Muleteer DSP v0.78

[copah]

Уважаемый аудио-энтузиаст,

На ваше рассмотрение представлен Muleteer DSP — модуль поддержания "быстроты" звучания. Этот DSP модуль разработан чтобы компенсировать избыточную массу звукоизлучающего прибора, и тем самым освободить систему от связанных с этим икажений. В первую очередь это касается массы подвижной системы звукоизлучателя, включающей в себя сумму масс диффузора и катушки. С искажениями данного порядка в усилительной технике достаточно хорошо борется токовый драйвер. Непоятно только почему для компенсации нежелательных процессов, с крайне–выраженными реактивными характеристиками на помощь были призваны линейные приборы, которые с годами очень ощутимо улучшив свою линейность не приблизились к решению проблемы и на половину. Этот подход не имеет абсолютного решения, так как для его реализации потребовалось бы, сократив время задержки обратной связи до неопределённо малых значений, создать ещё и источник питания с запредельным запасом по току. Подобные “решения” всегда вызывали улыбку прагматика. И ведь не мудрено, раз увидев “гроб” от Sonic Frontiers который играючи, сутками напролёт, своим килоВаттом биаса, с лёгкостью прижав на лопатки, хилые, совдеповские счётчики, был готов поиграть на акустике своего обладателя всего четырьмя Ваттами которые в здравом уме, оплатить не согласится никто и никогда.
Muleteer DSP решает задачу доставки требуемого количества энергии в нужное время, не имея при этом недостатков современных решений. Во первых, алгоритм имеет информацию о будущих, пока только запланированных эволюциях. Объединив эти данные с постоянной величиной массы излучателей, требующих контроля, мы получаем возможность воздействия на реактивную систему, абсолютно комплементарно организованной системой, не применяя для этого исключительных и по сути диких мер. Таким образом, хотя бы математически, проблема избыточной массы имеет абсолютное решение. И я надеюсь, что теперь, вы имеете не менее точную, его реализацию.

Download: foo_dsp_muleteer.zip

Примечания:

1. Активируйте "Rapidity Maintainer" из списка доступных DSP.

2. Прикиньте перевес вашей системы. Современные системы имеют данное значение в районе 0.5–1.5. Попытайтесь не отклоняться сильно от этих значений. Только счастливые обладатели ламповой техники имеют возможность пробовать значения больше 2.0.

3. Так как Muleteer фунционирует на уровне более точном, чем тот который был выбран инженерами как "достаточный" (возможно неправильно интерпретирующими теорему Котельникова–Шеннона) (*), рекомендуется двух кратный апсемпл для материала CD качества. Просто вставьте ресемплер в цепочку обработки DSP –ДО– модуля Muleteer. Пытайтесь избегать всякого рода дизеринга, такого как "noise shaping" и.т.п. Особенно после модуля Muleteer, так как результат его работы, строго говоря, уже не может считаться PCM.

4. Подстройте модуль до желаемого результата.

5. Наслаждайтесь.

CYa, copah (aka Владимир Копьёв)
mailto: copah@yandex.ru

*) Теорема дискретов Котельникова–Шеннона гласит следующее: «Сигнал с ограниченой полосой может быть абсолютно точно восстановлен при условии использования бесконечно большого количества отсчётов, если, частота дискретизации равна 2-х кратному значению верхней частотной границы полосы».
Заметьте: БЕСКОНЕЧНОЕ количество отсчётов... Простой пример. Возьмём синусоидальный сигнал с частотой F и последовательностью значений [1,-1,1,-1,1,-1,1] при частоте дискретизации 2F. В таком случае, при сдвиге фазы данного сигнала на π/4 радиан мы получим последовательность [0.7,-0.7,0.7,-0.7,0.7,-0.7,0.7]. Но точно такую же последовательность мы получим просто аттеньюировав этот сигнал на 0.7. Этот пример демонстрирует невозможность дескриминации амплитуды и фазы, частоты F на живом (конечном) сигнале. Для Компакт Диска это означает неизбежность ошибок при декодировании, так как никто не пожелает, да и не сможет играть нотами бесконечными по продолжительности. С другой стороны, при частоте дискретизации 4F, сигнал может быть восстановлен с использованием лишь только двух отсчётов (эквивалентных одному отсчёту для 2F), так как первая производная может быть рассчитана до 2F отсчёта с идеальным выравниванием по времени. Таким образом, для частоты дискретизации 2F, полоса 0F — 1/2F свободна от ошибок. А полоса 1/2F — F имеет коэффициент гармоничемких искажений: E'f(t) = f/Fs*t если я правильно считаю… ;-)

[snake]

onv, болльшое спасибо за софтинку - весьма интересно
copah, очень нужные разработки! Искренне желаю творческих успехов!

