Математическое преобразование импульса для DRC

[mr-marlen]

Предположим имеем два импульса:
1) Импульс акустической системы без отражений (усредненный вариант основанный на измерениях с коротким окном и симуляцией);
2) Импульс этой же акустической системы, измеренный в точке прослушивания.

Задача как правильно из Импульса 2 убрать импульс 1?
Тупо совместить вершины, инвертировать полярность первого и сложить в экселе?
Может есть какая-то математическая операция, позволяющая сделать это в более правильном варианте?

Цель сего действа получить FIR фильтр, содержащий только отражения, создаваемые АС в конкретном помещении для конкретной точки прослушивания.

Далее раздваиваем входной звуковой сигнал на 2 куска, первый прямой с дополнительной задержкой, второй обработанный реверсированным FIR фильтром, содержащим только отражения, затем обратный микс в звуковой сигнал и подача на АС.

Уменьшение отражений добиваемся просмотром спектра, снимаемого микрофоном из точки прослушивания, путем регулировки задержек между двумя кусками и получением АЧХ с минимальными размерами подъемов/провалов.

При необходимости применяем дополнительную фазолинейную фильтрацию к FIR фильтру, содержащему только отражения, например ФНЧ 6дБ на октаву с 300 Гц и т.д.

[Lexter]

И если для каких-то акустических условий она не решается, то ни какие хитроумные приёмчики не помогут.

Абсолютно согласен. Доказывается "на пальцах":
Возможность "исправить" звук реализуется сложением его с "исправляющим" сигналом в точке прослушивания. Если разместить, например, микрофон прямо на голове слушателя (как в антишумовых наушниках), то компенсировать лишние призвуки невозможно, так как можно использовать только обратную связь, а это задержка. А нужно опережение.
Если рассчитывать "компенсацию" только по каким-то предварительным данным (обмер характеристик помещения), то хотя "опережение" и возможно, но невозможно получить "компенсацию" в каждой точке пространства, а принять какую-то расчётную точку "компенсации" в пространстве помещения (причём с точностью до сантиметров) невозможно из-за неизвестности положения в пространстве ушей слушателя.

[avtoneru]

Абсолютно согласен. Доказывается "на пальцах":

Однако Вы сами доказали, что в конкретной точке пространства - компенсация возможна ...
Проще подобрать взаимное расположение расположение источников звука и места прослушивания ...

[mr-marlen]

А нельзя ли этот импульс выложить в .wav или .txt ?

В приложении все материалы.
Еще стоит уточнить, что при восстановлении АЧХ следует использовать файл коррекции моего микрофона, т.к. у него есть небольшой подъем выше 6 кГц. Файл приложу вечером.
Прикрепил файл коррекции микрофона. Данную АЧХ необходимо учитывать для файлов импульсов, измеренных из точки и для файла Left/Right FIR with straight. Для файла Straight АЧХ микрофона учитывать не нужно. (мне в принципе фиолетово до этой области, т.к. выше 750Гц будет фильтр).

[E.Sokol]

"Straight" означает характеристику АС? Она замерена или промоделирована?

[mr-marlen]

"Straight" означает характеристику АС?

Да.

Она замерена или промоделирована?

Без безэховой камеры полностью не замерить. Поэтому замерена и промоделирована.

[E.Sokol]

Вот что у меня получилось из "Arta point left.wav"

В качестве импульса акустической системы без отражений был взят тот же файл, но обрезанный до первого отражения.
Деконволюцию делал в Wolfram Mathematica.

[mr-marlen]

В качестве импульса акустической системы без отражений был взят тот же файл, но обрезанный до первого отражения.
Деконволюцию делал в Wolfram Mathematica.

Похоже на импульс из 52 поста. Что с ним делать? Реверсировать и использовать как FIR фильтр? Тогда точно надо будет засунуть ухо в точку прослушивания.

[E.Sokol]

Похоже на импульс из 52 поста. Что с ним делать?

Мне-то откуда знать? Это же не я ставил задачу "как правильно из Импульса 2 убрать импульс 1"

[mr-marlen]

Мне-то откуда знать?

Я то знаю что делать дальше, но не с этим.

