Продолжаем работать с проектом
На предыдущих этапах работы с проектом мы получили файл EX05_06.WAV, в котором снижен уровень шума и устранено клиппирование. Теперь предстоит провести частотную фильтрацию с целю коррекции спектра сигнала, хранящегося в файле. Выбор параметров фильтра должен быть основан на спектральном анализе сигнала.
Напомним, что в разд. 4.3.3 мы рассмотрели результаты спектрального анализа сигнала, хранящегося в файле EX03_01.WAV. Тогда мы пришли к выводу, что все спектральные компоненты, лежащие выше 14 кГц, обусловлены широкополосным высокочастотным шумом, и в дальнейшем их нужно подавить фильтром. Также оказался велик уровень низкочастотных (не характерных для речи) составляющих на частотах менее 80 Гц. Это шум от работы автомобильных двигателей, проникающий сквозь стекла и стены в помещение, где велась запись. Результатами анализа спектра сигнала, хранящегося в файле EX03_01.WAV, скорее всего, можно воспользоваться и для обработки сигнала, хранящегося в файле EX05_06.WAV. Ведь файл EX05_06.WAV является частью файла EX03_01.WAV. Но, в то же время, ничто не мешает повторить анализ применительно к файлу EX05_06.WAV (рис. 6.10, а).
Рис. 6.10,a. Спектр исходного сигнала
Как мы и предполагали, существенные изменения в спектре фрагмента сигнала по сравнению со спектром всего сигнала отсутствуют. Поэтому можно придерживаться ранее намеченного плана фильтрации. Из многочисленных фильтров, имеющихся в нашем распоряжении, выберем FFT Filter. Для него зададим амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), обеспечивающую подавление составляющих, расположенных ниже 80 Гц и выше 14 кГц (рис. 6.10, b).
Рис. 6.10,b. АЧХ фильтра
Применим фильтр и проведем спектральный анализ обработанного сигнала. Результат представлен на рис. 6.10, c. Нежелательные составляющие спектра подавлены. Полученный сигнал мы записали в файл EX06_01.WAV. Прослушав его, вы можете убедиться, что по сравнению с файлом EX05_06.WAV звучание стало прозрачнее, и уровень шума уменьшился.
Рис. 6.10,c. Спектр обработанного сигнала
Покажем на примере еще одно чрезвычайно распространенное применение частотной фильтрации — подавление фона переменного тока промышленной сети. Загрузите файл EX06_02.WAV, в котором сохранен один из неудачных дублей. При его записи мы специально расположили предварительный усилитель микрофона и большую часть длинного микрофонного кабеля вблизи трансформатора мощного источника питания некого прибора. Это заметно сказалось на качестве фонограммы: в ней присутствует сильное низкочастотное гудение. Так проявляет себя фон частоты 50 Гц. Спектральный анализ (рис. 6.11, а) подтверждает нашу догадку и позволяет сделать уточнение: кроме нежелательного колебания с частотой 50 Гц в спектре присутствуют, по крайней мере, две его нечетные гармоники с частотами 150 Гц и 250 Гц. Гармоники возникли либо из-за перегрузочных явлений в самой промышленной сети, либо из-за нелинейности характеристик тех элементов аудиотракта, на которые воздействует фон. Соответствующие пики хорошо видны на спектрограмме.
Рис. 6.11,a. Спектр сигнала, содержащего фон переменного ока
Рис. 6.11,b. Спектр обработанного сигнала
Рис. 6.11,c. Настройки фильтра
В качестве средства борьбы с фоном остановимся на Notch Filter. Для ускорения работы выберем пресет 50 Hz + Harmonics Removal и скорректируем настройки: отключим подавление всех высших гармоник, кроме первых трех, и изменим уровни подавления первых трех гармоник (рис. 6.11, b). При этом учтем, что пики, соответствующие гармоникам фона, на спектрограмме видны не полностью. Их основания замаскированы соседними составляющими полезного сигнала и низкочастотного шума. Поэтому уровни подавления первых трех гармоник фильтром установим с запасом. Например, уровень подавления на частоте 50 Гц выберем не 18 дБ (именно такова величина пика на спектральной диаграмме рис. 6.11, а), а 30 дБ (см. 6.11, b). Применим Notch Filter, нажав ОК. После этого вновь проведем спектральный анализ. Спектральные составляющие, обусловленные фоном переменного тока, исчезли (рис. 6.11, c). Прослушайте файл EX06_03.WAV. Никаких следов фона!
