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 .

[mr-marlen]

ZugDuk, я уже писал о том, что по факту оказалось, что реверс. импульс только низ немного корректирует. Выше 300Гц он еще более кривой сделал АЧХ моих колонок т.к. я брал импульс с АЧХ АС.
см.

Оказалось, что если мы берем АЧХ своей АС и преобразуем её в реверсированный импульс, то вместо того, чтобы корректироваться она еще раз складывается. Т.е. получаем что если на АЧХ импульса в определенной области частот провал, то при добавлении такого-же реверсированного импульса провал еще больше увеличиться. Выход - брать экспортировать из када АЧХ и менять все значения АЧХ на 0дБ, оставляя фазу.

Также я теперь реальное GD учел, а тогда не до конца было скомпенсировано. На данный момент с АЧХ проблема ушла, временные характеристики как в оригинале. Тем более ты сам написал, что на первых звуках дудки слышишь, что звуки играют по разному. Уверяю, что в живую (без микрофоно) все намного лучше .
Еще раз проводить запись влом. Т.к. очевиден тот факт, что есть разница.
Да и потом у многих есть микрофон, АС (динамики) и многие умеют сами измерять. Ничего сложного, чтобы попробовать не вижу. Взять реальную АЧХ и фазу динамика. Заменить значения АЧХ на 0дБ. Провести замер в ближнем поле, также заменить значения АЧХ на 0дБ. Стыковать фазу с измеренной в ближнем поле в диапазоне, где отражения не сильно действуют. Значения фаз можно примерно подогнать покрутив в настройках driver в лспкад значение delay. Восстановить по полученной АЧХ импульс, сделать реверс и послушать в фубаре.

[Fusion]

Мне passive больше понравилось

+100

[Игорь_ЕД]

Товарищи, а что мы слушаем? Собственно фильтры, или фильтры вместе с АС? Вот тут интересно было бы отделить мух от котлет и послушать отдельно только фазовые искажения фильтра. По идее фазовые искажения могут прослушиваться только на одном музыкальном инструменте - барабане. С целью выяснить это провёл следующий эксперимент - исходный музыкальный файл пропустил через цифровой фильтр, имитирующий кроссовер Линквица-Райли четвёртого порядка (на разных частотах). Никакой разницы в звучании исходного файла и файла, пропущенного через кроссовер, не обнаружил. На форуме www.diyaudio.com прочёл об аналогичных экспериментах. Люди делали тоже самое и разницы не обнаружили. Ну, думаю, есть же фазовые искажения, которые можно выслушать. Продолжил эксперименты. Файл пропущенный через кроссовер, пропустил через кроссовер ещё раз. Получился кроссовер восьмого порядка. Вот тут при тщательном прослушивании можно выслушать разницу. Как-будто добавляется эхо (типа отражения от стен). Но общее впечатление от музыки не портилось. Как-будто это такая задумка звукорежиссёра. Дальше смоделировал действие кроссовера 16-го порядка. Вот тут уже разница заметна. Причём исходник звучал лучше. При моделировании кроссовера 32-го порядка получил звук как из бочки, который слушать не приятно. Так что выяснил, что фазовые искажения действительно существуют. На мой взгляд пассивные фильтры высоких порядков на низких частотах раздела между НЧ и СЧ приводят к заторможенному басу. Механика этого дела описана в третьей книге Батя. Также подключение сабвуфера ведёт к заторможенному басу, поскольку уровень сабвуфера делают больше уровня сателлитов (так как-бы лучше звучит). Есть также мнение (надо будет проверить), что фазовые искажения даже от активного кроссовера на низких частотах приводят к смягчению удара барабана, при восприятии его не ушами, а телом. (Хотя насчёт восприятия удара телом - тоже спорно. Может это так тоже уши чувствуют).

[Svjatoslav_]

Товарищи, а что мы слушаем? Собственно фильтры, или фильтры вместе с АС? Вот тут интересно было бы отделить мух от котлет и послушать отдельно только фазовые искажения фильтра... Так что выяснил, что фазовые искажения действительно существуют. На мой взгляд пассивные фильтры высоких порядков на низких частотах раздела между НЧ и СЧ приводят к заторможенному басу.

