• Czym są filtry i dlaczego ich używamy?
• Jak używamy różnych filtrów do kształtowania dźwięków?
• Poznaj różne typy filtrów i dowiedz się, kiedy ich używać.

Filtry audio to proste, ale potężne narzędzia do kształtowania dźwięku, które były używane od dawna, ale nadal są bardzo ważne dla nowoczesnej produkcji.

Filtry mają zdolność do całkowitego przekształcenia tonu dowolnego dźwięku i są najczęściej używane do usuwania częstotliwości. Ale filtry są również wykorzystywane do wzmocnienia i zwiększenia poziomu istniejących częstotliwości, ponieważ po wyizolowaniu zakresu częstotliwości, można je następnie wzmocnić.

Istnieje wiele różnych typów filtrów audio, które służą do różnych celów. Z każdym typem filtra znajdziesz wspólne elementy sterujące, które działają mniej więcej w ten sam sposób we wszystkich typach.

Choć nauka o tym, jak one wszystkie działają, może wydawać się onieśmielająca, zebraliśmy ten przewodnik, aby ułatwić ci wejście w świat filtrów.

W tym artykule przyjrzymy się wszystkim typom – zarówno tym powszechnym, jak i nieczęstym – i rozbijemy je w prosty sposób, abyś wiedział, co dokładnie robią.

P.S. Przejdź do tego artykułu, aby zapoznać się z różnymi typami korektorów.

What Is A Filter?

Ogólnie, filtry usuwają pewne częstotliwości z dźwięków lub izolują je w celu wzmocnienia. Tak jest przynajmniej w przypadku najbardziej powszechnych typów filtrów, a to, jak dokładnie kształtują dźwięk, zależy od zastosowanych ustawień.

Filtry są ważnymi komponentami w skrzynce narzędziowej producenta – bez nich nie mielibyśmy korektorów, fazerów, kompresorów wielopasmowych i wielu innych podstawowych efektów.

W rzeczywistości filtry znajdują się w większości efektów w taki czy inny sposób. Za każdym razem, gdy trzeba zmienić barwę dźwięku, istnieje duża szansa, że filtry są zaangażowane. Na przykład, kiedy tłumimy wysokie tony w reverbie, używamy do tego filtra dolnoprzepustowego lub półkowego. Również regulatory barwy dźwięku w gitarach elektrycznych są podłączone do filtrów, które kształtują sygnał z przetworników.

Filtry są również bardzo powszechne w syntezatorach i są odpowiedzialne za wiele klasycznych brzmień syntezatorów.

Wspólne elementy sterujące

Wszystkie filtry opierają się na zaledwie kilku elementach sterujących, aby uzyskać szeroki zakres opcji kształtowania barwy dźwięku. Te kontrolki znajdują się na wszystkich filtrach w taki czy inny sposób, ale działają inaczej w zależności od typu filtra.

Frequency / Cutoff / Hz

To jest najbardziej kluczowa kontrola filtra. Pozwala ustawić, w którym miejscu filtr jest aktywny pod względem częstotliwości, które możemy usłyszeć. Termin „cutoff” jest powszechnie używany, ponieważ najlepiej opisuje sposób, w jaki niektóre filtry (takie jak filtry dolnoprzepustowe i górnoprzepustowe) stopniowo „zwijają” częstotliwości poza tym punktem.

Poprzez powolne przesuwanie częstotliwości odcięcia, jesteśmy w stanie wykonać przemiatanie filtra, które stopniowo wprowadza lub usuwa częstotliwości z dźwięku. Jest to bardzo powszechna technika w techno i muzyce house, która pozwala producentom na żonglowanie elementami bez polegania tylko na zanikach głośności.

Oto klasyczny utwór house Anthony’ego „Shake” Shakir’a, który używa powolnego przemiatania filtrem przez całą pierwszą minutę, aby stworzyć ruch i rozmach:

Jeśli przesuniemy częstotliwość odcięcia znacznie szybciej, możemy uzyskać efekty wah-wah i „mówienia”. To nie przypadek – nasze usta są w istocie filtrami, które kształtują surowe harmoniczne wytwarzane przez nasze pudło rezonansowe.

