Проектируем цифровой фильтр для ЦАП

[Эзотехник]

Подскажите структуру идеального фильтра и его желаемые характеристики, например для частоты 4х44 кГц. Если в наличии значительная вычислительная мощность и объём памяти.
Нужна именно теория, поскольку "синицы в руках" уже имеются и подробно рассмотрены в других ветках (микросхемы NPC и BB).
Кстати фирма Wadia в своих изделиях применяла мотороловские процессоры на шестислойных платах, а не готовые фильтры.

[dortonyan]

Вот этого на практике ни разу не наблюдается

Помоему на практике это проверить очень не просто. Хотя автор статьи тоже только обобщенно теоритизирует и не приводит ни конкретных величин нелинейностей, ни сравнений нелинейностей ЦФ с нелинейностями аналоговых фильтров.

[Audiomaniac]

Вот этого на практике ни разу не наблюдается
Помоему на практике это проверить очень не просто.

Почему? Сделай сигнал из синусов 5гц, 1кгц и 10кгц - спектр будет сложней некуда, а никаких "страшных нелинейных искажений из-за ЦФ" не будет.

[Lexus]

Лично я нахожусь в каком-то недоумении после прочтения. Причем здесь задержка в фильтре и количество отсчетов? Задержка связана с количеством звеньев фильтра. Интерполирующий фильтр будет обрабатывать отсчеты один за одним, а в случае с медленно изменяющимися сигналами это просто большее количество повторяющихся отсчетов.

[Audiomaniac]

Да чего только не писали в смутные 90е в аудиомурзилках... Пашарин в аудиомагазине "отключал рида-соломона" и т.п.

[tomtit]

Появилось подозрение, что небольшой алиасинг, вызываюший амплитудную модуляцию частот выше 16К является фактором "приятного" звука,
а вовсе не более короткая импульсная характеристика. Я все время предпочитаю на слух пологие полуполосные Ц фильтры.
Почему-то при попытке немного сузить полосу и отрезать алиасинг, звук становится скучнее. Я не сильно хорошо слышу
высокие, возраст уже не тот , но ощушаю, что "веселящий" эффект явно присутствует.
На частотах дискретизации выше 48К разницы в фильтрах никакой нет, так как нет и алиасинга.

[aal]

Решил поднять тему, т.к. появилась новая информация к размышлению, новая задача и часть старой задачи надо бы реализовать.

1. Новая информация: я до этого не интересовался, но есть такая статья об обработке DSD. (Там я разместил ссылку, но зная как легко теряют актуальность ссылки на файлы, то прикрепил его сюда.)
Есть там и интересный момент: как грамотно сделать переключение DSD-потоков. (Т.к. dsd-поток имеет достаточно длинную предисторию, то без некоторых ухищрений будет разрыв функции при тупой перекоммутации.)
Может кто ещё что добавит - будет интересно. Тем паче там не определены ряд моментов, которые не позволят влёт это реализовать. (Хотя бы какое время должно быть у цепочки интегратора и как правильно его реализовать.)

2. Возник вопрос о грамотной реализации DSD-PCM в fpga. Но начну с математики. С одной стороны там всё просто: можно привести входную последовательность к +1 и -1 и использую умножение-накопление реализовать весь алгоритм. Можно пойти другим путём, но сейчас это не важно.
А важен другой момент: хочется найти реальные спектры dsd64/128/256/512. Понять как к ним применили (да и обязаны ли применять) ноиз шейпинг? С какой частоты он растёт и с какой скоростью?
Зачем? Таки для того чтобы правильно определится с характеристикой фильтра-дециматора. Поясню: я расчитал (этой прогой) коэф для fir на 255 и 511 тапов и в частности даже если я иду на спад в 0,1 на 20кГц, у меня полоса удержания оказывается на 200..300кГц. (Учитывайте приведение к 176кГц/352кГц после децимации.) С одной стороны там уже нет полезной информации (как и алиасинга шума и полезного сигнала), но есть недофильтрованный шум ноизшейпинг на половине частоты. Для того чтобы понять "потянет/не потянет" такое решение и нужна доп. информация.

