Коррекция АЧХ через ФЧХ

[E.Sokol]

В простейшем изложении идея выглядит так:
Имеется ящик с двумя одинаковыми широкополосными динамиками. При их раздельном включении на некотором расстоянии в некоторой точке пространства их импульсный отклик совпадает. Например, такой:


Задача: скорректировать ФЧХ обоих динамиков таким образом, чтобы акустически складываясь, их суммарный импульсный отклик стал равен единице (или близкий к нему). Например, так:
для одного:

для другого:

В сумме они дадут практически идеальный импульс (в теории):


Обоснование такого подхода:
Нелинейность АЧХ, как правило, вызвана резонансными явлениями. Типа такого:

Чем длиннее у него "хвост", чем сильнее его пик на АЧХ. Можно уменьшить его амплитуду, но на длине хвоста это никак не скажется. Чтобы убрать хвост, кажется логичным компенсировать его противофазным сигналом:

[mr-marlen]

Идея хороша, IIR фильтрация похожего типа в зоне раздела звучит хорошо. Вопрос только в том - сколько теряем дБ. 6?

[Deemon1970]

Offтопик:
Идея не новая. Когда-то давно читал, ещё на бумажных носителях. Источник не помню, но думаю, что Googl поможет.
Успехов в наступившем 2017!

[E.Sokol]

Вопрос только в том - сколько теряем дБ. 6?

Зависит от выбора полки, к уровню которой будут приводиться все частоты. В этом примере - почти 14. Можно было сделать много меньше, но тогда спад на ВЧ начался бы раньше, было бы не так впечатляюще.

[mr-marlen]

14 дБ это очень много. Искажения, обычно, растут дважды и трижды от уровня. Т.е. будет +28дБ по второй гармонике и +42дБ по третьей. При тех же уровнях без коррекции. Это может очень существенно сказаться на звучании.
Корректировать ВЧ смысла нет, т.к. расстояние между излучателями большое, что приведет к узкой диаграмме и в случае небольшого смещения головы все изменится. Есть смысл корректировать НЧ и СЧ, но не более 6 дБ иначе высока вероятность, что будет хуже.
Например конструкция WTW хорошо подойдет для такой коррекции, но нужно будет по усилителю и фильтру на каждый канал, для WMTMW 10 усилителей и 10 фильтров...
Какая получается средняя длина фильтра (сколько тапов)?

[E.Sokol]

14 дБ это очень много. Искажения, обычно, растут дважды и трижды от уровня. Т.е. будет +28дБ по второй гармонике и +42дБ по третьей. При тех же уровнях без коррекции. Это может очень существенно сказаться на звучании.

Не думаю, что на практике компенсация в 14 дБ вообще возможна Но если когда-нибудь дойдёт дело до реальных испытаний, можно попробовать разные уровни и сравнить их, используя стороннего наблюдателя.

Есть смысл корректировать НЧ и СЧ, но не более 6 дБ иначе высока вероятность, что будет хуже.
Например конструкция WTW хорошо подойдет для такой коррекции, но нужно будет по усилителю и фильтру на каждый канал, для WMTMW 10 усилителей и 10 фильтров...

Это тоже интересный момент, до какой частоты имеет смысл делать корректировку и будет ли она вообще восприниматься на слух.
WTW, WMTMW - это что, и фильтры зачем?

Какая получается средняя длина фильтра (сколько тапов)?

В этом примере - 1024.

---------- Сообщение добавлено 05.01.2017 в 14:49 ---------- Предыдущее сообщение было 04.01.2017 в 20:31 ----------

Корректировать ВЧ смысла нет, т.к. расстояние между излучателями большое, что приведет к узкой диаграмме и в случае небольшого смещения головы все изменится.

Тут же не только АЧХ корректируется, но и ФЧХ тоже. Некоторые ради этого (наверное) ВЧ динамик утапливают:

в случае небольшого смещения головы все изменится.

Я такого эффекта не наблюдал на практике. Это микрофон мерит АЧХ/ФЧХ в единственной точке пространства, человеческий мозг же оценивает интерференционную картину помещения в целом.

[sirap]

Я на сундуке тему создавал ( цифро.коррекция rePhase ). Много срача нагнали "ниочем", но главное можно наити. Может будет полезна в чем. На 17 странице можно скачать tuto коррекции по минимальнои фазе на базе мультизамеров.
В нем речь шла о румкоррекции, но с помощью rePhase и по "прямым" замерам АС можно контролировать фазу и АЧХ, используя конвольвер любового плеиера.
К тому же, в соседнем топике по APlayer, Игорь добавил конвольвер.