Szybsza modulacja odcięcia jest zazwyczaj wykonywana wewnątrz syntezatorów, i jest to klucz do dynamicznych syntezatorowych partii basowych i szybkich uderzeń. W szczególności, legendarny Roland TB-303 wykorzystuje krótkie czasy obwiedni do modulacji częstotliwości odcięcia, kluczowej części brzmienia basu acid techno.

Ten utwór Richie Hawtina (jako Plastikman) świetnie wykorzystuje TB-303. Po prostu przesuwając częstotliwość odcięcia, prosta linia basu staje się o wiele bardziej interesująca.

Zauważ, że w tym utworze częstotliwość odcięcia jest modulowana zarówno przez obwiednię 303, jak i ręczne zmiany Richiego.

Podsumowując, częstotliwość odcięcia filtra jest miejscem, w którym dzieje się akcja, a ogromna ilość interesujących dźwięków może być dodana do dźwięku po prostu przez przesuwanie jej wokół.

Ale tak naprawdę żadna dyskusja o Roland TB-303 lub „gadających” filtrach nie byłaby kompletna bez zrozumienia rezonansu…

Resonance / Q / Emphasis / Feedback

Ta kontrola dodaje wąskie podbicie wokół częstotliwości odcięcia, które zwiększa głośność przy wyższych ustawieniach rezonansu. Podkreśla to punkt odcięcia i może całkowicie przejąć dźwięk, gdy jest ustawiony na maksimum.

Niektóre filtry „samospełniają się” przy wysokich ustawieniach, wytwarzając sinusoidę, która może być użyteczna dla efektów specjalnych. W automacie perkusyjnym Roland TR-808, filtry samospełniające są używane do produkcji dźwięków kick i tom zamiast czystych oscylatorów sinusoidalnych. Poprzez szybkie przesuwanie częstotliwości odcięcia w dół, TR-808 wytwarza ostre dźwięki perkusyjne.

Resonans jest silnie związany z „charakterem” filtra i nawet małe zmiany w ustawieniach niższego rezonansu mogą mieć wpływ na to jak postrzegany jest ruch odcięcia. Rozważmy jak rezonans zmienia nachylenie filtra w tym przykładzie…

W korektorze parametrycznym, takim jak Live’s EQ8, rezonans jest określany jako Q. Jego rola zmienia się w zależności od typu filtra i nie zawsze jest to ściśle podbicie.

Ten przykład zawiera linię basu wykonaną za pomocą Arturia Moog Modular V. Rezonans wzrasta z każdą pętlą:

Slope / Poles

To określa, jak ściśle filtr zwija częstotliwości poza punktem odcięcia i jest zwykle mierzone w dB na oktawę. Filtr o dużym nachyleniu jest często opisywany jako „ostry” lub „surowy”, z niewielką aktywnością poza częstotliwością odcięcia.

Ta kontrola rzadko jest „zmienna” ze względu na sposób projektowania filtrów. Oznacza to, że nachylenie jest zwykle kontrolowane przez przełącznik lub menu, a nie pokrętło, jak w przypadku odcięcia i rezonansu.

Osobiście, zauważam nachylenie bardziej w filtrach syntezatorowych, gdy odcięcie jest modulowane przez obwiednię lub LFO. Lubię ostrzejsze zbocza do szybkich stabów i pluków, a łagodniejsze do smyczków, padów i wszystkiego, co chcę brzmieć „bogato”. Ostry roll-off jest również przydatny do usuwania dudnienia z perkusji lub próbek winylowych, gdy używasz filtra górnoprzepustowego.

Powszechnie używa się tutaj określeń takich jak 12dB i 24dB (lub -12dB i -24dB). Można również zobaczyć tę liczbę w połączeniu z typem filtra, tak więc LP24 dla filtra dolnoprzepustowego i BP12 dla pasmowo-przepustowego. Oznacza to, że tłumienie w jednej oktawie poza punktem odcięcia (np. 880 Hz, jeśli odcięcie wynosi 440 Hz) będzie o 12 lub 24 decybele niższe niż inne częstotliwości do punktu odcięcia włącznie.

Mierzymy w oktawach głównie dlatego, że jest to najłatwiejsze do zrozumienia. Może jesteś zaskoczony widząc „muzyczne” terminy pojawiające się tutaj. Ale istnieje silny związek między tym, jak rozumiemy muzykę i jak postrzegamy ogólny kolor tonu i fakturę dźwięku. Jeśli chcesz się w to zagłębić, dobrym miejscem do rozpoczęcia jest spojrzenie na serie harmoniczne.