3. (Пока не копал) после любого ЦФ (???) стоит делать либо дизеринг, либо ноизшейпинг. Вот алгоритмы последнего, для непонятливых и было бы интересно увидеть.

4. tomtit был любезен и выложил свою математику для вычисления fir коэф. аналогичных SM5842. А так же правильную сборку этой софтинки.

[Alex]

А важен другой момент: хочется найти реальные спектры dsd64/128/256/512. Понять как к ним применили (да и обязаны ли применять) ноиз шейпинг? С какой частоты он растёт и с какой скоростью?

Не это?

[aal]

Да, оно. И похоже, что первый был получен из дсд64, а второй дсд128. Я читал, что у первого диапазон до 20кгц, а у второго до 40.
Меня интересовала дистанция до начала ноизшейпинга - получается 0-я

на первом рисунке виден "горб" из шума - наложение фильтра dsd-pcm конвертера... Похоже с этой частью не особо заморачивались, но и переходной участок фильтра скорее всего 20..120кГц. Значит 1024 тапа скорее всего, если не больше....

[Alex]

Да, оно. И похоже, что первый был получен из дсд64, а второй дсд128.

Именно так.
На дсд256 уже не видно - надо АЦП на 384, а у меня максимум 192 в Ониксе.


Ну а дсд512 у меня просто нет.

[aal]

На дсд256 уже не видно - надо АЦП на 384, а у меня максимум 192 в Ониксе.

но и переходной участок фильтра скорее всего 20..120кГц. Значит 1024 тапа скорее всего, если не больше....

Стоп: это оцифровка после дсдЦАПа? Это не конвертация dsd-pcm? Если так, то это не фильтр-дециматор работает, а ЦФ ЦАПа, аналог. фильтр ЦАПа, аналоговый вильтр АЦП + ЦФ АЦП. Наложение этих 4-х фильтров может породить такую скорость спада. (Последний в меньшей мере.) Но это не отменяет того, что они в ЦФ АЦП не пытались её додавить до шумовой полки: ушли в -30..40дб на 0,5 и хватит....

Может для микрофонной записи это и нормально: в том диапазоне уже почти ничего нет, но для оцифровки дсд уже не совсем пригодно....

[Alex]

Стоп: это оцифровка после дсдЦАПа? Это не конвертация dsd-pcm?

Не, это воспроизведение .dsf файлов на компе, через xVeloci-ATDAC-10, и оцифровка Ониксом.
Но я понял что тебя интересует, дсд64 и дсд128 я могу конвертнуть в рсм и загнать в спектралаб посмотреть спектр.
Вечером.

[Meta|_]

(Пока не копал) после любого ЦФ (???) стоит делать либо дизеринг, либо ноизшейпинг. Вот алгоритмы последнего, для непонятливых и было бы интересно увидеть.

После практически любого КИХ-фильтра потребуется округление, а округлять по понятным причинам крайне желательно с использованием дизеринга с правильным нойс-шейпингом.

Offтопик:
Ой, некропост

[aal]

Не, это воспроизведение .dsf файлов на компе, через xVeloci-ATDAC-10, и оцифровка Ониксом.
Но я понял что тебя интересует, дсд64 и дсд128 я могу конвертнуть в рсм и загнать в спектралаб посмотреть спектр.
Вечером.

Вечер затянулся на пару лет - да ладно в общем, но интересно было бы и такое увидеть Чтобы и мысль осталась законченной, и народ узнал что здесь к чему...

---------- Сообщение добавлено 02:47 ---------- Предыдущее сообщение было 02:44 ----------

округлять по понятным причинам крайне желательно с использованием дизеринга с правильным нойс-шейпингом.

Пардон, а разве ноис-шейпинг не будет дизерингом в данном случае? Просто дизеринг достаточно жёстко должен быть привязан к реальной разрядности ЦАПа....

[Meta|_]

Пардон, а разве ноис-шейпинг не будет дизерингом в данном случае? Просто дизеринг достаточно жёстко должен быть привязан к реальной разрядности ЦАПа....

