprfiacutecies difusoras da sala Quanto maior a irregularidade dessas superfiacutecies maior o nuacutemero de reflexotildees e portanto maior a densidade da reverberaccedilatildeo Difusatildeo Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o paracircmetro densidade a difusatildeo trata do modo de decaimento das reflexotildees estando ligada portanto agraves propriedades acuacutesticas das superfiacutecies da sala Diz respeito aos tempos de reflexatildeo salas com grande difusatildeo apresentam reflexotildees em intervalos muito irregulares enquanto que em salas de baixa difusatildeo os intervalos tendem a ser mais regulares
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
6 - Pitch ShifitingHarmony
Descriccedilatildeo Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real) esses satildeo os que exigem os algoritmos mais sofisticados e ateacute recentemente os resultados natildeo eram convincentes Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que estaacute sendo processado Para transpor um som para cima o sinal eacute tocado mais raacutepido o que o torna mais curto Entatildeo eacute preciso copiar segmentos do sinal processado e adicionaacute-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferenccedila temporal Para tornar um som mais grave o sinal eacute reproduzido mais lentamente o que requer o corte de algumas seccedilotildees do sinal para diminuir sua duraccedilatildeo Ou seja pitch shifters estatildeo constantemente cortando ou colando pequenas porccedilotildees do aacuteudio a ser processado Delays e feedbacks satildeo frequentemente adicionados para criar uma defasagem em relaccedilatildeo ao sinal original e natildeo deixar o som muito artificial e uniforme Paracircmetros Transposiccedilatildeo Esse eacute o paracircmetro baacutesico Em geral existem dois controles a) um harmocircnico que permite transposccedilotildees em passos de um semitom b) um ajuste fino que permite um ajuste em passos menores (geralmente centeacutesimos de tom) Outros Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting satildeo usados em combinaccedilatildeo com outros efeitos exigindo outros controles como feedback delay e modulaccedilatildeo
7 - Efeitos de Amplitude
Descriccedilatildeo Modificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremulo e panning Eacute uma das poucas categorias de efeito que natildeo empregam algoritmos baseados em transformaccedilotildees temporais Geralmente um modulador eacute aplicado agrave amplitude do sinal que eacute direcionado para o(s) canal(ais) de saiacuteda Paracircmetros Taxa de modulaccedilatildeo Determina a frequecircncia da modulaccedilatildeo Depth Determina o quanto o sinal vai ser modulado
