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 .

[Merstan]

Вопрос к опытным товарищам: какая крутизна спада оптимальная для ФИР кроссовера?

Максимально возможная, лишь бы тапов хватило на все.

[Ясен Пень]

Вопрос к опытным товарищам: какая крутизна спада оптимальная для ФИР кроссовера?

Здравствуйте!

Есть хороший ресурс (и софт, платный), автор которого давно занимается рассматриваемой темой - http://www.audiovero.de/en/index.php
Страничка с разнообразной документацией - http://www.audiovero.de/en/documents-and-tutorials.php
Документ конкретно по теме вашего вопроса - http://www.acourate.com/freedownload/XOWhitePaper.pdf

В последнем, на мой взгляд, очень хорошо обосновывается рациональный подход к выбору тех или иных характеристик фир-фильтров, как с точки зрения их амплитудно-частотных, так и временнЫх (переходных) характеристик.

[Dobrota]

Ясен Пень, да, очень хорошая программа, я тоже такую использую. Но есть и свои минусы в ней. Основной минус - что с каждым днем она дорожает как на дрожжах из-за курса евро Хорошо, что успел ее купить вовремя..
Вы использовали ее на практике? Не пробовали корректировать фазы отдельно по полосам и сонастраивать полосы по фазам?

lugshaa, по поводу крутизны спада - конкретно в этой программе я использовал очень крутые фильтры (около 250 дб/окт) - такие фильтры рекомендовал разработчик этого ПО. На слух звучат очень хорошо, предзвона никакого нет.
Но это наверное еще зависит от конкретной программы. Не факт, что в другой такие крутые фильтры будут звучать нормально. Также еще зависит в каком формате делаются вычисления. Например, rephase работает в 32-битном режиме, а Acourate в 64-битном.

[lugshaa]

я использовал очень крутые фильтры (около 250 дб/окт) - такие фильтры рекомендовал разработчик этого ПО. На слух звучат очень хорошо, предзвона никакого нет.

А как в сравнении, например с 48 дБ/окт?
Не пробовали DRC Designer? Она бесплатная. Интересно у них принцип одинаковый?

[Dobrota]

lugshaa, пробовал фильтр R-Bessel в этой же программе, там на High Pass Filter всегда 12 дб/окт, но он нам не подошел по конструктивным соображениям, нужен был более крутой раздел.
DRC Designer не пробовал и не изучал, в Acourate тоже есть комнатная коррекция. Пробовал ее использовать для своей комнаты - на слух очень понравилось, но опять же почти не тестировал ее, т.к. система используется в большом зале и комнатную коррекцию пока вообще пытаемся избегать, потому что еще и точки прослушивания нет конкретной.

Тестировал в свое время rephase по схеме Reaper - конвольвер Voxengo Pristine Space. По графикам красота - АЧХ/ФЧХ можно сделать какой угодно красивой, а на слух звучит отвратительно. Наверное, настраивал что-то неправильно. Но потом вычитал, что конвольвер Voxengo Pristine Space совсем не подходит для такой обработки. А также Vitkors объяснял тут на форуме, что при 32-битной цифровой обработке(как в rephase) на выходе имеем 12-битный звук.

[mr-marlen]

Но потом вычитал, что конвольвер Voxengo Pristine Space совсем не подходит для такой обработки.

Я особых проблем не отмечал.

А также Vitkors объяснял тут на форуме, что при 32-битной цифровой обработке(как в rephase) на выходе имеем 12-битный звук.

Объяснять можно много чего. Возьми сгенерируй 32 битный FIR фильтр и примени его к идеальному 24битному синусу. В настройках фильтра поставь уменьшение амплитуды после фильтрации на 10дБ. Затем пусти оригинал и пост фильтровый сигналы на реальный ЦАП. Готов поспорить, что там будет не менее 16бит.

[Dobrota]

Я особых проблем не отмечал.

Ты же говорил, что ты не отстраивал систему с фир-фильтрами? Я имею в виду реальную прослушку и сравнение с другими системами, а не по измерениям.
Не помню уже, где читал, может на diyaudio или еще где-то по поводу Voxengo Pristine Space. Писали, что он изначально задуман как ревербератор, и на качеству обработки звука в конвольвере там особого внимания не уделялось. Опять же он работает в 32-битном режиме, и на форуме Voxengo народ плакался и просил выпустить 64-битную версию. Кроме того в нем нельзя выставлять задержки по каналам. Ну и в дополнение - я пробовал слушать и сравнивать одинаковые фильтры из rephase с абсолютно одинаковым трактом - в первом случае с конвольвером Voxengo Pristine Space, во втором случае через конвольвер JRiver - JRiver явно выигрывал.
В общем у Voxengo Pristine Space оказалось очень много минусов перед JRiver и ни одного плюса. Даже если большая часть этих причин надумана, то JRiver все равно удобнее использовать, потому что он уже встроен в проигрыватель, не нужно никаких сторонних программ и плагинов.