Хорошее исследование.
Выходит, эти искажения заметны только при очень большом уровне, который на практике почти не встречается. Вполне возможно что сам активный кроссовер добавил немного своей отсебятины, не связанной с фазовыми искажениями. Что и ухудшило звук в итоге.

Обычно необходимости в фильтрах высоких порядков на разделе НЧ и СЧ не возникает.
Пассивных второго-третьего порядка более чем. Единственно что желательно в них применить, так это режекторный фильтр на основной резонанс СЧ головки, для снижения её добротности (часто она выше 0,7).

[mr-marlen]

Хорошее исследование.

Обычно исследование подтверждают графиками или иными материалами, а не словами вроде:

По идее фазовые искажения могут прослушиваться только на одном музыкальном инструменте - барабане.

Не правда. Я слышу при вторых порядках и не только на барабанах.

С целью выяснить это провёл следующий эксперимент - исходный музыкальный файл пропустил через цифровой фильтр, имитирующий кроссовер Линквица-Райли четвёртого порядка (на разных частотах). Никакой разницы в звучании исходного файла и файла, пропущенного через кроссовер, не обнаружил.

А я четко обнаруживаю.

Файл пропущенный через кроссовер, пропустил через кроссовер ещё раз. Получился кроссовер восьмого порядка. Вот тут при тщательном прослушивании можно выслушать разницу. Как-будто добавляется эхо (типа отражения от стен).

Странно, а я и с имитацией второго порядка на НЧ-СЧ-ВЧ уже прекрасно слышу.

Как-будто добавляется эхо (типа отражения от стен). Но общее впечатление от музыки не портилось. Как-будто это такая задумка звукорежиссёра.

Там не только эхо должно появляться, но и все звуки сливаются в кашу и становятся совсем не похожими на настоящие. Объяснение можно найти у Фурье.
И это вовсе не задумка звукорежиссера, а изменение формы сигнала звукорежиссера от времени.

Выходит, эти искажения заметны только при очень большом уровне, который на практике почти не встречается.

Тоже из серии предположений, что не имеет к реальности никакого отношения.

[Gofrey]

попробуйте железными способами добиться фазолинейности, мож и будет толк.

[mr-marlen]

попробуйте железными способами добиться фазолинейности, мож и будет толк.

А я по вашему какими способами добился?
И с чего вы взяли, что толку нету при таком способе? Виртуально поприсутствовали у меня дома ?
По такой методе как проделал я, кроме antecom, никто из здесь присутствующих не пробовал. И видимо не желает. Я никого и не заставляю.
Мозги, с непривычки, от такого потока информации начинают сильнее нагружаться. Уже прошла как неделя, а моему мозгу до сих пор очень сложно анализировать муз. информацию из своих теперь фазолинейных АС т.к. её кол-во увеличилось раза в 2. Помимо правильного отыгрывания звуков появилась и правильная сцена, и басы с комнатой по-другому взаимодействуют, и тихие звуки намного четче слышны.
Мне конечно не победить немного перепуганных и ленивых консерваторов, поэтому дальше спорить и что-то доказывать не особо желаю. Отвечать буду только на вопросы по теме.

[Svjatoslav_]

mr-marlen, а что у вас за АС, на которой это слышите?

[flipper]

Svjatoslav_, АС с купольным СЧ. У меня тоже с купольным СЧ, и я тоже прекрасно слышу разницу между 1м и 2м порядком фильтра.
Игорь_ЕД делает слишком глобальные выводы, не более того. Чтобы делать выводы, нужно сильно расширить эксперимент.
Сам по себе он интересен, конечно.
mr-marlen, Интересно, а в железный фильтр это можно вшить?
И второе, насколько сильно расплывается твой меандр вне оси - все таки фазолинейные АС в былые времена старались на коаксиалах делать..

