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 .

[pmp140]

mr-marlen, извиняюсь, я недостаточно точно сформулировал:

"- выбираете M -> Mode -> Linear-IIR или FIR-min. Плагин проанализирует фазу и создаст "противо-ФЧХ" согласно выбранной модели."

- подразумевалось, что плагин выравнивает фазу и АЧХ "на-лету", т.е. в момент предпросмотра (кнопка "Play-Stop") или нажатия на кнопку "ОК".

На картинке Вы видите, что АЧХ и ФЧХ импульса Unitpulse2K.wav имеют "идеальную" форму, которую, в финале всех манипуляций, мы и хотим получить от наших колонок.


Вот иллюстрация "как использовать плагин Electri-Q":


!!! При воспроизведении импульса категорически советую выключить усилитель или сделать громкость минимальной, дабы не сжечь ВЧ-динамик в колонках!!!

[mr-marlen]

pmp140, спасибо за подробные разъяснения и за правильный файлик импульса .
Благодаря правильному файлику провел измерения. Выкладываю сравнение АЧХ: зеленая - оригинальная АС, синяя - моя коррекция, черная - коррекция Nikolay_Po.
На слух сказать однозначно с каким файлом звучит лучше сложно, но немного больше нравится с моим т.к. уровень ВЧ АС я подгонял на слух и видимо подъем вверху уже для меня перебор. Также надо отметить, что баса с компенсацией Nikolay_Po больше по амплитуде, но голоса и середина на этом фоне как-то дохленько начинают звучать. Опять же скорее всего потому, что АС уже настроена в пассиве.
Вывод: лучше компенсировать только фазу.
Прямоугольники 100Гц: Слева моя, середина Nik, справа моя без коррекции GD.
Теперь думаю с помощью программы, которую предложил pmp140 откорректировать немного свой импульс, чтобы поднять немного уровень с 7-10кГц без изменения фазы, в соответствии с обычной АЧХ АС. В программе фазу меньше всего трогает в самом нижнем режиме вроде FIR-Min.

[Nikolay_Po]

...Выкладываю сравнение АЧХ: зеленая - оригинальная АС, синяя - моя коррекция, черная - коррекция Nikolay_Po.

АЧХ снималась микрофоном? Конвольвер на частоте 44100Гц работал (последний фильтр я на 44100 выкладывал)?

Прямоугольники 100Гц: Слева моя, середина Nik, справа моя без коррекции GD.
Теперь думаю с помощью программы, которую предложил pmp140 откорректировать немного свой импульс, чтобы поднять немного уровень с 7-10кГц без изменения фазы, в соответствии с обычной АЧХ АС. В программе фазу меньше всего трогает в самом нижнем режиме вроде FIR-Min.

Похоже, где-то большая ошибка. Или в симуляции, или в измерениях. Я проверил нарочно. Импульс "ipulse original GD" корректируется полностью, в идеальную линию что по частоте, что по групповой задержке, в диапазоне частот от 17.3Гц до 20кГц. И если измерения показывают, что меандр не похож - значит, где-то серьёзная неточность. И пытаться корректировать расчётами - бесполезно. Фактически, Ваши попытки сводятся к обычной настройке на слух, так как средства измерений не дают адекватного результата.

[mr-marlen]

АЧХ снималась микрофоном? Конвольвер на частоте 44100Гц работал (последний фильтр я на 44100 выкладывал)?

Записывался сигнал импульса в комнате. Да на частоте 44,1кГц.

Похоже, где-то большая ошибка.

Нету никакой ошибки т.к. это прямоугольник 100Гц, а не 1000Гц. На 1кГц там практически одинаково.

Я проверил нарочно. Импульс "ipulse original GD" корректируется полностью, в идеальную линию что по частоте, что по групповой задержке, в диапазоне частот от 17.3Гц до 20кГц.

Так и получается. Просто из-за отражений в комнате есть провалы и неровности. Вдобавок я измерял с 1м, а надо с 2,5м измерять и без отражений. Методом типа MLS, но сделать это не получиться. Если только как вы предлагали зафиксировать микрофон относительно АС и двигать в комнате все вместе, записывая кучу импульсов.

Фактически, Ваши попытки сводятся к обычной настройке на слух, так как средства измерений не дают адекватного результата.

Не совсем так. В диапазоне выше 1кГц вполне нормально можно все измерить. Там все нормально у всех 3х вариантов. С вашим импульсом самая ровная АЧХ (черный график в 122 посте), но т.к. пассивная АС была настроена уже под мои уши, то видимо выравнивание амплитуд делает для меня звук хуже. Поэтому я написал, что амплитуды лучше не трогать и корректировать только фазу. По задержкам внизу по графикам с комнатой судить сложно, на слух одинаково, за исключением опять-же амплитуды т.е. с вашим вариантом играет ниже, но видимо из-за этого возможно искажения возрастают т.к. увеличиваются ходы.