Объяснять можно много чего. Возьми сгенерируй 32 битный FIR фильтр и примени его к идеальному 24битному синусу. В настройках фильтра поставь уменьшение амплитуды после фильтрации на 10дБ. Затем пусти оригинал и пост фильтровый сигналы на реальный ЦАП. Готов поспорить, что там будет не менее 16бит.

Для меня это уже не совсем актуально, т.к. проблема уже решена. Но мой реальный опыт подтвердил теорию Vitkors*а.
Если у тебя получится отстроить систему с rephase и проверить все это на практике - я буду очень рад. Было бы очень интересно послушать опыт людей, отстроивших фир-систему.

[mr-marlen]

Ты же говорил, что ты не отстраивал систему с фир-фильтрами? Я имею в виду реальную прослушку и сравнение с другими системами, а не по измерениям.

Т.е. ты считаешь, что применение общего фильтра на всю АС не означает, что эта система с FIR фильтрацией? Я применял такое. Разница в звучании в пользу FIR даже с Voxengo. Вот с конвольвером фубара дело действительно было фигово.

Кроме того в нем нельзя выставлять задержки по каналам.

В Рипере можно использовать родной VST. Потоки элементарно направляются из трэка в трэк.

В общем у Voxengo Pristine Space оказалось очень много минусов перед JRiver и ни одного плюса. Даже если большая часть этих причин надумана, то JRiver все равно удобнее использовать, потому что он уже встроен в проигрыватель, не нужно никаких сторонних программ и плагинов.

Возможно так и есть, но я с Voxengo не отмечал проблем. Ты хоть 256 битами обрабатывай толку нет, если ЦАП в лучшем случае дает 20Бит. Ухудшение происходит не потому, что кривая обработка программой, а потому что после фильтрации амплитуду надо уменьшить на величину около 10дБ. 20Бит у ЦАП дает около -120дБ в лучшем случае. Будет не -110, а -100дБ - мне на это фиолетово.

Ну и в дополнение - я пробовал слушать и сравнивать одинаковые фильтры из rephase с абсолютно одинаковым трактом - в первом случае с конвольвером Voxengo Pristine Space, во втором случае через конвольвер JRiver - JRiver явно выигрывал.

Может в Voxengo был клипинг?

Я как-нибудь проведу эксперимент. Синус 1кГц 24бит через voxengo и через Jriver. Посмотрим что покажут спектры. Но более чем уверен разница будет настолько не существенной, что все снова упрется в качество реализации.

Если у тебя получится отстроить систему с rephase и проверить все это на практике - я буду очень рад. Было бы очень интересно послушать опыт людей, отстроивших фир-систему.

К сожалению это будет не скоро.

[Dobrota]

Т.е. ты считаешь, что применение общего фильтра на всю АС не означает, что эта система с FIR фильтрацией? Я применял такое. Разница в звучании в пользу FIR даже с Voxengo. Вот с конвольвером фубара дело действительно было фигово.

Я всего лишь имел в виду этот пост

Может в Voxengo был клипинг?

Нет, дело было не в клиппинге. Это кстати уже обсуждалось в той же теме.

[bondar100]

ЦАП в лучшем случае дает 20Бит

Вроде как у Доброты по паспорту ЦАП дает 32 бита. Или я ошибаюсь?

[mr-marlen]

Вроде как у Доброты по паспорту ЦАП дает 32 бита. Или я ошибаюсь?

Если правильно, то принимает 32 битные цифровые данные. На выходе в лучшем случае 20бит.

Нет, дело было не в клиппинге. Это кстати уже обсуждалось в той же теме.

Тупо взял и сгенерировал синус 1кГц 24бит 44,1кГц. Пропустил через FIR фильтр используя Voxengo с уменьшением амплитуды на 10дБ.
Какая огромная разница...
Кроме как потери в 1-2 бит из уменьшения амплитуды и соответственно приближении к шумовой полке при подаче сигнала на реальный ЦАП никаких проблем не вижу. Ну пусть ЦАП реально дает 18бит. 16бит после моего FIR фильтра точно остается до шумов и искажений, а этого с лихвой.
Основная проблема - уменьшение амплитуды сигнала после FIR фильтра, остальное надумано.

