Problem badawczy - zwrotnica cyfrowa

[StyppaH]

Zblizajaca sie koniecznosc stworzenia pracy naukowej o szumnej nazwie praca magisterska zrodzila w moim umysle nastepujacy pomysl - dlaczego by nie polaczyc pasji z obowiazkiem? Poniewaz moje zainteresowania zwiazane stricte z kierunkiem studiow (informatyka) dogorywaja, a pasja do sprzetu i muzyki ma sie dobrze, stwierdzilem ze zajme sie implementacja cyfrowej zwrotnicy na PC. Jest to dla mnie oczywisty kierunek rozwoju jesli chodzi o znaczace polepszenie jakosci odtwarzanej muzyki, dostep do komory bezechowej i profesjonalej aparatury umozliwi realizacje tego "upgrade'u" na wysokim poziomie. Niemniej nie chce, by praca ta byla w 100% odtworcza, chcialbym podjac sie badan, ktore do tej pory nie zostaly przeprowadzone lub ich wynik nie jest jednoznaczny.

 

W tym miejscu prosze o pomoc - czy ktos moglby zaproponowac ciekawy problem badawczy majacy zwiazek z cyfrowym filtrowaniem dzwieku? Myslalem o zbadaniu wplywu roznic fazowych miedzy sygnalem wysoko i nisko-sredniotonowym na subiektywny odbior muzyki. Na forum poruszono temat dzwonienia filtrow - co sadzicie o zbadaniu tego zjawiska dla roznego rodzaju filtrow i poszukaniu efektywnych sposobow na minimalizacje jego wystepowania w zespolach glosnikowych?

 

z gory dziekuje za wszystkie propozycje, zachecam rowniez do dyskusji

[jacek_zagaja]

Skup sie na generowaniu takich zwrotnic korekcyjnych zeby oba sygnaly z dwoch lub wiecej glosnikow byly idealnie sparowane. Kosztem plaskiego przebiegu SPL otrzymasz lepsza lokalizacje. Potem zbadaj nachylenia zboczy i dzwonienie takich filtrow, czy sa slyszalne jesli sluchacz zmienia pozycje wzgledem osi. Jesli bedziesz badal zwrotnice linearyzujace w polu dalekim czyli uwzgledniajace pokoj to dzwonienie stanie sie waznym zagadnieniem. Zagadnienia maskowania dzwiekow mozesz badac S-Transformacja Stockwella: (pomocne przy badaniu psychoakustycznej charakterystyki urzadzen)

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[misiomor]

Badania do tej pory nie przeprowadzone - słyszalność zniekształceń fazowych w sprzęcie hifi, w ślepych testach ABX. Inna sprawa że słyszalność można udowodnić (jeżeli faktycznie ma miejsce) natomiast nie-słyszalność jest już trudniejsza do wykazania, najbliższą pewności metodą byłoby rozpisanie konkursu z dużą nagrodą dla tego kto usłyszy (jeżeli wcześniej "normalni" słuchacze nie usłyszą tej koherentności) w uczciwym ślepym teście - z dopilnowaniem tej uczciwości.

 

Tak czy siak nie jest to problem łatwy i prowadzący do mgr. inż. przed nazwiskiem w sposób pewny i bezproblemowy - to takie ostrzeżenie.

 

Wstępne badania wymagałyby tylko koherentnych czasowo (minimalnofazowych) kolumn (być może ze zwrotnicą cyfrową) i umiejętności wrzucania all-pass'ów różnych rzędów do nagrań.

[StyppaH]

Panowie, gdybym chcial w sposob latwy zdobyc mgr (nie studiuje na politechnice), nie uczac sie przy tym nic, zdecydowalbym sie na projekt sieci lub zestawienie serwera uslug z jakims interfejsem uzytkownika. Wykorzystujac mozliwosci jakie daje uniwerystet i wiedze jego pracownikow naukowych chce poglebic wlasne zrozumienie zjawisk wystepujacych w zespolach glosnikowych.

 

Od samego poczatku system do badan oparty bedzie o zwrotnice cyfrowa, im mniej pasywnych elementow tym lepiej.

