О фазолинейности..

[mixxxxxer]

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

Перечитывал тут статьи Кресковского на тему "Transient Perfect Crossover", ну и решил попробовать как все же "звучат" АС с абсолютно фазолинейной фильтрацией.. Системка, на которой я "играюсь", позволяет сделать такое - это 3-х полосная активка, "питаемая" от многоканальной зв карточки (прикупил тут по случаю старенькую ESI ESP1010 взамен своей еще более старенькой ESI WT192L). Проигрыватель - программный плеер foobar2000 + plugin-ы: foo_dsp_xover для разделения стерео в 6-ти полосное стерео (по 3 полосы на канал, "родная" фильтрация отключена), foo_dsp_vst - VST-хост для вставки в путь сигнала VST-эффектов и сам эффект - convolverVST.dll (приблуда, позволяющая делать многоканальную цифровую FIR-фильтрацию). Можно было бы обойтись только vst-хостом (convolverVST и сам умеет расщеплять полосы), но в xover-е удобно выставлять временнЫе задержки на полосах прямо во время воспроизведения..

Получился примерно такой путь сигнала:

стерео-файл > стерео по 3 полосы > фазолинейные FIR-фильтры на каждую полосу > цапы зв карты > полосные уси > динамики

Импульсы для фазолинейных фильтров сгенерил в Адобе: взял дельта-функцию (1 сек "тишины", посрединке сэмпл = 1), отфильтровал ее бесселем 2-го порядка, развернул, снова отфильтровал тем же бесселем, снова развернул. И так для каждой крайней полосы, для средней - то же, но для обоих краев. Получил симметричные импульсы для фазолинейных фильтров 4-го порядка с выравниванием как-то там почти по Бесселю..

"Свинтив" всю эту конструкцию, принялся за "настройку" - раз ты, зараза, вся такая теперь фазолинейная, значит должна выдавать мне чистый, неискаженный меандр. По меандру и стал настраивать. Подвигал задержки полос взад-вперед, уровни вверх-вниз, в конце концов получил что-то более-менее похожее на меандр (см. первую картинку, меандр 1KHz, мик на расстоянии 0.5м от сч-дина по оси "прослушивания").

Ну, дай, думаю, теперь послушаю, на что ж это похоже? Включил.. И офигел..

Произошло то самое чудо, о котором как-то всегда мечталось, но достичь его все как-то не удавалось.. Нет, ну конечно и раньше была и ровная ачх-а, и "правильное" для LR4 (ранее самый любимый фильтр) сопряжение фаз и т.д. и т.п. И играло все это хорошо, ровно так, тонально верно.. Но все это было всегда только "похоже", только "напоминало".. Присутствовала во всем этом всегда некая фальшь..

А тут.. Такое впечатление, что воздух в комнате загустел и в нем натурально материализовались люди, инструменты, звуки.. Зв сцена распахнулась - вглубь, вширь, вверх, вниз.. Музыка стала какой-то осязаемой, плещущейся, дышащей как море или теплый ветер..

Сказать, что испытал шок - ничего не сказать.. Просто полностью утонул в происходящем.. Начал слушать часов в 8 вечера, опомнился и с трудом оторвался где-то в час ночи..

В конце концов начал "гонять" все это на всяких сложных участках, - перегруженные эл гитары, хор с органом, форте оркестра, - про которые помнил, что там раньше наблюдались "каша" и прочие гадости.. Теперь же состояния "каши" достичь нигде так и не сумел - если оркестр делает "все вместе и громко" - то, блин, он именно это и делает.. А струны у контрабаса хочется подойти и "ущипнуть" самому.. В общем, сказка какая-то..

Кстати, когда раньше разбирался с фазолинейными фильтрами, естественно прочитал и то, что акуст сложение не эквивалентно электрическому (что правда), и, даже если удастся точно сложить в одной точке (или на одной оси) акуст сигналы, то в соседних точках они уже точно никогда не сложатся, станут слышны предзвучия и т.п.. И сам здесь и в др местах неоднократно повторял этот тезис.. Теперь мое имхо такое - переживания по этому поводу сильно преувеличены.. Двигаясь довольно далеко как влево-вправо, так и вверх-вниз от свитспота разрушения звук картины я заметить не сумел..

Короче, запал я на эту байду.. Рекомендую, у кого есть такая же возможность "на коленке" сконфигурировать аналогичную систему, обязательно попробовать и послушать - имхо, оно того стОит..

PS. Снял (скриншоты слева-навправо, начиная со второй картинки): ачх+фазу и меандр по оси, 15 градусов вверх, 15 градусов влево - равносильно тому, что с 2.5 метров расстояния прослушивания я либо сижу на диване (0 гр), стою (+15 гр), лежу поперек (15 гр вбок). Все снимал с 25 см от панели АС по оси сч дина, вуфер нч отключен, у сч идет неустранимый спад ниже 200Hz (встроенный фильтр сателлитных м/м усилителей, которыми питаю систему), спад выше 12KHz - естественный внеосевой спад вч дина, характерная "пила" ачхи - хорошая иллюстрация краевой дифракции от малюсенького корпуса сателлитов. Собственно, спад сч дина (и без "подпорки" нч вуферов) начиная с 200Hz есть причина волнообразного изгиба на полке меандра.. Но не суть - видно, что в пределах +/-15 градусов от центра свитспота меандр более-менее сохраняется.. А играет по-прежнему с удивительным "эффектом присутствия", сейчас слушаю Бреговича и "брожу" между музыкантами его ансамбля..