[onv]

copah, привез, наконец, осцил домой :)
Выводы такие. Правый референсный канал с активной нагрузкой для меня пока малоинформативен. Не однотактник, в лоб межканальную дельта-эдс не померять. А вот по левому вижу, что можно настраиваться в одном канале по 2-м критериям, не обращая внимания на референс.
1. Если давать свип 20-20к (с sound check 2 demo CD, например) при нулевом плагине - частотка абсолютно линейная во всей полосе. Если крутить ползун перевеса, то существует точка, после которой начинает валиться низ и задираться верх, чем правее от этой точки, тем больше.
2. По размазанности синусоиды, которая, как я понимаю, прямо завязана на противоэдс конкретных головок. Так вот, зона, где минимизируется толщина синуса (неважно, вблизи нуля или на вершине, это синхронно везде) и зона из пункта 1, в принципе, очень близки.
P.S. Один момент непонятен. На видео внизу правый канал, не референс, параллельно акустике, но с плагином только в левом. Вверху - левый канал с плагином, ползун в нуле. Переключаю синусы, на 10 кгц - каналы равны, на 18 - левый немножко, но растет по уровню. Повторяю, ползун в обоих случаях в нуле.

phpBB [media]

Sorry за качество видео, дрожащий телефон в левой руке, мышь в правой... Некогда культурными стационарными съемками заниматься

[copah]

onv, Крутяк !!! Машинка вроде путёвенькая. Настроить по ней визуально, скорее всего получится, но без дифф-системы деталей не отловить. Да хотя бы и то вперёд ;-)

существует точка, после которой начинает валиться низ и задираться верх

Вот эта точка и есть оптимум противовеса конкретной системе. Если видно фигово, то можно её аппроксимировать по центру диапазона регулировки, где "вроде бы" ничего не происходит. Но всё равно это что из пушки по воробьям, хотя уже и очень близко. По амплитуде, без разности, очень тяжело что-то разглядеть. А вот фазу корёжит ничуть не меньше, чем амплитуду. Поэтому, я бы посоветовал вдуть 18 КГц теста, выбрать масштаб, чтобы влазило пару-тройку периодов на экран, синхронизировать развёртку по одному из каналов (ну скажем по левому) и наблюдать за разностью фаз опираясь на горбики синусоид. Для наглядности, можно горбы подогнать по игреку вплотную друг к дружке инвестировав один из входов.

На видео внизу правый канал, не референс, параллельно акустике, но с плагином только в левом. Вверху - левый канал с плагином, ползун в нуле.

Тут я что-то не осилил... ;-) Вообще если есть подозрения, что что-то работает не так, можно слить фубаровский выход в файл и посмотреть там. Каким образом сигнал заруливается в обход плагина ?
Ничо-ничо. Всё получится ;-) Только надо в сторону фазы грести.

[onv]

Насчет фазы - это мысль. Надо будет внимательнее присмотреться. Я растягивал один период на весь экран, горб таки переливается по верхушке синуса, есть такое дело. А вот фазовый сдвиг не померял почему-то, зациклился на амплитудах и форме сигнала :(
Кстати, в chOo при перемещении ползуна идет какой-то тихий "меандровый" хруст, это прикол с эмуляцией подуставшего регулятора громкости ?

[Snz00]

плагин совершенно бесполезен

[onv]

copah
Если выравнивать фазы, то кино следующее

phpBB [media]

Подключены уши, Shure 840
Референс - верхний синус - 40 Ом в правом канале вместо отбитого правого уха, синхронизация зацеплена за этот канал.
Первая часть видео - 10кГц, при этом равенство фаз - при 0,25. Вторая часть - 18кГц, здесь равенство - при 0,75.

