О фазолинейности. Продолжение или революция?!

[mr-marlen]

Всем привет! Хочу поделиться впечатлениями от вот какого опыта..

Перечитывал тут статьи Кресковского (и не только, но как я понял благодаря ему) на тему "A Loudspeaker That Can Play Square Waves?", ну и решил попробовать как все же "звучат" АС с абсолютно фазолинейной фильтрацией..
Забрел я на неё чисто случайно. Хотел посмотреть, что на сайте софта SoundEasy есть из нового. И напоролся на эту статью: http://www.bodziosoftware.com.au/Square_Wave.pdf .
Читаю значит и вижу вот это:

Inverting System Phase
A technique that allows us to reverse phase response of an LTI system is based on time-inverting it’s impulse response. In practical terms, you need to reverse time scale of the impulse response. Typical impulse response described in time domain starts with a high peak, followed by it’s decaying tail. Imagine reversing time scale – it would be like the start of the impulse was the tail end of it, and then we arrive at the peak. If you perform this operation as convolution, interestingly, the phase response becomes it’s own mirror image around zero degrees. And that’s exactly what we are looking for. In addition, if we are using FIR ( Finite Impulse Response) techniques to accomplish the convolution, the amplitude response of the process can be decoupled from the inverted phase response and then forced to become flat.
Figure

И сразу в голову полезли воспоминания о том, что в LSPLAB есть возможность сделать Reverse Impulse. Попробовал получилось. Думаю надо срочно искать плагин. Захожу на сайт фубара и воля - http://www.foobar2000.org/components/view/foo_convolve . Как пишет автор данный DSP предназначен для имитации различных помещений и т.д. Но нам то нужно другое .
Вставляю значит я в симуляцию LSP CAD АЧХ всех драйверов с маленьким импульсом без отражений, а для басовика беру из симуляции ящика, нормирую по уровню и ставлю задержку так, чтобы совпадало по фазе при АЧХ восстановленной из короткого импульса. Фильтры мои пассивные заданы.
Делаю Export Impulse Response при 44,1кГц. Т.к. Convolver требует, чтобы частоты сэмплирования совпадали. У меня ЦАП с обратной синхронизацией и работает на фиксированной частоте 44,1кГц для чего стоит ресемплер, поэтому надо оставлять 44,1кГц. Иначе будет не правильно.
Импортирую в LSPLAB. Делаю заветную операцию Reverse Impulse. Exportирую 32бит wav.
Открываю Foobar. В настройках, во вкладке DSP применяю convolver, импортирую в качестве импульса свой реверсионный импульс. Убираю галочку на Auto Level Adjust. Жму проигрывать сигнал прямоугольник с уровнем 0dB (желательно прогнать несколько т.к. на разных определенных частотах могут появляться большие добавки к амплитуде), открываю нормальный спектроанализатор фубара и понижаю уровень в настройках convolver так, чтобы максимальный уровень основной гармоники был не выше 0дБ.
Теперь при перемотке в фубаре есть совсем маленькая задержка перед тем как начинает играть, но это совсем не страшно. Около 90мс - длина реверсированного импульса.
Затем слушаю и наслаждаюсь. Уши сразу поняли, что фазолинейность - вот она!
Басы так звучат, что даже не веришь, детальность выше, тихие звуки Все слышны и голоса такие Большие... В общем наушники в ауте.
Внизу немного картинок т.к. я не до конца своим ушам доверяю и все проверяю .
Первые картинки - это во что фубар превращает прямоугольники, а вторые измеренные на оси АС с 0,4м. С большого расстояния отражения сильно мешают.
Кстати, пробовал в наушниках слушать музыку из фубара при загрузке обычного импульса моей АС - очень похоже начинает звучать и кричать где не надо. Таким образом можно временные характеристики у разных АС сравнивать.
Главное - теперь тётки поют, где орали и дудки стали похожи на дудки .
Всем желаю Удачи! Вроде довольно ясно расписал, если чего не понятно по мере появления буду отвечать.
Забыл уточнить моя АС полностью пассивная. При измерении микрофоном прямоугольники пускал из фубара.
Кажется я осознал кончину эры CD в качестве источника .

[flipper]

Ладно, пусть марлен прочитает, он лучше понимает о чем речь

[lugshaa]

Мне кажется, что компенсировать надо в основном на НЧ, где большая длина волны, и компенсация происходит на большей площади. А на СЧ-ВЧ можно компенсировать в точке, и малейшее отклонение - копец компенсации.

