Цифровой программный кроссовер

[emaster]

Господа! Представляю вам свою разработку. Изначально это была консольная программа-кроссовер, которую я сделал для использования с НЧ акустикой требовательной к фильтрации сигнала (tapped horn). А недавно у программы появился графический интерфейс к консольной части и я решил, что возможно мой кроссовер будет полезен кому-то ещё.

Программа делает из компьютера с одной или несколькими звуковыми картами аналог «железного» цифрового кроссовера, обрабатывая сигнал со входов звуковых карт в реальном времени и выдавая его на выходы. Причём число выходов обычно больше чем число входов.
Аналогичный компонент для foobar – всем известный xover. Есть ещё некоторые vst плагины, которые можно вставить в vst host, есть драйверы kxProject в которых можно (наверное, не пробовал) сделать кроссовер прямо во внутреннем dsp карты. Но объединяет все эти способы одно — каждый пользователь настраивает окружение (т.е. весь набор программ) в котором работают эти плагины практически с нуля. В моей программе настройка и запуск кроссовера делаются гораздо проще.

В текущей версии доступны следующие возможности:

- вся обработка производится в 64-bit floating point
- доступны семейства фильтров IIR: chebyshev, butterworth, elliptic, legendre
- доступен FIR фильтр
- доступны типы фильтров lowpass, highpass, bandpass, bandstop
- регулировка усиления на входе и на выходе канала
- настраиваемая задержка в каждом канале
- компрессор динамического диапазона
- возможность работы с несколькими звуковыми картами одновременно (но без перенаправления звука с одной звуковой карты на другую — разбегутся тактовые генераторы)

Программа состоит из двух компонентов — composer и launcher. В composer-e пользователем определяется конфигурация кроссовера, выбираются устройства-источники и устройства-получатели. После чего конфигурация сохраняется и запускается в launcher-e. Сейчас у launcher-a минимальный функционал — запуск конфигурации, отображение уровней сигнала и отладочная консоль.

Текущая версия использует DirectSound через интерфейс BASS, с задержкой сигнала вход-выход около 500 мс. Есть asio версия, в которой задержка определяется возможностями оборудования — менее 20 мс для драйвера asio4all и менее 10 мс для audigy2. Asio версия в перспективе планируется как коммерческая, поэтому в открытом доступе её нет. Но я готов отправить её некоторому количеству пользователей в обмен на тестирование и информирование меня об успехах в её использовании.
Самым активным тестировщикам могу обещать полную asio версию после её релиза.

Контактный e-mail: info@dephonica.com
Сайт программы: http://dephonica.com/
Размер дистрибутива — 1.1 Мб. Программе для запуска необходим установленный в системе .NET framework 4. Если его нет, при запуске будет предложение скачать его с сайта Microsoft или с сайта программы.

Текущая версия живёт в надежде на бета-тестирование, супер надёжностью и функционалом пока не наделена, но по моему опыту вполне работоспособна. Поэтому буду рад вашим отзывам, комментариям и опыту использования.

Видео канал dePhonica: http://www.youtube.com/user/dephonica/videos

[dee-jan]

На Core2Duo и Пентиум 5 есть надежда на нормальную работу с более низким числом taps у FIR фильтра - 512 для вашей частоты среза более чем достаточно.
IIR фильтры (а это все, кроме FIR) у меня работали даже на Атом-е.

Я пробовал на планшете с виндой, атом z3735, в рипере поставил Fabfilter с режимом линейной фазы (FIR), поставил 9! стереоверсий FF с количеством тапков на одном 65к. то есть суммарно АТом на 100% загрузки тянул больше полмиллиона тапков.

[emaster]

Процессор Athlon 640 8 гб озу. В кроссовере добавил два канала на вход, и два на выход. Все настройки поставил как в видео с ютуба.

Попробуйте сменить FIR на IIR фильтры. Если они будут работать нормально, значит не хватает производительности для FIR - он оптимизирован для AVX расширений, которые ваш процессор не поддерживает. В таком случае можно попробовать уменьшить число taps у FIR фильтра.

---------- Сообщение добавлено 17.51 ---------- Предыдущее сообщение было 17.21 ----------

Процессоры в компах давно 64-х битные, только боюсь им придется и винду 64-х битную ставить, поэтому я к сожалению попробовать данную софтинку не смогу.