PPS. Ссылки на фубарные dsp по теме: convolverVST - http://convolver.sourceforge.net/index.html, foo_dsp_vst - http://pelit.koillismaa.fi/plugins/show.php?id=205, foo_dsp_xover - http://xover.sourceforge.net/. Проверена их работа на версии фубара 0.9.4.

PPPS. По просьбам ленящихся гуглить камрадов выложил напрямую convolverVST (устанавливается сам), foo_dsp_vst и foo_dsp_xover (копировать в components фубара). foo_dsp_xover требует для работы длл-ину msvcr71.dll (копировать в Windows\System32).

Но все эти "приблуды" нужны тогда, когда хочется использовать фильтрацию на основе своих фир-фильтров. Если хочется просто попробовать, то проще включить в фубаре foo_dsp_channeldividerF - двухполосный фазолинейный фильтровщик, написанный одним японцем (или то же, но на конце F3 - это трехполосная версия). Двухполосный можно взять здесь (оба плюс описание на японском есть на сайте автора - http://www.aedio.co.jp/download/).

[mAxSpace]

На имп хар-ке видно (пост 94, правая картинка, слева от гл пика), что он "длится" менее 1ms (~0.2-0.5ms - зависит от порядка и типа фильтра).. Такие эффекты "услышать" невозможно.. Но на самом деле они вносят свой вклад в фильтрацию, какой именно - дело темное и долгое для объяснения.. На слух я, естественно, никакого предзвона не слышу..

Ну тогда все нормально.
У ламп ведь тоже електроды "трясутся" - и многие от этого кайф получают

[olvicgor]

Признаться, уважаемый sia_2, я ничего не понял из Вашего поста. Прочитав его, может сложиться впечатление, что проблемы все уже давно решены даже в бытовых ресиверах. Это утверждение кажется мне странным. Возможно я отстал от жизни, но до недавнего времени даже на уровне технической реализации все эти бытовые МСАСС, YPAO и т.д. были инструментом, решающим очень примитивную задачу - выравнивание АЧХ в точке нахождения слушателя (измерительного микрофона). Про оптимизацию формы (имеется ввиду тема данной ветки) импульсной характеристики "в быту", признаться, слышу в первый раз. Более того, даже задача выравнивания АЧХ в ресиверах решается очень грубо, поскольку эквализация в действительности является лишь квазипараметрической, т.е. выполняется в жестко фиксированных на частотной оси третьоктавных полосах при ограниченном числе корректируемых полос. При этом, коррекция глубоких провалов на АЧХ по очевидным причинам вообще не может быть решена цифровой фильтрацией.
Конечно, можно попытаться зашить алгоритм подстройки и по форме импульсной характеристики, но сохранить плоскую АЧХ при этом точно не удастся. Для этого ресивер должен был бы иметь информацию о конструкции АС (геометрии расположения драйверов) и схеме кроссовера.
По сути эта задача как-то решаема только в рамках активной АС ("все в одном") да и то только для очень маленькой пространственной зоны.
"Цифра"никак не сможет расширить "сладкую" зону, если геометрия АС неудачная.

Добавлено через 11 минут

Но вот согласовать "прямой" и "диффузный" звук в более-менее значимой области пространства - можно только при правильном проектировании АС,

А есть ведь еще и ранние отражения. И вообще, строго говоря, само понятие АЧХ в точке нахождения слушателя, если эта точка дальше радиуса гулкости, теряет смысл.

[mAxSpace]

Да видимо пока люди не послушают своими ушами - ни чего не поймут.

Нароминает ситуацию - когда люди землю считали плоской.

МИСТИКА --- НО ИГРАЕТ ПОЧТИ ПОД ЛЮБЫМ УГЛОМ

[mixxxxxer]

По сути эта задача как-то решаема ... только для очень маленькой пространственной зоны.

Не соглашусь.

Предположим мы находимся в безэховой камере на расстоянии 2.5 метра от фронтальной панели АС.

Расстояние между ВЧ и СЧ динами, допустим, равно 10см. Нас интересует изм звук картины при отклонении от гл оси порядка +/-15 градусов - допустим мы слушаем сидя (уши на высоте 1 м), встали (высота 2 метра), легли (высота 0 метров). В жилой комнате других вариантов вроде бы больше нет..

С какой частоты начнет сказываться разность фаз СЧ и ВЧ динов в области их совместной работы? Утрируя, положим наши дины точечными ист звука..

Очевидно, что наиболее фатальные "возмущения" будут там, где разность фаз приближается к пи. Это произойдет в наших условиях прослушивания где-то на 4600 герц при макс отклонении вверх или вниз.

Предположим, область совместной работы при 4-м порядке и разделе на 1.5К равна 1-й октаве вверх и вниз, т.е. 750 и 3000 герц => мы не попадаем в критическую зону, т.к. она лежит выше.

Т.е. если мы не утягиваем область совместной работы слишком сильно вверх по частоте (режем достаточно низко и достаточно "круто"), то можно надеяться, что область свитспота окажется достаточно большой..

[olvicgor]

Предположим мы находимся в безэховой камере

Само по себе уже очень сильное допущение И часто Вы слушаете музыку в безэховой камере? Думаю, что все же нет.
А в реальном помещении - стандартной двадцатиметровке - диффузное поле комнаты будет больше прямого звука АС на таком расстоянии раза в три - четыре. Потому все дальнейшие Ваши выкладки могут быть приняты только для рассмотрения прямого звука. Т.е. звука до появления ранних отражений и установления диффузного поля. Но тогда получается, что для случая реального помещения мы говорим только о свойствах одиночного короткого импульса. Ну, допустим, хотя музыка, очевидно, состоит не только из таких сигналов.

