Дорогие читатели! Редакция сайта iXBT.com обращается к вам с просьбой отключить блокировку рекламы на нашем сайте.
Дорогие читатели,
Редакция сайта iXBT.com обращается к вам с просьбой отключить блокировку рекламы на нашем сайте.
Дело в том, что деньги, которые мы получаем от показа рекламных баннеров, позволяют нам писать статьи и новости, проводить тестирования, разрабатывать методики, закупать специализированное оборудование и поддерживать в рабочем состоянии серверы,
чтобы форум и другие проекты работали быстро и без сбоев.
Мы никогда не размещали навязчивую рекламу и не просили вас кликать по баннерам.
Вашей посильной помощью сайту может быть отсутствие блокировки рекламы.
Native Sound Processor или возврат к утерянным способностям профессиональных карт
Дополнение: Системы Bi-Amping, Tri-Amping
Данные системы означают, что для каждого динамика - свой усилитель.
В традиционной схеме фильтры стоят после усилителя. Их задача - отфильровать частоты и являясь сопротивлениями (резисторами) уровнять чувствительность динамических головок. В результате, используя динамические головки чувствительностью 91 Дб, часто получаются АС чувствительностью в 87~85 Дб.
В системах Bi,Tri-Amping не теряется ни одного ватта мощности. При раздельном усилении нет разброса непостоянства сопротивления из-за взаимодействия разных сопротивлений разных динамиков и фильтров, (разных частотах у каждого динамика с фильтром разное сопротивление). Так же можно использовать маломощные усилители, так как не надо тратить мощность на фильтры. Особенно это влияет на усилители для среднечастотников и высокочастотников.
При подаче большой мощности через фильтры после усилителя, фильтр меняет свои характеристики из-за нагрева. Происходит рассогласование заранее настроенных параметров динамика и фильтра так как изменяется индуктивность и сопротивление.
При использовании аналоговых фильтров получается эффект лепесткового звучания.
В современной аудиотехнике используются фильтры с гладкими АЧХ и малыми колебаниями ФЧХ: Бесселя, Баттерворта, Линквица – Райли. (Не все именитые фильтры обладают этими свойствами. Взгляните, например, на характеристику фильтра Чебышева. Он тоже применяется на практике, только не для акустики. А для нас это – гибель, однозначно.) Таблица дает пример краткого сравнительного анализа случаев использования этих фильтров.
АЧХ фильтров различного порядка (типа Баттерворта). Чем выше порядок, тем решительнее фильтрация частот вне полосы пропускания и тем больше фазовые искажения, вносимые фильтром.
АЧХ фильтров четвертого порядка различного типа с одной и той же частотой среза 1 кГц. Самый "ленивый" с точки зрения разделения частот фильтр Бесселя обеспечивает самую гладкую ФЧХ. А "радикальный" фильтр Чебышева - сами видите.
Мы уже касались направленности, когда сравнивали размеры излучателя с длиной волны. Если система становится многополосной, то неизбежным оказывается пространственное разнесение излучателей различных полос. Следовательно, на частоте раздела мы имеем возможность получить два излучателя, разнесенных в пространстве и работающих на одной и той же частоте. Такая система излучателей будет обладать характеристикой направленности, отличной от круговой, если расстояние между акустическими центрами полосных излучателей окажется сравнимым с длиной волны на частоте раздела. В этом случае на частоте раздела и в прилегающей к ней полосе, тем большей, чем меньший порядок имеют фильтры, сформируется характеристика направленности, не являющаяся круговой, а, скажем, трехлепестковой. Кстати, один из доводов в пользу применения не низких порядков разделительных фильтров. С ними ширина таких "проблемных" частотных полос меньше. Максимум лепестка формируется вдоль линии равных фаз - то есть там, где сигналы каждого из полосных излучателей складываются в фазе. В отсутствие фильтрации главный лепесток будет перпендикулярен линии, соединяющей акустические центры излучателей.
Рис. 4. Пояснение возникновения многолепестковости характеристики направленности АС, в которой на одной частоте работают две разнесенные в пространстве головки. Ситуация (а) характерна для отсутствия разделительных фильтров и для случая использования фильтров четных порядков, ситуация (б) - для нечетных. Для наблюдателей на осях ОА, ОА' и ОА'' сигналы головок складываются в фазе.