Все кроссоверы на сайте - в 32-х битных сборках, поэтому запустятся как на 32-х так и на 64-битных windows.

А поиграться с кроссовером ДСД сигнала хотелось бы - интересно посмотреть на опровержение аксиомы, что DSD сигнал обработке не подлежит...

Просто напоминаю, что DSD кроссовер - это не кроссовер реального времени, а оффлайновая утилита. Которая из двух-канального DSDIFF файла делает 4/6/8-канальный.
Обсуждающийся в этой теме кроссовер - реального времени, но работает только с PCM сигналом.

Только я еще не понял - зачем вторая ЗК и зачем

Offтопик:
соединять из вход-выход? Это на одну воспроизводит, а второй тут-же вводим обратно в комп? Пока от меня смысл ускользает. Не, я делал для ДСД-сигнала такую "петлю", когда с выхода ЦАПа сигнал поступал на АЦП, но там это было исключительно для подключения цифровой обработки НЧ-канала биампинга (именно он оцифровывался обратно в PCM и дальше обрабатывался).

Исторически сложилось, что эта версия кроссовера делалась, чтобы превращать компьютер в кроссовер для внешних источников сигнала (качественный аналог "железных" беринджеров и прочих бюджетных кроссов). Т.е. подразумевалось, что в линейный или s/pdif вход звуковой карты компьютера будет приходить сигнал с источника (CD или винилового проигрывателя или микшерного пульта, например) а выходы будут подключены к усилителям мощности.
Но, как только оказалось востребованным использовать в качестве источника сигнала тот-же самый компьютер, на котором работает кроссовер, появилась необходимость во второй звуковой карте, которая работает этим источником.
В третьей версии кроссовера, которая готовится к выходу этот режим основной и вторая звуковая карта не требуется - звук из плееров сразу обрабатывается кроссовером, не покидая компьютера.

---------- Сообщение добавлено 18.07 ---------- Предыдущее сообщение было 17.51 ----------

Я пробовал на планшете с виндой, атом z3735, в рипере поставил Fabfilter с режимом линейной фазы (FIR), поставил 9! стереоверсий FF с количеством тапков на одном 65к. то есть суммарно АТом на 100% загрузки тянул больше полмиллиона тапков.

Fabfilter использует FFT преобразование для вычисления свёртки FIR фильтра - это преобразование с неустранимыми ошибками округления. В моём кроссовере используется непосредственна свёртка, в которой применяются только операции умножения и сложения сигнала с ядром фильтра. Учитывая, что все вычисления делаются в 64-bit double, точность получается близкая к абсолютной.
Но и требования к процессору у прямой свёртки соответствующие.
В третьей версии кроссовера появился и FFT FIR фильтр - при желании можно будет использовать его.

[dee-jan]

Fabfilter использует FFT преобразование для вычисления свёртки FIR фильтра - это преобразование с неустранимыми ошибками округления. В моём кроссовере используется непосредственна свёртка, в которой применяются только операции умножения и сложения сигнала с ядром фильтра. Учитывая, что все вычисления делаются в 64-bit double, точность получается близкая к абсолютной.

Fab X64 тоже считает в 64битах.
Интересно поработать с вашим FIR. Скачал давно. Жутко интересно. Все времени нету разобраться.
Кстати тех фильтров, ч то у вас есть, маловато. ПОдумайте над расширением. Хотелось бы видеть еще shelf как минимум. И более широкие настройки, хотя бы добротность и порядок фильтра.

[Alex]

Просто напоминаю, что DSD кроссовер - это не кроссовер реального времени, а оффлайновая утилита. Которая из двух-канального DSDIFF файла делает 4/6/8-канальный.

Аааа, ну в оффлайне это не так интересно.

Обсуждающийся в этой теме кроссовер - реального времени, но работает только с PCM сигналом.

Для РСМ, если мне память не изменяет, давным давно были, плагины к Фубару или как-то так.

В третьей версии кроссовера, которая готовится к выходу этот режим основной и вторая звуковая карта не требуется - звук из плееров сразу обрабатывается кроссовером, не покидая компьютера.

Вот этого и хотелось бы, хотя бы и только РСМ.