С какой частоты начнет сказываться разность фаз СЧ и ВЧ динов в области их совместной работы? Утрируя, положим наши дины точечными ист звука..

Смотря на что сказываться? На форму АЧХ? Или на фазу?

С какой частоты начнет сказываться разность фаз СЧ и ВЧ динов в области их совместной работы? Утрируя, положим наши дины точечными ист звука..

Странно. А почему мы рассматриваем только область совместной работы? А более высокие частоты Вас не интересуют? Мы ведь не о сохранении плоской АЧХ говорим, а о сохранении фазы, причем во всей частотной полосе. Или нет? Тогда о чем мы говорим?
С точки зрения сохранения плоской АЧХ Вы правы, а вот с фазой...
Да, и еще. Совсем забыл. Есть ведь и еще одно измерение - горизонтальное. Почему-то принято забывать, что слушаем-то мы обычно две АС, а не одну. Если представить себе, что АС дают одинаковый сигнал (КИЗ на фонограмме точно в центре сцены), то при отклонении слушателя от точки равноудаленной от обоих АС даже на несколько сантиметров все становится просто ужасно Интерференция между сигналами АС даже для прямого сигнала изуродует АЧХ на верхах как бог черепаху. А импульсы от двух АС сложатся с зедержкой и их сумма уже будет непохожа на исходный импульс.

[mixxxxxer]

Смотря на что сказываться? На форму АЧХ? Или на фазу?
А почему мы рассматриваем только область совместной работы?

Вообще, зачем мы сохраняем лин фазу? По идее, это способствует "уточнению" (от слова "точка") АС со всеми вытекающими..

АС призваны имитировать звучание исполнителей.. Насколько я представляю себе принципы совр стерео звуковоспроизведения, наиболее точная имитация достигается именно тогда, когда АС ведет себя как точечный источник звука с ровной ачх и лин фазой..

Я исходил из того, что за пределами области совм работы "работает" только один дин. Один дин - в первом приближении более-менее "точечен". В области совместной работы излучают два (в лучшем случае, а то и три и более) дина. Т.е. уже ни в каком приближении не точечный источник.

Фаза в нашей системе вроде как линейная, но источник стал распределенным. Вот и надо оценить, как он будет вести себя в частотном диапазоне, в котором он является распределенным (т.е. в обл совместной работы) и в интересующем нас телесном угле (свитспоте)..

Для фазолинейной системы, если это = фазоминимальная система, ачх и фчх функционально зависимы, так что вопрос, что мы сохраняем, риторический..

А что касается отражений.. Конечно, комната должна быть "хорошей" с этой точки зрения. С другой стороны, если бы мы слушали непосредственно исполнителей, то отражения ведь никуда не делись бы? Мы бы просто слушали исполнителей в нашей комнате.. Так же бы и "звенело", и "бухало".. Ладно, шучу.. Надо бы, кстати, посмотреть, что там с радиусом гулкости в моих "хоромах"..

[olvicgor]

Вообще, зачем мы сохраняем лин фазу? По идее, это способствует "уточнению" (от слова "точка") АС со всеми вытекающими.

Признаться, не уверен, что фазу надо сохранять. Да вроде об этом говорят и исследования.

АС призваны имитировать звучание исполнителей.. Насколько я представляю себе принципы совр звукозаписи, наиболее точная имитация точечного ист достигается именно когда АС ведет себя как точечный источник звука с ровной ачх и лин фазой..

К сожалению, сам принцип стереовоспроизведения во многом обесценивает борьбу за точеность. Ведь исходный сигнал - звук ОДНОГО инструмента имитируется ДВУМЯ очень сильно пространственно разнесенными АС, а ушей у человек два и оба они одновременно не могут находится на одинаковом расстоянии от обоих АС (т.е. в одной точке). Не говорю уже о смещении слушателя относительно центра.

А что касается отражений.. Конечно, комната должна быть "хорошей" с этой точки зрения. С другой стороны, если бы мы слушали непосредственно исполнителей, то отражения ведь никуда не делись бы? Мы бы просто слушали исполнителей в нашей комнате.. Так же бы и "звенело", и "бухало".. Ладно, шучу.. Надо бы, кстати, посмотреть, что там с радиусом гулкости в моих "хоромах"..

На средних получите меньше метра.

[mixxxxxer]

Признаться, не уверен, что фазу надо сохранять. Да вроде об этом говорят и исследования..

А вы попробуйте.. Исследования я тоже читал.. Практика оказалась интереснее..

[sia_2]

Разберем по пунктам.

Конечно, можно попытаться зашить алгоритм подстройки и по форме импульсной характеристики, но сохранить плоскую АЧХ при этом точно не удастся. Для этого ресивер должен был бы иметь информацию о конструкции АС (геометрии расположения драйверов) и схеме кроссовера.

Хороший алгоритм подстройки работает именно по форме импульсной характеристики в точке расположения микрофона. АЧХ с ней жестко связана, т.к. модуль преобразования Фурье от автокорелляционной функции белого шума (это и есть импульсная характеристика), пропущенного через исследуемую систему, дает АЧХ, а преобразование Фурье от кросс-корелляционной функции дает уже комплексную АЧХ (т.е. и АЧХ, и ФЧХ). Таким образом получается вся необходимая информация об АС и комнате для данной точки расположения микрофона в линейном приближении (когда нелинейными эффектами в усилителе/АС можно пренебречь) и без учета направленности. Некоторые проблемы есть на НЧ из-за плохого отношения сигнал-помеха (естественные шумы), но они решаются накоплением/усреднением. Информация о конструкции АС для этого не нужна.