Ммм... это взаимосвязанные понятия, то есть это почти что единая сущность: "дизеринг с нойс шейпингом".
Нойс шейпинг - это перераспределение спектра шума квантования (в случае аудио - выгодно делать это в соответствии с кривыми равной громкости, то есть минимум шума на 1-3 кГц и максимум после 20кГц). Вот способы дизеринга в порядке повышения сложности.
1. "Без дизеринга". Просто отбрасываем "дробную часть" (ну то есть младшие биты, выходящие за новую разрядную сетку), всё очень плохо, имеем ошибку, зависящую от сигнала. Если сигнал - синусоида - увидим лес гармоник.
2. "Подмешивание шума". Перед отбрасыванием "дробной части" добавляем к семплу случайное число от -0.5 до +0.5 (относительно новой разрядной сетки). Можно (и даже лучше) от 0 до 1, т. к. на постоянку нам в общем-то наплевать. Зависимость ошибки от сигнала исчезает, шум квантования становится белым.
3. "А теперь фокус". А что если перед отбрасыванием дробной части, эту самую "дробную часть" запомнить и прибавить к следующему округляемому семплу (то есть проинтегрировать ошибку)? Тогда спектр шума квантования станет изменится - как если его пропустить через интегратор.
4. "Формируем спектр". А теперь осталось не просто перед округлением прибавить ошибку предыдущий семпла, а пропустить эти ошибки через КИХ-фильтр, и таким образом сформировать такой спектр шума, какой нам надо.

То есть, да, в блоке дизеринга с нойс шейпингом будет ещё один фильтр.

Я не эксперт по ЦОС, мог где-то что-то попутать. Пусть Мэтры поправят

[Костя Мусатов]

Вообще, ситуация с дизерингом очень неоднозначная. Да, на синтезированных сигналах его нужность хорошо прослеживается. Однако, на реальных музыкальных сигналах присутствует шум размером минимум на несколько бит, а часто даже сильно больше. Какой смысл тогда в дополнительном дизеринге?

[Meta|_]

Можно делать дизеринг без нойс шейпинга (п. 2 в моём предыдущем посте) - он будет "по картинкам" добавлять не больше 1 бита шума, но этот шум будет сильнее заметен на слух.
Но избавиться от дизеринга полностью - увы, не получится, т. к. он лежит в основе работы дельта-сигма ЦАП.

[Эзотехник]

Можно делать дизеринг без нойс шейпинга (п. 2 в моём предыдущем посте) - он будет "по картинкам" добавлять не больше 1 бита шума

Если вых. сигнал цифрового фильтра имеет формат 18, 20, 24 бита - то его идеологически неправильные "транкейты" (округления) и без дизеринга не слышно будет.
Были эпически-провальные тестирования музыки, закодированной в 2-х младших битах 16-битной шкалы.
И 24 бита от 16 редко отличают при нонешнем 8-12 битном мастеринге, всеобщей зашумлённости и глухоте.
https://geektimes.ru/post/242775/

Музыка с DR>18 дБ (по Тишмайер алгоритму RMS) в наше время - редчайшая редкость.

[Анатоль]

Музыка с DR>18 дБ (по Тишмайер алгоритму RMS) в наше время - редчайшая редкость.

Как бы померить можно ?

[Эзотехник]

Как бы померить можно ?

http://www.dynamicrange.de/es/es/download
https://cdpos.biz/showthread.php?213...C2%ABDR%C2%BB)
JRiver media center (на снимке экрана)

Измерено ранее: http://dr.loudness-war.info/album/list/dr/desc
Но там первый альбом "Lee Patterson - Egg Fry #2" (32 дБ) - немузыкальная шутка, запись жарки яичницы.


P.S. так кто-нить сделал себе ЦФ на ПЛИСине?

[Yurgen]

P.S. так кто-нить сделал себе ЦФ на ПЛИСине?

Делал в симулинке разные варианты и ЦФ и Д-С модуляторов. Осталось перевести в fixed point и купить подходящую demoboard с FPGA, TDA1547 лежит в столе и ждет своего часа.