[Ivanuch]

Игорь_ЕД,
Давайте подумаем, на сколько ваш эксперимент был далек от реальности:

1. НЧ динамик в ЗЯ это ФВЧ, как правило, 2-го порядка... с частотой среза существенно ниже частоты раздела кроссовера. На частоте раздела кроссовера он дает практически постоянную (может быть, с легкой зависимостью от частоты ) задержку по фазе.
2. ВЧ динамик это тоже, как правило, ЗЯ. Иногда, за счет работы задней камеры, с хитрыми свойствами. Вклад в фазовую характеристику и ее наклон существеннее в области раздела кроссовера.
3. ВЧ и НЧ динамики установлены в корпус на разную глубину - этим сразу достигается некоторый постоянный фазовый сдвиг одного динамика относительно другого. При прочих равных, это сразу ломает линейную фазовую характеристику системы. Чтобы это как то компенсировать мы делаем наклонные корпуса и ставит времязадерживающие цепи (т.е. фазовые фильтры)
4. Сами по себе фильтры Линквица Райли обеспечивают ровную передачу АЧХ. У них нет задачи обеспечивать линейную фазу. Они расчитываются при условии что на входе ФВЧ и ФНЧ сигналы с одинаковой абсолютной фазой и одинаковой зависимостью фазы от частоты... чего мы уже не наблюдаем в нашей гипотетической 2-х полосной системе. Примененные прямо в лоб в системе из двух динамиков с разным наклоном и разным абсолютным значением фазы на частоте раздера кроссовера они не дадут ту самую ровную АЧХ, ради которой применяются.
5. Наша задача была минимизировать отклонение фазы от лийнейной зависимости для системы в целом, чтобы получить равную задержку для всей полосы частот. Фильтры Линквица-Райли в этих условиях не полезны. Мы в некоторой степени всего-лишь пытаемся использовать общий подход, оспользованный в этих фильтрах - то есть получить на частоте раздела такие (примерно равные) характеристики по АЧХ и ФЧХ, чтобы при сложении они давали ровную суммарную АЧХ. При этом мы иногда применяем кучу дополнительных цепочек для коррекции индивидуальных АЧХ динамиков.

Имхо, если повторять ваш эксперимент, то один сигнал задерживать относительно другого, задавать им характериные индивидуальные фазовые характеристики, пытаться подобрать частоты среза для ветвей кроссовера НЧ и ВЧ, чтобы получить ровную суммарную АЧХ. И только тогда начинать сравнивать фильтры разных порядков и разных фазовых свойств. Все это видится мне весьма тягомотным и непростым.

[mr-marlen]

mr-marlen, а что у вас за АС, на которой это слышите?

https://forum.vegalab.ru/showthread....608-T-NeoCD3.0

mr-marlen, Интересно, а в железный фильтр это можно вшить?

Боюсь, что это возможно только в цифре. Т.к. это больше математическая операция, а не фильтрующая.

И второе, насколько сильно расплывается твой меандр вне оси - все таки фазолинейные АС в былые времена старались на коаксиалах делать..

В горизонтальной плоскости расплывается очень слабо. Т.к. там фазы между излучателями не сильно меняются. В вертикальной меняется сильнее и интереснее и это вполне естественно т.к. разность фаз между излучателями меняется сильнее. Но больше всего плывет из-за отражений. Отодвигая микрофон вперед назад можно избавляться от провала посередине прямоугольника на одной частоте, но получать провал или другую форму на другой частоте.

[flipper]

Боюсь, что это возможно только в цифре.

Разумеется. До цапа.

В вертикальной меняется сильнее

Ясно, этого и опасался

[Роман М]

В настоящий момент слушаю свою систему (TJL3W+Lynx17+Lynx03+Lynx D47) также c фазолинейной фильтрацией при помощи Foobar, convolver и корректирующего файла полученного после измерения АЧХ моих АС. Разница с обычным режимом действительно есть, не очень сильная, но уверенно заметная на слух. Выражается в более собранном и сфокусированном звучании. Вечером выложу файл по TJL3W, может кому пригодится.

[mr-marlen]

Разумеется. До цапа.

Зачем изобретать велосипед когда есть железный компьютер? Может он скоро совсем маленьким и бесшумным станет .
В принципе сам код математической операции convolution можно спокойно найти в интернете т.к. это математическая операция http://www.songho.ca/dsp/convolution/convolution.html. Сможет ли это делать проц. у USB транспортов это вопрос к разработчикам программного кода. Я на такое точно не способен.

