Цифровой программный кроссовер II

[emaster]

Коллеги!
Завожу отдельную ветку для обсуждения новой версии моего программного кроссовера - dePhonica version3.
Эта версия кроссовера полностью отличается от первой версии, которая обсуждалась здесь как с точки зрения кода (который переписан на 99%) так и с точки зрения функционала.
Разработка версии началась весной 2015 года и в настоящее время (начало 2016) находится в активной стадии.

Скачать preview версию можно по адресу: http://dephonica.com/?lang=ru
Текущая сборка на сайте от 21.03.2016.

Внимание!
Для корректной установки WDM драйвера на windows 7 с отключенными обновлениями, необходимо установить апдейт KB3033929, добавляющий поддержку цифровых подписей SHA-2.

Ссылка для x86 обновления: http://download.microsoft.com/downlo...033929-x86.msu
Ссылка для x64 обновления: http://download.microsoft.com/downlo...033929-x64.msu
Статья по обновлению windows: https://support.gamenet.ru/kb/articles/789-windows


Ограничения preview версии:
- максимум 6 каналов обработки
- требует перезапуска ядра каждые 30 минут

Основные возможности кроссовера:

- собственный WDM драйвер для ввода потока из стандартных аудио и видео плееров, браузеров, навигаторов и других программ.
- собственный ASIO драйвер для ввода потока из аудио плееров поддерживающих ASIO
- низкая задержка: около 50 мсек при использовании IIR фильтров и выводе на ASIO устройство
- поддержка ввода звука в форматах 16 bit integer, 24 bit integer, 32 bit floating point
- 2 входных канала и до 8 выходных
- вывод звука на устройства DirectSound, ASIO, Kernel Streaming
- вся обработка производится в 64 bit floating point
- фильтрация производится FIR фильтрами, IIR фильтрами или IIR фильтрами с автоматическим корректирующим фазовым FIR фильтром
- есть возможность создания фазового фильтра для коррекции ФЧХ внешнего IIR фильтра
- доступны два конволвера для FIR фильтров: FFT конволвер с алгоритмом Overlap-Add и линейный (Straight FIR), без использования FFT
- любой из FIR конволверов может использоваться совместно с одним или более IIR фильтром в каждом канале
- до 128 000 taps на канал при использовании FFT FIR
- доступны формы АЧХ семейств фильтров IIR: Linkwitz-Riley, Butterworth, Chebyshev
- доступен параметрический синтез АЧХ и ФЧХ для типов фильтров Low Pass, High Pass, Band Pass, Band Stop, Low Shelf, High Shelf
- два варианта параметрического задания фильтров Band Pass и Band Stop: нижней и верхней частотой среза или центральной частотой и полосой пропускания
- амплитудный и фазовый эквалайзер для произвольного изменения АЧХ или ФЧХ в канале обработки, с возможностью загрузки АЧХ или ФЧХ из текстового файла или из импульсного отклика в формате WAV
- любое сочетание FIR и IIR фильтров в канале обработки
- полноценный канал предварительной обработки исходного сигнала с отдельным набором фильтров
- возможность автоматической нормализации к 0 дБ АЧХ индивидуальных каналов или группы каналов
- регулировка усиления на входе и на выходе канала
- настраиваемая задержка в каждом канале с отключаемым sub-sample разрешением
- встроенный анализатор фактической частотной характеристики кроссовера с отображением общей АЧХ кроссовера, графиков АЧХ/ФЧХ/ГВЗ для каждого канала и возможностью суммирования АЧХ выбранных каналов в отдельном окне

Пример установки и настройки полной версии кроссовера (уже местами не соответствует действительности и будет перезаписан): http://www.youtube.com/watch?v=CF_YNp0IijE

============
Пополняемый FAQ:

Скрытый текст

Q: Для чего можно использовать кроссовер?
A: Прямое назначение кроссовера – разделить исходный сигнал на несколько сигналов, каждый из которых будет воспроизводиться отдельным динамиком. Для такого использования необходима многоканальная звуковая карта (или ЦАП), многоканальный усилитель (или несколько обычных – стерео или моноблоков) и многополосная акустика, каждый динамик в которой подключен к отдельному каналу усилителя отдельным кабелем. Самый простой и часто встречающийся пример такой акустики – система 2.1 с двумя фронтальными колонками и одним сабвуфером.
A: Кроссовер можно использовать для того, чтобы вывести один и тот-же сигнал (с обработкой или нет) на несколько выходов многоканальной звуковой карты. Например, первые 2 канала – звук для колонок, следующие 2 канала – звук для наушников. На колонки одни настройки эквалайзера (внутри кроссовера), на наушники – другие.
A: Также кроссовер можно использовать даже с обычными наушниками – как точный и продвинутый эквалайзер.