[mr-marlen]

Прикрепил записанные импульсы АС с 0,5м и 1м. 2 варианта со всеми отражениями. Также видно, что у меня при записи был фон 50Гц . Поэтому судить о GD в НЧ диапазоне нельзя. Надо будет как-нибудь перезаписать. В импульсах не учитывается компенсация микрофона на ВЧ.
Также добавил к своему импульсу небольшую коррекцию, чтобы частотка была ближе к оригинальной АЧХ пассивной АС без компенсации. Сравнение на рисунке. Похоже с уровнем ВЧ перебрал.

[Nikolay_Po]

Нету никакой ошибки т.к. это прямоугольник 100Гц, а не 1000Гц. На 1кГц там практически одинаково.

1кГц на прямоугольник похож?

Так и получается. Просто из-за отражений в комнате есть провалы и неровности. Вдобавок я измерял с 1м, а надо с 2,5м измерять и без отражений. Методом типа MLS, но сделать это не получиться. Если только как вы предлагали зафиксировать микрофон относительно АС и двигать в комнате все вместе, записывая кучу импульсов.

Если получится записать импульсы, как минимум несколько десятков, а лучше сотню, - присылайте, лучше без редактирования, на родной частоте, на какой записываете. Я попробую обработать на досуге. После когерентного суммирования импульсная характеристика получится намного чище.

С вашим импульсом самая ровная АЧХ (черный график в 122 посте), но т.к. пассивная АС была настроена уже под мои уши, то видимо выравнивание амплитуд делает для меня звук хуже. Поэтому я написал, что амплитуды лучше не трогать и корректировать только фазу. По задержкам внизу по графикам с комнатой судить сложно, на слух одинаково, за исключением опять-же амплитуды т.е. с вашим вариантом играет ниже, но видимо из-за этого возможно искажения возрастают т.к. увеличиваются ходы.

То есть, АС была перестроена на слух относительно модели, по которой делали симуляцию? По поводу увеличения ходов - выше я предупреждал о необходимости в запасе мощности для коррекции в том диапазоне, где акустика уже не эффективна. Это, конечно, касается и возможностей динамиков. Можно при расчёте коррекции целевую кривую задать пониже амплитудой, напрмер, ниже 44Гц сделать завал, то акустика будет скорректирована по фазе, а амплитуда будет близка к "родной" - не будет перегрузки.

[mr-marlen]

1кГц на прямоугольник похож?

Да, похож.

Если получится записать импульсы, как минимум несколько десятков, а лучше сотню, - присылайте, лучше без редактирования, на родной частоте, на какой записываете. Я попробую обработать на досуге. После когерентного суммирования импульсная характеристика получится намного чище.

Как время найду попробую записать.

То есть, АС была перестроена на слух относительно модели, по которой делали симуляцию?

Да. АЧХ в линейку скорее всего не для данной АС. Ленточка слишком цикать начинает.
Немного поковырявшись в проге Electri-Q откорректировал АЧХ своего файла коррекции. График предыдущей и новой АЧХ с импульса положил на картинке. Сейчас использую зеленую кривую. Небольшая коррекция к низу на 2дБ в самый раз. Больше уже хуже.
Пока буду так слушать, потом как сделаю нормальных замеров. Тогда можно будет дальше ковырять. Пора и учебой заняться .

[Nikolay_Po]

АЧХ в линейку скорее всего не для данной АС. Ленточка слишком цикать начинает.

Вероятно, проблема в микрофоне. Просто не хватает чувствительности на ВЧ и получается, что после коррекции ВЧ завышены. А модель АС может не учесть особенностей ВЧ-динамика.
Было бы здорово иметь калиброванный микрофон. Если делать коррекцию АЧХ микрофона по калибровочным данным с "минимальной фазой", тогда ФЧХ и АЧХ окажутся связаны, и корректировка АЧХ автоматически поправит ФЧХ, микрофон будет верно измерять и АЧХ, и ФЧХ.

[mr-marlen]

Вероятно, проблема в микрофоне. Просто не хватает чувствительности на ВЧ и получается, что после коррекции ВЧ завышены.

Вряд-ли. Это скорее всего относится к разному типу излучения разных излучателей. Например у большого купола всегда ВЧ по ощущениям звучат тише, чем у маленького при одинаковых АЧХ. А вот лента при той-же еще громче играет. Вдобавок здесь WMTMW и на местах M стоят купола, у которых дисперсионные характеристики существенно лучше, чем у конусов и разделы чуть меньше чем 2ой порядок в районе 7кГц.