Это же не я ставил задачу "как правильно из Импульса 2 убрать импульс 1"

Тут такое дело, что результат в 67 посте это вовсе не "как правильно из Импульса 2 убрать импульс 1".
В 67 посте результат эквивалентен виду импульсной характеристики идеального источника для конкретного расположения этого источника и микрофона в комнате.

Т.е. другими словами в 67 посте проведена деконволюция (обратная свертка) импульса измеренного в точке с импульсной АС.

Я же просил немного другое, чего достигаю занулением основного пика, а затем сверткой с импульсной АС без отражений. Тогда я получаю результат "как из импульса 2 убрать импульс 1". Можно и сразу сделать, но тогда точность будет меньше, т.к. импульсная без идеального вида шире, в сравнении с одиночным пиком.

P.S. на данный момент по части получения нужных фильтров у меня все готово. Полученный FIR для коррекции дополнительно обрезан сверху на 650-750Гц вторым порядком. Мне сейчас осталось только завести все в Рипер (VST Host) и попробовать послушать/померить. Когда будет время - выложу результат.
Если использовать коррекцию без обрезки как это показано в 59 посте, то +- 5 см и вся картина стала ужасной. Вид импульсной и АЧХ+ГВЗ подмешиваемого сигнала прицепил в приложении.

[lugshaa]

http://drc-fir.sourceforge.net/ Вот умный человек предложил хорошую реализацию без особых извращений.
Лично проверял, работает отлично. Убирает все стояки напрочь.

[E.Sokol]

http://drc-fir.sourceforge.net/ Вот умный человек предложил хорошую реализацию без особых извращений.
Лично проверял, работает отлично. Убирает все стояки напрочь.

Вы описание алгоритма-то читали? Там как раз таки и есть - извращение на извращении.
Я его тоже проверял, и принцип работы изучил досконально. Пришёл к противоположному мнению. Причём могу доказать, что этот алгоритм - некорректен.

[lugshaa]

Не знаю, не знаю. В математических тонкостях не разбираюсь, но на слух эффект очень заметен. Бас становится намного более динамичным и разборчивым. Гудение комнаты совсем пропадает.
Я пробовал и DBA и SBA, но DRC намного лучше решает проблемы с басом в комнате.

[E.Sokol]

Бас становится намного более динамичным и разборчивым. Гудение комнаты совсем пропадает.

Не стоит всю музыку сводить исключительно к басу, а артефакты воспроизведения - к гудению комнаты

[lugshaa]

Комната больше всего гадит именно на басе.

[mr-marlen]

Решил чуть схитрить. Применил FIR-инверс фильтр в шарке, затем измерил в точке. Занулил почти идеальный импульс, получил кривую отражений комнаты.
Далее сделал эмуляцию процесса в Reaper. Более менее получается. Осталось упростить все в одну операцию, а то сейчас получается очень много.
Слева в рипере подписаны трэки 1,2,3,4.
В трэке 1 сидит идеальный импульс или звуковой файл.
Сигнал трэк 1 направляется в трэк 2 и трэк 3.
Трэк 2 эмулирует выход по акустике при прохождении через неё единичного импульса (Измеренная импульсная моей АС в комнате из точки прослушивания, полученная путем её применения в конволвере).
Трэк 3 эмулирует выходной сигнал при прохождении идеального импульса через FIR фильтр, содержащий отражения в инвертированной фазе.
Трэк 4 сумма выходов второго и третьего, т.е. то, что нужно.

В реальности акустика будет иметь другую величину задержки относительно появления на входе идеального импульса. По идее, при измерении двухканальным методом, можно снять временной лаг и заранее все подогнать, но у меня нет сейчас возможно еще разок переснять, а также долго измерять подгоняя отражения в инверте.

Поэтому нужно снова решить задачку - как из того, что сейчас есть получить один FIR фильтр, который можно будет применить на входном сигнале и ничем не колдовать. Пока мой мозг не в состоянии понять как можно сумму двух сигналов заменить входным FIR фильтром. Продолжение точно будет .

[mr-marlen]

Нашел ошибку в соей симуляции. Трэк 3 не должен принимать входной идеальный импульс, а должен использовать поток после АС с отражениями, т.е. задача немного усложняется.

