Цифровой фильтр ЦАП

[Оллема]

Битперфект. Знакомое слово? Уверен - знакомое и даже желанное для всех, кто в теме.
Это слово означает, что цифровые данные, хранящиеся на накопителе, будут переданы к микросхеме ЦАП без искажений.
И на этом, почему то, многие считают задачу сохранения битперфектности выполненной. До ЦАП же донесли цифру!
Однако, как я убедился на собственном опыте - это совсем не достаточное условие для сохранения максимального качества, записанного на цифровом носителе.

Известно, что джиттер должен быть минимальным, что генератор должен находиться не на отдельной плате, а рядом с ЦАП и т.д. Но в данном случае не буду об этом.

Хотелось заострить внимание на дальнейший путь цифровых данных, после их получения от транспорта. А следующим звеном будет, конечно же, ЦФ. И вот тут начинается самое интересное.

Что происходит в дебрях математических расчетов при повышении частоты дискретизации? Для самого простого случая и наименнее ресурсоемкого, что для реального времени важно - происходит вставка между исходными отчетами нулевых отчетов,
а затем цифровая фильтрация с жестким ограничением частотной полосы. Либо расчет промежуточных значений по некоему алгоритму, что более затратно по вычислительной мощи.

Заглянуть внутрь микросхем с ЦФ мы не можем. Можно попробовать проанализировать результаты повышения частоты дискретизации при использовании различных программ.
Чем я и занимался некоторое время. Проанализировал результаты программного апсемлера SoX в Foobar, два апсемплера Audition (версии 3 и CS6) и даже писал собственный апсемплер.

Почему я обратил внимание на ЦФ? Потому что меня всегда смущал тот факт, что после ЦФ (апсемплера) никакого битперфекта не остается в и помине! И это жестокая правда жизни.

В принципе, все наши старания и радения за битперфект транспорта, разбиваются в пух и прах внутри микросхемы цифрового фильтра.
Сначала я думал, что невозможно осуществить повышение дискретизации методом вставки только лишь промежуточных отсчетов, сохраняя оригинальные, и не получить при этом зеркальный спектр.
И все опыты это подтверждали.

Когда приобрел у Serg138 ЦАП NOS (без ЦФ), я получил возможность сравнивать звук с различными передискретизациями. Ощущения следующие:

ЦАП без ЦФ выдает живую звуковую картину, звук четкий, образы цельные, но грязновато и достаточно жестко.

При использовании программных передискретизаторов:

SoX выдает прекрасный результат - спектр заканчивается где и положено, наложения зеркальных составляющих отсутствует, но исходные отчеты значительно искажаются, битперфект теряется, звук становится размазанным, мутнеет.
Похожие результаты получились и при использовании Audition CS6.

Audition 3 выдал более живой результат - зеркальных отражений нет, исходные отчеты искажены значительно меньше. Но звук что то несомненно терял в сравнении с NOS.

Собственный передискретизатор сохранял исходные отчеты и рассчитывал промежуточные. Как оказалось потом, подобный уже существует для Foobar - это MultiResampler с опцией Cubic Interpolation. Звук помягче, но тоже мутноват.
Все таки наложение зеркального спектра ничего хорошего не приносит.

Все эти передискретизаторы делали звук более гладким, прилизанным и в тоже время на звук одевалась какая то пелена.

И вот на днях я смог сделать передискретизацию, сохраняющую нетронутыми исходные отчеты и с полным отсутствием зеркальных частот. Оказывается это возможно!
Тогда какого черта?! Какого черта лысого нужно намеренно искажать то, что стараниями транспорта без искажений доставлено к ЦАП?!

Ну и напоследок.
Правильно передискретизированный звук на порядок лучше звучит, чем всякие SoX и подобные. Звук легкий, чистый, гладкий, детальный, в общем обалденный!
Это мое мнение, на суд публики представлю при первом удобном случае.

Осталось сравнить его с железным передискретизатором на SM5842, чем и займусь в ближайшем будущем.

Спасибо за внимание

[maxssau]

Проблема этого сравнения еще в том, что заранее ясно, какой из образцов должен звучать лучше.

В точку,нужно слушать в слепую. На спектры бы поглядеть, после sox в том числе. Возможно это просто магия сочетания 2/3 гармоники.
Хотелось бы увидеть ещё IMD в разных сочетаниях

[Furious_Dima]

В точку,нужно слушать в слепую. На спектры бы поглядеть, после sox в том числе. Возможно это просто магия сочетания 2/3 гармоники.
Хотелось бы увидеть ещё IMD в разных сочетаниях

По идее ни какой разницы не должно быть в тхд, тем более в слуховом пределе человека.