 

moim celem nie jest wiekopomne odkrycie, zbyt duzo pokory mam w sobie by o czyms takim myslec, chce jednak zrobic cos co doprowadzi do konkretnych wnioskow a przy okazji pozwoli mi z nalezytym zapleczem informacji stworzyc udana zwrotnice cyfrowa. Nie chce porywac sie z motyka na slonce, mysle jednak ze zbadanie opinii ludzi w testach ABX lezy w granicach moich mozliwosci :) Tak samo jak stworzenie zestawu do testow.

[PawelP]

StyppaH,

temat ciekawy. Co do dzwonienia, to przebrnąłem przez artykuły najbardziej znanych naukowców na ten temat i konsensus jest - nie słychać (a raczej bardziej precyzyjnie i naukowo - nie ma znaczącego wpływu na postrzeganą subiektywnie jakość dźwieku) - jeśli chcesz mogę podesłać te najbardziej strawne i konkretne artykuły. Mam na koncie dopracowaną, super brzmiącą (szczególnie po ostatnio wykonanej equallizacji basów przy pomocy metod homomorficznych) zwrotnicę na PC i z moich doświadczeń odsłuchowych dzwonień się nie słyszy - u mnie na pewno je powinienem słyszeć, bo tnę ze zboczem 50-100 dB - powinno dzwonić jak dzwon Zygmunta.

Wiem, że jesteś na informatyce, a nie elektronice, ale moja propozycja jest: pomyśl o zrobieniu zwrotnicy cyfrowej na DSP a nie na PC. Oczywiście, to jeszcze nie jest to konkretne pytanie badawcze pod pracę dyplomową - tu chętnie podrzucę parę ciekawych tematów, dzwonienie to jeden z nich. Jak zrobisz na DSP to masz szansę później to kontynuować i wykorzystać tę robotę, żeby mieć top dźwięk wszędzie - samochód, domek na działce - tam z reguły nie weźmiesz komputera ze sobą. A przynajmniej nie w ciągu najbliższych kilku lat. A zwrotnica cyfrowa działa i jest to mega sprawa - kto raz słyszał nigdy nie wróci do analogu, bo tam się po prostu nie da zrobić dobrego dźwięku - zbyt czułe ucho ludzkie i zbyt niedoskonałe przetworniki. I tego się nigdy nie przeskoczy przy pomocy zgrzebnych analogowych kondziów i cewek.

[jacek_zagaja]

Pawel - przeslij ma wava tej Twojej zwrotki :)

[StyppaH]

chetnie zapoznam sie z artykulami, o ktorych piszesz, jesli mozesz podeslij na maila.

 

jesli chodzi o dsp - ograniczenia procesora sprawia, ze deaktualizacja zbudowanego rozwiazania nastapi przed jego uruchomieniem (oczywiscie mozna skorzystac z gotowych urzadzen takich jak popularny behringer DCX2496, niemniej celujac w topowa jakosc dzwieku smiem watpic, ze moc obliczeniowa DCX2496 podola temu zadaniu. czy sa na forum jacys praktycy wykorzystujacy tego behringera w real life?) szeroko rozumiany pc, upraszczajac komputer o architekturze x86, to nie tylko wielokilogramowe potwory w obudowach tower, sa dostepne najrozniejsze kompaktowe i energooszczedne rozwiazania - na mysl przychodzi jedna z pierwszych tego typu platoform czyli via epia, ale jest ich duzo wiecej. mnogosc gotowych rozwiazan programowych na pc sprawi, ze uruchomienie platformy laczacej w sobie cyfrowa zwrotnie i media server (co jest moim celem, audio w samochodzie wystarczy, ze jest przyzwoite) powinna przebiegac w miare szybko. nie czuje sie na silach by oprogramowac DSP i dodatkowo zbudowac prototyp urzadzenia na nim opartego. w dodatku samo stworzenie urzadzenia nie zostanie zaakceptowane jako "temat" pracy magisterskiej, byc moze na politechnice, niemniej mnie to nie dotyczy.

[pit7]

Hej

pewien czas temu zrobiłem sobie taki filtr cyfrowy, który służy jako zwrotnica i dokonuje rozplotu nieliniowość przetworników w kolumnach.