Q: Какое оборудование требуется для использования кроссовера?
A: Кроссовер может использоваться для различных целей практически с любым оборудованием. Минимальные требования – компьютер с Windows 7/8/10 и любая звуковая карта.


Q: Как перенаправить в кроссовер звук из программы или плеера, не поддерживающей вывод звука на ASIO устройства?
Q: Как вывести в кроссовер звук из видео плеера?
A: Выберите в плеере вывод на аудио устройство *dePhonica Virtual Audio Device*.

Q: Какие настройки требуются в видео плеере для работы через кроссовер?
A: При использовании в кроссовере IIR фильтров, никакой дополнительной настройки плеера не требуется. При использовании FIR фильтров (или IIR с линеаризацией), в плеере необходимо установить смещение звуковой дорожки в зависимости от порядка FIR фильтра. Например, для FIR фильтра с 8000 taps это около 250 мсек.


Q: Как ввести в кроссовер звук из внешнего источника (виниловый проигрыватель, кассетный магнитофон, пульт и т.д.)?
A: На данный момент можно использовать программу VoiceMeeter от VB-Audio - она поддерживает ввод с внешних источников. Скачать программу можно по ссылке: <a style="color: #505050; font-weight: bold;" href="http://vb-audio.pagesperso-orange.fr/Voicemeeter/">http://vb-audio.pagesperso-orange.fr/Voicemeeter/</a>
В будущем появится непосредственная поддержка ввода сигнала с входов звуковой карты в кроссовер.

[свернуть]

============

Список изменений:

Скрытый текст

30.03.2016

- Более устойчивый алгоритм проверки активации
- Исправлены bypass каналы без фильтров
- Исправлена инициализация таймера в WDM драйвере
- Исправлен номер версии в окне "О кроссовере dePhonica version3"
- Исправлен вывод сообщения "Устройство вывода не выбрано" при первой установке кроссовера


20.03.2016

- Переходные процессы в модуле вывода теперь обрабатывает машина состояний. Фейдинги стали четче, мягче и предсказуемее.
- Появился приоритет ввода с ASIO Sink драйвера - WDM замолкает, когда приходит поток с ASIO.
- Расстояние при редактировании задержки выводится в метрах / сантиметрах / миллиметрах

17.03.2016

- Появился WDM драйвер виртуального аудио устройства для ввода в кроссовер - можно перенаправить в кроссовер весь системный звук
- Уменьшилась latency - для IIR фильтров составляет ~50 мс
- По умолчанию фильтры создаются как IIR. При добавлении в тракт FIR фильтра выводится отключаемое предупреждение о дополнительной задержке в тракте.
- Диалог сообщений в конфигураторе стал отображаться поверх всех окон
- Появилась возможность инвертирования кривой в эквалайзере
- Появилась возможность смещения кривой в эквалайзере

09.03.2016

- Уменьшилась latency до ~500 мсек
- Добавились IIR фильтры Bessel и Legendre
- Тысячные доли миллисекунды меняются при изменении расстояния в компоненте Delay
- Исправлена ошибка с несохранением в пресете канала предварительной обработки при загрузке конфигурации из файла
- Исправлена каша из надписей на шкале Gain на графиках анализатора
- Добавил легенду к графикам в анализаторе
- Улучшена отправка логов - теперь отправляются независимо от IP адреса пользователя
- При перетаскивании канала с удерживаемым Shift (или Ctrl+Shift) копируются только фильтры - задержки и Gain не изменяются

[свернуть]

[alerto]

Я его устанавливаю вручную:
1. Отключаем проверку подписи драйверов.
2. Идём в Device manager и выбираем "Add Legacy Hardware option".
3. В появившемся списке приборов выбираешь sound devices... --> "Have disk" и указываешь путь к WDM драйверу, который хранится где-то в папке Дефоники в папке %AppData% (в папке roaming или local). Винда начнет ругаться на отсутствие подписи, шлёшь винду лесом и выбираешь продолжить инсталляцию драйвера. В обшем-то и всё.

Спасибо! Способ рабочий!! Его бы зафиксировать как-нибудь в теме..

[alev]

Добрый день! Подскажите, пожалуйста, чайнику: каким образом осуществляется доступ к конволверам в dePhonica? И что за зверь "Утилита коррекции АЧХ"? Образец какого шума в неё требуется загружать, или она вообще не рабочая? Регулировки уровней, АЧХ допускают плюсовые значения, можно ли уводить все в плюс? Не будет ли перегруза или здесь что-то предусмотрено от этого?

Знающие люди, ответьте пожалуйста!

