Термин: Фильтр низкой частоты
Фильтр низкой частоты (ФНЧ, low-pass filter) – это устройство, подавляющее частоты сигнала выше частоты среза данного фильтра. На рисунке приведена амплитудно-частотная характеристика типичного ФНЧ. Единице условно присвоена максимальная амплитуда сигнала, точка с амплитудой 0,7 (-3 дБ) соответствует частоте среза ФНЧ, относительно которой производится расчёт ФНЧ по большинству существующих методик. От нулевой частоты до частоты среза ФНЧ находится полоса частот пропускания, справа – полоса частот подавления (задержания).
Подавление высокочастотных составляющих частот сигнала приводит к подавлению деталей сигнала с большими скоростями нарастания. ФНЧ всегда сглаживает сигнал, внося собственную задержку фильтра. Постоянную составляющую сигнала ФНЧ всегда пропускает.
ФНЧ традиционно применяют для улучшения сигнал/шум сигнального тракта за счёт подавления помех с частотами выше, чем верхняя граница полосы частот информационного сигнала. ФНЧ также широко применяют для подавления высокочастотных помех в цепях питания и сигнальных цепях в целях обеспечения электромагнитной совместимости аппаратуры.
ФНЧ могут быть как аналоговые, так и цифровые.
Аналоговые ФНЧ бывают активными (требуют дополнительной энергии питания для своей работы) и пассивными (не требуют дополнительной энергии питания). Активный аналоговый ФНЧ использует микроэлектронную технологию (типично: операционные усилители), пассивный аналоговый ФНЧ может быть сделан как на пассивных электронных компонентах (RC-фильтр, RLC-фильтр), так и с использованием пьезоэффекта, кварцевых резонаторов, объёмных резонаторов и прочих физических резонансных принципов.
Цифровые ФНЧ (фильтр цифрового сигнала) – это большое семейство вычислительных алгоритмов ЦОС. Принципиально цифровой фильтр может быть рекурсивным (с обратными связями в своём алгоритме) и нерекурсивным (без обратных связей). Принципиально, что АЧХ цифрового фильтра на частотной оси периодична: в частности, выше половины частоты дискретизации начинается зеркальная АЧХ цифрового фильтра.
Основные характеристики физически реализованного ФНЧ:
- Частота среза.
- Неравномерность в полосе частот пропускания, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).
- Групповая задержка фильтра, фазочастотная характеристика (ФЧХ).
- Динамический диапазон.
- Рабочий диапазон сигнала в полосе частот пропускания.
- Рабочий диапазон сигнала в полосе частот подавления.
На последней характеристике стоит остановиться отдельно, поскольку она довольно коварна. Любой физически реализованный фильтр всегда имеет реальный конечный диапазон сигнала, при котором он способен корректно выполнять свою функцию. При превышении этого диапазона, в зависимости от технологии фильтра, может наступить ограничение, сложное искажение сигнала и прочие нелинейные эффекты. Но на практике данные эффекты легко идентифицировать в полосе пропускания ФНЧ, но довольно тяжело диагностировать в полосе подавления, поскольку значительная часть искаженного сигнала эффективно подавляется, а остальная часть – может вызвать странные эффекты. Таким образом, о непревышении рабочего диапазона сигнала в полосе подавления нужно помнить в реальных условиях применения ФНЧ.
| Перейти к другим терминам | Cтатья создана: | 09.07.2014 |
| О разделе «Терминология» | Последняя редакция: | 25.08.2019 |
Использование термина
Термин употребляется при описании трактов измерения, например, при описании принципа работы систем сбора данных.
Что такое HPF, LPF ?
Настройка усилителя для сабвуфера и остальной аудиосистемы может поставить новичка в тупик. Утонченная настройка — дело не простое и требует большого опыта или помощи профессионала.
Сегодня мы разберем основные, базовые настройки — чтобы у вас ничего не сгорело, сабвуфер не пытался отыгрывать скрипку и все было на своих местах.
HPF / LPF (ФВЧ / ФНЧ)
Hight pass filter (HPF), он же фильтр высоких частот (ФВЧ) — отфильтровывает (отсекает) низкие частоты, оставляя высокие.