Myślę że badanie na subiektywne odczucia w odbiorze muzyki, pod wpływem opóżniń fazowych głośników wysokotonowych i nisko-średnio tonowych, to dobry pomysł. Kiedyś się tym bawiłem. I wyrźnie wyczuwałem przybiżenie sceny dzwiękowej do słuchacza przy kombinowaniu z fazą. Ale żeby mieć pełen obraz sytuacji trzeba ślepych testów i wielu obserwatorów.

Możesz również zbadać czułość ucha ldzkiego na nieliniowość pzetworników dzwiękowych ile decybeli dla jakiej szerokość oktawy, jest wyczuwalne dla ucha ludzkiego.

Albo czy lepiej bramkować wyniki pomiarów przed pierwszymi odbiciami pomieszczenia, albo uwzględniać wpływ pomeszczenia do korekcji głośników. Pdobno mózg ludzki radzi sobie z tymi odbiciami i przede wszystkim odbiera muzykę z pierwszej fali która do niego dociera, ale pewnie tylko od pewnej wysokość dzwięku, przy niskich częstotliwośćach to wpływ pomieszczenia może mieć znaczenie. Reasumując można to wszystko przebadać, trzeba dużo zwżętości i czasu.

Z dzwoieniem filtrów sobie daruj. Słychać to tylko przy filtrach liniowych czyli nie przyczynowych.

Lekarstwem jest filtr przyczynowy minimalnofazowy, dzwonień w ogóle nie słychać, zawsze można skracać filtr i robić gładsze cięcia żeby minimalizować wpływ dzwonień, ale pryczynowość filtru, leczy wszelkie dolegliwości z tym związane.

 

Pozdrawiam

[misiomor]

pit7, 22 Kwi 2008, 19:03:

 

Filtr przyczynowy minimalnofazowy to zupełnie jak analogowy. Nie da się zrobić minimalnofazowości całej kolumny chyba że kosztem zniekształceń, za dużych wychyleń a i tak minimalnofazowość będzie tylko przybliżeniem.

[pit7]

misiomor, 22 Kwi 2008, 20:34

 

Mówię że filtr cyfrowy powinien być przyczynowy, którym będziemy sterować przetworniki w głośnikach, żeby nie było dzwonień, i najlepiej minialno-fazowy, żeby był stabilny. Szczególnie gdy robimy korekcję pomieszania, gdyż odpowiedz pomieszczenia jak mi się wydaje może być nie minimalno-fazowa i wtedy filtr może być nie stabilny.

A czy cała kolumna sterowana przetwornikami wysterowanymi filtrami minimalno-fazowymi jest również minmalno-fazowa? Nie znam przyczyny żeby tak nie było, ale nie zastanawiałem się nad tym. Może masz rację. Studia kończyłem kawałek czasu temu, i nie jestem już tak biegły z podstaw automatyki oraz matematyki jak kiedyś.

Reasumując najważniejsze jest to że krzywa ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości takiej kolumny jest na poziomie +/- 0,5 decybela, brak w takiej kolumnie pasożytniczych pasywnych elementów jak cewki, kondensatory, oporniki, i cięcie zwrotnicy można porównać do cięcia skalpela. A wszystko to ma zbawienny wpływ na reprodukcję dźwięku a co za tym idzie na słuchanie muzyki.

 

Pozdrówka

[misiomor]

pit7, 22 Kwi 2008, 22:38:

 

Rozumiem że filtr ma być przyczynowy żeby nie było pre-dzwonień?

 

Taki filtr jest podobny do analogowego i koherentności czasowej (minimalnofazowości całej kolumny) mówimy do widzenia.

 

Cięcie skalpela na filtrach przyczynowych - to oznacza zniekształcenia fazowe po zbóju. Jedni twierdzą że to słyszą inni że nie., tak czy siak temat jest śliski - ja staram się nie wychodzić ponad 4-ty rząd akustyczny zwrotnicy analogowej.

 

Korekcja pomieszczenia to oddzielny temat. Ja jestem osobiście dość sceptyczny w tej kwestii - bo fala 1kHz ma 34.5cm długości i wystarczy przesunięcie głowy słuchacza o pół tej wielkości żeby korekcja szkodziła zamiast pomagać. Ciekaw jestem zresztą czy w czasie kalibracji korekcji robi się to oddzielnie dla lewego i prawego ucha...