[maxssau]

Оллема, а у Вас фильтр на чем реализован? Matlab, C++ ? может есть какой то бинарный файл, что бы можно было оценить работу фильтра?

[Оллема]

С каким качеством проводилась передискретизация в sox? Т.е. с какими параметрами (ключами).
У Вас своя программа или метод через программы других авторов?

Вот такие использовались настройки SoX в Foobar:


Как я обрабатываю пока не скажу. Но обязательно расскажу позже. Никакой обработки не производится, кроме передискретизации. Поэтому хочу, чтобы пока происходило именно сравнение передискретизации. Файлы сейчас будут одинаковых размеров WAV (не скажу почему не FLAC) и без исходников 176.4 кГц:

Beegie Adair:

https://yadi.sk/d/FfPkCM6PN_ANnw
https://yadi.sk/d/YqUwFuZp1Vbt0w

Peter White:

https://yadi.sk/d/5-Q3fj4rd8_B6A
https://yadi.sk/d/O5Z7K2idU4m0sw

The Hot Club Of SF с диска Prophetmaster Test CD-IV:

https://yadi.sk/d/p_o5ItgGoFrY5g
https://yadi.sk/d/sfvsvjFp_-LHkA

---------- Сообщение добавлено 01:40 ---------- Предыдущее сообщение было 01:29 ----------

Сравнил, (слушал в ушах АКГ К-100 с китайского XMOS U8 AK4490 USB DAC) .. почти нет разницы

Там ЦФ у ЦАП так все напередискретизировал, что ничего и не должно быть слышно
Еще раз - смысл сравнивать есть не только как всем, но только владельцам NOS ЦАП (ЦАП без цифрового фильтра).

---------- Сообщение добавлено 01:42 ---------- Предыдущее сообщение было 01:40 ----------

В точку,нужно слушать в слепую. На спектры бы поглядеть, после sox в том числе. Возможно это просто магия сочетания 2/3 гармоники.
Хотелось бы увидеть ещё IMD в разных сочетаниях

Пришлите файл, передискретизирую, потом смотри что хошь.

[EDDiE]

Offтопик:
судя по тому что пишут "звук жирнее стал" ))) у вас, возможно, просто эффект эмфазиса получился?

[dalidovich]

Оллема,
Оригиналы скиньте, я хочу сравнить с другим передискретизатором, он не sox, есть только версия для линукса. И заодно с Вашим решением. Т.е. перекодирую на такую же как и у Вас частоту.

Еще раз - смысл сравнивать есть не только как всем, но только владельцам NOS ЦАП (ЦАП без цифрового фильтра).

Не совсем так. У меня к примеру плеер в линуксе битперфект и хорошо очень разница слышна на Ваших файлах да и на других. Но нужно мне не более 192000 для корректного сравнения. К примеру в виндовс на аплеере я разницу не слышу между Вашими файлами.

[Оллема]

dalidovich, у Вас гарантированный битперфект транспорта до ЦАП. После ЦФ можете гарантировать битперфект исходных отсчетов?

Оригиналы:
Beegie Adair:
https://yadi.sk/d/lDyOLblYVz7JPg
Peter White:
https://yadi.sk/d/k--vNdUK3dnKSg
The Hot Club Of SF:
https://yadi.sk/d/HEca4svcfNGKMQ

[dalidovich]

Оллема, Плеер битперфект, альза настроена. ЦФ есть в АК4490. Т.е. до ЦАПа возможно битперфект есть. Спасибо за файлы, сегодня дома отслушаю после работы и отпишусь.

[Оллема]

dalidovich, без разницы где ЦФ - в виде отдельной микросхемы или внутри микросхемы ЦАП. Я мысль пытаюсь донести, что ПОСЛЕ ЦФ данные могут быть совсем не с оригинальными отсчетами. В этом и суть данной ветки. Если микросхема ЦФ отдельная, а сам ЦАП без ЦФ, то мы можем легко исключить ЦФ и подать на ЦАП заранее известные цифровые данные. В данном случае - мои, с сохраненными исходными отсчетами и вставленными интерполированными.

[dalidovich]

Оллема, Понятно. В данный момент меня интересует качество передискретизатора или без него но по Вашей методике. Хотелось бы адаптировать Ваш метод под линукс, если возможность есть. У меня есть передискретизатор со звуком другим чем sox. Я действительно услышал на второй записи в сравнении с sox лёгкость и чистоту звука по Вашим файлам. Хотя у меня нет ЦАПа без ЦФ. В общем вечером по слепой прослушке обязательно отпишусь. Да и отпишусь по сравнению с другим передискретизатором и Вашим методом.
Мне лично звучание после sox не нравится. Не именно Ваши файлы, а вообще. Прочитал Ваш топик и заинтересовался.