Теперь представим, что один (например, СЧ-излучатель), питается через ФНЧ, а второй (ВЧ) - через ФВЧ. В этом случае фазы сигналов, излучаемых головками на частоте раздела, не совпадают и, как следствие, линия равных фаз отклоняется от горизонтали. Несложный анализ показывает, что применение фильтров четных порядков не приводит к отклонению, а фильтры нечетных отклоняют все три лепестка (три лепестка получаются в первом критическом случае, когда расстояние между акустическими центрами достигает всего лишь длины волны. При больших расстояниях число лепестков может стать практически любым).
При использовании фильтров высокого порядка получаются сильные фазовые искажения но лучшая направленность, а при фильтрах низкого порядка - наоборот.
Использование фильтров до усилителя делает систему очень гибкой
Одна из таких систем (цитата из обзорного журнала Hi-Fi Show 2001 ,выставка аудио достижений, проводимой в Москве)
Системы для сдудии от Backes&Muller (Германия). Класс акустики Hi-End. Для пимера я привожу 4 модели.
Каждый динамик имеет свой усилитель на 180 Ватт , активные кроссоверы наиболее точно разделяют полосы частот на входах усилителей. Информация о работе всей системы, о ее самодиагностике и даже цифровой подстройке гладкости АХЧ выводятся микропроцессором на матричном дисплее передней панели колонки. Пульт ДУ позволяет регулировать параметры кроссовера с места прослушивания.
В данном случае описываются аналоговые фильтры до усилителя 18dB/oct и легкость их настройки. Настройка таким же способом фильтров после усилителя требуют громоздких и более дорогих решений.
Одна из серьезных причин, почему Bi-Amping не слишком распространен, 2 или 3 усилителя должны подогнаться под 2 или 3 динамика. В этой схеме нельзя поменять один динамик на другой, или на этот усилитель повесить другую акустику. Отсутствие взаимозаменяемости лишает массовое производство. Использование цифровых фильтров в Hi-Fi дорого. Во многих музыкальных центрах делают усилители с технологией Bi-Amping на аналоговых фильтрах без возможности подстройки. Энергопотребление ниже - громкость выше.
При использовании цифровых фильтров можно получить звук без фазового искажения сигнала с любой крутизной среза. Тем не менее стоит не забывать, любая цифровая обработка сигнала ухудшает качество звука. Соответственно, в некоторых системах будут предпочтительнее аналоговые фильтры, а в каких-то цифровые. Так же стоит не забывать, не каждый фильтр работает одинаково, приведеный в качестве примера TFM имеет ужасное качество, заметное даже на сверх дешевом тракте, в то время как эквалайзеры (фильтры) от TC Works и SpinAudio на слух не дают искажений на тракте средней ценовой категории. Для ясности я прогнал сигнал в нескольких VST эквалайзерах через RMAA в режиме 16 и 32 бит.
В качестве эквалайзеров и фильтров выступили универсальный SpinEQ4, ParametricEQ и Filtrator от TC WORKS и универсальный Q от Steinberg из CuBase.
Корректировка сигнала с помощью параметрического эквалайзера.
Через каждый эквалайзер пропускался тестовый сигнал RMAA5.4 с примерно одинаковыми корректировками. Т.к. сигнал пропущеный через DirectWIRE из ASIO в WDM не давал побитового сигнала при 44.1/48, сигнал, полученный из VMC (NSP) тестировался в 24/96. В доп тесте через SPDIF с использованием Live!24 bit в режимах 48/24 получился аналогичный результат, только с обрывом графиков в 48. Т.к. Live24! bit не записывает точно сигнал по SPDIF, уровень сигнала в микшере на запись был выставлен на 55%, в RMAA5.4 - это -1.3 дБ. Предположительно из-за доп обработки сигнала в микшере creative результаты имеют небольшую погрешность. По этому эти графики здесь не приводятся, во избежании путаницы в результатах. Желание провести тест в 48/24 было для объективного сравнения с FX эффектами аппаратного DSP профессиональных карт E-MU.
В тесте IMD у Q лучшие значения и нет маленьких горбов, которые есть у SpinEQ и ParametricEQ. Это не говорит, что Q лучше, просто такой горб у SpinEQ и Parametric EQ образован вырезом частоты Notch. Сильное изменение громкости на определенной частоте дает наибольшее искажение сигнала, так как эта частота вырезается или восроизводится намного тише, соответственно, услышать эти искажения не удастся.
Фильтры как кроссоверы
В фильтрах SpinEQ и Q делается сразу два фильтра - низкой и высокой частоты. От TС WORKS представлен фильтр Filter, в котором можно делать только срез высокой или или низкой частоты. При использовании программы VMC можно такие фильтры ставить последовательно.