- доступны два конволвера для FIR фильтров: FFT конволвер с алгоритмом Overlap-Add и линейный (Straight FIR), без использования FFT
- любой из FIR конволверов может использоваться совместно с одним или более IIR фильтром в каждом канале

Как этими вещами пользоваться и где их найти?

[Meta|_]

Попробую на пальцах.
IIR - это по сути цифровая реализация обычных фильтров, типа как в аналоговых кроссоверах (активных или пассивных). Вычисляется легко.
FIR - чуть другая штука, позволяющая реализовать в т. ч. фазолинейные фильтры. Вычисляется обычно сложнее, поэтому есть два основных пути вычисления: с использованием FFT и "в лоб". Обычно здоровые люди везде считают с помощью FFT, т. к. это гораздо (на порядки) менее ресурсоёмко и при этом не вносит дополнительных ошибок. Однако существует поверье, что считать "в лоб" чем-то лучше (чем лучше - никто пока объяснить не смог) - вот для этого и реализован алгоритм без FFT.
Искать их не надо. Фильтры следует генерить под свою систему.

[alev]

Попробую на пальцах.
IIR - это по сути цифровая реализация обычных фильтров, типа как в аналоговых кроссоверах (активных или пассивных). Вычисляется легко.
FIR - чуть другая штука, позволяющая реализовать в т. ч. фазолинейные фильтры. Вычисляется обычно сложнее, поэтому есть два основных пути вычисления: с использованием FFT и "в лоб". Обычно здоровые люди везде считают с помощью FFT, т. к. это гораздо (на порядки) менее ресурсоёмко и при этом не вносит дополнительных ошибок. Однако существует поверье, что считать "в лоб" чем-то лучше (чем лучше - никто пока объяснить не смог) - вот для этого и реализован алгоритм без FFT.

Это понятно. Вопрос как генертиь? Обычно открывается конволвер, ему "скармливают" импульсный файл и тогда всё работает. Здесь: каким образом осуществляется сия процедура?

[Dzymytch]

Это понятно. Вопрос как генертиь? Обычно открывается конволвер, ему "скармливают" импульсный файл и тогда всё работает. Здесь: каким образом осуществляется сия процедура?

Выбираешь канал —> в настройках выбираешь «Добавить фильтр»—> «АЧХ EQ»/«ФЧХ/EQ»—> «Загрузить из файла» и выбираешь с wav фаил с импульсной характеристикой фильтра.

[alev]

Спасибо, Dzymytch!

[Sferoid]

Добрый день! Кто нибудь имеет удачный опыт измерения АЧХ с помощью LspLAB системы с dePhonic-ой?
У меня при старте воспроизведения любого звукового файла через Дефонику задержка. Причём она меняется хаотически. Может быть полсекунды, может вообще не быть, а в течении первой секунды воспроизведение на долю секунды прервётся. Поэтому результаты измерения всегда разные. О правильности не может быть и речи. Посмотеть ачх получается только на розовом шуме запустив в программе генератор и анализатор спектра. Это используя WDM драйверы. Для ASIO поставил VoicMeter, но не соображу, а какие вход и выход в этом случае надо указывать в настройках LspLAB.
Кто нибудь может подсказать?

[Traktorist3d]

Делал измерения через REW, используя лупбэк по импульсу, иногда тоже убегало время, но в большинстве случаев была повторяемость...

[Sferoid]

Спасибо за ответ. Повторяемость-хорошо. У меня её нет. REW не пробовал. Как я понял, для лупбэк я должен подать на второй вход звуковой карты сигнал с её выхода. Я могу сделать один из каналов Дефоники без обработки и с него этот сигнал брать?

---------- Сообщение добавлено 16.06.2021 в 11:41 ---------- Предыдущее сообщение было 15.06.2021 в 16:28 ----------

Разобрался, работает, ещё раз спасибо!

[sewerin]

Если поменять мак адрес компа (именно компа, а не роутера), на котором стоит Дефоника, регистрация не слетит?

[vadimal]

? у меня при замене мамки (точная копия предыдущей) слетела регистрация

[sewerin]

В том то и дело. Слетает даже при перепайке микросхемы БИОС.
Если запомнить текущий мак адрес, то при его смене и дальнейшем восстановлении - регистрация слетит?

[Кичай Данил]

FIR реализуется через свёртку, а свёртка оптимизируется через FFT. Вот тут я делал сравнение.