При настройке сабвуферного усилителя установите регулятор примерно на 20 Hz, чтобы отсечь инфразвук и не тратить энергию, так как вы все равно его не услышите. Для среднечастотных динамиков HPF выставляется в районе 80 Hz, чтобы убрать диапазон низких частот, для которого динамик не предназначен и не сможет его отыграть. Если у вас выделены отдельные каналы или даже отдельный усилитель для твиттеров (пищалок) — HPF выставляется в районе 3000 — 5000 Hz в зависимости от модели, что бы не спалить их.
*Все приведенные цифры являются примерными, для получения более точных и безопасных значений изучите характеристики ваших динамиков!
Low pass filter (LPF), он же фильтр низких частот (ФНЧ) — противоположен HPF и срезает верхние частоты, оставляя нижние.
Для сабвуферов устанавливается в районе 50-80 Hz в зависимости от типа оформления (ЗЯ, ФИ, и т.п.), чтобы отсечь частоты, для которых сабвуфер не предназначен. Аналогично и со среднечастотниками, для них режьте в районе 1400-1600 Hz.
Если есть возможность, то можно ограничить твиттеры на 20 000 Hz, но это не обязательно.
На сегодня это! Всем спасибо за внимание.
Фильтруй сигнал: что такое Low-Pass фильтр и как им пользоваться
Основы низкочастотной фильтрации и пять примеров полезного использования фильтра низких частот.
ПОДЕЛИЛОСЬ
Фильтры низких частот — простые инструменты с огромным влиянием на общее звучание микса. При правильном использовании Low-Pass фильтр превращает сырые исходники в отполированные треки, а плоские звуки — в глубокие и богатые сигналы. Вместе с тем бесконтрольная фильтрация низких частот вымывает из композиции яркость, создавая мутную и мямлющую картину.
Продолжая серию материалов об эквализации, редакция SAMESOUND.RU приводит адаптированный перевод заметки из блога компании iZotope, посвящённой возможностям низкочастотных фильтров. Из этого текста вы узнаете, что такое Low-Pass фильтры, а также посмотрите на несколько вариантов использования фильтра, которые доказывают, что их возможности значительно шире обычного ограничения сигнала.
Что такое Low-Pass фильтр
Low-Pass фильтр, низкочастотный пропускной фильтр или фильтр низких частот (ФНЧ) — инструмент, отрезающий все высокие частоты после определённой отметки, называемой частотой среза (точка обрезки). Во время работы фильтр устраняет всё, что выходит за выбранную точку обрезки, но не затрагивает сигнал ниже.
Low-Pass фильтр — один из самых простых, но вместе с тем действенных и даже деструктивных методов использования эквалайзера. С его помощью звукорежиссёр может оставить в сигнале только низкие частоты до определённой отметки — фильтр отсечёт все, что живёт выше выбранной точки.
Фильтр — простейший инструмент, управляемый только параметром частоты среза, однако его влияние на звучание микса велико.
Основное предназначение низкочастотных фильтров — ограничить высокочастотный контент, который не нужен миксу. Для настройки параметров работы используется всего лишь один параметр — точка обрезки, задающий конкретную границу спектра, после которой происходит отсечение частот. К примеру, применив низкочастотную фильтрацию к бас-бочке и выбрав точку обрезки в районе 5 кГц, мы можем устранить весь частотный контент выше заданной отметки. Чаще всего низкочастотным фильтром устраняют шумы и различные высокочастотные наводки, незначительные артефакты, а также убирают лишний верх у синтезаторов, ударных, вокала и других инструментов.
Как низкочастотная фильтрация влияет на сигнал
Как и в случае с другими инструментами, используемыми при сведении музыки, Low-Pass фильтр нужно применять осторожно (особенно, если вы новичок). Главное здесь — вовремя остановиться и не зафильтровать всё напрочь.
