Цифровая Коррекция звука: принципы и реализация

Hi-Fi & High-End Усилители
1

Хочу порекомендовать вам обратить пристальное внимание к концепции фильтрации сигнала в цифровой области.

Сейчас конечно начнут говорить, что любое вмешательство в сигнал это отстой и бла бла бла. Но прежде чем такое писать стоит задуматься, что на самом деле все эти заморочки с основным трактом ничто в сравнении с влиянием комнаты и АЧХ самих колонок.

Задумайтесь, что все кабеля вместе взятые никогда не сделают провал или пик в 10 децибел, что ни один кебель не создаст дополнительную реверберацию. Даже вся аудио система (исключая АС) скорее всего будет обладать вполне приличными параметрами с диапазоне 20-20кГц и несильными фазовыми искажениями.

А теперь добавим АС и комнату и получится страшная картина. Кусок пластика/бумаги/кевлара/металла пометавшись в воздухе каким-то образом создает звуковую волну (причем уже с нехилыми нелинейными искажениями). На искаженный сигнал накладываем резонансы АС, Резонансы комнаты, положение АС в комнате, положение динамиков по отношению друг к другу в АС.

цифровая фильтрация (Конволюция) это один из способов корректирования всего этого безобразия. по сути идёт процесс подстройки исходного сигнала таким образом что бы не проявились резонансы, фаза сильно не убегала и не было никакого гудения, ну и ачх была поровнее. На википедии есть небольшая статья на тему:

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_room_correction

Эквализация сильно отличается от цифровой фильтрации, так как АЧХ лишь один из факторов, а есть еще реверберация и фазовые искажения.

Для цифровой коррекции можно вполне легко задействовать любой приличный комп с нормальной звуковой карточкой.

В принципе есть несколько вариантов такого сетапа:

  1. Просто ПК с картой, подключение к ЦАП или прямо на усилитель. Очень простая схема. Вам будет необходимо сделать цифровой фильтр для ваших АС/комнаты и загрузить его в фубар (можно даже сделать в других плеерах но муторнее). Вот и всё.

  2. Сделать специализированный ПК (подойдет любой п4) с звуковой карточкой с нормальными цифровыми входами и выходами. всю операционную систему можно уместить на обычный УСБ ключ ( то есть шума от дисков не будет). Такой ПК уже является приличным фильтром способным работать с практически любым цифровым сигналом.

  3. Сделать цифровую коррекцию через слимцентр и сквизбокс. я лично использую ету cxему так как она очень просто реализуется, плюс сквизбокс маленький и безшумный.

  4. Можно как то в теории сделать это для УПнП серверов (то есть для всяких линнов/ПС3/Наимов и прочих клиентов). Но понадобится ПК как сервер и я не знаю как это реализовать на данный момент.

вся стоимость подобной системы в пределах 500-1000 УСД. Причем все возможности контроля остаются за вами, как то АЧХ, фаза, импульсные характеристики.

Самодельная система обойдется очень дешево по сравнению с любыми фирмeнными устройствами. Лингдорф же сразу отправляется на помойку.

По теме советую исследовать отличный ресурс:

http://www.duffroomcorrection.com/wiki/Main_Page

Далее здесь будут описаны способы создания цифровых фильтров и реализации устройств на практике.

added 29th may 2009:

Поехали!!!

Пара дисклеймеров:

  1. Цифровая акустическая коррекция не является панацеей от всего. Акустическая обработка всё равно необходима и полезна!!!

  2. Цифровая еквализация не является цифровой коррекцией в полном смысле. Эквализация всего лишь поправляет АЧХ, но не фазу и отклик.

  3. Любой домашний современный комп может работать как цифровой фильтр с разрешением в герцы (то есть будет например еквалайзером с 20500ми полосами) и окном обработки около секунды (можно больше, но у вас тогда дворец наверное).

  4. Всё что я здесь напишу будет переводом разных англоязычных ресурсов и описанием как я делал каждую конкретную процедуру.

