Автоэквализация или "делаем" студийные мониторы из...

[pmp140]

"Делаем" студийные мониторы из... того, что есть!

Недавно наткнулся на такую вот "новость":  Real Sound Lab - ConEq™ - технология анализа живого звука для высококачественной автоматической настройки акустических систем.
http://audioproducer.625-net.ru/news/news_122.html
http://cjcity.ru/novosti/soft/news38.html
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=90:25

Как правильно заметили ребята с форума ixbt.com , системы автоэквализации известны достаточно давно, вопрос только в том, чтобы подобрать ту, которая своими характеристиками будет устраивать именно Вас.
Так-как за ConEq просят около $1800 и, программа пока не сильно распространена, то ждать "пролеченную" версию сего чуда можно очень долго.
Ознакомившись с демо-версией ConEq и видеороликом с методикой измерения, решил повторить сей эксперимент, но с доступным программным и аппаратным обеспечением.
Использовались:
1. программа Adobe Audition 3.0
2. VST-плагин  MAutoEqualizerLinearPhase.dll
  для справки: VST-эффект от MeldaProduction - создателей MDrummer. Степень точности обработки регулируется (оверсемплинг), поэтому подходят как для использования в реальном времени, так и для мастеринга. Декларируются крайне низкие уровни искажений.
MAutoEqualizerLinearPhase - высокоточный параметрический эквалайзер/анализатор с возможностью автоматического преобразования исходного сигнала в сигнал с заданной по образцу спектральной характеристикой. Преобразование спектра выполняется за счет подбора характеристик десяти параметрических фильтров, что обеспечивает отсутствие характертерных для FFT-алгоритмов искажений. Использует ресурсоемкий алгоритм, обеспечивающий минимальные искажения (уровень -160dB).
3. наш любимый плеер  foobar2000 v0.9.6.9
4. плагин George Yohng's VST Wrapper for foobar player v1.1 ( foo_dsp_vstwrap.dll ) +  ( foo_dsp_vst.dll )
5. микрофоны: динамический Beyerdynamic M59-S  и конденсаторный SENNHEISER MKH416-P48
6. аудиокарта ECHO GINA 3G   (24bit/96kHz)
7. очень красивая внешне, но очень средняя по качеству акустическая система MICROLAB PRO 2
8. голова, руки, ноги, хвосты и прочее, что необходимо для измерений.

Да, чем качественнее микрофон вы найдёте для тестирования, тем достовернее получите АЧХ.  У меня были микрофоны среднего качества, поэтому приходилось вручную корректировать завалы низких и высоких частот, которые возникали из-за нечувствительности микрофонов.

Для тестирования применялись фонограммы, содержащие "розовый" и "белый" шум, с максимальной амплитудой сигнала -1dB.
О цвете шума можно подробнее узнать здесь.
На мой субъективный слух, более достоверная эквализация получилась при анализе "розового" шума.