Было бы здорово иметь калиброванный микрофон.

Он у меня псевдо калиброван по трем пищалкам . И к тому-же я написал, что при записи импульсов я не применял калибрационный файл, поэтому при восстановлении АЧХ из записанного импульса надо учесть компенсацию микрофона.

В импульсах не учитывается компенсация микрофона на ВЧ.

Внизу положил графики для импульса 1m nik correction.wav с компенсацией микрофона и без.

Если делать коррекцию АЧХ микрофона по калибровочным данным с "минимальной фазой", тогда ФЧХ и АЧХ окажутся связаны, и корректировка АЧХ автоматически поправит ФЧХ, микрофон будет верно измерять и АЧХ, и ФЧХ.

Так микрофон одинаковый, поэтому по идее должно все совпадать. Не совпадает только последняя часть хвоста выше 15кГц т.к. у меня файл калибровки до 20кГц, а надо делать до 30кГц, тогда бы правильнее было. Но я думаю, что выше 15кГц я не особо отличу и +-2дБ.

[flipper]

Слышно чуть-чуть на некотором железе. Главное, чтобы явного завала под 6дБ не было, как у некоторых пищалок.

[Nikolay_Po]

К сожалению, я не разбираюсь в тонкостях конструирования АС на таком уровне, чтобы понять, что Вы говорите.
Спасибо за интересную тему и материал. Для себя подтвердил работу своей программки. Жалко, что не получится учесть всего и скомпенсировать всё. У меня даже мысль была - вывозить АС подальше из города, на открытое тихое место с травкой. Брать с собой ноутбук и автомобильный усилитель с аккумулятором - делать замеры АС в "открытом поле"...
Если что придумаете ещё - пишите.

[mr-marlen]

Решил выложить сравнение пассивного варианта с вариантом при использовании компенсации. АЧХ восстановлена с окном 10мс. Ступеньки показаны при одинаковых интервалах в мс. Также приложил импульсы с применением Adaptive filter, чтобы немного убрать отражения и лишний фон.

[Nikolay_Po]

mr-marlen, подпишите графики...

[cka3o4nuk]

тема на самом деле о еквализации в частности и фазовой комнаты
у буржуев давно есть
а недавно появилось как раз такое устройство вход цифирь выход цифирь
цена гуманная
http://www.minidsp.com/onlinestore/d...rc-di?sef=hcfp

[mr-marlen]

mr-marlen, подпишите графики...

Толстые линии с коррекцией. Тонкие без.

[Nikolay_Po]

тема на самом деле о еквализации в частности и фазовой комнаты
у буржуев давно есть.

Наоборот, тема о том, как сделать эквализацию ФХ только акустики, не трогая комнату. Цель - добиться звучания АС как идеального точечного источника. А влияние комнаты учитывают и компенсируют уже ухо и мозг слушателя.

mr-malen, я, конечно, догадываюсь, но на правом графике где что?

[mr-marlen]

mr-malen, я, конечно, догадываюсь, но на правом графике где что?

Вверху с коррекцией, внизу без.

[mr-marlen]

Измерил АЧХ MLS методом и sweep sine. Измерял с компенсацией показанной на последней картинке синим (для слушания использую зеленую). В общем все довольно предсказуемо и видно, что с комнатой меньше взаимодействует . Импульс приложил. На второй картинке АЧХ восстановлена по началу степ респонс. На свипе спад к верху т.к. есть задержка пока сигнал проходит VST Host с плагином компенсации фазы.

[mr-marlen]

Немного был озадачен появлением провала на 7кГц. Однако сейчас немного разобрался . Во-первых без применения сглаживания к файлу импульса и восстановлением АЧХ с большими влияниями отражений провал не такой большой. И во-вторых, оказывается, если измерять с 0,6-0,7м как было проведено это измерение, то данный провал появляется из-за высокого раздела СЧ-ВЧ, т.е. из-за фильтров. Симуляция при 0,65м показывает провал. Также у меня было измерение с 0,65м, которое подтвердило наличие небольшого провала. Сравнение измерений вариантов пассивного и с компенсацией привел внизу (пассив тонкими линиями). Отсюда делаю вывод, что с очень большой вероятностью на расстоянии >1,2м данный провал будет отсутствовать.

[lugshaa]

mr-marlen, Добрый день. Хотелось бы узнать, насколько Вы продвинулись в своих исследованиях. Есть ли доработанная и доступная методика для повторения не столь искушенными в цифровой обработке. Тема интересная, но как бы не оконченная. Если у Вас есть новые наработки за прошедшие 1,5 года, поделитесь с интересующимися.