Filtrator от TС WORKS сразу показал сильную перегрузку и большие искажения. Для уменьшения их пришлось понизить уровень входного сигнала в самом фильтре. Искажения исчезли при понижении сигнала на -6 Дб. Тем не менее интересено следующее, при добавлении эффекта понижения уровня сигнала в 6 Дб, многие участки на графиках немного ухудшились. Данный пример лишний раз показывает, чем меньше цифровых преобразований, тем лучше.
Для 16 битного звука их вполне хватает, для 32-х битного сигнала разница незначительна. Так же важна правильная настройка и обхождение не видимых на первый взгляд подводных камней, как например с TС WORKS Filtrator, до проведения теста при выставлении крутизны среза 24 дб сигнал из сабвуфера на слух был сильно искаженным, на тот момент показалось, что дело в пропуске диапозона частот между сабом и сателлитами, а на деле сигнал на саб сильно переваливал за 0, выводя сигнал не выше 0.
Для объективной картины также приводим результаты аппаратного параметрического эквалайзера от E-MU 0404
Мнение, "VST лучше, чем аппаратные эффекты" на примере параметрических эквалайзеров для E-MU подтвердилось. Тем не менее, с разными версиями драйверов E-MU показывает разные результаты. Так как кроссовера как такового среди FX эффектов нет, то приведен только EQ от E-MU
На данный момент не было возможности сравнить цифровые фильтры с аналоговыми в слепом тесте, и вынести однозначный вывод цифровой vs аналоговый фильтр. Возможно, если эта тема будет актуальна для широкого круга людей, мы проведем такой тест.
Все приведенные фильтры не измерялись на фазовые искажения, возможно в некоторых фильтрах специально включена опция "доброго аналогового звучания". С точки зрения математической формулы перевода волны в спектр, фаза не сдвигается.
При использовании SpinEQ получаем
Для высокочастотника даже вырезана резонансная частота
Для разных звуковых карт имеет большое значение, под каким интерфейсом воспроизводится звук. Как показали тесты, результат 24, 32 int, 32 float воспроизведенные под WDM отличаются по качеству обработки. В данном тесте мерялся режим 32 int с воспроизведением и записью под WDM с использованием обработки сигнала в ASIO. Данные дают наглядную картину при использовании NSP/VMC с такими программами, как WinDVD, LA, WinAmp, JetAudio, Apollo и другими плейерами. В секвенсорах же и wave редакторах ситуация совершенно другая, обработка сигнала будет зависеть только от формата трека, и не будет зависимости от драйверов звуковой карты, по этому данный тест нельзя рассматривать, как "качество данных VST для обработки wave файлов".
Native Sound Processor или возврат к утерянным способностям профессиональных карт
Native Sound Processor или возврат к утерянным способностям профессиональных карт
Дополнение: Системы Bi-Amping, Tri-Amping
Данные системы означают, что для каждого динамика - свой усилитель.
В традиционной схеме фильтры стоят после усилителя. Их задача - отфильровать частоты и являясь сопротивлениями (резисторами) уровнять чувствительность динамических головок. В результате, используя динамические головки чувствительностью 91 Дб, часто получаются АС чувствительностью в 87~85 Дб.
В системах Bi,Tri-Amping не теряется ни одного ватта мощности. При раздельном усилении нет разброса непостоянства сопротивления из-за взаимодействия разных сопротивлений разных динамиков и фильтров, (разных частотах у каждого динамика с фильтром разное сопротивление). Так же можно использовать маломощные усилители, так как не надо тратить мощность на фильтры. Особенно это влияет на усилители для среднечастотников и высокочастотников.
При подаче большой мощности через фильтры после усилителя, фильтр меняет свои характеристики из-за нагрева. Происходит рассогласование заранее настроенных параметров динамика и фильтра так как изменяется индуктивность и сопротивление.
При использовании аналоговых фильтров получается эффект лепесткового звучания.
В современной аудиотехнике используются фильтры с гладкими АЧХ и малыми колебаниями ФЧХ: Бесселя, Баттерворта, Линквица – Райли. (Не все именитые фильтры обладают этими свойствами. Взгляните, например, на характеристику фильтра Чебышева. Он тоже применяется на практике, только не для акустики. А для нас это – гибель, однозначно.) Таблица дает пример краткого сравнительного анализа случаев использования этих фильтров.
АЧХ фильтров различного порядка (типа Баттерворта). Чем выше порядок, тем решительнее фильтрация частот вне полосы пропускания и тем больше фазовые искажения, вносимые фильтром.