Итак:
1. подключаем микрофон.
2. запускаем Adobe Audition 3.0 (или любой понравившийся Вам аудио-редактор) для записи и foobar2000 c "розовым" шумом ( зацикливаем трек для его постоянного воспроизведения  Playback -> Order -> Repeat (track) ).
3. подносим микрофон к акустической системе на расстояние, не меньше длины этой акустической системы (от фронта до задней стенки колонки) и не больше двух-длин.
4. начинаем медленно перемещать микрофон вертикальными зигзагами по всей площади колонки.
[img width=400 height=180]http://s40.radikal.ru/i088/0909/1f/908fa81979a3.jpg[/img]
5. когда Вы от души "наперемещаете" микрофон туда-сюда, остановите запись, удалите куски тишины в полученной фонограмме.
6. загрузите полученный *.wav в foobar2000  и подключите VST-плагин MAutoEqualizerLinearPhase.dll . Опция "Mode" должна быть выбрана "Linear-phase" - это самый КАЧЕСТВЕННЫЙ (и более всего грузящий проц) алгоритм работы данного плагина.
7. опция "Normalize" и "Compare" на "графике АЧХ" должны быть включены, т.е. светлее цвета фона "графика".
8. "Обнуляем" установки эквалайзера, нажав кнопку "Reset", увеличиваем число полос эквалайзера для расчета эквализации "Maximal bands" c 4-ёх до 10-ти, и активируем рядышком опцию "Never amplify".
9. запускаем воспроизведение ИСХОДНОГО файла с "розовым" шумом
10. жмём кнопку "Analyse source" с жёлтым кубиком и ждём, когда "итоговая" линия АЧХ зафиксируется в неподвижном положении (секунд за 30-40).
11. снова жмём кнопку "Analyse source" с жёлтым кубиком и получаем АЧХ ИСХОДНОГО файла  жёлтого цвета.
12. запускаем воспроизведение ЗАПИСАННОГО файла с "огрызками розового" шума
13. жмём кнопку "Analyse target" с синим кубиком и ждём, когда "итоговая" линия АЧХ зафиксируется в неподвижном положении (секунд за 30-40).
14. снова жмём кнопку "Analyse target" с синим кубиком и получаем АЧХ ЗАПИСАННОГО файла  синего цвета.
15. жмём кнопку "Equalize (син.) to sound like (жёлт.)"
16. получаем автоматически рассчитанную эквализацию, которая компенсирует недостатки Вашей акустической системы.
17. ВАЖНО!!! - Обязательно сразу сохраняем полученный пресет.

18. Отключаем опцию "Normalize" на "графике" и запрещаем real-time индикацию АЧХ, нажав кнопочку "пауза" там-же.
18. ...творчески редактируем этот пресет, уменьшая уровень шлейфов НЧ и ВЧ, слушаем, опять корректируем на свой вкус-и-цвет, затем сохраняем отредактированный пресет.

19. Наслаждаемся, досель неслыханным от Ваших каллонок, КАЧЕСТВОМ звука!!!

P.S. Плагин, помимо всего прочего, может делать передискретизацию сигнала  (Upsampling) аж до 4-ёх крат. Очень повышает качество MP3-файлов.  На мой вкус, хватает и 2-ух кратной передискретизации.

Все вышеописанные плагины "в одном флаконе" для скачки.

[Atmos]

Внезапно!!! Нубы набижали... Вопрос у меня глупый и наивный: как это без микрофонов сделать? Как понимаю, есть какой-то шанс получить эти... э-э-э... м-м-м... частотные характеристики или как их там программным способом, зная, какое обрудование стоИт. Ведь есть?

И намного лучше звучать стало? Имею ввиду - неискушённое лосслесами ухо услышит? А то у меня тоже Микролабы стоят (Solo3 MK3 правда) и карта (24bit/96kHz), поэтому я и заинтересовался.

[pmp140]

2Atmos
1. Без микрофонов - только используя искушённое лосслесами ухо, т.е тупо двигая с умным видом ползунки эквалайзера....
   А ухо наше - всё-же не такое совершенное (не считая профессиональных звукорежиссёров).
   Просто подключите любой китайский микрофон для караоке, коих полным-полно у населения. Правда, частотка там вообще улётная - обычно  300 - 8000Гц, но хоть сможете исправить недостатки в средних частотах Вашей акустики.
2. Звучать стало ЗНАЧИТЕЛЬНО лучше, особенно в НЧ-диапазоне: ушло "бубнение" на резонансных для динамика частотах ( 109Гц, 161Гц, 820Гц). И бас и ударные стали слышны очень чётко. Для справки: Microlab PRO 2 воспроизводят НЧ, начиная с 37Гц при 2/3 громкости усилителя (проверял при помощи генератора).  Вокал стал очень ясным и "воздушным".  Т.е. звучание приблизилось к тому, что я слышу в своих наушниках SENNHEISER HD 650.
В общем, мне нравится, чего и Вам в итоге желаю!!!  *пыво*

P.S.   Для сравнения результатов эквализации "на слух" использовал два тестовых сборника, скачанных с торрентсру:  FOCAL JMlab TestCD#1  и FOCAL JMlab TestCD #4.