[Ivanuch]

Мне пока не понятен вопрос получения качественного такта от микросхемки USB контроллера. Работать он, вроде, должен в изохронном режиме. Допустим, сформирует на выходе такт 256 * Fтакт. с ошибкой... как данные можно перетактировать, при постоянной ошибке по той же тактовой частоте на входе и выходе некоторого буфера?

[mr-marlen]

Ребята, если у вас в тракте CD проигрыватель, то вовсе не обязательно от него избавляться. Ведь совсем ничего не мешает взять в том-же фубаре и сделать Convert из 44,1kHz 16bit снова в 44,1kHz 16bit, но с применением в DSP convolvera. Затем записать на болванку и также наслаждаться.
Только надо будет учесть на сколько понижать в convolvere уровень сигнала, чтобы амплитуда за 0дБ не вылезала. А проверить правильность подбора файла компенсации можно с помощью прямоугольников 20Гц, 1кГц..., записав их на диск так же с обработкой DSP. Затем записать 20Гц прямоугольник на микрофон и посмотреть в том-же LSP LAB как обстоят дела с фазой и задержкой. Реальная задержка на басах больше, чем в симуляторе. Как учесть реальную я писал выше. Собственно и обо всем остальном тоже, кроме CD болванок . Подумаешь CD-RW (DVD-RW) будем вставлять вместо диска с красивой этикеткой.

[Dmitr_RE]

Игралси и я с фазолинейностью через комп - приколько. но решил капать в другом направлении.

[KAMIKAZE]

И каком же)?

[Игорь_ЕД]

Когда писал свой предыдущий пост, думал что речь идёт о фазовых искажениях, вносимых фильтрами, и вопрос стоит, как от них избавиться. При внимательном повторном прочтении понял, что вопрос стоит несколько глубже. Как-то случайно в сети натолкнулся на такую статью. Автор измерял передаточную характеристику акустической системы. Понятно, что она далека от идеальной. И вклад тут вносит и динамики и фильтры и акустическое оформление и бафл-степ и много чего ещё. Вопрос ставился, как учитывая эту характеристику, внести измнения во входной сигнал (при помощи цифровых фильтров), чтобы в итоге характеристика была ближе к идеалу. И на этом пути автор добился успехов (по его ощущениям и измерениям). На момент написания той статьи это было не актуально, потому что тогда это было дорого. Сейчас стоимость цифровых процессоров (встроенных в аудиокарту) уменьшилась, мощность их возросла, и любой может позволить себе такие эксперименты. Тем более, если карты позволяют отдельно производить фильтрацию для НЧ и СЧ/ВЧ канала. Т.е. вопрос надо ставить не про фазолиненйность, а как вообще линеризовать систему. Недавно в одном журнале (стерео-видео за этот год) прочёл описание одной дорогой брендовой акустики. Они делают так. На входе есть аналоговый сигнал. Они его преобразуют в дискретный. Дальше цифровые фильтры отдельно фильтруют НЧ и СЧ/ВЧ часть. Причём вносят какие-то временные задержки, чтобы компенсировать временные задержки кроссовера, и сделать систему более фазолинейной. Затем два разделённых сигнала преобразуются в аналоговый. НЧ-сигнал усиливается встроенным усилителем. СЧ/ВЧ - сигнал - внешним усилителем. Обозреватель хвалит ту систему и говорит, что они добились хорошей слитности звучания.

---------- Добавлено в 19:00 ---------- Предыдущее сообщение в 18:40 ----------

К предыдущему. Журнал - Салон аудио и видео. 3 - 2011. Система - Legacy Audio Whisper XD.

[KAMIKAZE]

Это совсем другое, выставить задержку это ниче фазолинейного не даст. В моей 4-х полоске выставлено, обычный клевый звук, ничего более. Проц который в ней Xilica DLP4080 самый обычный. А нужно - FIR. И стоить он будет от 1к дол.

Более менее адекватное на рынке - http://holmacoustics.com/dspre1_introduction.php и автохрень от пионэра https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1431006