АЧХ фильтров четвертого порядка различного типа с одной и той же частотой среза 1 кГц. Самый "ленивый" с точки зрения разделения частот фильтр Бесселя обеспечивает самую гладкую ФЧХ. А "радикальный" фильтр Чебышева - сами видите.
Мы уже касались направленности, когда сравнивали размеры излучателя с длиной волны. Если система становится многополосной, то неизбежным оказывается пространственное разнесение излучателей различных полос. Следовательно, на частоте раздела мы имеем возможность получить два излучателя, разнесенных в пространстве и работающих на одной и той же частоте. Такая система излучателей будет обладать характеристикой направленности, отличной от круговой, если расстояние между акустическими центрами полосных излучателей окажется сравнимым с длиной волны на частоте раздела. В этом случае на частоте раздела и в прилегающей к ней полосе, тем большей, чем меньший порядок имеют фильтры, сформируется характеристика направленности, не являющаяся круговой, а, скажем, трехлепестковой. Кстати, один из доводов в пользу применения не низких порядков разделительных фильтров. С ними ширина таких "проблемных" частотных полос меньше. Максимум лепестка формируется вдоль линии равных фаз - то есть там, где сигналы каждого из полосных излучателей складываются в фазе. В отсутствие фильтрации главный лепесток будет перпендикулярен линии, соединяющей акустические центры излучателей.
Рис. 4. Пояснение возникновения многолепестковости характеристики направленности АС, в которой на одной частоте работают две разнесенные в пространстве головки. Ситуация (а) характерна для отсутствия разделительных фильтров и для случая использования фильтров четных порядков, ситуация (б) - для нечетных. Для наблюдателей на осях ОА, ОА' и ОА'' сигналы головок складываются в фазе.
Теперь представим, что один (например, СЧ-излучатель), питается через ФНЧ, а второй (ВЧ) - через ФВЧ. В этом случае фазы сигналов, излучаемых головками на частоте раздела, не совпадают и, как следствие, линия равных фаз отклоняется от горизонтали. Несложный анализ показывает, что применение фильтров четных порядков не приводит к отклонению, а фильтры нечетных отклоняют все три лепестка (три лепестка получаются в первом критическом случае, когда расстояние между акустическими центрами достигает всего лишь длины волны. При больших расстояниях число лепестков может стать практически любым).
При использовании фильтров высокого порядка получаются сильные фазовые искажения но лучшая направленность, а при фильтрах низкого порядка - наоборот.
Использование фильтров до усилителя делает систему очень гибкой
Одна из таких систем (цитата из обзорного журнала Hi-Fi Show 2001 ,выставка аудио достижений, проводимой в Москве)
Системы для сдудии от Backes&Muller (Германия). Класс акустики Hi-End. Для пимера я привожу 4 модели.
Каждый динамик имеет свой усилитель на 180 Ватт , активные кроссоверы наиболее точно разделяют полосы частот на входах усилителей. Информация о работе всей системы, о ее самодиагностике и даже цифровой подстройке гладкости АХЧ выводятся микропроцессором на матричном дисплее передней панели колонки. Пульт ДУ позволяет регулировать параметры кроссовера с места прослушивания.
В данном случае описываются аналоговые фильтры до усилителя 18dB/oct и легкость их настройки. Настройка таким же способом фильтров после усилителя требуют громоздких и более дорогих решений.
Одна из серьезных причин, почему Bi-Amping не слишком распространен, 2 или 3 усилителя должны подогнаться под 2 или 3 динамика. В этой схеме нельзя поменять один динамик на другой, или на этот усилитель повесить другую акустику. Отсутствие взаимозаменяемости лишает массовое производство. Использование цифровых фильтров в Hi-Fi дорого. Во многих музыкальных центрах делают усилители с технологией Bi-Amping на аналоговых фильтрах без возможности подстройки. Энергопотребление ниже - громкость выше.
При использовании цифровых фильтров можно получить звук без фазового искажения сигнала с любой крутизной среза. Тем не менее стоит не забывать, любая цифровая обработка сигнала ухудшает качество звука. Соответственно, в некоторых системах будут предпочтительнее аналоговые фильтры, а в каких-то цифровые. Так же стоит не забывать, не каждый фильтр работает одинаково, приведеный в качестве примера TFM имеет ужасное качество, заметное даже на сверх дешевом тракте, в то время как эквалайзеры (фильтры) от TC Works и SpinAudio на слух не дают искажений на тракте средней ценовой категории. Для ясности я прогнал сигнал в нескольких VST эквалайзерах через RMAA в режиме 16 и 32 бит.