[modus2000]

вот почему то эта тема всегда обсуждается с двухмерными графиками. А вот представить в 3D сферу волны - как это будет работать? Два динамика будут перегонять массу воздуха в противофазе? По сути некая модель акустического КЗ

имхо эта теория может и справедлива для замера в 1 точке. Но стоит поводить микрофоном - всё съедет
я вот тут всё больше убеждаюсь что для реальных ушей сведение по ФЧХ - малополезная вещь...
видимо интерференция в 3D стирает границы между фазой и противофазой в реальной колонке
https://www.youtube.com/watch?v=0U4jAaSz9F4 на последней секунде показательно видео с поплавками

---------
но если это работает, то другими словами получается некоторое "демпфирование" только не электрическое а акустическое.
И если оно уменьшит добротность динамика то придётся пересчитывать ящик.
Ну а импульс имхо не только хвост потеряет, но и "атаку".
Это так, мысли в слух...

[sirap]

Румкоррекция таким способом делаеться на базе 9 замеров ( или больше ) в зоне прослушивания. Затем данные обобщаються, касаеться и фазы и АЧХ. Затем, фаза и АЧХ корректируются отдельно. Так работают и Trinnov и Dirac.

[E.Sokol]

имхо эта теория может и справедлива для замера в 1 точке. Но стоит поводить микрофоном - всё съедет

Вовсе нет, в этом-то то вся и фишка. Я собирался промоделировать такой способ через волновое уравнение, чтобы сделать его более наглядным, но руки пока не дошли (и ещё не скоро дойдут).

И если оно уменьшит добротность динамика то придётся пересчитывать ящик.

Я мечтаю об открытой АС

[modus2000]

Вовсе нет, в этом-то то вся и фишка. Я собирался промоделировать такой способ через волновое уравнение, чтобы сделать его более наглядным, но руки пока не дошли (и ещё не скоро дойдут).
Я мечтаю об открытой АС

у нас 2 когерентных (условно) источника разнесённых в пространстве (ВЧ и НЧ динамик)
при излучении одинаковой частоты создаётся интерференция - т.е. я думаю неправильно понимать звук как 2 прямые волны (как на картинке) которые идут в линию создавая резонанс в месте совпадения фаз или провал.

Т.е. по факту выкинуть такой финт с взаимной компенсацией "хвостов" можно только строго для 1 точки пространства. В соседней точке фазы съедут и всё на смарку. На разделе ВЧ/НЧ в районе 2-4кгц размер волн 5-20 сантиметров. Т.е. сопоставимо с размером головы и ушей. Т.е. микрофоном "поймать" зону можно, но нельзя самому "сесть" в зону где будет этот эффект.

То, что будет "скомпенсировано" в одном месте пространства комнаты, то будет провалено в другом и в среднем будет просто сложение частот.


Но даже если это работает. То подобная компенсация изменит добротность как я написал - это задемпфирует динамик.
Другими словами если это был высокодобротный динамик способный работать в щите, то понизив таким образом добротность (задемпфировав) - ему станет нужен ящик.

mr-marlen, этим заморачивается "математически" на сколько я знаю. По стопам Dunlavy
https://www.stereophile.com/interviews/163/index.html

А я заморачиваюсь без математики, чисто обезьянные эксперименты на слух...

[E.Sokol]

То, что будет "скомпенсировано" в одном месте пространства комнаты, то будет провалено в другом и в среднем будет просто сложение частот.

То же самое будет происходить и с одним излучателем без каких-либо коррекций. Интерференцией такой эффект называется.

mr-marlen[/B], этим заморачивается "математически" на сколько я знаю.

mr-marlen заморачивается не этим, а рум-коррекцией, причём не математически, а скорее вопреки ей.

[modus2000]

на сколько я понимаю для интерференции надо 2 источника, с одним не будет этого (ну если не брать в расчёт отражения от стен).

---------- Сообщение добавлено 11:30 ---------- Предыдущее сообщение было 11:23 ----------

вообще интересно жаль я поучаствовать в математике не могу

внося сигнал в противофазе вопрос как отделить полезные колебания от паразитных? Ну т.е. при сложении двух идеальных динамиков в противофазе импульса не будет - будет тишина

Ну как вариант посмотреть на звон на ватерфоле и в узкой полосе "звона" ввести намерянно сигнал в противофазе.

Ну или замутить обратную связь а-ля "наушники Sony с микрофоном и активным противофазным шумоподавлением"

---------- Сообщение добавлено 11:35 ---------- Предыдущее сообщение было 11:30 ----------

Как я это себе понимаю. Все игры с импульсами разбиваются о факт, что у человека 2 уха и он не может сидеть с неподвижной головой.

При смещении происходит вот такая картина:

Т.е. если мы настроим компенсацию в 1 точке (чёрным) и сложим правильно импульсы, то в точке 2 (синим) это сложение развалится из за разной дистанции до динамиков.