Чтобы оценить влияние низкочастотного фильтра на сигнал, проведём небольшой эксперимент. Поместите фильтр на мастер-канал DAW и установите достаточно высокую частоту обрезки — 10 кГц или выше. По мере понижения точки фильтрации микс постепенно превратится в низкочастотное мутное месиво (особенно явно потеря верха проявится, если обрезка перевалит ниже 7 кГц). Теперь постепенно повысим точку фильтрации (двигайте фильтр вправо, выше по спектру). Повышение порога срабатывания фильтра постепенно вернёт миксу яркость и полноту звука.
Такой пример отлично демонстрирует деструктивную суть фильтрации — перестараетесь, и музыка перестанет быть музыкой.
Конечно, вряд ли кто-то в здравом уме будет так активно использовать фильтр на основном выходе проекта. Так или иначе, но при работе с отдельными дорожками ситуация практически не отличается от нашего эксперимента — сильные ограничения убивают полноту и естественность звука.
Даже при аккуратной работе с фильтром его деструктивная природа может привести к смерти микса от нехватки высоких частот. Человеческий слух более восприимчив к средним и высоким частотам, во время сведения чувствительность ушей быстро снижается. Так как работа в студии обычно связана с постоянным прослушиванием микса в течение длительного времени, звукорежиссёры и музыканты подвержены риску не заметить, что Low-Pass фильтр отрезал лишнее. Как только в миксе активнее появляются высокие частоты, слух воспринимает их как слишком резкие звуки и стремится «задавить» их куда подальше, а то и вырезать напрочь. В итоге уставшие уши не слышат реальную звуковую картину, что приводит к появлению искалеченных миксов с частотным дисбалансом.
Чтобы понять важность аккуратной фильтрации, послушайте пример ниже. Синтезаторный бас звучит вместе с барабанным лупом и разными настройками фильтра низких частот.
- Эксперимент с низкочастотной фильтрацией 0:30
В первой части аудиофайла частота среза слишком высока — бас звучит очень ярко и в отрыве от ударных. Во второй части примера фильтрация менее активна, бас звучит округло и плотно, но потерял резкость оригинального сигнала. В третьей части мы слышим сбалансированное звучание: бас звучит округло, не мешает ударным, но и не лишён нужной яркости.
Как использовать Low-Pass фильтр при сведении музыки
Самое частое применение фильтра — обрезка высоких частот. Благодаря этому сигнал становится чище, а в верхнем диапазоне частот микса появляется дополнительное пространство для инструментов. Тем не менее возможности низкочастотного фильтра не ограничиваются простой чисткой спектра, ведь фильтр может работать не только как корректирующий, но и как креативный инструмент обработки.
1 Устранение немузыкальных элементов
Как гул и мутность, мешающие частотам в нижнем низе прорваться через микс, шипящие и резкие звуки в районе 10 кГц отвлекают внимание от более важной высокочастотной информации в других точках частотного спектра. В зависимости от инструмента, различные немузыкальные звуки могут жить ниже 10 кГц.
На скриншоте выше мы видим басовую линию с активированным эквалайзером Neutron. В этом конкретном случае интерес вызывает то, что происходит ниже 2 кГц. Обратите внимание на шумы, попавшие в сигнал во время записи — их наличие делает сигнал баса излишне активным в общем миксе. Когда мы повышаем громкость баса, существование таких помех становится критичным: шум усиливается вместе с сигналом и даже маскирует за собой другие инструменты.
Слушателю незачем слышать шум, ему не нужно знать, откуда он взялся и что вообще присутствует в сигнале. Задача звукорежиссера в том, чтобы скрыть подобный контент от ушей посторонних и переключить внимание людей на то, что реально важно — звук баса. Здесь-то и нужен Low-Pass фильтр: наведя точку обрезки на место, где шум исчезает, мы скроем его в миксе. Главное не отфильтровать лишнего, иначе сигнал баса исказится и потеряет в естественности.
При фильтрации всегда соблюдайте баланс. Фильтр должен отрезать лишнее, но не изменить сам сигнал.
2 Придание глубины
Глубина микса — важный фактор качественной записи. Благодаря ей мы можем почувствовать, что инструменты на переднем и заднем плане звуковой картины находятся на разном расстоянии. Обычно на переднем плане оставляют голос и вокал, ударные и гитары. На задний план отодвигают перкуссию, пэды и клавишные.