  5. Если вам эта тема не нравится, то не пишите здесь. Я никого ни к чему не принуждаю. В моей собственной системе цифровая коррекция есть уже пару месяцев и я от неё отказываться не собираюсь. Поэтому призываю обсуждать саму тему, т.е. как создать фильтры и использовать их в системе. Обсуждение темы "цифровая обработка - г или не г " можно вынести отдельно. То есть всё здесь будет написано для людей которые хотят попробовать на деле. Тем более что многие здесь уже обладают всем необходимым и для них это будет делом нескольких вечеров. А потом каждый может сделать свой собственный выбор.

  6. По мере публикаций постов с переводами, я буду дополнять первый пост.

В качестве программы для работы рекомендую попробовать Акурат (Acourate) . Это довольно мощная среда для создания тестовых сигналов и фильтров. Вы можете скачать неофициальную версию по линку: http://tinyurl.com/nj8smd . Антивирусный сканнер не нашел в этих файлах ничего криминального, но на всякий случай рекомендую запускать её из под виртуальной Виндовс.

Первое что необходимо сделать при создании фильтра это сгенерировать и потом записать в помещении LogSweep. Это скользящий тон от низких до самых высоких частот.

Для записи вам понадобится измерительный (или просто достаточно линейный с круговой диаграммой направленности) микрофон. Одна из самых дешевых моделей это Behringer ECM 8000.

К сожалению многие подобные микрофоны требуют фантомного питания. Поэтому вам также может понадобиться предусилитель для записи. здесь мне трудно давать советы. Можно опять таки воспользоваться каким-нибудь бехрингером. или взять внешнюю звуковую карту с фантомным питанием.

Наконец необходима приличная звуковая карточка для записи.

В самом видео есть несколько проблемных мест:

  1. В видео делалась генерация для 48кГц. На самом деле вы должны делать генерацию на той же частоте что и ваш контент. То есть для КД и большинства файлов это будет 44.1 кГц. В лучшем случае можно просто сделать 3 замера для 44.1, 48 и 96 кГц.

  2. Верхняя частота замера в идеале должна составлять половину от частоты дискретизации. То есть для 44.1 это 22500 Гц, для 48 - 24 кГц и для 96 кГц - 48 кГц.

  3. Длительность сигнала может варьироваться в широких предела. Я считаю что в принципе для теста достаточно 1й-2х минут.

При воспроизведении и записи сигнала пожалуйста будь очень осторожны с громкостью. Если вы подадите слишком высокую мощность на твитеры, они могут сгореть. На самом деле максимальная подводимая мощность для большинства твитеров совсем небольшая.

Микрофон при записи расположите в точке прослушивания на уровне ваших ушей. Не кладите его на диван.

Так вот что бы сделать себе цифровые фильтры идем по линкам :

http://www.acourate.com/Tutorial/LogSweepRecording.html

http://www.acourate.com/Tutorial/Linearization.html

http://www.acourate.com/Tutorial/RoomCorrection.html

качаем по линку выше аккурат и делаем все как в видео.

2

Интересно…ждем продолжения.

3

Да-да, ждем.

4

Гммм… я думаю, что эту тему можно обсуждать в данном форуме только в формате диспута “эквализация VS рум акустик”.

LIVE_EVIL, для описания способов “создания цифровых фильтров и реализации устройств на практике” найди, пожалуйста, сответствующую доску…

5

Это вот здесь, правильно?

http://inguzaudio.com/RoomCorrection/

http://inguzaudio.com/measurement/

Очень интересно. Продолжайте тему, плз.

6

На русскоязычных форумах отмахиваются от Behringer DEQ-2496,а на западных давно используют

http://www.avmagazine.it/forum/showthread.php?t=22485

http://dialou.info/htpc/Photos/photosinstallation.html

http://www.prisjakt.nu/produkt.php?g=119

и твикают

http://www.diyaudio.com/forums/showthread/t-26005.html

http://www.homecinema-fr.com/forum/viewtop…&t=29744761

http://www.asi-tek.com/behringer3.html

7

Так эта… я чего-то не понял.. ? default_tongue.pngdefault_smile.png запрещается что ли здесь на эту тему говорить?

Так тема не спроста взялась и не рекламного характера.. А вылилась из соседней ветки о KRK ergo. И как видно, не одному мне интересна… default_biggrin.png

8

Мое мнение по этому поводу такое.