---------- Сообщение добавлено 00.34 ---------- Предыдущее сообщение было 00.00 ----------

Сделал стерео микс и послал через фубар на лин. вых. зв. карты Julia. Выход зв. карты соединен с входом.
Третий скрин ползунок в фубаре 0дБ, четвертый -5дБ.

[Dobrota]

mr-marlen, поясни, пожалуйста, как по этим графикам понять, что конкретно Voxengo Pristine Space дает 16-битный сигнал? И если он и дает на выходе 16-битный сигнал, это не отменяет, насколько я понимаю, что ему хватает точности только для обработки 12-битных сигналов. Я не очень разбираюсь в этой математике, потому и спрашиваю. Вот что писал по этому поводу ViktKors https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1883083

"П.С. Устоявшийся по факту формат в комповой обработке - 32 бита с плавающей точкой - имеет за вычтом матиссы 24 значащих разряда. Т.е. обладает точностью, достаточной для обработки 12-битных сигналов.
Естественно, во многих случаях это дает вполне сносный звук. А за счет выигрыша по остальным акустическим параметрам это может показаться большим шагом вперед.
Но хотелось-бы хотя-бы бит 16-20, а лучше так и все 24.."

Эти измерения делались по одинаковым трактам? Т.е. звук перехватывается рипером - а потом в первом случае с фир-фильтром в Pristine Space, а во втором случае без плагина PS?

Основная проблема - уменьшение амплитуды сигнала после FIR фильтра, остальное надумано.

Да, осталось только самое главное, проверить еще на битперфектность и устроить реальное прослушивание. В сравнении с любым другим кроссовером.
Я для себя это уже давно сделал. Можно еще несколько лет теоретизировать(тема была создана 3 года назад) насколько хорош Voxengo, но гораздо проще устроить прослушку - это совсем несложное дело, тогда все вопросы отпадут, и появятся новые
Вот здесь, например, проводили тесты конвольвера JRiver*a на побитовую точность еще на этапе его разработки и внедрения.

[mr-marlen]

mr-marlen, поясни, пожалуйста, как по этим графикам понять, что конкретно Voxengo Pristine Space дает 16-битный сигнал?

1 бит около 6дБ. Подели разницу между пиком сигнала и самой высокой гармоникой на 6.

И если он и дает на выходе 16-битный сигнал, это не отменяет, насколько я понимаю, что ему хватает точности только для обработки 12-битных сигналов.

И почему же шумовая полка не поднялась до -62...72дБ?

Эти измерения делались по одинаковым трактам? Т.е. звук перехватывается рипером - а потом в первом случае с фир-фильтром в Pristine Space, а во втором случае без плагина PS?

Я преобразовал трэк в фубаре с помощью Voxengo. На получившихся файлах смотрел спектры. Вначале сами файлы, а затем их воспроизводил зв. картой и записывал.
Могу пустить в режиме реального времени, но разницы не будет.

Да, осталось только самое главное, проверить еще на битперфектность и устроить реальное прослушивание.

О какой бит перфектности идет речь в FIR фильтрах? Её нет по определению FIR.

Вот здесь, например, проводили тесты конвольвера JRiver*a на побитовую точность еще на этапе его разработки и внедрения.

Только не учли, что динамики и цапы не идеальны и если эти неидеальности компенсировать, то никакой бит перфектности не будет.
Особого смысла в FIR фильтре без коррекции кривостей излучателя не вижу.

Если идти дальше, то я могу написать что JRiver мусор по сравнению с Advanced Vector Extensions. Начиная с coreiN Sandy Bridge на Intel можно сделать хоть 256 бит FIR фильтры и человек их сделал, да еще и плагин написал https://sites.google.com/site/koonau...fir-vst-plugin, который интегрирован в Рипер.
На AMD процах тоже есть инструкции, возможно с AMD тоже будет работать. Инструкции есть и на 512бит.

Весь вопрос в другом. На кой это нужно?
Особенно обрати внимание на разницу между цифровыми сигналами до FIR и с FIR в программном виде и после их пропуска через ЦАП, АЦП.

[lugshaa]

Ребята, а вам не кажется, что вы настолько углубились в теорию, что забыли о практике Вот бы ваши знания приложить на практике и создать рабочую схему применеия ФИР и DRC, а заодно и проверить где нужна фазолинейность, на выходе АС или в точке прослушивания.
Это я не в обиду пишу, а как пожелание.

[Dobrota]

Начиная с coreiN Sandy Bridge на Intel можно сделать хоть 256 бит FIR фильтры и человек их сделал, да еще и плагин написал https://sites.google.com/site/koonau...fir-vst-plugin, который интегрирован в Рипер.
На AMD процах тоже есть инструкции, возможно с AMD тоже будет работать. Инструкции есть и на 512бит.