Прочитав его, может сложиться впечатление, что проблемы все уже давно решены даже в бытовых ресиверах. Это утверждение кажется мне странным. Возможно я отстал от жизни, но до недавнего времени даже на уровне технической реализации все эти бытовые МСАСС, YPAO и т.д. были инструментом, решающим очень примитивную задачу - выравнивание АЧХ в точке нахождения слушателя (измерительного микрофона). Про оптимизацию формы (имеется ввиду тема данной ветки) импульсной характеристики "в быту", признаться, слышу в первый раз.

Оптимизация импульсной характеристики - это давно известное решение, ибо математический аппарат обратной свертки известен давно, и широко применяется с 60-тых годов прошлого века. Пример - Schaefer R. Echo Removal of Discrete Generalized Linear Filtering, TR466, Research Laboratory of Electronics, MIT, 1969. Первоначально все это было обкатано в радио/сейсмо/гидролокации, т.е. на деньги военных. Далее - стало общим местом.
Ссылку на продукт 15-летней давности я найти сейчас не могу (знатоки Маранц знают этот процессор по характерному цветному экрану и прилагавшемуся микрофону), но вот свежий пример
http://www.regonaudio.com/Digital%20...art%20III.html

По сути эта задача как-то решаема только в рамках активной АС ("все в одном") да и то только для очень маленькой пространственной зоны.

Активность АС для этого совершенно непринципиальна, а размер пространственной зоны определяется в основном геометрическим разносом совместно работающих ГГ и частотами раздела.

"Цифра"никак не сможет расширить "сладкую" зону, если геометрия АС неудачная.

Для АС со встроенными фильтрами - совершенно верно (неважно, активной или пассивной), но при возможности многоканальной подачи сигнала - уже неверно, цифровая фильтрация для каждой ГГ и коррекция импульсного отклика каждой ГГ в отдельности значительно расширяет зону сохранения волнового фронта. Подобные устройства (цифровой кроссовер - корректор импульсного отклика-Room PEQ) хорошо знакомы инсталляторам акустики, пример - DEQX PDC-2.6P http://www.deqx.com/DEQX-high-definition-audio.html http://www.deqx.com/speaker-correction.html. Стоит этот дивайс, кстати, сейчас уже не запредельно дорого (и может быть приобретен в виде "голой" платы, без корпуса).

А есть ведь еще и ранние отражения. И вообще, строго говоря, само понятие АЧХ в точке нахождения слушателя, если эта точка дальше радиуса гулкости, теряет смысл.

См. выше. Использование принципа обратной свертки позволяет успешно подавлять любые артефакты, но только "с точки зрения измерительного микрофона" - если измеритель не обладает характеристиками направленности, сходными с реальной головой человека, а артефакты приходят не напрямую от АС - результат будет неудовлетворительный. Тем не менее цифровые бифонические процессоры существовали и справляются с этой задачей (получение эквивалента наушникам при использовании АС). Рыночного успеха не имели ввиду отсутствия бифонических фонограмм. Обратная задача - имитация работы АС на наушники - широко используется при создании звуковых треков к игрушкам.

[mixxxxxer]

М-да.. Я тоже хочу так "разбирать по пунктам".. Пойду-ка подучу теорию сигналов с помощью гипнопедии..

Но, кстати, можно не платить 3.5К$ за DEQX, а скачать DRC.. Ровняет тоже ничего так..

О, вот и "гранды" подтверждают - "..steep slopes also the lower crossover frequencies necessary to allow more transparent transition."

[devisangela]

ЗЫ. devisangela, как ты там, борешься с меандром?

Да вот с ним то и борюсь. Ну никакого опыта у меня с Аудишн и вообще, со "звук и компютер".
Еще пару дней поимею удовольствие, а потом либо сам прогу напишу (кстати, сколько мощности процессора эта система забирает?), либо брошу.
По-прежнему интерсно, позволяет ли японский плагин ttp://www.aedio.co.jp/download/newe...sp_channel.dll добиться того же эффекта? А ведь с ним гораздо проще было-бы.
Ну мне бы еще маленькую инструкцию как меандр в Аудишн сделать и запустить его в непрерывный цикл в фообаре (для многих-элементарно, а мне вечер убить). Надеюсь на помощь.

[mixxxxxer]

Ну мне бы еще маленькую инструкцию как меандр в Аудишн сделать и запустить его в непрерывный цикл в фообаре

Меандр: меню Generate/Tones. В настройке ставишь нужную тебе частоту Base Frequency (а все частоты модулирования осн тона ставишь = 0), а внизу форму сигнала (General/Flavor) = Square. Да, вверху слева включи чекбокс Lock to this settings only.
Проигрывание в фубаре по кругу: меняешь Order (порядок проигрывания) с Default на Repeat Track.. Если Order "не виден" - райтклик в области меню фубара и делаешь его видимым..

Добавлено через 8 часов 12 минут

По-прежнему интерсно, позволяет ли японский плагин добиться того же эффекта? А ведь с ним гораздо проще было-бы.

Здесь гугольный перевод его ридмишника с японского на аглицкий..

Добавлено через 3 часа 4 минуты
devisangela, посмотрел-попробовал - вроде можно юзать эту японскую приблуду (channeldividerF3). По кр мере, FIR-ы она тоже генерит фазолинейные.. Правда порядок у них оч крутой (как сделать поменьше пока не разобрался)..