  1. Акустику комнаты таким способом не исправить. Причина в том, что введя коррекцию по АЧХ, мы портим АЧХ прямой волны от динамиков к ушам и этим меняем восприятие. Т.е. акустику комнаты надо менять только акустически.

  2. АЧХ и ФЧХ динамиков можно таким образом подправить, даже лучше такую правку сделать по импульсной характеристике. Однако есть несколько подводных камней. Реально парамтры АС достаточно сильно изменяются во времени от температуры и влажности воздуха. Соответственно сегдня настроив, мы можем завтра получить фигню. И второе, большая часть коррекции нужно делать в НЧ области, что означает, что нужен ДСП с очень длинной очередью и высоким быстродействием. Реально применяемые ДСП-шки и алгоритмы имеют низкое частотное разрешение на НЧ, что порождает частотные дуплеты (это когда пик одной функции не совпадает с провалом другой и возникает змейка на АЧХ), который слышны весьма сильно. Получается, что решение есть, но оно будет весьма дорогим, да и снабжать это решение нужно хорошим микрофоном для калибровки системы.

9

Кажется это решение отвечает этим требованиям.

KRK ERGO
10

Поехали!!!

Пара дисклеймеров:

  1. Цифровая акустическая коррекция не является панацеей от всего. Акустическая обработка всё равно необходима и полезна!!!

  2. Цифровая еквализация не является цифровой коррекцией в полном смысле. Эквализация всего лишь поправляет АЧХ, но не фазу и отклик.

  3. Любой домашний современный комп может работать как цифровой фильтр с разрешением в герцы (то есть будет например еквалайзером с 20500ми полосами) и окном обработки около секунды (можно больше, но у вас тогда дворец наверное).

  4. Всё что я здесь напишу будет переводом разных англоязычных ресурсов и описанием как я делал каждую конкретную процедуру.

  5. Если вам эта тема не нравится, то не пишите здесь. Я никого ни к чему не принуждаю. В моей собственной системе цифровая коррекция есть уже пару месяцев и я от неё отказываться не собираюсь. Поэтому призываю обсуждать саму тему, т.е. как создать фильтры и использовать их в системе. Обсуждение темы "цифровая обработка - г или не г " можно вынести отдельно. То есть всё здесь будет написано для людей которые хотят попробовать на деле. Тем более что многие здесь уже обладают всем необходимым и для них это будет делом нескольких вечеров. А потом каждый может сделать свой собственный выбор.

  6. По мере публикаций постов с переводами, я буду дополнять первый пост.

11

Отлично! Думаю с таким подходом темя будет информативной и полезной для многих. И не создаст лишней болтологии…!

12

Не очень. Это вещь для коррекции помещения. А я писал, что помещение нельзя корректировать электрически по той причине, что есть прямая и отраженная волны, есть стояки. А слух воспринимает их отдельно. Предположим у нас идеальные АС и не идеальная комната. Тогда прямой сигнал от АС очень точен и мы хорошо узнаем инструменты, нам не требуется напрягать внимание, что бы дешифровать источники звуков. Однако мелодическая часть воспроизведения страдает из-за акустики помещения. Скорректировав АЧХ мы улучшим мелодическую передачу, но испортим узнаваемость инструментов.

KRK ERGO
13

Костя, твое наблюдение не соответствует моему опыту общения с цифровой коррекцией. Голоса и инструменты звучали очень натурально. Другое дело, что при всех возможностях (кардинального) измемения АХЧ, нужно понимать в каких пределах это действительно можно делать. Очень небольших на самом деле. Как ты уже давно писал, плохие Ас этим делом не исправишь.

14

Это само собой. Любая достаточно глубокая коррекция слышна очень хорошо вне зависимости от точности ее соответствия кривости того, что ею правится. В этом деле ты прав полностью. А вот

Что это был за опыт, что правилось и как? Очень интересно.

15

Уважаемый LIVE_EVIL, я повторяю, что описание способов “создания цифровых фильтров и реализации устройств на практике” не относится к теме “Акустика помещений”, а касается предмета “Обработка звука”.