Вернее работать это будет, но на низких частотах, где размер областей сравним с размерами тела.

Ну т.е. посадил тушу в зону 1.5 метра и настроил коррекцию правильную для 200 герц.

А для СЧ / ВЧ - бестоляк. ТОлько для капсуля микрофона комфортную зонку можно создать

[mr-marlen]

mr-marlen заморачивается не этим

С чего ты взял, что только этим? У меня в АС все динамики состыкованы примерно твоим способом, с той лишь разницей, что стыковка делается между разными полосами, а не однотипными. Т.е. это времякогерентная, а не фазокогерентная стыковка.
Проверить твой вариант - нужно 12 каналов, ну и мне не нравится потеря ДД. 3..6 дБ еще можно отдать, а больше точно не имеет смысла. И если использовать FIR, то лучше сразу по принципу Horbach-Keele без этих заморочек.
Во всяком случае эта картинка звучит наилучшим образом (это без FIR).

[E.Sokol]

С чего ты взял, что только этим?

Так я этого вроде и не утверждал.

У меня в АС все динамики состыкованы примерно твоим способом, с той лишь разницей, что стыковка делается между разными полосами, а не однотипными.

Так и у меня тут речь идёт о коррекции АЧХ в линейку, а не о сведении полос. И о корекции не комнаты, а излучателей + возможно акустического оформления, в частности, рупора. И коррекцию динамиков предполагалось делать не по собственным замерам, а по паспортным (.frd)

Проверить твой вариант - нужно 12 каналов

Не обязательно.

ну и мне не нравится потеря ДД.

Так потери динамического диапазона и нет. Потеря мощности есть.

3..6 дБ еще можно отдать, а больше точно не имеет смысла.

14дБ в моём примере - это чисто для того, чтобы до 20кГц линию дотянуть. Если ограничиться 15, то в 6 дБ коррекция вполне укладывается (в данном случае).

И если использовать FIR, то лучше сразу по принципу Horbach-Keele без этих заморочек.

Это "лучше" желательно обосновать. Из того, что я прочитал, у меня такого ощущения не возникло.

---------- Сообщение добавлено 15:59 ---------- Предыдущее сообщение было 15:50 ----------

если мы настроим компенсацию в 1 точке

Пытаться скорректировать АЧХ в одной точке - это тактика рум-коррекции. Её неработоспособность легко проверяется на практике (я проверял) - настроить коррекцию для разных точек, а затем помещать себя в эти точки - в теории звучать должно одинаково, но на практике этого не происходит.

---------- Сообщение добавлено 16:14 ---------- Предыдущее сообщение было 15:59 ----------

внося сигнал в противофазе вопрос как отделить полезные колебания от паразитных?

Хитрая математика, которую я пока держу при себе Сами по себе формулы мало кому пригодятся, а готового инструмента для публичного использования у меня нет. Кроме того, этого недостаточно - нужно ещё как минимум разработать алгоритм для сглаживания результирующего ФЧХ, чтобы в ней не было слишком резких переходов.
Ну а желающие всегда могут найти решение самостоятельно, решив в комплексных числах уравнение |x+a*y|=1, где |a|=1 (поворот фазы), а x и y - амплитуда и фаза в комплексном виде каждого излучателя для каждой отдельно взятой частоты.

[mr-marlen]

Так потери динамического диапазона и нет. Потеря мощности есть.

Когда динамик играет при напряжении 2В он искажает меньше, чем при 4В...

14дБ в моём примере - это чисто для того, чтобы до 20кГц линию дотянуть. Если ограничиться 15, то в 6 дБ коррекция вполне укладывается (в данном случае).

У тебя только для точки будет оптимум, а ухо-мозг ещё и отражения анализирует, "пространство". Не забывай, что сдвинув ось выше/ниже излучатели начнут гасить друг друга, лепестки появятся. Твоя модель никак этого не учитывает, поэтому корректировать придется до определенной частоты, пока два излучателя работают как один.

Это "лучше" желательно обосновать. Из того, что я прочитал, у меня такого ощущения не возникло.

А я послушал псевдо-вариант и у меня такое ощущение возникло. Быть может мозг легко просчитывает/вычитает отражения для точечных источников?

[E.Sokol]

У тебя только для точки будет оптимум

Не точки. Линии. Если идеализировать и не рассматривать комнатные отражения, то отодвигание микрофона от излучателя приводит лишь к большей временной задержке прихода импульса, не сказываясь особо на его ФЧХ.

Не забывай, что сдвинув ось выше/ниже излучатели начнут гасить друг друга, лепестки появятся.

Так и в твоей системе лепестки есть. Более того, в любой стерео системе они есть (и это даже без учёта отражений):
(нажать для анимации)

А я послушал псевдо-вариант и у меня такое ощущение возникло

псевдо-вариант чего именно?