Typy filtrów audio

Istnieje wiele różnych typów filtrów, które prawdopodobnie napotkasz podczas produkcji, miksowania i używania syntezatorów. Jak wspomniano, nazwa zwykle daje ci całkiem dobre pojęcie o tym, co filtr robi z dźwiękiem. Czasami nie jest to tak jasne, i zawsze dobrze jest podszkolić się w terminologii.

Filtry dolnoprzepustowe

Jest to prawdopodobnie najbardziej powszechny typ filtra. Mówiąc prościej, filtr dolnoprzepustowy przepuszcza częstotliwości niższe niż odcięcie i stopniowo odcina częstotliwości powyżej odcięcia. Ten typ filtra jest często określany skrótem LP lub LPF. Czasami filtr dolnoprzepustowy jest określany jako filtr górnoprzepustowy, szczególnie w korektorach.

Filtrów dolnoprzepustowych używamy do:

• Odizolowania basu z nagrania.
• Usuwania ostrzejszych wysokich częstotliwości i tworzenia ciepła.
• Zachowaj częstotliwość podstawową dźwięku przy jednoczesnym usuwaniu harmonicznych.
• Twórz filtry dolnoprzepustowe.

Jednym z powodów, dla których filtry dolnoprzepustowe są tak powszechne, jest to, że mogą one usuwać harmoniczne z dźwięku przy zachowaniu częstotliwości podstawowej. Więc nadal można zachować ciało dźwięku podczas cięcia niektórych ostrzejszych wyższych częstotliwości. To sprawia, że są one bardziej „muzyczne” niż filtry pasmowe i górnoprzepustowe, które w większości przypadków tłumią najważniejsze częstotliwości dla przekazywania wysokości dźwięku.

Filtry dolnoprzepustowe mogą również sprawić, że muzyka brzmi tak, jakby pochodziła z innego pomieszczenia, naśladując sposób, w jaki basy przechodzą przez ściany, podczas gdy wyższe częstotliwości są tłumione.

Jeśli syntezator ma mieć tylko jeden filtr, to będzie to właśnie ten. Zwykle jest tak w przypadku analogowych syntezatorów sprzętowych, gdzie dodatkowe komponenty mogą znacząco zwiększyć koszty produkcji. Nawet jeśli nasze nowoczesne super-synthy VST mają mnóstwo opcji filtrów, filtry dolnoprzepustowe są nadal najczęściej używane.

W tym przykładzie audio, dźwięki są przetwarzane za pomocą filtrów dolnoprzepustowych, wszystkie z różnymi ustawieniami odcięcia i rezonansu. Najpierw usłyszysz suche dźwięki, a następnie powtórzone z filtrem.

Filtry górnoprzepustowe

Jak można się spodziewać, filtr górnoprzepustowy jest przeciwieństwem filtra dolnoprzepustowego. Tak więc w tym przypadku, częstotliwości poniżej odcięcia są usuwane, podczas gdy wyższe częstotliwości są zachowywane. Głównie używamy filtrów górnoprzepustowych do usuwania dudnienia i innych podharmonicznych szumów z instrumentów.

Dobrą praktyką jest używanie filtra górnoprzepustowego do usuwania wszelkich częstotliwości poniżej najniższej częstotliwości fundamentalnej dźwięku.

Na przykład, jeśli masz partię gitary, która nie schodzi niżej niż 140 Hz, bezpiecznie jest użyć filtra górnoprzepustowego z odcięciem umieszczonym tuż poniżej 140 Hz. Gwarantuje to, że żadne ważne częstotliwości fundamentalne nie zostaną usunięte, jednocześnie tłumiąc wszelkie dudnienia, które mogłyby zjeść headroom.

Choć niektórzy twierdzą, że wprowadzane są przesunięcia fazowe, które są szkodliwe dla dźwięku (tak jak w przypadku wszystkich filtrów), wszelkie domniemane minusy stosowania filtrów górnoprzepustowych są znacznie przeważone przez korzyści płynące z usunięcia niepotrzebnych niższych częstotliwości.