Тема цифровой обработки сигнала конечно важная, но не надо обсуждать её подоплеку в данном форуме.

За Акустику помещений отвечает Архитектурно-строительная акустика, а не Цифровые технологии.

Есть множество сторонников цифровой эквализации и существует целое направление бизнеса по производству цифровых процессоров и эквалайзеров, но, повторяю, не в этом форуме.

16

Костя, написал в профильную ветку, что бы эту не засорять .. http://soundex.ru/forums/index.php?s=&...st&p=171786

17

Хорошо, что определилось постоянное место для темы. Я буду рад если модераторы одобряют перенос.

18

Цифровой корректор у меня был TacT, cтоял между транспортом и ЦАПом. Усилитель был Брайстон здоровенный, а АС АТС 35 - довольно крепкие. У меня бы подъем серьезный от 100 Гц и ниже, Дб на 8. Его я убрал ( с басом эту штука гениально разбирается), ну и подровнял середину и высокие - там просто игра миилиметов, на 1-0,5 Дб на нек участках, а то и меньше. ТасТ по принципу Млиссы работает, с расширяющимся временным окном, то есть он корректирует не звук из АС, а сумму прямого и отраженного сигнала, который мы воспринимаем как единый. За пределами этого окна он ничего не трогает. Плюс фазу от поправляет. Самое наглядное следствие коррекции - как раз не столько тембры, сколько сцена - из расплывчатой становится абсолютно сфокусированой.

Работет система так - программу загружаешь в комп., ставишь микрофон в точку прослушивания, он замеряет импульсный сигнал по всеу диапазону. И на компе появляется фазовая и АХЧ. естественно представляющая собой чудовищное зрелище. Ну и правишь эту АХЧ прямо в компе. Все узкие провалы (они как правило в басу), понятное дело, оставляются как есть, они не слышны, и их коррекция грозит вылетом динамика на раз, даже такого как АТС. Все пики выравниваются. и слегка подравниваются широкие участки с отклонениями, вызванными отражениями от стен. Отклонениями от чего, возникает правильный вопрос. Сам ТасТ предлагает около дюжины разных “хороших” АХЧ, которые представляют собой разный звук - более теплый, более холодный, типа нейтральный, для напольников, для маленьких АС и проч. Я уже подробности не помню, это два-три года назад было. Возникает искушение просто выстроить одну из таких АХЧ, но это ни к чему хорошему не приводит, в результате многомесчячных экспериментов я пришел к выводу, что выше 100 Гц нужно сохранять АХЧ близкую оригинальой, лишь слегка подкорректировать иногда вообще 0,1 - 0,3 Дб . Сохраняется почерк АС и повышается натуральность инструментов и голосов. Если перебрать с коррекцией - АС становятся неузнаваемыми а общая звуковая картина неинтересной. А вообще от коррекции ИМХО страдает больше всего микродинамика - пропадает ощущение immediacy, дыхание пропадает.

19

вот не представляю как может быть иначе именно в этом описаном параметре. 1) вместо чистоты одного хорошего межблока стоит целый корректирующий блок, который по его внутренностям конечно с чистотой межблока несравним, 2) DSP источник шума, 3) ЦФ сам по себе это гибель части нежной инфы. Правим макропраметры за счет деградации микропараметров…

20

Это да, но все относительно. Сам Лингдорф признает, что его коррекция с учетом всех плюсов и минусов улучшает 90 проц. систем. И я с ним, исходя из моего небольшого опыта, соглашусь. Ну, на нашем сайте, скажем, это будет 70 проц.

Вообще аппарат, который пользовался бы успехом, по-моему - это СДП со встроенной коррекцией в одном ящике. Он был бы рассчитан на средний рынок с компонентами в районе 2 тыс USD. Такй СДП стоил бы подороже, но оправдал бы себя. На этом уровне плюсов явно больше, чем минусов. Для более бюджетных вариантов это было бы слишком дорого, а для тех, кто покупает дорогие ЦАПЫ. однотактники и проч. это уже лишний компонент. Они готовы решать свои макропроблемы постоянным подбором компонетов, аку-ремонтом и изотерическими плюшками.