[dee-jan]

Вот этого и хотелось бы, хотя бы и только РСМ.

Это делает прекрасно Reaper через свой ASIO драйвер.

[Alex]

Это делает прекрасно Reaper через свой ASIO драйвер.

Ссылочку?

[emaster]

Аааа, ну в оффлайне это не так интересно.

Специально по вашим пожеланиям исследую возможность включить обработку DSD потока в готовящейся к выходу версии кроссовера.
Но требования к железу у такого фильтра будут выше, чем у нынешнего straight fir для PCM.

Для РСМ, если мне память не изменяет, давным давно были, плагины к Фубару или как-то так.

Да, но 2 момента:
1. Это именно плагин к плееру. Пускать весь звук (из игр, видео) через него не получится.
2. В плагине для фубара тот-же самый FFT FIR, который не bit perfect из-за особенностей работы с FFT (краевые эффекты, применение оконных функций).

---------- Сообщение добавлено 12.18 ---------- Предыдущее сообщение было 12.09 ----------

Fab X64 тоже считает в 64битах.
Интересно поработать с вашим FIR. Скачал давно. Жутко интересно. Все времени нету разобраться.
Кстати тех фильтров, что у вас есть, маловато. ПОдумайте над расширением. Хотелось бы видеть еще shelf как минимум.

Как я понял, вы имеете в виду не класс фильтра, а тип. Подумаю над расширением списка, но все недостающие формы огибающих неплохо рисуются в эквалайзере.

И более широкие настройки, хотя бы добротность и порядок фильтра.

А нужна-ли настройка добротности, если можно просто нарисовать огибающую АЧХ? В новой версии ещё и визуализируется зависимость крутизны фронтов огибающей от частотного разрешения FIR фильтра (числа taps).

[dee-jan]

Ссылочку?

Саша, смотрите здесь. https://sites.google.com/site/koonau...-FFT-crossover
Пробовал. Все отлично работает. Звуковуха Xonar DX с 8 каналами. Рипер есть 2 видов х32 и х64. Соотвественно он ставит в систему 32-64бит драйвер.

А нужна-ли настройка добротности, если можно просто нарисовать огибающую АЧХ? В новой версии ещё и визуализируется зависимость крутизны фронтов огибающей от частотного разрешения FIR фильтра (числа taps).

В принципе ваша идея тоже хороша. Визуализация по тапкам вещь отличная. Осталось как в рипере, перехватывать поток с аудио-видео плееров. И будет хороший продукт. Новая бэта уже где-нить есть для тестов?

[emaster]

Новая бэта уже где-нить есть для тестов?

На середину-конец мая планирую отдать на попробовать всем интересующимся.

[dee-jan]

Ок. Записываюсь в тестеры.

[Alex]

Это делает прекрасно Reaper через свой ASIO драйвер.

Ссылочку?

2. В плагине для фубара тот-же самый FFT FIR, который не bit perfect из-за особенностей работы с FFT (краевые эффекты, применение оконных функций).

Без оконных функций, повышенный уровень боковых лепестков, но что с ними. что без них -как сделать фильтр, сохраняющий битперфектность - мне не известно.

Специально по вашим пожеланиям исследую возможность включить обработку DSD потока в готовящейся к выходу версии кроссовера. Но требования к железу у такого фильтра будут выше

Да особенно не надо, тут с выводом масса проблем возникает. Побороть их можно. но стоит ли овчинка выделки - я сильно не уверен. Тем более, что даже при высоких требованиях к компу. оно вряд ли справиться с дсд256 а может и с дсд128.

Саша, смотрите здесь. https://sites.google.com/site/koonau...-FFT-crossover

Ага, спасибо, посмотрел.
Как я понял, оно становится перед драйвером. т.е. может работать с любой карточкой (например на XMOS с ее ASIO драйвером от Thesycon).

[dee-jan]

Как я понял, оно становится перед драйвером. т.е. может работать с любой карточкой (например на XMOS с ее ASIO драйвером от Thesycon).

Рипер ставит драйвер. Выбираем его в фубаре. Это позволяет тупо транслировать поток через этот драйвер. А в рипере выбираем выходы с этого драйвера на вход обработки. Вешаем VST и выбираем куда выводить (звуковуха, ЦАП и тд работающее в своем ASIO).