[flipper]

Я давно такого мнения. Либо компенсировать СЧ ВЧ, вообще исключив отражения. С ближнего поля как то.

[lugshaa]

Я давно такого мнения. Либо компенсировать СЧ ВЧ, вообще исключив отражения. С ближнего поля как то.

Я думаю, можно замерить АС в ближнем поле (0,5-1 м), компенсировать на СЧ-ВЧ, а потом замерить в точке прослушивания и компенсировать НЧ.

[mr-marlen]

Вы понимаете, что эта АФЧХ в точке прослушивания складывается не единомоментно, как бы это сказать... Те с вашей коррекцией вы слышите сначала кривую АС, а потом - то, что прилетело от стен, и все вместе через промежуток времени сложилось? Вы эту временную кашицу вы и выравниваете. Микрофон усредняет вам все временное окно. В отличие от ушей
Подход неверный. Это если я правильно понял смысл происходящего.

Как раз ты понял правильно, а вот он никак не допрет.

Я так понимаю, что с FIR коррекцией АС выдает сигнал компенсации отражений раньше прямого сигнала

Это если он сделан так как я описал.
А то что описываешь ты никаких сигналов компенсации отражений не испускает, а тупо поднимает или уменьшает амплитуду и изменяет в + или - начальную фазу.

---------- Сообщение добавлено 13:08 ---------- Предыдущее сообщение было 13:06 ----------

Либо компенсировать СЧ ВЧ, вообще исключив отражения.

Так и нужно делать. Собственно и НЧ нужно компенсировать исключив отражения. Но делать для точки прослушивания, а не 0,7-1м. В этом и трудности.
А отраженные сигналы в комнате компенсировать ниже 300-1000Гц, с момента где начинается их влияние, но не факт что при компенсации ВЧ "по нормальному" будет хуже. И еще стоит учесть то, что вычесть импульсы без ВЧ сигнала будет нереально, т.е. найти точку их совпадения будет очень сложно.

[gross]

mr-marlen, а на НЧ, скажем в полосе 30...150 Гц можно добиться полной компенсации отражений?

[lugshaa]

а вот он никак не допрет

Хотелось бы немного повежливее, молодой человек, здесь есть люди намного старше Вас. Если Вы в чем-то разбираетесь лучше других, то это еще не повод....
Если можно, и не в тягость, опишите Ваши пункты подробнее.

[flipper]

Марлен немного прямолинеен, но я рассматриваю это как достоинство, и вы не обижайтесь.
Надо бы запробовать зверский метод марлена, если он до меня, конечно, "допрет", что не факт

[lugshaa]

Надо бы запробовать зверский метод марлена

Я тоже хочу попробовать, если бы он поподробнее расписал. А так приходится самому, методом тыка.
На сайте miniDSP описана методика цифровой коррекции комнаты, она также подходит и для ПК. Я как раз по ней и пробовал получать меандр. Вот только не знаю, достаточно ли получить этот меандр, для улучшения звука.
Марлен предлагает добиваться линеаризации АС без учета комнаты, методика DRC предлагает линеаризовать с учетом комнаты. Как будет лучше, не знаю, надо пробовать оба варианта. Возможно будет лучшим - что-то среднее.

[mr-marlen]

mr-marlen, а на НЧ, скажем в полосе 30...150 Гц можно добиться полной компенсации отражений?

Я сам планирую попробовать. Скорее всего полной не получится, но частичная получиться должна.
Основная проблема - получение чистого импульса АС и его вычитание из измеренного импульса с отражениями. Т.е. другими словами задача сводится к получению функции амплитуды отражений от времени в том порядке в котором они возникают.

Если можно, и не в тягость, опишите Ваши пункты подробнее.

если он до меня, конечно, "допрет", что не факт

Я тоже хочу попробовать, если бы он поподробнее расписал.

Здесь нужно видео снимать и то надо быть самому готовым . Т.е. как минимум подразумевает проделать самому. Как проделаю, тогда станет ясно. Что делать написано.
У меня нет времени писать статьи.

А так приходится самому, методом тыка.

А кому-то так всегда приходится, но не совсем методом тыка.

