Цифровой программный кроссовер

[emaster]

Господа! Представляю вам свою разработку. Изначально это была консольная программа-кроссовер, которую я сделал для использования с НЧ акустикой требовательной к фильтрации сигнала (tapped horn). А недавно у программы появился графический интерфейс к консольной части и я решил, что возможно мой кроссовер будет полезен кому-то ещё.

Программа делает из компьютера с одной или несколькими звуковыми картами аналог «железного» цифрового кроссовера, обрабатывая сигнал со входов звуковых карт в реальном времени и выдавая его на выходы. Причём число выходов обычно больше чем число входов.
Аналогичный компонент для foobar – всем известный xover. Есть ещё некоторые vst плагины, которые можно вставить в vst host, есть драйверы kxProject в которых можно (наверное, не пробовал) сделать кроссовер прямо во внутреннем dsp карты. Но объединяет все эти способы одно — каждый пользователь настраивает окружение (т.е. весь набор программ) в котором работают эти плагины практически с нуля. В моей программе настройка и запуск кроссовера делаются гораздо проще.

В текущей версии доступны следующие возможности:

- вся обработка производится в 64-bit floating point
- доступны семейства фильтров IIR: chebyshev, butterworth, elliptic, legendre
- доступен FIR фильтр
- доступны типы фильтров lowpass, highpass, bandpass, bandstop
- регулировка усиления на входе и на выходе канала
- настраиваемая задержка в каждом канале
- компрессор динамического диапазона
- возможность работы с несколькими звуковыми картами одновременно (но без перенаправления звука с одной звуковой карты на другую — разбегутся тактовые генераторы)

Программа состоит из двух компонентов — composer и launcher. В composer-e пользователем определяется конфигурация кроссовера, выбираются устройства-источники и устройства-получатели. После чего конфигурация сохраняется и запускается в launcher-e. Сейчас у launcher-a минимальный функционал — запуск конфигурации, отображение уровней сигнала и отладочная консоль.

Текущая версия использует DirectSound через интерфейс BASS, с задержкой сигнала вход-выход около 500 мс. Есть asio версия, в которой задержка определяется возможностями оборудования — менее 20 мс для драйвера asio4all и менее 10 мс для audigy2. Asio версия в перспективе планируется как коммерческая, поэтому в открытом доступе её нет. Но я готов отправить её некоторому количеству пользователей в обмен на тестирование и информирование меня об успехах в её использовании.
Самым активным тестировщикам могу обещать полную asio версию после её релиза.

Контактный e-mail: info@dephonica.com
Сайт программы: http://dephonica.com/
Размер дистрибутива — 1.1 Мб. Программе для запуска необходим установленный в системе .NET framework 4. Если его нет, при запуске будет предложение скачать его с сайта Microsoft или с сайта программы.

Текущая версия живёт в надежде на бета-тестирование, супер надёжностью и функционалом пока не наделена, но по моему опыту вполне работоспособна. Поэтому буду рад вашим отзывам, комментариям и опыту использования.

Видео канал dePhonica: http://www.youtube.com/user/dephonica/videos

[onv23]

Был у меня когда-то minidsp OpenDRC-AN на SHARC ADSP21369, так даже там было 6144 taps/ch @48kHz

[emaster]

Не, я накопление включаю когда все уже устаканилось.
Да, при 4К STR FIR заработал, амплитуда в норме, но в FFT FIT с теми-же 4К - на синусе 1.25кГц выбросы на частотах раздела стали хуже:
Вложение 249482

Значит, для FFT FIR надо ставить побольше тапов.

Сделаю тесты FFT свёртки - очень странные выбросы. Ядро (т.е. коэффициенты фильтра) у fft и straight общие, а fft свёртка не должна приводить к такой погрешности.

---------- Сообщение добавлено 10.40 ---------- Предыдущее сообщение было 10.30 ----------

Был у меня когда-то minidsp OpenDRC-AN на SHARC ADSP21369, так даже там было 6144 taps/ch @48kHz

На AVX2 16 ktaps, надеюсь, будут рабочими.

[Traktorist3d]

Как найти?

https://support.microsoft.com/ru-ru/kb/2653312

[Alex]

Был у меня когда-то minidsp OpenDRC-AN на SHARC ADSP21369, так даже там было 6144 taps/ch @48kHz

ДА я вообще не очень понимаю - в соседней теме пишут:

Вот результат работы сервера подключение через Jacktrip, brutefir 4х65000tap, загрузка старого пенька не превышает 10-17%

А тут i7 8х16000 =2х64000, что вдвое меньше, не тянет?

[emaster]

А тут i7 8х16000 =2х64000, что вдвое меньше, не тянет?

В brutefir - только FFT FIR. С чего ему не тянуть?

[anpir]

Был у меня когда-то minidsp OpenDRC-AN на SHARC ADSP21369, так даже там было 6144 taps/ch @48kHz

6144 taps - это на все каналы minidsp.

[onv23]

6144 taps - это на все каналы minidsp.

Из https://www.minidsp.com/images/docum...OpenDRC-AN.pdf
"Mono signal: FIR filter with up to 12228 taps @48kHz, 6144 @ 96kHz
Stereo signal: FIR filter with up to 6144 taps/ch @48kHz"

[Alex]

Offтопик:

В brutefir - только FFT FIR. С чего ему не тянуть?