[Fuu]

Немного уточняющих вопросов:

1) На какой громкости записывать шум - на средней, большой или чаще всего используемой?
2) Микрофон перемещать на том расстоянии, на котором будет находиться конечный слушатель?
3) Для чего нужны два микрофона? Имеется один высококачественный студийный - этого будет достаточно?

[pmp140]

2Fuu
1.  Уровень записи на звуковой карте установить ~90% от максимальной.
    Громкость воспроизведения усилителя устанавливаем такую, чтобы уровень записи был -4dB (будут наименьшие искажения).
2.  Подносим микрофон к акустической системе на расстояние, не меньше длины этой акустической системы (от фронта до задней стенки колонки) и не больше двух-длин.  Хотя, теоретически, правильнее замер делать в точке прослушивания, т.к. при этом учитываются и резонансы всей комнаты.  В общем, эксперементируйте смело, сравнивайте результаты и пользуйтесь теми, которые понравятся Вам больше всего.
3.  Разные микрофоны имеют разную собственную АЧХ, поэтому я просто перестраховался.
Сначала использовал Beyerdynamic:
 50-16000Hz

Затем (позже) - SENNHEISER:
   40-20000Hz

Если есть качественный студийный микрофон - его будет достаточно.

[Atmos]

Ищу по друзьям микрофон. Если что получится - запощу тут.

[Fuu]

Микрофон студийный Neumann U87 < aкустика AVE DF-104 (далеко не студийные мониторы) < Creative SB Audigy 4 в режиме Bit Accurate < foobar2000 v0.9.6.7 KS Output.

Замерял с расстояний от ~40 до 80 см, но после нормализации получил практически идентичные АЧХ. Успокоился насчет выбора позиции для записи.
В общем, сравнил выхлоп колонок с эталонным шумом, рассчитал эквализацию, немного подровнял края диапазона и стал оценивать результат.

Результат мне субъективно не понравился. Звук стал немного неестественным (по сравнению с теми же HD650). Попробовал подправить частоты вручную, но оказалось, это делается не так просто. Намучился с параметром Q=, пробовал отключать некоторые полосы, редактировать амплитуды. Так ничего хорошего и не вышло.

Зато удалось вычислить проблемные места акустики. Ориентируясь на них, нарулил пресет в стандартном эквалайзере foobar'а. Звук действительно стал несколько чище и ровнее, ушел небольшой окрас. Как это делается: эквалайзер устанавливается в начало цепи перед DSP VST Wrapper и включается записанный с микрофона шум, в окне плагина MAutoEqualizerLinearPhase.dll, передвигая ползунки эквалайзера, наблюдаете изменения АЧХ. Нужно выпрямить средний диапазон в линию.

P/S 2pmp140: У тебя Upsampling х2 на белом шуме не загибает АЧХ в районе 19-20kHz?

[pmp140]

2Fuu
1.  Субъективно, мне не понравился результат автоэквализации при использовании белого шума.
  Звук получался каким-то "пластмассовым".    Когда проделал ту-же операцию с розовым шумом и на расстоянии 30см, то всё стало ОК!!!

2.  При регулировке полос эквалайзера точная подстройка частоты, добротности и усиления осуществляется очень легко:  щёлкаем указателем мыши по тёмно-серому полю с полосами эквалайзера, затем подводим указатель на полоску с нужным параметром  и,  вращая колёсико мыши, аккуратно меняем десятые доли.
  Для выравнивания всего частотного диапазона необходимо найти "основной" шлейф (обычно их создаётся два) и тогда можно двигать всю АЧХ "по амплитуде" (изменяя параметр Gain).  Главное, чтобы самый верхний пик в АЧХ не превышал линии -40dB (это аналог линии -0dB- в обычных эквалайзерах).