Весь вопрос в другом. На кой это нужно?

Я пытался в свое время запустить этот плагин. Работал у меня он очень глючно. Потом когда я выставлял задержку с помощью VST_KoonDelay - там максимальная задержка очень мала, и мне этого не хватало. И когда я хотел проверить работу этого плагина по двухканальным измерениям - я так и не убедился, что он работает правильно. Сам функционал в плагине очень слабенький, и нет никакого контроля над фазой.

lugshaa, я как раз в первую очередь практикой и занимаюсь, пытался настраивать разными способами и слушать. Пока я остановился на Acourate. Если найдется что-то лучше - то буду его пробовать.
А что подразумевается под выходом АС? У каждого динамика свой выход А фазолинейность нужна в точке прослушивания.

[lugshaa]

Пока я остановился на Acourate.

Расскажите поподробнее. Как он работает, какие улучшения дает. Как на слух? В какой системе применялся? Насколько я понял там реализована DRC, или своя система? Все это интересно, т.к. очень мало информации о реальном применении подобных систем.

[bondar100]

Кроме как потери в 1-2 бит из уменьшения амплитуды и соответственно приближении к шумовой полке при подаче сигнала на реальный ЦАП никаких проблем не вижу. Ну пусть ЦАП реально дает 18бит. 16бит после моего FIR фильтра точно остается до шумов и искажений, а этого с лихвой.
Основная проблема - уменьшение амплитуды сигнала после FIR фильтра, остальное надумано.

Насколько я понимаю, разница битности будет слышна на малых сигналах. В некомпрессированной музыке встречаются сигналы величиной -40 Дб и даже -50 Дб по отношению к максимуму. А это означает, что для передачи таких сигналов из "достаточных" 16 бит остается только 8 бит - это маловато для Хиенда. Получается, что для малых сигналов у нас будут искажения.
И есть еще момент, связанный с битностью. 20 лет назад я занимался низкоуровневым программированием. Из-за этого мне кажется, что для того, чтобы на выходе преобразований иметь полноценный 32-х разрядный сигнал мы сами преобразования должны делать в 64-битном формате. Убей бог, уже не помню, почему. Если тут есть программисты низкого уровня, пусть что-нибудь отпишутся по этому поводу (может я чего-то и напутал).

[Jazzer]

bondar100, Я не низкого уровня, но да, был спич по этому поводу лет 10-15 назад. Склероз шепчет, что это касалось реализации математики конкретно в PC-семействе процев, и до эры фактической 64-разрядности в PC. Была там некая лёгкая препона с экспоненциальным (?) представлением чисел.
Кажется, для embedded процев и современных PC -не актуально.

[mr-marlen]

Насколько я понимаю, разница битности будет слышна на малых сигналах.

Скорее всего не будет. Во всяком случае я не отмечаю проблем. Убавь при воспроизведении в фубаре цифровой регулятор громкости на -10дБ и послушай.

В некомпрессированной музыке встречаются сигналы величиной -40 Дб и даже -50 Дб по отношению к максимуму. А это означает, что для передачи таких сигналов из "достаточных" 16 бит остается только 8 бит - это маловато для Хиенда.

Я не отрицаю, что 20 бит лучше 16 бит, но дело в том, что большинство записей 16 бит с дизеренгом и у всех у них остается по 8 бит при сигналах -40, -50дБ, поэтому в общем и целом если ЦАП от 0дБ шкалы дает реальные 16 бит, то этого достаточно. Вся разница с FIR будет в том, что шумовая полка поднимется на 10 дБ.

Получается, что для малых сигналов у нас будут искажения.

Ты мне скажи какой у тебя в комнате уровень шума и с какой громкостью ты слушаешь, а я тебе скажу есть у тебя запас у связки АС - шум комнаты хотя-бы в 16 бит .

Из-за этого мне кажется, что для того, чтобы на выходе преобразований иметь полноценный 32-х разрядный сигнал

Я еще раз задам вопрос зачем тебе 32-х разрядный сигнал, когда твой ЦАП больше 20 разрядов воспроизвести не может, записи сделаны в 16 разрядах и ты еще не учел АС-шум комнаты?

[lugshaa]

mr-marlen, Немного поизучал мат.часть и хочу спросить: какое отличие между "фазолинейными АС" и DRC на средних и высоких частотах? По описанию DRC видно, что на СЧ-ВЧ используется очень маленькое окно измерений, и фактически правится только прямое излучение АС, то, за что Вы ратуете. А на НЧ окно увеличивается и правка происходит уже АС+комната, что и нужно делать. Причем, настройками можно в очень широких пределах менять зависимость ширины окна от частоты.