Тока вот не все тестовые сигналы она у меня захотела играть. И при проигрывании моно-файлов глючит, играет нормально вроде только стерео.. И обязательно проверь правильность мапирования каналов (т.е. чтобы логические выходы нч, сч и вч правильно шли на твои физические выходы, у меня в asio пришлось перемапировать "задом-наперед"). И включай сначала на минимуме громкости карточного миксера, чтобы не спалить чего..

[olvicgor]

sia_2, cпасибо за ссылки.
Но давайте, все же определимся, что обсуждаем На сегодняшний день существуют ДВЕ РАЗНЫЕ задачи, которые на современном уровне развития техники не могут быть решены одновременно за приемлемые деньги путем цифровой коррекции:
- задача 1: Коррекция АЧХ АС и параметра, который, например, назовем формой импульса. НО в безэховой камере или ближней зоне. Т.е. коррекция параметров АС как таковой.
Наиболее просто эта задача решается поканальной коррекцией. Т.е. коррекцией в канале каждого драйвера. Вычислительные затраты при этом невелики. Такой способ реализуется в активных профмониторах. Здесь все ясно - и постановка задачи и методы ее решения. Может использоваться и автоподстройка с микрофоном.
Очевидно можно, корректировать отклик уже готовой пассивной АС по следующему алгоритму: тест - вычисление АЧХ корректора - его аппроксимация с помощью набора КИХ-фильтров. Так работают ресиверы. В этом случае требуются значительно бОльшие вычмощности и в этом случае, как правило, задачу ограничивают просто оптимизацией АЧХ, игнорируя «правильность» формы импульса - не до жиру. Подробнее см. ниже.
А вот как реально технически в железе реализуется алгоритм "от Марантца" (в том объеме, как Вы его описали) я вообще не представляю. Ясно только, что при «строгой» реализации этой безусловно правильной умозрительной идеи нужны колоссальные вычислительные затраты. А потому ИМХО без огромных упрощений и аппроксимаций продекларированная задача в принципе не может быть решена в рамках существующей элементной базы.

- задача 2: Коррекция влияния помещения.
Именно эту задачу решают системы МСАСС (Pioneer) и YPAO (Yamaha).
Никакой коррекции безэховой АЧХ АС или формы импульса при этом, естественно, нет и в помине. Просто очень грубо и приближенно решается очень примитивная задача – максимально возможное выравнивание АЧХ в точке размещения слушателя.
Чтобы не быть голословным приведу в качестве примера топовый ресивер Z9 от Yamaha. Замечу, что Yamaha не последняя фирма в области цифровой обработки сигналов
На первом прилагаемом скриншоте показана блок-схема цифровой обработки сигнала. Из нее ясно, что на реализацию этой задачи работает 8!!! DSP. Т.е. на каждый звуковой канал работает как минимум свой DSP.
А на втором скриншоте (Технические характеристики Z9) видно, ЧТО (по состоянию на сегодняшний день) может сделать такая цифровая обработка: 10-ти полосный квазипараметрический эквалайзер, работающий в диапазоне 63Гц-16кГц. Квазипараметрический потому, что центральные частоты отдельных полос эквалайзера могут быть выбраны только по третьоктавной сетке частот, начиная с 63 Гц. И это ВСЕ, на что способна цифровая обработка современного топового ресивера. Вас впечатляет? Меня нет. Потому не могу взять в толк, чего мог реализовать Маранц 15 лет тому назад, когда производительность DSP была на порядок ниже.
А возможно ли вообще одновременное решение обеих задач - коррекции безэховой АЧХ плюс формы импульса АС (т.е. прямого сигнала) и коррекция влияния помещения (т.е. отражений)? На сегодняшнем уровне развития техники ИМХО нет. При нахождении точки прослушивания на расстоянии больше радиуса гулкости в течение примерно 0,5 - 1 с АЧХ излучаемого АС звука непрерывно и существенно изменяется, т.е. является сугубо нестационарной. Для коррекции потребуются сложные КИХ-фильтры с очень длинной ИХ.
Поэтому ИМХО пока и решают только одну из двух вышеприведенных частных задач на выбор: для мониторов – первую, для домашних АС – вторую.

[sia_2]

sia_2, cпасибо за ссылки.
Но давайте, все же определимся, что обсуждаем На сегодняшний день существуют ДВЕ РАЗНЫЕ задачи, которые на современном уровне развития техники не могут быть решены одновременно за приемлемые деньги путем цифровой коррекции:
- задача 1: Коррекция АЧХ АС и параметра, который, например, назовем формой импульса. НО в безэховой камере или ближней зоне. Т.е. коррекция параметров АС как таковой.....

А вот как реально технически в железе реализуется алгоритм "от Марантца" (в том объеме, как Вы его описали) я вообще не представляю. Ясно только, что при «строгой» реализации этой безусловно правильной умозрительной идеи нужны колоссальные вычислительные затраты. А потому ИМХО без огромных упрощений и аппроксимаций продекларированная задача в принципе не может быть решена в рамках существующей элементной базы.

Алгоритм обратной свертки и при прямой реализации (без использования БПФ, т.е. с "длинным" КИХ фильтром) требует не таких уж больших вычислительных затрат. Даже при длине фильтра около секунды и частоте 48 кГц прямое вычисление требует 2,5 GMACC/сек, использование же БПФ для вычисления свертки сокращает эти затраты при базе 65К более чем в 400 раз (ценой некоторого роста чисто вычислительных погрешностей). Последнее отчасти компенсируется повышением разрядности. Маранц (судя по тому, что имел встроенный БПФ спектроанализатор) был сделан на БПФ. 2.5Е9/400 = 6.25 млн оп/с. Это нетрудная задача и для DSP56001 тех времен. Разрядность у него впритык, но достаточная для обработки 16-битного звука (24).