Мы привыкли, что в повседневной жизни объекты, находящиеся далеко от нас, звучат более тихо и менее ярко. Когда мы идём по улице, то двигатели и сигналы автомобилей звучат достаточно глухо. Несмотря на то, что в звуке двигателя преобладают низкие частоты, а в сигнале клаксона — высокие, когда мы находимся на некотором удалении от этих источников звука сигналы сливаются между собой в единую глухую картинку.
Этот принцип работает и при сведении музыки. Фильтруя верхний верх и снижая уровень инструментов, мы отодвигаем их на задний план микса.
Положение инструмента в миксе можно автоматизировать. Для этого достаточно активировать на дорожке Low-Pass фильтр и запрограммировать его так, чтобы в нужные моменты микса (например, в припеве) он отодвигал точку обрезки и выдвигал сигнал вперёд. Затем фильтр можно вернуть обратно, чтобы инструмент снова переехал на задний план. Благодаря автоматизации, о которой мы подробно рассказывали здесь, фильтр превращается из ограничивающего в креативный инструмент.
3 Устранение сталкивающихся частот у инструментов со схожим звучанием
Фильтрация полезна при создании пространства для разных сигналов. С помощью Low-Pass фильтра звукорежиссёр может выборочно удалить высокие частоты, чтобы дать больше свободы звучащим высоко инструментам.
Представим, что в вашем проекте присутствует множество слоев вокала и ярких синтезаторов. Из-за того, что вокал и синтезаторы живут в одних и тех же (или очень близких) частотных диапазонах, их звук становится зажатым — сигналам попросту тесно вместе. В попытках исправить эту ситуацию начинающие звукорежиссеры обычно усиливают верхний верх у вокала так, чтобы он выделился на фоне остальных сигналов. Ход логичный, но неправильный: проблема тесноты только усиливается, микс становится ярким до боли в ушах .
На деле же решение значительно проще: отфильтровать частоты в районе верхнего верха в тех сигналах, которым они не нужны. По итогам фильтрации мы получим вместо излишне накаченного энергией звука более аккуратный и отполированный саунд. Посмотрите на свои синтезаторы: если тело их звука присутствует только в среднем диапазоне, отсеките верх — так вы освободите место вокалу. Яркий звук снейра (с характерным хрустящим призвуком) также может мешать вокалу, поэтому лёгкое «помутнение» звука точно пойдет на пользу миксу.
Мы постоянно слышим советы усилить в миксе то или это. Но не менее важен другой совет: в первую очередь думайте не об усилении, а о том, что можно ослабить или вовсе убрать в миксе.
Выявить частотный дисбаланс помогает модуль Tonal Balance Control, входящий в iZotope Neutron и Ozone. Для пущей простоты сравните свой микс с референс-треком, чтобы понять, где наблюдается перекос по частотам в вашем треке. При сравнении синими областями модуль показывает расхождение вашего микса с референс-треком: синие области — количество частот в вашем миксе, белые линии — уровень частот в референс-треке.
Если средние и высокие частоты выходят за верхнюю границу области, яркие элементы микса нужно откатить назад — отфильтровать сильнее. Если же эти частоты выходят за нижнюю границу или находятся около неё, то фильтрацию нужно ослабить — слишком активное ограничение не нужно.
4 Создание баланса между основным и бэк-вокалом
Чем больше вокальных дорожек в проекте, тем активнее частоты накладываются друг на друга и тем тяжелее что-либо разобрать в миксе. Пожалуй, самым мощным столкновением частот становится борьба добра со злом — основного и бэк-вокала.
Бэк-вокал всегда работает фоном и не должен конкурировать с основной вокальной партией за внимание слушателя. Чтобы освободить место основному вокалу, отфильтруйте Low-Pass фильтром бэк-вокал так, чтобы он стал похож на тень ведущего голоса. Скорее всего понадобится сделать ещё несколько подрезок в спектре, чтобы гармонично склеить две дорожки (это тема для отдельной статьи, которую мы обязательно напишем).