[copah]

Надо убедиться что измерения верные. Возможна неверная интерпретация картинки связанная с двойным проворотом фазы на высшей частоте. Будьте добры, исключите возможность неточности. Пройдя до верхней частоты от нижней минимально приемлемым дискретом. В результате можно апроксимировать функцию которая будет обладать существенным количеством информации.

Добавлено спустя 5 минут 39 секунд:
Snz00,

плагин совершенно бесполезен

Очень смелое заявление. У вас и аргумент видимо имеется ? Железобетонный...

[onv]

Не проблема, но для этого нужно сначала наготовить пачку файлов синуса количеством диапазон/дискрета. С какой дискретой (или какими частотами) делать ? Или могу взять набор частот с Audiohobby 99

[onv]

P.S. Мне тоже показалась подозрительной такая нелинейность ФЧХ, поэтому кардинально изменил эксперимент.
Сделал максимально короткий и прямой путь к осциллографу :) Foobar -> Sox upsample to 192000 -> ASIO -> USB Audio2.0 -> iBasso D7 Sidewinder (DAC WM8740, TI OPA 1611A) -> выход на уши. Дальше все то же, 40 Ом в правом, Shure 840 в левом. Картина радикально другая. Во-первых, во всем диапазоне оптимальное значение ползуна плагина одинаково, во-вторых, теперь у меня точка полной компенсации при этом железе в 0,08, причем эта цифра такая же и с Sony MDR-600. Уши похожи по звуку, практически одинаковы по сопротивлению, наверное, это логично. Прилагаю два видео, на первом поиск нулевой дельты по фазе, на втором - что с АЧХ при "ламповых" значениях ползуна. Резкость на видео почему-то никакая, поэтому добавляю 3 снимка (1-й - ползун в нуле, 2-й - 0,08, 3-й - 0,8). Синус на видео и снимках - 20кГц.

phpBB [media]

phpBB [media]

ползунок в 0

0,08

0,8

На полуволны снизу можно не обращать внимания, это чисто разбежка амплитуд из-за разных нагрузок. Не пытался dU выкручивать в полный ноль, это уже лишнее, ни к чему. Полосу прогнал всю, ФЧХ как вкопаная, правда, смотрел пока только на ушах. По ночам гудеть и пищать акустикой нет возможности.

[Владимир]

Было бы любопытно посмотреть как соотносятся фазы трех сигналов:
1. Тестовый на пассивной нагрузке
2. Тестовый на АС
3. Сигнал с микрофона с компенсацией времени распространения.
при различных коэффициентах плагина(0 и некоторый оптимальный).
Идея, я так понимаю, была в том, чтобы фазы звуковой волны и исходного сигнала совпадали(с возможной коррекцией АЧХ)

[onv]

Было бы любопытно посмотреть как соотносятся фазы трех сигналов:
1. Тестовый на пассивной нагрузке
2. Тестовый на АС
3. Сигнал с микрофона с компенсацией времени распространения.

Так эти два синуса как раз и есть "1. Тестовый на пассивной нагрузке" и "2. Тестовый на АС".
А зачем нужен "3" - обратка с микрофона ? Что мы по этому сигналу анализировать будем ? Ну я еще понимаю, линейность АЧХ по звуковому давлению измерительным микрофоном посмотреть, но это вопрос по настройке конкретной акустики, а не из этой оперы. Во имя чего заморачиваться с компенсацией как минимум 3-х миллисекунд (стандартный метр от акустики до микрофона, 300 м/сек скорость распространения звука) при том, что мы ловим фазовый набег в районе 10-15 микросекунд ?

[Владимир]

Так эти два синуса как раз и есть "1. Тестовый на пассивной нагрузке" и "2. Тестовый на АС".
А зачем нужен "3" - обратка с микрофона ? Что мы по этому сигналу анализировать будем ? Ну я еще понимаю, линейность АЧХ по звуковому давлению измерительным микрофоном посмотреть, но это вопрос по настройке конкретной акустики, а не из этой оперы. Во имя чего заморачиваться с компенсацией как минимум 3-х миллисекунд (стандартный метр от акустики до микрофона, 300 м/сек скорость распространения звука) при том, что мы ловим фазовый набег в районе 10-15 микросекунд ?

