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Le secret de l'audio multicanal : comment les banques de filtres décomposent les signaux sonores ?
Dans le monde du traitement du signal audio, les banques de filtres sont un outil clé pour décomposer un signal d'entrée en ses multiples composants. Chacun de ces composants transporte une partie de la gamme de fréquences du signal d'origine. Par exemple, lorsque vous utilisez un égaliseur graphique, vous remarquerez que différentes bandes de fréquences peuvent être amplifiées ou atténuées, ce qui est exactement ce que proposent les banques de filtres.
Le processus d'analyse du banc de filtres fait partie de l'analyse du signal, qui divise le signal d'entrée en plusieurs sous-bandes, chaque bande de fréquence correspondant à un filtre du banc de filtres.
Lorsque ces signaux de sous-bandes sont réassemblés, ils sont appelés synthèse, ce qui signifie que le signal complet est recomposé via un processus de filtrage. Ce processus est particulièrement important dans le traitement du signal numérique car il permet de reconstruire le signal sonore de différentes manières pour obtenir l'effet souhaité.
Diverses applications des banques de filtres
Les banques de filtres ont diverses applications, depuis les égaliseurs numériques jusqu'aux codeurs vocaux et aux technologies de compression audio. Dans le codage audio, certaines fréquences peuvent être plus importantes que d'autres, ce qui signifie que nous pouvons utiliser des techniques de codage plus fines pour les fréquences importantes afin de préserver leurs informations importantes, et un codage plus grossier pour les fréquences moins importantes afin d'obtenir l'effet de compression.
Un codeur vocal utilise un banc de filtres pour déterminer les informations d'amplitude de sous-bande d'un signal modulant (tel qu'un son), qui sont ensuite utilisées pour contrôler l'amplitude du signal porteur.
Banque de filtres à transformation de Fourier rapide (FFT)
De plus, un banc de filtres à transformée de Fourier rapide (FFT) est un moyen de créer un récepteur en effectuant une série d'opérations FFT sur des segments qui se chevauchent du flux de données d'entrée. Ceci nécessite l'utilisation d'une fonction de pondération pour contrôler la forme de la réponse en fréquence du filtre et, en fonction de la largeur de la forme, détermine le taux de pénétration et le nombre de calculs. Cette méthode de traitement du signal audio peut utiliser efficacement des échantillons et améliorer l'efficacité du traitement.
Analyse détaillée : processus d'analyse et de synthèse
Les composants de base d'une banque de filtres comprennent des filtres d'analyse et des filtres de synthèse. La partie analyse est chargée de diviser le signal en sous-bandes, qui sont à nouveau combinées par la partie synthèse via suréchantillonnage et filtrage pour générer le signal reconstruit. Cette structure d'analyse et de synthèse est plus flexible et efficace que les méthodes traditionnelles de traitement du signal, ce qui rend les banques de filtres indispensables dans le traitement audio multicanal.
Filtrer les banques dans la représentation temps-fréquence
Dans le traitement du signal temps-fréquence, les bancs de filtres sont considérés comme un type particulier de distribution temps-fréquence quadratique (TFD), qui représente le signal dans le domaine conjoint du temps et de la fréquence. En divisant le signal en plusieurs sous-bandes dans la plage de fréquences, le banc de filtres et le spectrogramme forment ensemble la distribution temps-fréquence la plus simple, ce qui revêt une grande importance pour l'analyse et le traitement des signaux audio.
Caractéristiques de plusieurs banques de filtres de débit
Dans plusieurs banques de filtres à débit, les signaux sont analysés à différents débits en fonction de leurs bandes passantes respectives. Cela permet à chaque sous-bande d'être traitée de manière plus granulaire en fonction de sa plage de fréquences requise. Le processus de mise en œuvre utilise des techniques de sous-échantillonnage et de suréchantillonnage pour améliorer encore la flexibilité et l'efficacité du banc de filtres.
Banc de filtres parfaitement reconstruit
Lorsqu'un banc de filtres peut maintenir l'intégrité du signal pendant le démontage et le remontage, ce type de banc de filtres est appelé une reconstruction parfaite. Idéalement, un tel banc de filtres permettrait une décomposition et une reconstruction du signal sans perte.
Il est intéressant de noter qu'avec les progrès de la technologie, la manière d'exploiter pleinement les caractéristiques des banques de filtres dans le traitement audio pour créer une expérience audio plus attrayante sera une direction qui devra être explorée à l'avenir ?