- задача 2: Коррекция влияния помещения.
Именно эту задачу решают системы МСАСС (Pioneer) и YPAO (Yamaha).
Никакой коррекции безэховой АЧХ АС или формы импульса при этом, естественно, нет и в помине. Просто очень грубо и приближенно решается очень примитивная задача – максимально возможное выравнивание АЧХ в точке размещения слушателя.
Чтобы не быть голословным приведу в качестве примера топовый ресивер Z9 от Yamaha. Замечу, что Yamaha не последняя фирма в области цифровой обработки сигналов
На первом прилагаемом скриншоте показана блок-схема цифровой обработки сигнала. Из нее ясно, что на реализацию этой задачи работает 8!!! DSP. Т.е. на каждый звуковой канал работает как минимум свой DSP.
А на втором скриншоте (Технические характеристики Z9) видно, ЧТО (по состоянию на сегодняшний день) может сделать такая цифровая обработка: 10-ти полосный квазипараметрический эквалайзер, работающий в диапазоне 63Гц-16кГц. Квазипараметрический потому, что центральные частоты отдельных полос эквалайзера могут быть выбраны только по третьоктавной сетке частот, начиная с 63 Гц. И это ВСЕ, на что способна цифровая обработка современного топового ресивера.

Пожалуйста, не путайте маркетинг и технические проблемы. То, что в этих конкретных ресиверах столь кастрированная обработка, на деле связано не с "большими вычислительными затратами", а с необходимостью иметь поле для "дальнейшего совершенствования" по чайной ложке. Туда же - и треп про "8 DSP". Технически задача давно решена, нет лишь массового внедрения по чисто маркетинговым причинам, т.к. пока эта технология считается эксклюзивом. Посмотрите на тот же DEQX - по "железу" ничего сложного там нет, пара не самых мощных Sharc. Сейчас DSP ценой $160 имеет вычислительную мощность уже на порядок выше, прогресс, однако..

А возможно ли вообще одновременное решение обеих задач - коррекции безэховой АЧХ плюс формы импульса АС (т.е. прямого сигнала) и коррекция влияния помещения (т.е. отражений)? На сегодняшнем уровне развития техники ИМХО нет. При нахождении точки прослушивания на расстоянии больше радиуса гулкости в течение примерно 0,5 - 1 с АЧХ излучаемого АС звука непрерывно и существенно изменяется, т.е. является сугубо нестационарной. Для коррекции потребуются сложные КИХ-фильтры с очень длинной ИХ.

Не только возможно, но и давно сделано. Сама реализация КИХ фильтра длиной порядка секунд вычислительной проблемой не является. Ссылки здесь уже были. Получение его коэффициентов - см. http://drc-fir.sourceforge.net/ : DRC is a program used to generate correction filters for acoustic compensation of HiFi and audio systems in general, including listening room compensation. http://www.duffroomcorrection.com/wiki/Main_Page , http://www.duffroomcorrection.com/wiki/DRC_links

Реально нерешенными являются две других проблемы - первое, учет векторного характера звукового поля (т.е. того, что измерительный микрофон "слышит" не так, как человек) и коррекция нелинейных эффектов в АС. Последнее, кстати, начинает появляться в концертной про технике.

[olvicgor]

Алгоритм обратной свертки и при прямой реализации (без использования БПФ, т.е. с "длинным" КИХ фильтром) требует не таких уж больших вычислительных затрат.

Ничего себе небольших
Я довольно мелко плаваю в цифровой обработке и, возможно, поэтому не представляю до сих пор ни корректных и эффективных способов фильтрации сигналов реального времени в частотном домене (т.е. через ДПФ) ни смысла самой этой процедуры для сигналов реального времени.
Смысл аппарата ДПФ для спектрального анализа сигнала мне естественно очевиден, а возможность непрерывной обработки в реальном времени без сопутствующих артефактов - нет.
Обычная цифровая КИХ-фильтрация мне понятнее и артефактов она не дает.

Даже при длине фильтра около секунды и частоте 48 кГц прямое вычисление требует 2,5 GMACC/сек,

Ну, если для Вас DSP 2500МIPS норма жизни, то очевидно никаких проблем это не вызовет А вот у ямахи проблемы есть – тактовая частота их ДСП на два порядка ниже.
Т.е. мне-то понятно совсем даже обратное - что эта фантастическая цифра для DSP, применяемых в аудиотехнике, в обозримом будущем достигнута не будет. Тут нескольких порядков не хватает. Тем более с трудом могу представить как обошлись инженеры Маранца 15 лет назад.

использование же БПФ для вычисления свертки сокращает эти затраты при базе 65К более чем в 400 раз (ценой некоторого роста чисто вычислительных погрешностей). Последнее отчасти компенсируется повышением разрядности. Маранц (судя по тому, что имел встроенный БПФ спектроанализатор) был сделан на БПФ. 2.5Е9/400 = 6.25 млн оп/с.