Bez filtrów górnoprzepustowych, miksowanie byłoby znacznie trudniejsze, ponieważ dudnienie i inne podharmoniczne szumy zjadałyby przestrzeń, której potrzebujemy, aby dostarczyć zrównoważony miks. Nasze kompresory i limitery polegają na dokładnych poziomach sygnału, aby działać poprawnie, ale dudnienie je myli, aktywując je, gdy nie są potrzebne.

Filtry górnoprzepustowe rozwiązują ten problem i pozwalają nam robić czystsze, bardziej zwarte miksy.

Używamy filtrów górnoprzepustowych, aby:

• Usuwać dudnienie i wszelkie inne szumy poniżej najniższej częstotliwości fundamentalnej dźwięku.
• Usuwać linie basu i bębny kopiące podczas samplowania i tworzenia miksów.
• Stwórz napięcie przed spadkiem, więc jest więcej wpływu, gdy low-end powraca.

Tutaj użyliśmy tych samych dźwięków, co poprzednio, przepuszczonych przez filtr górnoprzepustowy:

Filtry pasmowo-przepustowe

Filtr pasmowo-przepustowy stopniowo usuwa częstotliwości zarówno poniżej, jak i powyżej odcięcia, przepuszczając tylko wąskie „pasmo” dźwięku. Są one bardzo przydatne, gdy trzeba wyizolować tylko wybrany zakres częstotliwości. Chociaż filtry pasmowo-przepustowe mogą być również przybliżone przez połączenie obu filtrów dolno- i górnoprzepustowych, są one łatwiejsze do pracy, ponieważ nie trzeba żonglować dwoma zestawami kontrolek.

Filtry pasmowo-przepustowe są bardzo przydatne, gdy są używane w złożonych łańcuchach efektów, takich jak opóźnienia multitap. Posiadając efekty, które są stosowane tylko do wybranych częstotliwości, możemy stworzyć bardzo szczegółowe łańcuchy, które nie przytłaczają miksu.

Filtry pasmowo-przepustowe mają tendencję do brzmienia kruchego i cienkiego, i są przydatne do imitowania głośników z ograniczonym zakresem częstotliwości, takich jak głośniki radia, systemy domofonowe i megafony. Filtry pasmowo-przepustowe mogą być stosowane do ludzkiej mowy, aby brzmiała jak stary telefon, i jest to nadal powszechnie stosowany efekt.

Ale możemy również używać filtrów pasmowo-przepustowych do izolowania składników o niskich częstotliwościach w dźwięku, lub do spulchniania niskich tonów średnich. Więc chociaż są one świetne do imitowania kiepskich głośników, nie zapominaj, że mogą być również używane do wzmocnienia „ciepłych” elementów dźwięku.

Filtrów pasmowo-przepustowych używamy do:

• Isolacji i przetwarzania określonych pasm częstotliwości.
• Tworzenia efektów wielopasmowych.
• Utwarzania dźwięku „lo-fi” poprzez symulowanie starych głośników i telefonów.
• Twórz ciepło przez izolowanie i wzmacnianie niskich tonów.

Posłuchajmy teraz, jak filtr pasmowo-przepustowy przetwarza dźwięki, których używaliśmy:

Filtry pasmowo-przepustowe

Jeśli zgadłeś, że filtr pasmowo-przepustowy jest przeciwieństwem filtra pasmowo-przepustowego, to masz rację! W filtrze pasmowo-przepustowym przepuszczane jest wszystko oprócz pasma częstotliwości wokół odcięcia.

Używając ustawienia Q / rezonansu, można „wyostrzyć” filtr, aby wyciąć tylko wąski zakres częstotliwości. Jest to przydatne do tłumienia sprzężeń mikrofonowych na żywo, lub do usuwania szumu elektrycznego, bez wpływu na dźwięk w jakikolwiek zauważalny sposób.

Filtry pasmowo-zaporowe są czasami nazywane filtrami typu band-reject lub notch.

Nie są one tak powszechne jak inne typy filtrów, ponieważ najczęściej używamy EQ do usuwania niepożądanych częstotliwości podczas pracy w DAW. Są one bardziej prawdopodobne do znalezienia „pod maską” wewnątrz elektronicznego sprzętu audio, aby wykonać konkretną funkcję, taką jak usuwanie szumu ziemi.