Задачу можно свести к чисто компенсации искажений, но она все равно потребует сшивке ближнего поля басовика с симулированной АЧХ в фильтрах када. Проблема банальная - ГВЗ реальное всегда больше ГВЗ симулированного.
Попробуем снова по пунктам для трехполоски в ЗЯ:
1) Симуляция в каде всех полос;
2) Симуляция в каде ящика для НЧ;
3) Подшивка АЧХ басовика ниже определенной частоты по амплитуде;
4) Измерение НЧ в ближнем поле;
5) Замена значений фазы ниже определенной частоты басовика, в соответствии с ГВЗ;
6) Импорт результирующей АЧХ+ФЧХ басовика в симулятор;
7) Добавление/уменьшение delay для басовика в симуляторе, чтобы фаза соответствовала точке прослушивания (по сути наклон фазы басовика в соответствии с тем, что было в фильтре с измеренной АЧХ+ФЧХ басовика);
8) Экспорт суммарной АЧХ+ФЧХ;
9) Преобразование в rephase АЧХ+ФЧХ из п.8 в импульс;
10) Измерение из точки прослушивания реального импульса;
11) Сдвиг корректирующего импульса по времени, ориентируясь на вершину (пик) измеренного;
12) Вычитание корректирующего импульса из измеренного;
13) Реверсирование полученного результата вычитания и применение в конволвере;
14) Измерение результата в точке прослушивания.
Пункты 11, 12 придется делать с вариантами в 50 шт. и искать по пункту 14 наибольшее уменьшение отражений. Т.е. вопрос корреляции (пункт 11) я пока не решил. Наверное можно попытаться ввести какой-то искусственный доп. сигнал, чтобы можно было определить точку совмещения, но проблема в том, что АС не фазолинейная система и сигнал этот воспроизведет неправильно. Поэтому пришел к выводу, что помимо этих пунктов надо еще выровнять ГВЗ АС, чтобы придуманный искусственно маркер был четче виден, хотя возможно пика ВЧ будет достаточно.

[gross]

Я сам планирую попробовать. Скорее всего полной не получится, но частичная получиться должна.
Основная проблема - получение чистого импульса АС и его вычитание из измеренного импульса с отражениями. Т.е. другими словами задача сводится к получению функции амплитуды отражений от времени в том порядке в котором они возникают.

Мне интересно, что будет в режиме стационарного синусоидального сигнала, когда комната "заводится". Т.е. стоячая волна постепенно набирает амплитуду и к 10...20 периоду достигает уровня +10...+20 дб, в зависимости от добротности комнаты. Как в это время происходит компенсация?

[flipper]

Угу, вот и мне интересно. По моему, никак

[mr-marlen]

Т.е. стоячая волна постепенно набирает амплитуду и к 10...20 периоду достигает уровня +10...+20 дб, в зависимости от добротности комнаты. Как в это время происходит компенсация?

Я не в состоянии объяснить вам фильтры конечной импульсной характеристики и не в состоянии подтвердить работоспособность такого метода.
Если говорить простым языком, то акустическая система будет испускать дополнительные сигналы меньшей амплитуды, форма которых и время будут определяться импульсом коррекции и воспроизводимым куском материала. Такие сигналы при достижении точки прослушивания будут в противофазе и будут коррелировать по времени с отраженными сигналами пришедшими от первого отражения, второго и остальных. По сути это дополнительная противофазная синусоида, убирающая из общего сигнала в нужное время сдвинутый отражением дополнительный синус.
Если такой вариант не выйдет, то останется только один способ - установка дополнительных излучателей на каждой из отражающих поверхностей. Такие излучатели будут испускать противофазный сигнал, в соответствии с пришедшим. Теоретически все можно настроить и измерить.

[lugshaa]

А как тогда работает rePhase? Разве он не вычисляет автоматически корр. импульс для конвольвера, с расчетом, что в точке измерения компенсируются все отражения? Из описания на сайте miniDSP я понял, что именно так. По их методике все довольно просто: измеряют АС в комнате в точке прослушивания, экспортируют измерения в текст файл, потом в rePhase, выравнивают АЧХ-ФЧХ, генерируют импульс и загоняют в конвольвер. Получаем в точке линейный сигнал. А то, что при этом сигнал на выходе из АС будет предискаженным, понятно. Как раз эти предискажения позволяют получить неискаженный сигнал в точке прослушивания. Только на ВЧ это будет именно "точка", а на НЧ - уже "область".
Или я опять не так понял?

[_Сам_]

Как в это время происходит компенсация?