Довольно долго отсутствовал на форуме, и возможно контекст дискуссии уже потерян. Анализировал разные алгоритмы FIR фильтрации, и пришло ко мне осознание. Прямая конволюция имеет место быть там, где необходимо обрабатывать потоковые данные с минимальной задержкой. К сожалению, для оптимизации конволюции методами overlap-add или overlap-save потребуется обрабатывать поток сегментами, длина которых должна быть как минимум одного порядка с импульсной характеристикой фильтра, что бы выигрыш в производительности имел место быть. Что бы получить серьёзную оптимизацию, придётся обрабатывать сигнал крупными сегментами, что внесёт дополнительную значительную задержку.
Я согласен, что если задержка в обрабатываемом сигнале не имеет значения и допускается обработка крупными сегментами, то метод "перекрытия с накоплением" предпочтителен.

В пределах данной "дискуссии" я немного подтянул свою "математику", за что спасибо всем участникам, так же я не против её продолжения в здоровом русле...

[sewerin]

Вообще то любой ФИР, хоть прямой, хоть ФФТшный, хоть с большим числом таппс, хоть с предельно малым, - не предназанчен для живого выступления, задержка равна длине как минимум свёртки+аппаратная.
Если есть ресурсы, то лучше STR. На I3 даже на контенте 44100 побеждает ФФТ, на STR можно сделать 12000 таппс, а это уже маловато.

[Кичай Данил]

Вообще то любой ФИР, хоть прямой, хоть ФФТшный, хоть с большим числом таппс, хоть с предельно малым, - не предназанчен для живого выступления, задержка равна длине как минимум свёртки+аппаратная.
Если есть ресурсы, то лучше STR. На I3 даже на контенте 44100 побеждает ФФТ, на STR можно сделать 12000 таппс, а это уже маловато.

Да, прямой FIR даст задержку, для фильтра 40Гц 2ого порядка она составит 50 миллисекунд, что вполне нормально и незаметно при просмотре фильма. Если же фильтровать с БПФ 192кГц с размером сегмента 32768 сэмплов, то получим дополнительно задержку 170 миллисекунд.

[sewerin]

Для просмотра фильма задержку можно хоть минуту. Просто сдвиг видео сделать, и всё.
Для скайпа и т.т. 50 мс нормально, если беседа не оживлённая) Но в скайпе не нужно ничего ФИРить.
Задержка критична при живой игре. 10 мс ощутимо ощутимо.

[E.Sokol]

Прямая конволюция имеет место быть там, где необходимо обрабатывать потоковые данные с минимальной задержкой. К сожалению, для оптимизации конволюции методами overlap-add или overlap-save потребуется обрабатывать поток сегментами, длина которых должна быть как минимум одного порядка с импульсной характеристикой фильтра, что бы выигрыш в производительности имел место быть. Что бы получить серьёзную оптимизацию, придётся обрабатывать сигнал крупными сегментами, что внесёт дополнительную значительную задержку.

Существуют гибридные алгоритмы, позволяющие производить сколь угодно длинную свёртку быстро и с нулевой задержкой. Я пробовал, работает.

---------- Сообщение добавлено 18:30 ---------- Предыдущее сообщение было 18:27 ----------

задержка равна длине как минимум свёртки

Прямая свёртка не даёт задержки. И если фильтр минимально-фазовый, то и вносимая им задержка тоже будет минимальная - не более, чем у аналоговых фильтров, а можно сделать даже и менее.

[Кичай Данил]

Существуют гибридные алгоритмы, позволяющие производить сколь угодно длинную свёртку быстро и с нулевой задержкой. Я пробовал, работает.

А что это за алгоритмы? Каков их принцип, а лучше точное название. Подозреваю, что этот алгоритм сочетает в себе 50% непосредственной свёртки с последующим БПФ досчитыванием + переносом остатков на слдующий сегмент, эффективность данного алгоритма будет не более, чем в двое эффективнее, чем непосредственная свёртка...

---------- Сообщение добавлено 22:34 ---------- Предыдущее сообщение было 22:26 ----------

Задержка критична при живой игре. 10 мс ощутимо ощутимо.

А это прямо проверенная информация? Я просто для себя не ощущаю задержки ниже 20-30мс ну вообще никак. Возможно я тормоз какой-то, но фильтрация нужна мне лично, так что под мои задачи подходит. Я просто хочу понять, 10ms это измеренная заметная полная задержка включая аппаратные буферы цифрового тракта?

[sewerin]

10 мс это цифры из окошка АСИО

[E.Sokol]

А что это за алгоритмы? Каков их принцип, а лучше точное название.

"zero latency convolution" или что-то типа того. Идея-то очевидная, особенно на многоядерных процессорах - разбить фильтр на части и считать их свёртки параллельно, а результаты сложить. Например, 512 семплов разбить на 64/64/128/256. Пока первые 64 семпла считаются прямой свёрткой, остальные считаются через FFT без лидирующих нулей.