В качестве эквалайзеров и фильтров выступили универсальный SpinEQ4, ParametricEQ и Filtrator от TC WORKS и универсальный Q от Steinberg из CuBase.
Корректировка сигнала с помощью параметрического эквалайзера.
Через каждый эквалайзер пропускался тестовый сигнал RMAA5.4 с примерно одинаковыми корректировками. Т.к. сигнал пропущеный через DirectWIRE из ASIO в WDM не давал побитового сигнала при 44.1/48, сигнал, полученный из VMC (NSP) тестировался в 24/96. В доп тесте через SPDIF с использованием Live!24 bit в режимах 48/24 получился аналогичный результат, только с обрывом графиков в 48. Т.к. Live24! bit не записывает точно сигнал по SPDIF, уровень сигнала в микшере на запись был выставлен на 55%, в RMAA5.4 - это -1.3 дБ. Предположительно из-за доп обработки сигнала в микшере creative результаты имеют небольшую погрешность. По этому эти графики здесь не приводятся, во избежании путаницы в результатах. Желание провести тест в 48/24 было для объективного сравнения с FX эффектами аппаратного DSP профессиональных карт E-MU.
В тесте IMD у Q лучшие значения и нет маленьких горбов, которые есть у SpinEQ и ParametricEQ. Это не говорит, что Q лучше, просто такой горб у SpinEQ и Parametric EQ образован вырезом частоты Notch. Сильное изменение громкости на определенной частоте дает наибольшее искажение сигнала, так как эта частота вырезается или восроизводится намного тише, соответственно, услышать эти искажения не удастся.
Фильтры как кроссоверы
В фильтрах SpinEQ и Q делается сразу два фильтра - низкой и высокой частоты. От TС WORKS представлен фильтр Filter, в котором можно делать только срез высокой или или низкой частоты. При использовании программы VMC можно такие фильтры ставить последовательно.
Filtrator от TС WORKS сразу показал сильную перегрузку и большие искажения. Для уменьшения их пришлось понизить уровень входного сигнала в самом фильтре. Искажения исчезли при понижении сигнала на -6 Дб. Тем не менее интересено следующее, при добавлении эффекта понижения уровня сигнала в 6 Дб, многие участки на графиках немного ухудшились. Данный пример лишний раз показывает, чем меньше цифровых преобразований, тем лучше.
Для 16 битного звука их вполне хватает, для 32-х битного сигнала разница незначительна. Так же важна правильная настройка и обхождение не видимых на первый взгляд подводных камней, как например с TС WORKS Filtrator, до проведения теста при выставлении крутизны среза 24 дб сигнал из сабвуфера на слух был сильно искаженным, на тот момент показалось, что дело в пропуске диапозона частот между сабом и сателлитами, а на деле сигнал на саб сильно переваливал за 0, выводя сигнал не выше 0.
Для объективной картины также приводим результаты аппаратного параметрического эквалайзера от E-MU 0404
Мнение, "VST лучше, чем аппаратные эффекты" на примере параметрических эквалайзеров для E-MU подтвердилось. Тем не менее, с разными версиями драйверов E-MU показывает разные результаты. Так как кроссовера как такового среди FX эффектов нет, то приведен только EQ от E-MU
На данный момент не было возможности сравнить цифровые фильтры с аналоговыми в слепом тесте, и вынести однозначный вывод цифровой vs аналоговый фильтр. Возможно, если эта тема будет актуальна для широкого круга людей, мы проведем такой тест.
Все приведенные фильтры не измерялись на фазовые искажения, возможно в некоторых фильтрах специально включена опция "доброго аналогового звучания". С точки зрения математической формулы перевода волны в спектр, фаза не сдвигается.
При использовании SpinEQ получаем
Для высокочастотника даже вырезана резонансная частота
Для разных звуковых карт имеет большое значение, под каким интерфейсом воспроизводится звук. Как показали тесты, результат 24, 32 int, 32 float воспроизведенные под WDM отличаются по качеству обработки. В данном тесте мерялся режим 32 int с воспроизведением и записью под WDM с использованием обработки сигнала в ASIO. Данные дают наглядную картину при использовании NSP/VMC с такими программами, как WinDVD, LA, WinAmp, JetAudio, Apollo и другими плейерами. В секвенсорах же и wave редакторах ситуация совершенно другая, обработка сигнала будет зависеть только от формата трека, и не будет зависимости от драйверов звуковой карты, по этому данный тест нельзя рассматривать, как "качество данных VST для обработки wave файлов".
Кузнецов Роман