по-моему, в этом случае для компенсации FIR фильтр должен на протяжении тех самых 10-20 периодов постепенно уменьшать на 10-20 дБ амплитуду излучаемой гармоники, чья частота совпадает с модой комнаты. Иначе никак.

[mr-marlen]

Или я опять не так понял?

Опять не так. Твоя проблема кроется в том, что на спектрах отсутствует координата времени.

[-Den-]

mr-marlen, а на НЧ, скажем в полосе 30...150 Гц можно добиться полной компенсации отражений?

А на таких частотах в "обычных комнатах" разве есть отражения, 340/30/2..340/150/2, тут больше превалирует дифракция, хотя, от 100 и выше "отражает"

---------- Сообщение добавлено 16:52 ---------- Предыдущее сообщение было 16:43 ----------

Я не в состоянии объяснить вам фильтры конечной импульсной характеристики и не в состоянии подтвердить работоспособность такого метода.
Если говорить простым языком, то акустическая система будет испускать дополнительные сигналы меньшей амплитуды, форма которых и время будут определяться импульсом коррекции и воспроизводимым куском материала. Такие сигналы при достижении точки прослушивания будут в противофазе и будут коррелировать по времени с отраженными сигналами пришедшими от первого отражения, второго и остальных. По сути это дополнительная противофазная синусоида, убирающая из общего сигнала в нужное время сдвинутый отражением дополнительный синус.
Если такой вариант не выйдет, то останется только один способ - установка дополнительных излучателей на каждой из отражающих поверхностей. Такие излучатели будут испускать противофазный сигнал, в соответствии с пришедшим. Теоретически все можно настроить и измерить.

Можно пойти от простого, попробовать прямой + смещенный(фильтрованный до последнего видимого/актуального стояка и перевернутый по фазе плюс задержанный на две "длины комнаты" плюс подобранный по амплитуде), если эффект буде, смотреть/добавлять отражения пол/потолок и лево/право

[mr-marlen]

Можно пойти от простого, попробовать прямой + смещенный(фильтрованный до последнего видимого/актуального стояка и задержанный на две "длины комнаты" плюс подобранный по амплитуде), если эффект буде, смотреть/добавлять отражения пол/потолок и лево/право

Уже было в DBA, эффект есть, но качество эффекта спорно.
Да и потом зачем нужен этот гемор подбора, когда FIR фильтр (измеренный импульс) содержит всю эту информацию априори?
Поэтому только FIR фильтры, плюс которых в том, что они помимо АЧХ+ФЧХ имеют координату времени.

[gross]

По сути это дополнительная противофазная синусоида, убирающая из общего сигнала в нужное время сдвинутый отражением дополнительный синус.

Я тоже думаю, что только так, и в итоге будет излучаться синус, с амплитудой, меньшей на эти самые 10...20 дб. Но это случай, когда частота сигнала такова, что слушатель на своем месте находится в пучности моды. А что будет, для другой частоты, когда в данном месте узел? АС должна излучать сигнал по амплитуде, на эти 10...20 дб больше номинального. На малых громкостях еще хватит давления, а на больших - будут просто искажения, которые кстати, давится модами будут намного меньше, т.е. будут усилены комнатой. При этом, стоит отойти в сторону - и будет грохотать в полную силу.

Если такой вариант не выйдет, то останется только один способ - установка дополнительных излучателей на каждой из отражающих поверхностей. Такие излучатели будут испускать противофазный сигнал, в соответствии с пришедшим. Теоретически все можно настроить и измерить.

Чтобы было красиво - не получается, и остается DBA с разнесенными в пространстве излучателями.

[mr-marlen]

А что будет, для другой частоты, когда в данном месте узел? АС должна излучать сигнал по амплитуде, на эти 10...20 дб больше номинального.

Ничего она не должна. Это случай когда отраженный синус, по фазе совпал с пришедшим в точку. Его убирание уменьшит амплитуду в точке, но чтобы его убрать не требуется амплитуда на 10...20дБ больше. Амплитуда отражения физически не может быть больше амплитуды прямого сигнала. Результат сложения кучи таких синусов дает ужасную картинку измерения басовика в дальнем поле, т.е. амплитуда растет за счет многих порций (раскачка качелей слабым усилием), а не за счет сигнала на 10дБ большего по амплитуде. Короче это геометрическое сложение волн в пространстве.

При этом, стоит отойти в сторону - и будет грохотать в полную силу.

Не будет.

Чтобы было красиво - не получается

Как раз красиво и получается, в отличии от DBA.