[pit7]

misiomor, 22 Kwi 2008, 22:48

 

Ja również byłem, a może nawet jestem sceptykiem odnośne korekcji pomieszczenia, z takich samych powodów.

Ale ostatnio zauważyłem, że w pomieszczeniu w którym słucham muzyki, a zarazem wykonuje pomiary, na charakterystyce częstotliwościowej odpowiedzi pomieszczenia z kolumnami występują dominujące podbicia i dołki zawsze na tych samych częstotliwościach +/- 2 Hz, nawet jak przesuwam kolumny lub mikrofon nawet o pół metra.

A więc wydaje się że niektóre pomieszczenia mają dominanty dla niektórych częstotliwości, niezależnie od położenia pozycji słuchacza, pewne częstotliwości mogą być mocna podbite a niektóre zdegradowane. Ale nie da się tego zauważyć we wszystkich pomieszczeniach. W moim poprzednim mieszkaniu tego nie zauważyłem. Oczywiście to nie jest jeszcze żaden dowód że pomieszczanie ma swój charakter, ale daje do myślenia, i prowokuję do dalszych badań zjawiska. Pewnie jakiś fizyk od akustyki by to wyjaśnił i udowodnił. Nie mam niestety takiej wiedzy.

Jak na razie koryguję tylko nieliniowości głośników, z różnych powodów zostawiam korekcję pomieszczenia na razie w spokoju.

A co do fazy przy filtrach FIR liniowych i przyczynowych, zauważyłem w odsłuchu różnicę tylko na korzyść filtrów przyczynowych.

Ze względu na słyszalne pre-dzwonienia w filtrach liniowych.

Zakładam że większość ludzi którzy najwięcej mają do powiedzenia na temat słyszalności zniekształceń fazowych, nigdy nie mieli okazji tego sprawdzić oraz przetestować. Też gdybym tego nie przetestował pewnie bym się mądrzył dla zasady.

Co do ostrego cięcia zwrotnicy, pewnie 4 rząd byłby akceptowalny dla jakości dźwięku, ale wtedy trudniej było by uzyskać liniowość kolumn, ze względu na nakładanie się głośników, pomiary były by dłuższe i program bardziej wyrafinowany.

Ale zauważyłem że nie stromość zwrotnicy, ma największe znaczenie dla jakości dźwięku, tylko liniowość kolumn i brak elementów pasywnych.

[PawelP]

Misiomor,

rozumiem, że pojęcie minimalnofazowości całej kolumny jest związana z przesunięciem w odległości od gwizdka i basu ? Jeśli tak to rozumiem, że taka minimalnofazowość jest również podatna na ruchy głową, chyba że są to głośniki koaksjalne. A jaki jest twój komentarz do destrukcyjnego charakteru pre-oodpowiedzi w przypadku filtrów nieprzyczynowych ? Bo wydaje się, że większość praktyków audio uważa, że to jest największe źródło degradacji dźwięku.

[misiomor]

Jak to będzie z minimalnofazowością całej kolumny na filtrach FIR kiedy fazy w miejscu podziału sie rozjadą - diabli raczą wiedzieć. Nigdy do tego problemu porządnie nie zasiadłem. Tak czy siak konstruktora powinna interesowac głównie prawidłowa praca zespołu głośnikowego.

 

Pre-dzwonienia - nie sądze żeby znalazł sie ktoś posiadający wzorek mówiący - pre-dzwonień łut szkodzi jakości dźwięku tak samo jak nieminimalnofazowości dwie kopy. Taki np. Goldmund (link podany przez Graaf'a) wręcz bierze pasywna kolumnę i koryguje niekoherentność czasową jej zwrotnicy nieprzyczynowym filtrem składającym się z samego pre-dzwonienia. Z ich strony wynika jednak że filtr ten jest liczony z teoretycznego modelu tej kolumny. Jeżeli to dokładnie koryguje wszystko do idealnej minimalnofazowości bez żadnych pre-dzwonień to ja jestem cesarz chiński (a może o czyms istotnym nie napisali...). A zaklinają się że rezultaty odsłuchów są spektakularne.