3.  Ну не нравится мне, как работает "родной" фубаровсий эквалайзер.  Поэтому предпочитаю использовать профессиональный 64-битный VST.  *ну*
Раньше подключал эквалайзер IIEQPro от DDMF (как наиболее наглядный-качественный-быстродействующий).  Теперь вот - MAutoEqualizerLinearPhase.dll ( или  MEqualizerLinearPhase.dll - он такой-же, но без анализатора спектра).

4.  При Upsampling x2 АЧХ на высоких частотах увеличивается совсем немного (на 2 - 4dB), но при этом очень качественно "подчёркиваются" средние частоты!!!  
  При 3-ёх  и 4-ёх кратном - АЧХ увеличивается уже до 8dB, а средние частоты становятся излишне "резкими".

[Fuu]

2pmp140
Попробовал все заново еще раз. Не стал ничего крутить, а просто отключил все полосы до 100Hz и после 10kHz, как неадекватные. АЧХ сразу же напомнила вручную настроенный фубаровский эквалайзер. Вот теперь ОК  B) Спасибо!  :)

Подтверждаю действенность сего метода облагораживания звука  *пыво*

..При манипуляциях с seekbar'ом и при смене треков стал немного западать звук - это лечится? Увеличение буфера в foobar не помогает.

[pmp140]

2Fuu
Да, при принудительном переключении треков есть западание звука.  При автоматическом переключении - всё ОК!!!
У меня на звуковой карте ECHO GINA3  Output фубара настроен на ASIO.
Буфер плеера - 1600ms, буфер ASIO - 2048 samples.


...Если надоели эти "западания" звука, то:
- делаем скриншот MAutoEqualizerLinearPhase с "вычисленными" настройками эквалайзера.
- отключаем его нафиг.
- подключаем старый-добрый IIEQPro или LP10
- вбиваем результаты автоэквализации с картинки в IIEQPro (займёт 5 минут) и сохраняем пресет.
- Итого: никаких "западаний" и щелчков,  но какчество звука будет хуже - алгоритм обработки звука у IIEQPro или LP10 менее совершенен.





IIEQPro можно найти в этом архиве: foobar2000_VST.zip  ( 7,48 Мб )

[Fuu]

2pmp140:
Вот здесь (англ.) приводится метод эквализации наушников "на слух" с учетом резонанса ушных раковин. Делается это с помощью программки SineGen и VST-эквалайзера Electri-Q... На оф. сайте этого эквалайзера можно почитать все его фичи (версия full). Что-то мне подсказывает, что алгоритм обработки у Electri-Q должен быть лучше IIEQPro и LP10.

Такой вопрос: ты после автоэквализации проводил повторный замер АЧХ? Я микрофон отдал уже к сожалению, а охота увидеть изменения на графике. Если у тебя есть возможность записать уже выровненный розовый шум, сделай скриншот с того же MAutoEqualizerLinearPhase. Объективность улучшения АЧХ сразу же будет "на лицо", да и ради чистоты эксперимента контрольный замер не помешает.

//update

В общем, разобрался. Electri-Q по качеству обработки идентичен с MAutoEqualizerLinearPhase - он также 64-битный, имеет (среди прочих) тот же алгоритм Linear Phase и input/output анализатор спектра. Установил Full-версию, подлечил от жадности, переcчитал BW=1/Q, выбрал Linear Phase, настроил свои параметры. Один хрен немного западает  *ну* хотя меньше, чем MAutoEqualizerLinearPhase. НО! Если поставить галочку "eco" (Economy Mode for less CPU Usage), то все становится замечательно и задержки исчезают!  :) Буду юзать его.

[pmp140]

2Fuu
1. Electri-Q пробовал год назад, эквалайзер отличный, но в то время мне показался "пере-навороченным", поэтому я выбрал IIEQPro.
  Если тебя устраивает, то и слава Богу!  Но АХТУНГ - режим "eco" работает по упрощённому алгоритму, поэтому качество звука ты заведомо делаешь хуже!