Вот тут я ничего не понял, поскольку не представляю алгоритм подобной фильтрации непрерывного потока реального времени.
Как стыкуются эти базы по 65к на сигнале? С перекрытием? С каким перекрытием? Какие артефакты при этом возникнут при стыковке? ИМХО работа (фильтрация) в частотном домене через промежуточные прямое и обратное ДПФ (в частом случае БПФ), а ведь насколько я понимаю речь именно об этом, верный способ испортить сигнал. Спектральные артефакты неизбежно возникающие при таком способе пофрагментной обработки длительного непрерывного сигнала отнюдь не безобидны ИМХО. Это не просто погрешности, а новые спектральные составляющие в сигнале, коррелированные с ним, т.е. по сути нелинейные искажения.
Мне не ясно на чем здесь можно сэкономить в плане вычислений. Правда, повторюсь: мои знания в этой области очень скромные и, возможно, я не знаю каких-то хорошо известных вещей, которые все объясняют.

Пожалуйста, не путайте маркетинг и технические проблемы. То, что в этих ресиверах столь кастрированная обработка, на деле связано не с "большими вычислительными затратами", а с необходимостью иметь поле для "дальнейшего совершенствования" по чайной ложке. Туда же - и треп про "8 DSP". Технически задача давно решена, нет лишь массового внедрения по чисто маркетинговым причинам, т.к. пока эта технология считается эксклюзивом.

Во-первых Вы должны признать, что вне зависимости от причин (маркетинговых или технических) современные топовые ресиверы НЕ могут решать рассматриваемую в этой ветке задачу фазового согласования головок АС. О чем Вы фактически писали выше и что послужило причиной того, что я "встрял".
Во-вторых. Я не верю, что причины, по которым ресиверы используют довольно примитивные и грубые алгоритмы коррекции имеют чисто маркетинговые корни. Как не верю и тому, что эта задача была исчерпывающе и корректно решена 15 лет тому назад, а потом вдруг у всей отрасли маркетологи отшибли память. И теперь она восстанавливается "по чайной ложке". Кстати (или скорее некстати) возможности нынешнего топового Маранца даже скромнее, чем у топовой ямахи.
Спасибо за очередные интересные ссылки. Хочу только заметить, что скриншоты в этих ссылках сняты явно в тепличных условиях при минимуме отражений или до их прихода и имеют отнюдь не секудный, а миллисекндный временнОй масштаб. Да и результату работы коррекции далеко до идеала. Поэтому ИМХО трудно считать это убедительным доказательством реализации возможности одновременной коррекции и безэховых параметров АС и подавления влияния помещения с помощью единого устройства (как у пятнадцатилетней давности Маранца).
С удовольствием продолжил бы обсуждение этой интересной темы, особенно в части алгоритмов коррекции в частотном домене, но должен прерваться в связи с отъездом.

[nazar]

Я не верю, что причины, по которым ресиверы используют довольно примитивные и грубые алгоритмы коррекции имеют чисто маркетинговые корни. Как не верю и тому, что эта задача была исчерпывающе и корректно решена 15 лет тому назад

от того вериш ты или нет суть не меняется

[mixxxxxer]

Как обычно, "завязать" знакомство лучше с классики (Digital Signal Processing Tools for Loudspeaker
Evaluation and Discrete-Time Crossover Design. M.O. Hawksford. 1996)..

[sia_2]

Ничего себе небольших
Я довольно мелко плаваю в цифровой обработке и, возможно, поэтому не представляю до сих пор ни корректных и эффективных способов фильтрации сигналов реального времени в частотном домене (т.е. через ДПФ) ни смысла самой этой процедуры для сигналов реального времени.
Смысл аппарата ДПФ для спектрального анализа сигнала мне естественно очевиден, а возможность непрерывной обработки в реальном времени без сопутствующих артефактов - нет.
Обычная цифровая КИХ-фильтрация мне понятнее и артефактов она не дает.

КИХ фильтр - не что иное, как прямая ("в лоб") реализация операции свертки. Но хитрые математики давно придумали способы экономного выполнения этой операции. Это т.н. алгоритмы "быстрой" свертки. см.
http://alglib.sources.ru/fft/fastconvolution.php
http://sonder.ru/content/view/468/32/
Для конечных последовательностей все именно так и делается, как написано.
При обработке же непрерывного потока отсчетов его разбивают на блоки, и здесь есть два нюанса. Первое - для обеспечения "бесшовного" стыка блоков весовая функция должна быть кроссфейдной, т.е. сумма взвешенных порций входных последовательностей, взятых с используемым временным перекрытием, должна быть равна исходному сигналу. Второе ограничение - реализуемая передаточная функция КИХ фильтра должна быть стационарной, т.к. в момент смены передаточной функции испорчен будет не один отсчет, а целый блок. В данном случае обоим ограничениям легко удовлетворить. Обычно используется 50% перекрытие и весовая функция типа (1+Cos) или (если совсем жалко памяти) треугольная.
Основная методическая погрешность такого подхода - явление "спектральной утечки", или расширение пьедесталов монохроматических линий спектра из-за конечной длины БПФ. Эта погрешность удерживается в приемлемых границах за счет использования "длинных" БПФ, имеющих высокое частотное разрешение, и подбора вида весовой функции. Длина БПФ очень слабо влияет на вычислительные затраты, и определяет в основном общую задержку сигнала. Соответственно нарастить длину БПФ - не проблема, память даже на 20 сек не стоит почти ничего. См. также текст внизу. К тому же, реальный музыкальный сигнал - отнюдь не набор монохроматических синусоид, поэтому изначальная ширина "спектральных линий" достаточно велика, чтобы многократно перекрыть это "расширение пьедестала" уже при вполне скромной длине БПФ 16-64К.