Совершенно верно. Первые два у нас уже есть. А микрофон нужен как раз для того, чтобы увидеть, что плагин устраняет фазовые искажения АС в некотором диапазоне частот. Глазом, конечно, увидеть можно далеко не всегда. Быть может имеет смысл брать не чистый тон, а меандр или пилообразный. Но вполне может быть, что это не даст никакой дополнительной информации. Просто мысли вслух, если так можно сказать.

[onv]

Честно говоря, нихрена не понял
То, что мы увидим с микрофона, однозначно и жестко завязано с некоторой задержкой с фазой сигнала на катушке определенной головы, что мы и так уже видим. Другое дело, если бы мы сравнивали не с пассивкой (не излучающим ничего резистором), а раздались бы параллельно в эталонный тракт с эталонной акустикой (например, в мартин-логановские электростаты) и в наш настраиваемый, и смотрели бы дельту не по электрике, а по звуковому давлению. Я бы с удовольствием поставил такой эксперимент, где только безумного спонсора найти :)

[Владимир]

onv,
Я хотел сказать, что проверку соответствия фаз тестового сигнала и излученного АС легче всего контролировать по некоторому широкоспектральному сигналу. Меандры различной скважности или пилы хорошо для этого подходят. Ведь нас интересует не то, что синус корректируется, а что спектр не нарушается. В идеале, конечно. Сравнение с некой идеальной АС может показать насколько подопытная хуже и насколько плагин может её улучшить. Но опять таки нужно смотреть широкоспектральный сигнал.

[onv]

Сведение фазовой дельты между синусами в ноль - это всего лишь выравнивание ФЧХ между эталоном (пассивкой) и АС. Пробовал настраиваться по амплитуде. Ну, так себе, плюс-минус лапоть. По фазе намного веселее. Ну хорошо, вдую я вместо синуса меандр, что я получу для этой задачи полезного взамен, кроме хвостов перерегулирования за фронтами ? По спектру дельту смотреть - возможно, Вы и правы, и что-то мы там увидим. На двухканальном аппаратном спектроанализаторе, софт + звуковуха для таких целей вряд ли годятся. Спектроанализатора дома даже одноканального нет, не к чему даже входной коммутатор спаять. Рожать с нуля цифровой генератор пилы, управляемые третьоктавные фильтры - это увольте Может, copah по своей модели подскажет, за что там можно зацепиться подручными средствами, а я пока не очень представляю, чем и что смотреть из того, что Вы хотите.

[Владимир]

onv,
Я не думал настолько усложнять эксперимент. Сам по себе меандр, будучи широкоспектральным сигналом, хорошо показывает всевозможные искажения просто своей формой. По тому как он корректируется мы можем узнать о том как работает плагин. Я нашел в сети программный генератор с возможностью сохранения сигнала в файл и сделал три штуки(24 бит, 192 кГц) - две пилы и меандр с основной частотой 1 кГц.
Вот фронт меандра с к = 0 плагина. видны небольшие выбросы сверху и снизу(более 25 кГц). Полностью соответствует исходному сигналу.


к=0.25 При этом к происходит наилучшая компенсация выбросов в верхней части фронта.
Он же с увеличенным фронтом -

к=0.7


к=0.9


к=1.25


к=1.5


Где-то до 0.9 низкочастотная составляющая не подавляется. При значениях к более 0.9 начинается её подавление.
Судя по описанию работы плагина, он должен давать выброс в верхней части фронта и в нижней спада. Это бы соответствовало логике компенсации избыточной массы излучателя. Хотелось бы услышать коментарий автора плагина. А вообще очень неплохая идея исходя из физики АС попытаться скомпенсировать ее проблемы.
Должен сказать, что на выходе ресивера меандр меняется чудовищно в зависимости от выбранной программы и лишь в пуре директ(ямаха) выдает то, что на входе. В этом контексте работа плагина при к=1.5 можно сказать ничто по сравнению с влиянием ДСП ресивера.
Попытался увидеть меандр на выходе АС через микрофон(от системы ЯПАО ямахи), но был обескуражен результатом. Лишь в одном положении микрофона можно было распознать меандр и то, лишь зная что он должен быть. Это надо делать в безэховой камере. Тут, конечно, влияние и аккустики комнаты и дерьмовости АС.