Ну, я не знаю, FFT FIR тоже можно по разному делать.
Вообще, я лично FFT FIR*ов никогда не делал, так что могу и ошибаться.
Ноо насколько я понимаю если его делать "по честному", то он будет существенно медленее прямого FIR*а, это же надо на каждую точку сделать FFT, потом умножить на АЧХ, а затем обратное FFT.
Оно конечно удобно, что если нужно сделать несколько фильтров с одного сигнала, то прямое FFT делается только один раз, но обратное-то - столько раз, сколько фильтров.
Я так сильно подозреваю, что во всех этих реализациях идет обработка не каждого семпла а блоками со сдвижкой на n семплов с наложением окна. Мы так в свое время ECG/EEG обрабатывали, долго окно данных подбирали, чтобы боковых лепестков поменьше было.

[anpir]

В brutefir - только FFT FIR. С чего ему не тянуть?

На сайте программы что то есть про хитрый программный код, написанный вручную, от того и производительность такая. (но я в этом ничего не понимаю ....)
.......On the 900 MHz AMD Athlon test system, filtering of a 131072 tap long filter is twice as fast when 16 partitions of 8192 taps...
.......Алгоритм КИХ-фильтр использован оптимизированный алгоритм частотной области, частично выполнены ручной кодировкой ассемблера, таким образом, пропускная способность чрезвычайно высока. В режиме реального времени, стандартный компьютер может работать, как правило, более 10 каналов с более чем 60000tap.
....

[onv23]

На самом дохленьком из планшетов (том, который источником в КДП работает) картинка сейчас такая, при этом никаких затыков по звуку. 8 каналов нарисованы от балды, лишь бы что-нибудь присутствовало

[dee-jan]

Я на планшете с Атомом Z3735 пробовал, правда был Рипер с VST FFT FIR, итого вышло суммарно по всем каналам 500к тапков до 90% загрузки проца. А проц заметьте ест всего 2-4вт.

[anpir]

Я на планшете с Атомом Z3735 пробовал, правда был Рипер с VST FFT FIR, итого вышло суммарно по всем каналам 500к тапков до 90% загрузки проца. А проц заметьте ест всего 2-4вт.

VST FFT FIR тот что в Рипере? Или сторонний.

[dee-jan]

Или сторонний.

Сторонние, встроенный не понравился.

[emaster]

Ноо насколько я понимаю если его делать "по честному", то он будет существенно медленее прямого FIR*а, это же надо на каждую точку сделать FFT, потом умножить на АЧХ, а затем обратное FFT.

Нет, это не так. Есть convolution theorem, которая постулирует эквивалентность свёртки сигнала во временной области (O(t) = I(t)*h(0)+I(t-1)*h(1)+...+I(t-n)*h(n)) умножению в частотной (i=FFT(I), H=FFT(H), O=IFFT(i*H)). Т.е. полную, математическую эквивалентность. Практика, конечно, вносит коррективы. Самые значимые - из-за непериодичности входного сигнала на краях получаются искажения. Это борется как раз оконными функциями и использованием только середины из отфильтрованного буфера (причём, хитро работая с этим буфером, можно добиться низкой задержки от фильтра даже при 65 ktaps). Но качественно настроенный fft fir эквивалентен straight fir за исключением ошибок округления, вносимых преобразованием Фурье. Т.е. он самый, что ни на есть, "честный". При этом он требует всего одного умножения на каждый семпл (в отличии от taps умножений на семпл для straight fir).
Сорри за ликбез, это я в пространство вещаю.

Я так сильно подозреваю, что во всех этих реализациях идет обработка не каждого семпла а блоками со сдвижкой на n семплов с наложением окна. Мы так в свое время ECG/EEG обрабатывали, долго окно данных подбирали, чтобы боковых лепестков поменьше было.

Обрабатывать в fft fir каждый семпл можно только для того, чтобы обеспечить латентность фильтра равную (1000/samplerate) мсек. Больше применений такому экстриму не вижу.

---------- Сообщение добавлено 23.27 ---------- Предыдущее сообщение было 23.24 ----------

На самом дохленьком из планшетов (том, который источником в КДП работает) картинка сейчас такая, при этом никаких затыков по звуку. 8 каналов нарисованы от балды, лишь бы что-нибудь присутствовало

384к - очень круто.
Планшеты сейчас радуют.

[anpir]

Сторонние, встроенный не понравился.

А какой именно? Тот что в Рипере грузит проц очень сильно.
Подскажите FIR VST с корр. АЧХ и ФЧХ под WIN

В обсуждаемой программе есть возможность коррекции ФЧХ?

[emaster]

В обсуждаемой программе есть возможность коррекции ФЧХ?

Да, есть ФЧХ эквалайзер.

[Ka4aN]

Самые значимые - из-за непериодичности входного сигнала на краях получаются искажения.

Странно. Смит не упоминает об артефактах:

[Alex]

при этом никаких затыков по звуку.

Так у тебя FFT FIR, с ним нет проблем по быстродействию. Ты в STR FIR попробуй.

[Ka4aN]

fft fir эквивалентен straight fir за исключением ошибок округления, вносимых преобразованием Фурье

Вот это тоже режет глаз. Вы проводили сравнение шумов ошибок округления?
Предлагаю потратить полчаса на кодинг, и провести. Взять сигнал, провести над ним какое-либо прямое и обратное преобразование обоими способами, и сравнить "две большие разницы" с оригиналом, на отклонения.
Здравый смысл мне подсказывает, что если БПФ выполняется быстрее, значит и количесво мат. действий над одним тапом производится меньше. Да и у Смита опять-же об этом где-то было.

[emaster]

Странно. Смит не упоминает об артефактах:

А зачем-же тогда он упоминает про секционирование с перекрытием?