 

Tak czy siak koaksjalność daje spore zalety - brak problemów ze zmianą osi odsłuchu tym bardziej że charakterystyki kierunkowe gwizdka i stożka w obszarze podziału są również podobne.

[misiomor]

Tak sobie przemyślałem temat - i wychodzi że kolumna koherentna czasowo na filtrach FIR przestanie być taką jeżeli przesuniemy jeden z głośników względem drugiego. Wystarczy wyobrazić sobie że przesunięcie będzie o 360 stopni - SPL będzie znowu płaski a koherentność czasowa poszła szczekać. Albo przesunięcie o 180 stopni i odwrócenie polaryzacji.

[StyppaH]

Praca ma juz promotora, zapowiada sie sporo ciekawej wiedzy do opanowania! Postaram sie informowac o rozwoju projektu, licze na ciekawa dyskusje z udzialem ludzi znajacych sie na poruszanych zagadnieniach, w celu przyblizenia nam wszystkim zrozumienia poszczegolnych skladowych istoty wiernej reprodukcji muzyki.

 

Jak myslicie? Znajda sie jacys forumowcze gotowi uczestniczyc w odsluchach w Poznaniu?

[Ryszard_wpl]

witam, gratuluje zapału i pomysłu. Nie chcę zniechęcać - ale podzielić się drobną refleksją z doświadczeń z cyfrową zwrotnicą behringer DCX9624. Audifilkie podejście nakazało oczyścić tor elektroniczny aby kiepska implementacja nie odgrywała roli. Za kościami DAC mam obecnie tylko pasywny filtr i potencjometr 6 kanałowy. Wrażenia mam takie: są momenty że ta zwrotka powala swoją "jakością" i możliwością odtworzenia tak wielkiej ilości szczegółów gubionych w systemach tradycyjnych. Negatywną konsekwencją jest to, że wiele materiału muzycznego ciężko się słucha - bo nie sprawia frajdy...

Huśtawka emocji i niejednoznaczne wyniki dla użytkownika - takie mam empiryczne doświadczenia.

 

Powodzenia - podziel się "odkryciami" na pewno skorzystamy z wiedzy popartej badaniami.

[pit7]

Ryszard_wpl

 

Mam zupełnie inne doświadczenia w doznaniach empirycznych vs. zastosowanie zwrotnic cyfrowych.

Myślę że twoja doświadczenia z tymi zwrotnicami mogą być rzeczywiście pozbawione frajdy gdyż są to tylko zwrotnice tnące podział częstotliwości i wszystko.

My mówimy o cyfrowych filtrach zdolnych do linearyzowania kolumn głośnikowych.

A pomiędzy cyfrowym cięciem a techniką cyfrową pozwalającą linearyzować głośniki może się wiele wydarzyć.

Zastosowanie samej zwrotnicy cyfrowej może dość znacząco „wysuszyć” dźwięk ze względu na szczegółowy przekaz informacji, co nie musi być przyjemne.

Ale zastosowanie filtru który odfiltruje nieliniowość głosików, to dopiero słuchanie jest frajdą, duża ilość informacji, podana w ciepłym mający odpowiedni ciężar brzmieniu.

Tylko typ głośników i ich kombinacja zmieniają charakter brzmienia, to jest jedyna znacząca zmienna. A więc dość łatwo o jednoznaczny wynik dla słuchacza.

Przy zastosowaniu analogowych technik w strojeniu głośników, prawdopodobieństwo trafienia w dobry dźwięk jest porównywalne z trafieniem 6 w totolotka. I wtedy zaczyna się tułaczka w poszukiwaniu kabelków, które może coś poprawią co bardziej sfrustrowani szukają terminali i bananów które coś tam poprawią, droga do nikąd.

Bo nie technika i zawansowana technologia materiałowa jest kluczem do dobrego dźwięku, tylko zmysłowe odbieranie brzmienia pozbawione niedoskonałości nienaturalnej nieliniowości jest kluczem do neutralności i przyjemności z obcowaniem z naturalną barwą odbieraną zmysłem słuch.

 

Pozrawiam

Pit7