Если сбалансировать основной и бэк-вокал никак не получается, действуйте методом «от противного» — уменьшите количество вокальных дорожек в проекте. Слишком много однотипных треков с легкостью разрушает баланс микса, нарушает динамику и уменьшает доступный запас хедрума. Поэтому перед фильтрацией в первую очередь оцените, насколько вам нужно десять бэк-вокальных линий — правило «меньше — лучше» никто не отменял.
5 Выделение частот
Итак, мы знаем, что Low-Pass фильтр применяется для устранения частот. Тем не менее ему по силам не только устранять частоты, но и усиливать их в определённых границах. Благодаря этому можно аккуратно приручить инструменты в миксе, улучшив не только общую картину, но и подчеркнув интересные стороны их звучания.
Допустим, в сигнале присутствуют интересные верхние обертона, которые звучат слишком тихо. Поместив Low-Pass фильтр на дорожке и настроив точку обрезки на место, где обертона теряют энергию, мы можем без лишних проблем усилить их небольшим подъёмом. Активное задирание фильтра здесь не к чему: переусердствуете — середина станет звучать картонно, верх обязательно зашипит.
Чтобы избежать картонности и шипения, полагайтесь на буст широкой области частот вместо узкого точечного усиления. Широкий подъём усилит сигнал более естественно, а также минимизирует возможные искажения сигнала.
Тот же самый приём можно провести на другом конце спектра с помощью High-Pass фильтра. В этом случае речь идёт о подчеркивании гармоник и обертонов в низких частотах.
Low pass filter что это
HPF (High Pass Filter) — фильтр низких частот, это такой фильтр в звуковой аппаратуре, который обрезает все звуковые частоты ниже частоты установки фильтра. На графике это выглядит так:
Включать этот фильтр нужно обязательно в том случае если вы подключили к усилителю акустику размером 10, 13, 16 см. Для такой акустики необходимо убрать частоты ориентировочно ниже 100 Hz, 70 Hz, 50 Hz соответственно. Обрезают низкие частоты для того, чтобы акустика не перегружалась басами которые не может полноценно отыграть. При правильной подрезке улучшается СЧ спектр, повышается скорость атаки, и снижается вероятность выхода акустики из строя. Настраивайте фильтр на слух, для каждой конкретной акустики и места её установки настройка может быть разной. Рекомендуемая частота подрезки для 16см акустики 60-80Hz
На большинстве усилителей этот фильтр включается переключателем вроде этого:
Т.е. вы можете включить либо фильтр HPF или фильтр LPF или вообще отключить фильтры. Также есть потенциометр выставляющий частоту (в данном случае 50-150 Hz хотя бывают настройки и пошире). В дорогих усилителях существует возможность включить одновременно и HPF и LPF фильтр, получив таким образом полосовой фильтр (Bandpass).
LPF (Low Pass Filter) — фильтр высоких частот, пропускающий звук ниже частоты настройки фильтра. Обычно его используют при включении сабвуфера или мидбасовых динамиков.
На графике это выглядит так:
Если вы подключаете сабвуфер и он расположен в багажнике то частота настройки фильтра должна быть не выше 70Hz, иначе велика вероятность того, что звук сабвуфера будет локализованным (вы будете слышать сабвуфер сзади, отдельно от всей музыки). Это связано с особенностями человеческого слуха-человек начинает понимать откуда идет звук частотой выше где-то 70Hz. Поэтому сабвуфер в автомобиле стараются «обрезать» как можно ниже, чтобы казалось что звук идет «отовсюду» а не из багажника. Если ваш сабвуфер расположен спереди, под сидением например, то можно поднять частоту среза даже до 150Hz. В любом случае, задача всей настройки-добиться слитного звучания музыки в машине, в идеале вы не должны слышать отдельные динамики а только музыку в целом. Опытной настройкой фильтров добейтесь наилучшего результата.
Фильтр Bandpass (полосовой фильтр)
Позволяет включать одноврененно фильтры высоких и низких частот ограничивая диапазон с 2х сторон, устанавливая границы воспроизведения динамиков.
Актуален для 3х полосных систем с отдельными СЧ динамиками диапазон (200-4000Hz) либо для НЧ динамиков (60-200Hz)