[emaster]

Без оконных функций, повышенный уровень боковых лепестков, но что с ними. что без них -как сделать фильтр, сохраняющий битперфектность - мне не известно.

Да, действительно, этот термин здесь применить нельзя - bit perfect подразумевает, что для профильтрованного сигнала есть суммирующая функция, возвращающая его в исходный вид с точностью до бита. Что, очевидно, невозможно.
Я имел в виду, что у FFT FIR оконная функция применяется к каждой выборке сигнала, а в straight FIR сигнал просто умножается с суммированием на ядро фильтра, при этом используются исходные семплы без изменений. И если смотреть с точки зрения hi-fi, то прямая свёртка - это минимально короткий тракт, в отличии от FFT, где много косвенных преобразований сигнала.
Вот документ, где анализируется соотношение сигнал/шум от округления в straight FIR фильтре по сравнению с FFT FIR.

Да особенно не надо, тут с выводом масса проблем возникает. Побороть их можно. но стоит ли овчинка выделки - я сильно не уверен. Тем более, что даже при высоких требованиях к компу. оно вряд ли справиться с дсд256 а может и с дсд128.

Сейчас есть многоканальные DSD ЦАП-ы от exaSound и никаких проблем с выводом DSD. Кроме стоимости самих ЦАП-ов
А насчёт мощности компов - современные видео-карты творят чудеса в обработке больших объёмов данных. Бенчмарки покажут, но мне кажется, что 10-16 Mtaps им под силу - это для dsd256.

---------- Сообщение добавлено 13.19 ---------- Предыдущее сообщение было 13.12 ----------

Ок. Записываюсь в тестеры.

Checked.

[Alex]

Сейчас есть многоканальные DSD ЦАП-ы от exaSound и никаких проблем с выводом DSD. Кроме стоимости самих ЦАП-ов

Ну, если они проблемы побороть смогли, это не значит что их нет. То что я использую (XMOS), драйвер поддерживает DSD только для 2-х каналов, хотя в железе я могу сделать и 8.

[avtoneru]

emaster, а есть возможность сделать шаг задержки менее 0,1 мс? хотелось поиграться с подгонкой по миллиметру - 1/2 миллиметра, типа динамик в АС туда-сюда двигаешь ...

[dee-jan]

Минимальное расстояние для 44.1кгц будет около 0.023мс или около 8мм шаг. Меньше наверно врядли.

[emaster]

emaster, а есть возможность сделать шаг задержки менее 0,1 мс? хотелось поиграться с подгонкой по миллиметру - 1/2 миллиметра, типа динамик в АС туда-сюда двигаешь ...

Нет, такой возможности нет потому, что для таких задержек нужно смещение на дробную часть семпла. Математически это возможно, но подразумевает интерполяцию, что сводит на нет идею миллиметровой подгонки динамиков - интерполяция ухудшит звук больше, чем можно вытянуть подбором таких задержек.

[avtoneru]

Минимальное расстояние для 44.1кгц будет около 0.023мс или около 8мм шаг. Меньше наверно врядли.

Нет, такой возможности нет потому, что для таких задержек нужно смещение на дробную часть семпла. Математически это возможно, но подразумевает интерполяцию, что сводит на нет идею миллиметровой подгонки динамиков - интерполяция ухудшит звук больше, чем можно вытянуть подбором таких задержек.

Спасибо, чувствую что сам протупил, зато определился, что надо предусматривать возможность двигать динамики на +-10 мм, иначе точно фазу, с цифровым кроссом, не отловить ...

[emaster]

Спасибо, чувствую что сам протупил, зато определился, что надо предусматривать возможность двигать динамики на +-10 мм, иначе точно фазу, с цифровым кроссом, не отловить ...

Как раз с фазой проблем нет - в новой версии кроссовера есть phase eq, в котором можно задать фазо-частотную характеристику фильтра.

[dee-jan]

Как раз с фазой проблем нет - в новой версии кроссовера есть phase eq, в котором можно задать фазо-частотную характеристику фильтра.

НО тем не менее импульсы лучше свести вместе. Это важно.
Я бы тоже порекомендовал сделать задержку минимально в 1сэмпл.