[onv]

Попытался увидеть меандр на выходе АС через микрофон(от системы ЯПАО ямахи), но был обескуражен результатом. Лишь в одном положении микрофона можно было распознать меандр и то, лишь зная что он должен быть. Это надо делать в безэховой камере. Тут, конечно, влияние и аккустики комнаты и дерьмовости АС.

Это нормально. Помимо того, что смотреться желательно узконаправленной пушкой измерительного микрофона, а не широкими кардиоидами или круговыми всенаправленниками, сама идея протолкнуть меандр через акустику - это дохлый номер.

[onv]

Владимир
Дал килогерцовый меандр через свое железо на комбинацию 40 Ом/уши. При нулевом ползуне картина такая же, как на Вашем первом скрине, с ростом "к" в канале ушей монотонно вырастают выбросы вверх-вниз возле фронта. Без экстремумов, зацепиться не за что.
copah
Попробовал еще 2 вещи.
1. На железе "D7 -> уши", где у меня равенство фаз при 0,08, попробовал поймать минимум дельты между каналами (это не в чистом виде ЭДС, а именно просто dU). Он есть, достаточно хорошо выражен, но не в том месте, где я его ожидал увидеть :) Ожидал, естественно, в 0,08. Ничего подобного, минимум четко 0,02. К нулю дельта растет, вправо - тоже, быстро и сильно. Почему так, есть простое объяснение ?
2. Тот же D7, только выход не сразу с его тлф-усилителя в уши, а с его лин. выхода -> вход в Rotel -> выход на его уши (а это просто выход на акустику, с которой в послед 680 Ом на ушной разъем) -> те же 40/Shure 840. При той же нагрузке равенство фаз теперь не 0,08, а 0,4, и минимум dU в этом случае не так ярко выражен, но где-то в тех же пределах, в р-не 0,37-0,4. Так что, когда я говорил, что мне для ушей достаточно 0,45, я на слух перебдел на 0,05 Итог всей этой моей возни, в принципе, предсказуем - похоже, вклад выходного сопротивления УМ решает почти все, по крайней мере, при легких ушных мембранах.

[macarych]

Итог всей этой моей возни, в принципе, предсказуем - похоже, вклад выходного сопротивления УМ решает почти все, по крайней мере, при легких ушных мембранах.

Для тех кто в танке, можно поподробнее, про итог. Это я к тому, что ты потратил много времени на эту возню, стоило оно того?

[copah]

Я вообще слабо как-то понимаю мотивы испытателей, придумавших гнать через ЦАП меандры. Чего такого полезного предполагается разглядеть на аналоговом выходе ? Что вижу я:
1. Нештатный режим работы ЦАПа.
2. Наиболее явно в аналоге отразится частотный диапазон.
3. В связи с нештатностью режима, любые артефакты, в первую очередь, будут обусловлены конструкцией ЦАПа.
Итого, пользы можно извлечь, в том случае, если требуется угадать устройство ЦАПа. Да и то, в отдельно взятом режиме. От режима к режиму картинки могут отличаться как небо и земля. Что путнего можно извлечь, простите — не понимаю. Если я не прав, научите, что вы там толкового видите ?

Добавлено спустя 5 минут 30 секунд:
Владимир, синус приводится как частный случай, для простоты восприятия. Речь же ведётся, естественно, о адекватной работе во всём частотном диапазоне. Вас видимо это смутило больше всего ?

Добавлено спустя 38 минут 39 секунд:

попробовал поймать минимум дельты между каналами

Можно более развёрнуто ? Не соображу откуда дельт столько понабрать.

вклад выходного сопротивления УМ решает почти все, по крайней мере, при легких ушных мембранах

Выходное сопротивление, в изучаемом контексте, является фактором массы по отношению к усилителю. Тоесть, двух-кратное увеличение сопротивления эквивалентно двух-кратному увеличению массы.

Добавлено спустя 4 минуты 15 секунд:
Речь ведь изначально и шла о том что коэффициент задаваемый в плагине определяется парой усилитель-нагрузка.