2. Специально-4Ю сделал запись звука с "автоэквализованных" колонок. Вот картинки (нас интересуют АЧХ синего цвета):




Как видим, неравномерность АЧХ от 120Гц до 10000Гц стала в пределах 2,5dB, что, в общем-то, очень неплохо!
Завалы в НЧ и ВЧ диапазонах обусловлены АЧХ самого микрофона и компенсируются тонкой ручной подстройкой.

P.S.  Для проверки "на слух" можешь использовать трек с тестового диска FOCAL JMlab TestCD #4.  На мой взгляд, один из наилучших треков для "отслушивания" высоких и, особенно, натуральных низких частот и мид-баса.  Вот аннотация из брошюры:

Дорожка 14. Cyrill Lutzelschwab/Martin Hess, "Boxenkiller". Так записать тарелки надо было уметь! Ударные звучат замечательно и удивительно натурально, и когда в середине пьесы появляется бас-гитара со специфическим металлическим дребезгом, душа слушателя сжимается от удовольствия. Великолепная фонограмма с отличным звучанием.

Вот сцылка на скачивание (WAV, 44000Hz/16bit,  29,4MB )
14._Martin_Hess___Cyrill_Lutzelschwab___Boxenkiller.zip
Жмём на полосочку с надписями "Бесплатно" или "Без регистрации", вводим код с картинки и через 60сек качаем со скоростью 100Kбит/сек.
Надеюсь, пригодится!
:)

[Fuu]

Есть мнение, что эквализацию нужно делать на каждом канале в отдельности - для ювелирного выравнивания баланса АС и уменьшения погрешностей.
Как реализовать данный способ? Существуют вообще в природе программные эквалайзеры для настройки отдельно левого и отдельно правого канала?

[pmp140]

2Fuu

Ну-у... существуют гугл и яндекс...  :P
Вот навскидку:
1. Classic EQ
2. Golden Equaliser | GEQ-7
3. Simple Graphic EQ
B)

А в общем, всегда руководствуйся принципом: "ЛУЧШЕЕ - ВРАГ ХОРОШЕГО!!!"

[Fuu]

2pmp140:
Какой-то, видать... специальный у тебя гугл  *даун* Я часа два поисковик мучил, он мне только аппаратные эквалайзеры-микшеры выдавал  *ну*

"ЛУЧШЕЕ - ВРАГ ХОРОШЕГО!!!"

Во всяком случае, ничто не мешает измерить колонки изолированно и сравнить результаты  ;)

//update

Сравнил. АЧХ колонок практически идентичны, при точном позиционировании микрофона - в том числе и по уровню.
Даже как-то неинтересно :) Видимо, дисбаланс заводских фрон-эндов - не такое частое явление, как я предполагал.

foobar2000 даже имеет спец. DSP-плагин Equalizer split.
Тот же стандартный эквалайзер, но с возможностью раздельной эквализации каналов. Пригодится, например, в случае несимметричной расстановки.

[Fuu]

Рекомендую производить расчеты эквализации последней доступной пролетариату версией MAutoEqualizerLinearPhase 1.05
Раздача на тоppентс.ру - Meldaproduction Mmastering Bundle VST.v1.05

В состав этого сборника VST-плагинов Meldaproduction входит также не линейно-фазовая версия MAutoEqualizer.
Это тот же плагин для автоэквализации сигнала по образцу, но менее требовательный к ресурсам и, соответственно, менее качественный по звучанию.
Вместо продвинутого метода линейно-фазовой обработки, используется стандартный для эквалайзеров digital-алгоритм, подобный IIEQPro, LP10 и т.д.
Преимущество в том, что эта версия плагина практически не нагружает процессор и работает без каких-либо задержек - ни щелчков, ни "заиканий" не будет (проверено на Athlon 64 3500+).
Актуальна для юзеров, активно использующих seekbar и постоянно переключающих треки во время прослушивания.