Jest jednak całkiem użyteczny dla efektów specjalnych, i można zrobić dźwięki fazera przez modulację odcięcia z LFO.

Zobacz także

Is Using Synth Presets Cheating? No (Here’s Why)

Używamy filtrów pasmowo-zaporowych do:

• Usuwania problematycznych częstotliwości, takich jak ground hum i sprzężenia mikrofonowe.
• Twórz średnie „dołki” przy niższych ustawieniach Q.
• Twórz łańcuchy efektów typu phaser.

Oto filtr pasmowo-stopowy w akcji:

Filtry szczytowe

Filtr szczytowy przepuszcza wszystkie częstotliwości, ale nadal wzmacnia częstotliwości wokół odcięcia za pomocą regulacji rezonansu. Tak więc po prostu używamy filtrów szczytowych do podbicia częstotliwości, które lubimy.

Dzięki filtrom szczytowym możemy nadal tworzyć klasyczne „gadające” efekty filtrów bez usuwania jakichkolwiek częstotliwości.

Filtry szczytowe są zwykle spotykane w korektorach, z wyjątkiem regulacji wzmocnienia dla podbicia i obcięcia oraz regulacji Q dla szerokości pasma. Tak więc są one nieco bardziej elastyczne w tym kontekście i mogą nie być uważane za prawdziwe filtry szczytowe. Na przykład, EQ8 firmy Ableton odnosi się do nich jako do „filtrów dzwonowych”.

Filtry szczytowe są nawet mniej powszechne niż filtry pasmowo-przepustowe, po prostu dlatego, że zwykle używamy EQ do podbijania częstotliwości zamiast tego.

Możesz zrobić filtr szczytowy, mieszając wyjście filtra pasmowo-przepustowego z suchym sygnałem.

Filtrów szczytowych używamy do:

• Podbijania wybranych częstotliwości bez stosowania żadnych cięć.
• Wyrównywania dźwięku.
• Tworzenia „przezroczystych” efektów filtrów rezonansowych bez cięć.

Filtry półkowe

Filtry półkowe służą do równomiernego podbijania lub obcinania szerokiego zakresu częstotliwości, zamiast wyciszania ich w sposób, w którym wszystko staje się stopniowo bardziej miękkie. Istnieją dwa popularne rodzaje filtrów półkowych: dolnopółkowy i górnopółkowy.

Filtr dolnopółkowy podbija (lub obcina) wszystko poniżej częstotliwości odcięcia, pozwalając na równomierne kontrolowanie niskich tonów. To daje lepszą kontrolę nad tymi częstotliwościami bez tworzenia dziwnych szczytów, które wystają tylko na niektórych nutach. Jeśli jesteś zadowolony z ogólnego brzmienia Twojego instrumentu, ale chcesz trochę wyciszyć subbas, filtr dolnoprzepustowy spełni swoje zadanie.

I odwrotnie, filtr górnoprzepustowy zmieni ogólną jasność brzmienia i nie doda tyle „charakteru” co wyciszenie

Choć kuszące może być użycie filtra dolnoprzepustowego do wygładzenia brzmienia, może to brzmieć nienaturalnie na niektórych instrumentach, szczególnie na talerzach. Użycie filtra górnoprzepustowego w tym przypadku usunie szorstkość przy jednoczesnym zachowaniu jasności.

Wewnątrz korektora, kontrola Q filtra półkowego zmieni sposób, w jaki reagują częstotliwości wokół odcięcia. Niskie wartości utworzą „stopniową” półkę, podczas gdy wyższe wartości utworzą „surową” półkę, która tworzy się bardzo szybko po punkcie odcięcia. Najłatwiej jest po prostu użyć oczu, aby pomóc zrozumieć, co się tutaj dzieje…

Ponownie, filtry półkowe są częściej spotykane wewnątrz EQ i innych efektów niż samodzielnie. Jeśli chcesz zrobić swój własny filtr półkowy, kup filtr dolno- lub górnoprzepustowy, i zmieszaj jego wyjście z suchym sygnałem. Po prostu wzmocnij wyjście z filtra, a to jest równoznaczne ze wzmocnieniem półki.

Filtrów półkowych używamy do:

• Równomiernej regulacji tonów niskich i wysokich, bez ich całkowitego wycinania.
• Zmniejszają szorstkość talerzy i innych jasnych dźwięków.
• Równoważą niskie tony instrumentu.