[dortonyan]

И вот на днях я смог сделать передискретизацию, сохраняющую нетронутыми исходные отчеты и с полным отсутствием зеркальных частот. Оказывается это возможно!

А в чем открытие? Делаете старый добрый полупослосник с узкой переходной полосой и получите нетронутыми исходные отсчеты и отсутствие алиясинга. Только ИХ будет длинновата из-за крутого спада.

Offтопик:

Правильно передискретизированный звук на порядок лучше звучит, чем всякие SoX и подобные. Звук легкий, чистый, гладкий, детальный, в общем обалденный!

Очень сомнительно. По моему в слепом тесте (при корректной реализации аппаратуры) никто разницу не отличит.

Но почему то никто не обращает во внимание, что при этом исходные цифровые данные искажаются, теряется сама суть битперфектности.

Я мысль пытаюсь донести, что ПОСЛЕ ЦФ данные могут быть совсем не с оригинальными отсчетами. В этом и суть данной ветки. Если микросхема ЦФ отдельная, а сам ЦАП без ЦФ, то мы можем легко исключить ЦФ и подать на ЦАП заранее известные цифровые данные. В данном случае - мои, с сохраненными исходными отсчетами и вставленными интерполированными.

Вообще-то все аппаратные ЦФ, включая встроенные в ЦАП - полуполосники. Там, как раз таки, исходные отсчеты не меняются. Единственное, что там алиясинг давится не полностью, но это уже не вопрос битперфекта, и решается простым сужение переходной полосы.

Зачем повышать разрядность исходных 16 бит? Разве 20-разрядный ЦАП лучше будет играть, если 16 бит данные сделать 20 разрядными?

Затем, что рассчитанные интерполированные семплы не являются исходными, и обрезая их разрядность - вносится соотв. погрешность.

[Оллема]

Затем, что рассчитанные интерполированные семплы не являются исходными, и обрезая их разрядность - вносится соотв. погрешность.

Какую информацию должны добавить интерполированные семплы в спектр? Никакую. Чем меньше информации они привнесут, тем лучше. И какая погрешность допустима к никакой информации?

[antecom]

Какую информацию должны добавить интерполированные семплы в спектр? Никакую. Чем меньше информации они привнесут, тем лучше. И какая погрешность допустима к никакой информации?

Микросхема ЦАП ведь не знает какие семплы исходные, а какие интерполированные. Для неё они все равнозначны. Поэтому мысль:

имеются оригинальные отсчеты, между ними рассчитываются другие, рассчитываются (или получаются после ЦФ) обязательно так, чтобы они максимально мало привнесли чего то от себя. А превносят они в спектр только там, где заканчивается частотная полоса при исходной частоте дискретизации.

На первый взгляд вроде бы логична, а на самом деле не уверен...

[Slava!!!]

Какую информацию должны добавить интерполированные семплы в спектр? Никакую. Чем меньше информации они привнесут, тем лучше. И какая погрешность допустима к никакой информации?

Если следовать этой логике, то в пределе наилучшими являются строго нулевые дополнительные отсчеты. Что эквивалентно полному их отсутствию.

Тем не менее мы эти дополнительные отсчеты добавляем, чтобы осуществить цифровую фильтрацию.

Так какую информацию несут дополнительные отсчеты? Ту, что необходима для корректной цифровой фильтрации. И чем точнее эта информация, тем лучше

[Furious_Dima]

Кстати, слушаю на джейривере с Sox ресамплером, он мути не добавляет вообще.

[antecom]

Кстати, слушаю на джейривере с Sox ресамплером, он мути не добавляет вообще.

да разница огромная. 2ой файл на порядок точнее звучит. 1ый конкретно мажет.

Так первый файл апсемпили SoX-ом.
Получается SoX мажет только у Оллема...

[Furious_Dima]

Так первый файл апсемпили SoX-ом.
Получается SoX мажет только у Оллема...

Таки это другой sox может. Ни кто же не знает что там внутри. Но между двумя записями Оллема разница огромная, а через j river в nos и с ресэмплом разницы практически нет, может даже с ресэмплингом чуть лучше.