Ну, если для Вас DSP 2500МIPS норма жизни, то очевидно никаких проблем это не вызовет А вот у ямахи проблемы есть – тактовая частота их ДСП на два порядка ниже.
Т.е. мне-то понятно совсем даже обратное - что эта фантастическая цифра для DSP, применяемых в аудиотехнике, в обозримом будущем достигнута не будет. Тут нескольких порядков не хватает. Тем более с трудом могу представить как обошлись инженеры Маранца 15 лет назад.

Во-первых, для получения 2.5 GMACC высокая тактовая частота не нужна - этот тип вычислений отлично параллелится. Пример - TMS320C6410, до 3000 MIPS при 400 МГц. Его оптовая цена - около $35. Хотя я бы взял для такой задачи ПЛИС со встроенными умножителями, их там десятки за те же деньги.
Во-вторых, и в-главных, использование алгоритмов быстрой свертки на порядки снижает требования к производительности процессора. Что и используется всеми грамотными разработчиками при реализации стационарных "длинных" КИХ.

Правда, повторюсь: мои знания в этой области очень скромные и, возможно, я не знаю каких-то хорошо известных вещей, которые все объясняют.

См. выше. Все объясняется использованием алгоритмов быстрой свертки.

Во-первых Вы должны признать, что вне зависимости от причин (маркетинговых или технических) современные топовые ресиверы НЕ могут решать рассматриваемую в этой ветке задачу фазового согласования головок АС. О чем Вы фактически писали выше и что послужило причиной того, что я "встрял".

Здесь все сводится к вопросу о том, что считать "топовым". Если "верхние модели" в ширпотребовских линейках - то извините. К примеру, в дешевые линейки Denon полноценный Audyssey не ставит. А это именно корректор временного отклика/АЧХ, хотя прямо об этом и не написано.

Offтопик:
Как я посмотрел (и весьма удивился), у YAMAHA на их сайте вообще нет в перечне продукции приличных ресиверов - т.е. они гонят откровенный дешевый ширпотреб . Даже по функциям куда беднее, чем у Denon или Crestron. Краткое описание нормального ресивера от Denon приложено для наглядности.

Во-вторых. Я не верю, что причины, по которым ресиверы используют довольно примитивные и грубые алгоритмы коррекции имеют чисто маркетинговые корни. Как не верю и тому, что эта задача была исчерпывающе и корректно решена 15 лет тому назад, а потом вдруг у всей отрасли маркетологи отшибли память. И теперь она восстанавливается "по чайной ложке". Кстати (или скорее некстати) возможности нынешнего топового Маранца даже скромнее, чем у топовой ямахи.

Вы можете не верить, но, к сожалению, это так А современный Маранц - не показатель, т.к. бренд поменял нескольких хозяев, а тот процессор не был коммерчески успешным. Он слишком опередил время, да и недешев был.

Поэтому ИМХО трудно считать это убедительным доказательством реализации возможности одновременной коррекции и безэховых параметров АС и подавления влияния помещения с помощью единого устройства (как у пятнадцатилетней давности Маранца).
С удовольствием продолжил бы обсуждение этой интересной темы, особенно в части алгоритмов коррекции в частотном домене, но должен прерваться в связи с отъездом.

Я не совсем понимаю Ваш вопрос: Вы сомневаетесь в том, что это вообще сделано или Вы считаете что качество реализации недостаточно высоко ?
Про "сделано" - см. приложенный FAQ "для чайников".
Если вопрос о качестве реализации - то да, проблемы есть. Причем основная причина не в "математике", а в том, что оптимизация работает "по микрофону", а пространственные диаграммы слуха - отличаются от микрофонных. Поэтому слышимые артефакты остаются. Но все равно результат много лучше, чем вообще без коррекции.

[ash__]

Обычная цифровая КИХ-фильтрация мне понятнее и артефактов она не дает....

Вот тут я не понял... Спектральные артефакты неизбежно возникающие при таком способе пофрагментной обработки длительного непрерывного сигнала отнюдь не безобидны ИМХО. Это не просто погрешности, а новые спектральные составляющие в сигнале, коррелированные с ним, т.е. по сути нелинейные искажения

Говорить о разнице между линейной и циклической сверткой можно сколь угодно
долго и плодотворно (как, впрочем, и на любую другую тему).
IMHO проще войти в MatLab, пробежать по хелпу в fftfilt.m и попробовать два-три
модельных примера. Да хоть на .wav*ах с выводом, т.е. чиста послушать. Вместе
с результатами фильтрации *обычными* фильтрами (AR и MA/FIR, см. filter.m)
с тщательнейшим образом сшитыми граничными условиями при блочной обработке
(для справедливого сравнения) или фильтрующими *насквозь*.
(Ставлю 100руб против 1руб что Вы убедитесь наверняка, что погрешности легко
контролируются без катастрофического роста объема вычислений).
PS
Нахальное, поскольку недоказуемое и неопровергаемое, добавление. Если, скажем,
FIR фильтр *со временем перестраивается* т.е. если мы считаем, что таким способом
решаем разностное уравнение с непостоянными коэффициентами, то сам вопрос о наличии
и сравнительной оценке величины погрешностей от *швов* несколько подвисает.

[mixxxxxer]

Интересно, а работал ли (вел ли исследования) кто-нибудь на тему "исправления" не только линейных (ампл-фаз) искажений, но и нелинейных иск ГГ АС с помощью цифр обработки с привлечением обучаемых нейронных сетей? Никто не слышал?

Мне, опять же, кроме работы Hawksford-а и Low "A NEURAL NETWORK APPROACH TO THE ADAPTIVE CORRECTION OF LOUDSPEAKER NONLINEARITIES", ничего на эту тему не попадалось..