Еще одна интересность: в мануале к MAutoEqualizerLinearPhase указано, что

Smoothness makes the analyser smooth out the curve, so it contains less bumping. It approximates energy in each frequency and
the resulting graph may be easier to understand. Also the smoothness affects the automatic equalization. Usually higher value
provides more natural results, however you should verify using your ears.

т.е., параметр анализатора Smoothness напрямую влияет на результаты автоэквализации! Попробовал - действительно влияет, и очень существенно.
Для устранения "пластмассовости" и "неестественности" надо крутить в первую очередь его, нажимая каждый раз "Equalize 2 to sound like 1", а также параметр силы обработки Dry/wet.

Еще одна полезная фича из мануала: "Shift + левая кнопка мыши" позволяет редактировать параметр в текстовом режиме.

[pmp140]

2Fuu
А ещё, для любителей по-тестировать, предлагаю (в виде бонуса) профессиональную версию программы Sia SmaartLive v5.4.0.0  и её улучшенную версию Smaart v6.1.0.0 (ASIO)  >>19,98Mb<<  .   Русская документация - прилагается!
Сможете измерить всё, что хотели, и ещё больше, чего Вам и не особо нужно!!!
;)

Smaart - это звуковая система измерения, контроля и оптимизации в реальном времени. Она является наиболее простым и широко используемым программным обеспечением. Теперь Loud Technologies EAW Smaart v. 6.0 опирается на весь авторитет EAW, известного американского разработчика. Сейчас, в 6-м поколении, Smaart оказался незаменимым инструментом в оптимизации взаимодействия акустических систем и помещений, которые они призваны заполнить. Он также может дистанционно управлять постоянно растущим списком эквалайзеров и цифровых сигнальных процессоров (DSP).

Smaart 6 - значительно усовершенствован по сравнению с предыдущими версиями, показывает модернизированную "архитектуру", упрощенный интуитивно понятный интерфейс, больший дисплей и возможность многозадачного управления программой. Программа совместима с Windows и Mac, поддерживает многоканальные устройства ASIO, имеет новый способ измерения в реальном времени, увеличенную базу данных и расширенные функциональные возможности генератора сигнала.

[Fuu]

2pmp140:
Спасибо! А я все SpectraLAB'ом баловался.

Есть нехитрый способ узнать АЧХ колонок и без микрофона, просто погуглив на наличие графика. Например, для своих AVE DF-104 я нашел такую страничку. Для правильной эквализации в таком случае ("вслепую", без возможности мониторинга), надо уметь грамотно работать с эквалайзером (очень предпочтителен VST-вариант с возможностью регуляции добротности). Главное - приглушить большие пики. "На слух" звук после изменений должен характеризоваться как "более прозрачный, открытый, без зашумлений".

[G-Man]

2pmp140
Хм.. не совсем понял. После всех измерений и сохранения пресета плагин будет корректировать АЧХ в соответствии с полученной в измерениях? Или он еще какую-то обработку производит?
И еще. У меня тоже акустика Microlab Pro 2. Не поделитесь пресетом как-нибудь? А то у меня нет качественного микрофона...

[Fuu]

2G-Man:
Плагин будет корректировать звук в соответствии с настройками эквализации, полученными в вычислениях. С помощью MAutoEqualizer мы вычисляем настройки, подгоняя измеренный микрофоном шум к исходному идеальному шуму. Если не включать Upsampling, никакой другой обработки производиться не будет.

Для себя я подобрал подходящие значения параметров, которые выдают "на слух" наиболее реалистичные результаты:

Smoothness: 10.00%
Maximal bands: 1-5 (чем меньше значительных пиков на графике, т.е. максимумов функции АЧХ, тем меньше полос)
Never Amplify: вкл. (запрещает усиление сигнала. имеет прямое отношение к уровню шума и искажений)
Dry/wet: 25-75% (подстраивается в самом конце по вкусу)
Gain: -3dB (антиклиппинг)

В любом случае, как и предлагает pmp140, надо погрузиться в процесс и поиграться со всеми настройками самому... чтобы не попасть в такую же ситуацию с "неестественным звуком", как я несколькими постами выше :)