[tomtit]

Offтопик:
Цифровое представление аналогового сигнала - это чисто математическая абстракция,
не имеющая прямого отношения к физическомы сигналу.
Как я уже говорил - это отдаленно напоминает нотную запись, которую можо интерпретироватьпо-разному, но в определенных пределах.
Интерполятор старается выдать наиболее достоверную версию сигнала, удовлетворяющую наложенным ограничениям,
и она вовсе не обязательно совпадает с входными отсчетами.
Гораздо более важно придумать какие ограничения критичны для звука а какие - нет.
Выход АЦП обычно тоже результат цифровой фильтрации, дизеринга,
и с 100% вероятностьютоже не содержит "истинных" отсчетов.
По-моему главный критерий - линейность интерполирующего алгоритма в мат. смысле. (Ф(х+у)=Ф(х)+Ф(у)).
В этом случае нет потерь информации.
Частотная характеристика - менее критична - этим обьяснятся любовь некоторых ортодоксов к NOS,
хотя я не выдерживаю этот "шершавый", с большим завалом верхов звук.
Насчет длинной импульсной х-ки тоже не все ясно, похоже тоже разницы особой нет.
Про фильтр не изменяюший входных отсчетов - я уже все это проходил лет 10 назад.
Такие фильтры называются Найквистовыми, у них центральный отчет равен 1/N,
а все кратные N - нули, по обе стороны от центра.
Недостатком является коэффициент передачи на Fs/2 равный 1/N,
поэтому разговоры о хорошем подавлении алиасов весьма сомнительны,
для этого нужна общая длина фильтра 8х > 1000.
Этот первый алиас видно невооруженным глазом - подайте цифровой синус 15-20К и посмотрите осциллографом выход ДАК.
Если увидете модуляцию по амплитуде (чем ближе к 20К тем больше) - это оно самое.
На оригинальном 5842 в режиме 8Х это отлично видно.
Я предполагаю, что этот алиас слегка приукрашивает звук и делает его более "живым и ярким",
как вибрато в оперной партии, но на 100% не уверен.
Нормальный ДАК должен звучать скромно, я бы даже сказал, тускловато,
но после фонового прослушивания в течении хотя бы 1 часа не должно появиться желание все нафиг вырубить.

[dalidovich]

По отслушке. Моё субъективное мнение, не претендую на истину.

Beegie Adair
01.wav 176.4 кГц мутный звук предположительно это sox, звук не понравился
02.wav 176.4 кГц детальный, но напрягает слух, звук не понравился, предположительно это авторский метод
оригинал flac 44100 больше всего по звуку понравился

Peter White:
01.wav 176.4 кГц детальный, но напрягает слух, звук не понравился, предположительно это авторский метод
02.wav176.4 кГц мутный звук предположительно это sox, звук не понравился
оригинал flac 44100 больше всего по звуку понравился

The Hot Club Of SF:
01.wav 176.4 кГц чуть мутный, предположительно sox, скорее всего наименьшая обработка
02.wav 176.4 кГц чуть детальный, предположительно это авторский метод, тоже скорее всего наименьшая обработка
flac 44100 оригинал
Выбрать, что лучше что хуже из трёх в этом варианте не берусь.

Аппаратура у меня мягко говоря не очень качественная, что смог то и прослушал. Слушал примерно по полминуты, т.е. это первые впечатления по прослушке.

[Оллема]

dalidovich, спасибо за мнение, но:

Там ЦФ у ЦАП так все напередискретизировал, что ничего и не должно быть слышно

---------- Сообщение добавлено 21:39 ---------- Предыдущее сообщение было 21:37 ----------

Так первый файл апсемпили SoX-ом.
Получается SoX мажет только у Оллема...

Вроде Furious_Dima сказал, что второй лучше звучит (на порядок). Почему же выводы не в мою пользу?!

---------- Сообщение добавлено 21:49 ---------- Предыдущее сообщение было 21:39 ----------

Если следовать этой логике, то в пределе наилучшими являются строго нулевые дополнительные отсчеты. Что эквивалентно полному их отсутствию.

Тем не менее мы эти дополнительные отсчеты добавляем, чтобы осуществить цифровую фильтрацию.

Так какую информацию несут дополнительные отсчеты? Ту, что необходима для корректной цифровой фильтрации. И чем точнее эта информация, тем лучше

Ну что за каша мыслей?
Строго нулевые отсчеты привнесут алиасы, то бишь гармоники, а значит и искажения, что и видно на спектре. А у нас задача ничего не привнести.
Дополнительные отсчеты мы добавляем для увеличения частоты дискретизации, то бишь для увеличения максимальной воспроизводимой частоты ЦАП, чтобы отнести помехи подальше от граничной частоты воспроизведения слышимой ухом, так как спектр помех у 2R2 ЦАП начинается от Fs.

Фактически получается не отсчеты для фильтрации, а фильтрация для отсчетов. И вообще, не уверен, разве рассчитанные отсчеты можно назвать фильтрацией?

---------- Сообщение добавлено 21:53 ---------- Предыдущее сообщение было 21:49 ----------

Обязательно сам сделаю слепой тест. 352800 все же лучше звучит, его и испытаю. Только позже, сейчас установил выхлоп "Папанин" в ЦАП, буду настраивать.