Filtry wszechprzepustowe

Jest to niezwykły typ filtra. Filtry wszechprzepustowe przepuszczają wszystkie częstotliwości, a ustawienie rezonansu niczego nie wzmacnia. Chociaż brzmi to bezużytecznie, celem filtra wszechprzepustowego jest zmiana fazy dźwięku, a nie zawartości częstotliwości.

Nie spotykamy tych filtrów samodzielnie, zazwyczaj są one częścią innego efektu. Na przykład, phasery mieszają ruchome filtry all-pass z suchym sygnałem, aby stworzyć swój charakterystyczny dźwięk. Ponieważ przesunięcia fazowe produkowane przez filtry wszechprzepustowe mieszają się z suchym sygnałem, pewne częstotliwości są usuwane.

Filtry wszechprzepustowe znajdują się również w niektórych cyfrowych urządzeniach pogłosowych, aby pomóc „rozmyć” dźwięk.

Filtrów wszechprzepustowych używamy do:

• Tworzenia efektów takich jak fazery i pogłosy.
• Kompensowania przesunięć fazowych w innych miejscach ścieżki sygnału.
• Niewiele więcej!

Filtry grzebieniowe

Filtry grzebieniowe nie są tak naprawdę filtrami w tradycyjnym sensie. Są to raczej linie opóźniające o bardzo krótkim czasie, zwykle krótszym niż 30ms. Kiedy miesza się je z suchym sygnałem, następuje anulowanie fazy, tworząc w spektrum dźwięku niecki przypominające grzebień. Filtry grzebieniowe mają tendencję do brzmienia nieharmonicznego, metalicznego i robotycznego.

Gdyby nie były nazywane filtrami, nie wspominalibyśmy o nich w tym artykule, ponieważ efekt jest znacznie bardziej dramatyczny niż w przypadku tradycyjnych filtrów. Filtry grzebieniowe nie są narzędziami miksującymi, są efektami specjalnymi i są używane głównie we flangerach i syntezatorach modelujących fizycznie.

Filtrów grzebieniowych używamy do:

• Tworzenia flangerów.
• Tworzenia metalicznych dźwięków (szczególnie z mową dla klasycznego efektu „gadającego robota”).
• Twórz fizyczne syntezatory modelujące i efekty.

Is There A Perfect Filter?

Jedną ważną rzeczą, na którą chcę zwrócić uwagę zanim skończymy, jest to, że pomimo całej precyzji jaką daje technologia, filtry nie są doskonałe. Oznacza to, że nie zawsze zachowują się dokładnie tak, jak mówią nam wszystkie wykresy i odczyty.

Na przykład, w procesie filtrowania występują pewne przesunięcia fazowe, więc nawet jeśli filtr nie brzmi, jakby nic nie robił, faza dźwięku jest nadal zmieniana. Nie jest to wielka sprawa i może być nawet postrzegane jako pożądana cecha, ale zbyt wiele przesunięć fazowych stanie się w końcu zauważalne, jeśli zastosujemy filtry.

To właśnie tutaj wchodzi do gry korektor fazy liniowej, który jest często używany w procesie masteringu w celu uzyskania dźwiękowej finezji, która jest mniej inwazyjna dla ogólnego charakteru utworu.

Jest również coś znanego jako „tętnienie”, które opisuje, w jaki sposób częstotliwości są dotknięte wokół punktu odcięcia w obu kierunkach. Oznacza to, że w filtrze dolnoprzepustowym ustawionym na 220 Hz, nawet częstotliwości poniżej 220 Hz mogą być subtelnie tłumione.

Moim zdaniem, niedoskonałości nie powinny być postrzegane jako wady, i właśnie dlatego syntezatory takie jak Serum posiadają wiele różnych filtrów dolnoprzepustowych, które wydają się identyczne na papierze, ale w praktyce brzmią inaczej.

Podsumowanie

Więc odkryliśmy kilka różnych typów filtrów, które są nieco odmienne w koncepcji, z ogromnie różnymi zastosowaniami względem siebie. Podczas miksowania, projektowania dźwięku, lub po prostu „rozwiązywania problemów”, ważne jest, aby wybrać odpowiedni typ filtra do danego zadania.