---------- Сообщение добавлено 16:24 ---------- Предыдущее сообщение было 09:26 ----------

Покрутил, поредактировал. Итог следующий. Из-за неимения идеально кривой АС погрешность с увеличением времени возрастает. При попытках подбора коррекции обнаружено своего рода перераспределение энергии. Получается сделать более менее чистыми первые 5 мс, а затем шумы возрастают.
Сейчас попробую скорректировать только первые 5...8 мс, а остальное пускай остается как есть. Хотя и в данном случае результат выглядит неплохо.

[mr-marlen]

Попробовал послушать. Зоны прослушивания вполне достаточно и без фильтрации верхних частот. Самое главное отвращения такого рода фильтр не вызывает.
По ощущениям как будто подменяют помещение. Звучать с фильтрами сильно лучше не стало и вылезла еще одна проблема... Из-за отсутствия идеальной АЧХ+ФЧХ АС, а также неидеальности снятой кривой (нужно снимать свипом и много раз с усреднением, чтобы убрать как можно сильнее посторонние шумы, я снимал один раз), корректировка фильтра съезжает с увеличением времени и необходимо фильтровать в суммарном сигнале выпирающие горбы/провалы на АЧХ, иначе они становятся слышны на слух. Чтобы их отфильтровать не получится применить фильтр на весь FIR фильтр, т.к. в этом случае мы будем изменять основной пик АС. Необходимо будет убирать амплитуду выпирающих частот на графике отражений, следующих за основным пиком, а затем контролировать по виду отфильтрованного импульса после АС. Т.е. снова множество итераций...времени не хватает .

Если смотреть практически, то необходимые действия следующие:
1) Снимаем АЧХ-ФЧХ АС в комнате из точке прослушивания (желательно как можно сильнее уменьшить посторонние шумы, используя усреднение и многократное измерение);
2) Убираем из снятого импульса акустическую систему путем реверсированного импульса АС без отражений (чем точнее будет характеристика тем лучше можно добиться результата). В идеале вид первого пика должен превратиться в симметричный дельта импульс.
3) Полученную характеристику нормализуем по уровню к 0дБ. Затем инвертируем только первый дельта-импульс и получаем FIR фильтр для коррекции.
4) Затем загружаем в конволвер без реверсирования.

Ну а дальше дело экспериментов.
Я попробовал две версии фильтров. Первая - полностью коррекция отражений по снятой импульсной (длина 1598 тапс, импульс посередине) и вторая коррекция только по основным пикам отражений на снятой характеристике (длина 1598 тапс, импульс посередине). Отдать какому-либо варианту предпочтение не могу, т.к. скорее всего мне тупо не хватает 1598 тапов для коррекции НЧ. Оба варианта звучат хуже чем без коррекции.
Пробовать длинные корректирующие импульсы не стал из-за не совсем качественного замера и необходимой настройки софта, т.к. шарк больше 1598 на каждый канал не съест.
Снять с усреднением раз 30 для каждой АС пока нет возможности.
Примерный вид фильтра положил в приложение.

[E.Sokol]

Конкретно этот FIR выглядит подозрительно, т.к. не затухает и имеет высокочастотные всплески в конце, что будет приводить к эффекту "эха".

[mr-marlen]

Конкретно этот FIR выглядит подозрительно, т.к. не затухает и имеет высокочастотные всплески в конце, что будет приводить к эффекту "эха".

Хвост после основного импульса на измеренной кривой в данном случае подвергался только коррекции реверсированной характеристикой АС и обрезался. Возможно так нельзя делать, но вариантов "для попробовать" не было, т.к. нужно заново и качественно измерять характеристику АС в точке прослушивания.

---------- Сообщение добавлено 10:32 ---------- Предыдущее сообщение было 10:25 ----------

Положил в архив измеренную характеристику свипом (без усреднений), FIR фильтр и результат после фильтрации. Кому интересно можно покрутить.
Возможно когда будет возможность нормально измерить - повторю эксперимент.

[E.Sokol]

Возможно так нельзя делать

Так совершенно точно нельзя делать, потому что такое обрезание приводит к всплеску во всём диапазоне частот. Наглядно увидеть это можно на вейвлет-скалограмме (я её делал для другого примера, но и тут тоже подходит):