---------- Сообщение добавлено 16:55 ---------- Предыдущее сообщение было 16:45 ----------

Когда динамик играет при напряжении 2В он искажает меньше, чем при 4В...

Так у него и других нелинейных искажений хватает. Переходные процессы и прочее. Кроме того мне кажется, что (в соответствии со школьными знаниями физики) должен быть порог амплитуды, ниже которого динамик не может излучать вообще.

[mr-marlen]

Так и в твоей системе лепестки есть. Более того, в любой стерео системе они есть (и это даже без учёта отражений):

Я думал ты предлагаешь в одной АС делать парные W_W, а ты это к стерео... Я пошел мимо...

псевдо-вариант чего именно?

Горбачевский кривых равных амплитуд на широком участке частот при разных вертикальных углах для одной АС.

Так у него и других нелинейных искажений хватает.

У меня есть микрофон, я умею измерять КНИ и поверь знаю о чем пишу. Переходной процесс определяется импульсной.

[Игорь Гапонов]

...
Пытаться скорректировать АЧХ в одной точке - это тактика рум-коррекции. Её неработоспособность легко проверяется на практике (я проверял) - настроить коррекцию для разных точек, а затем помещать себя в эти точки - в теории звучать должно одинаково, но на практике этого не происходит.

.

от бесконечности (если победить нелинейщину в динах при больших МЕХАНИЧЕСКИХ перегрузах) до 2-3х волновых размере головы/тела должно быть всё в порядке (в волновом смысле у понятия "приближение к точке" ваще нет смысла - для одних частот и кубометр практически точка, для других и миллилитр содержит два экстремума давления/скорости). Т.е. верхняя частота порядка 300Гц всего лишь и не более. Остальное - или головой не вертеть с точностью до 1/4 20кГц (4мм, хотя есть сильные подозрения, что разности времён в микросекунды на стерео восприятии отражаются даже на частотах ниже 300Гц, особенно при осознанном пеленге, т.е. ваще как на операции ухогорлоноса фиксировать пациентов, у Блауэрта есть характерная фотка в книжке про пространственный слух). Или бороться с ИСХОДНЫМИ переотражениями и за оптимальную ДН колонок. Т.е. подход "корректировать по отклику в точке равной размеру микрофона" даже в наушках (бинауральная коррекция) упирается в заметные технологические трудности - размер микрофона меньше миллиметра, иначе волновое входа в слуховой канал будет искажаться уже на средних частотах.

---------- Сообщение добавлено 15:37 ---------- Предыдущее сообщение было 15:34 ----------

Кроме того мне кажется, что (в соответствии со школьными знаниями физики) должен быть порог амплитуды, ниже которого динамик не может излучать вообще.

Т.е. "трение покоя не равно трению движения"? Ну да, гистерезис в упругом элементе обеспечен

[modus2000]

Не точки. Линии.
Так и в твоей системе лепестки есть.

Посмотрите на это вот так теперь.

в 3D нет никаких линий. Есть так скажем "шарики" минимума и максимума в пространстве. И размер "шарика" зависит от частоты.
Попал микрофоном в шарик - молодец.

И что то мне подсказывает что рисование "лепестков" это вселенская ошибка.
Потому что на частоте стыка 2000 герц размер волн и следовательно интерференционной картины около 15 санитиметров. Т.е. двигая микрофоном в метре +/- 20 см от колонки мы видим эти "шарики", а не "лепесток" и соответствующие провалы / подъёмы

---------- Сообщение добавлено 16:20 ---------- Предыдущее сообщение было 16:07 ----------

Т.е. это времякогерентная, а не фазокогерентная стыковка.

вот бы послушать как нибудь твой сетап.

я вообще пришёл к теоретическому выводу что сведение полос по ФЧХ это ошибочная технология.
Сводить 2 полосы надо по времени (сделав например последовательный фильтр в пассиве, или скорректировав по цифре, или в пассиве на худой конец 2+2 порядки с переплюсовкой одного из динамиков), наплевав на ФЧХ и ямы и провалы на стыке в метре от колонки. Потому что отведя микрофон в сторону или приблизив/отдалив - ямы и провалы компенсируются. Т.е. незачем "вымерять" ямы интерференции и подгонять ФЧХ так чтобы в метре от колонки была ровная АЧХ.
Ямы нестыковки на слух не слышно. А вот отставание по времени сильно слышно.

На последнем Росхайэнд я слушал когда акустику то специально на этот момент внимание обращал, потому что большинство людей обычными фильтрами сводят, с задержкой но согласовано по ФЧХ.
И такую сшивку слышно.

Я теперь проверить хочу эту теорию послушав что-то "многополосное и время согласованное", но никак всё нет возможности