Фазовое и временнóе согласование динамиков на частоте раздела полос.

[SOVA]

Поздравляю всех с наступающим новым годом и делаю подарочек под ёлку:



Метод настройки автомобильной процессорной аудиосистемы от SOVA

Я привожу описание метода настройки аудиосистемы, позволяющего быстро и точно настроить частоты среза и временные задержки в процессорной системе с поканальным усилением. Результат гарантирован.

Для примера покажу настройку двухполосной системы с конфигурацией «двухполосный фронт плюс сабвуфер». Трёхполосная система настраивается по аналогичному принципу.
Необходимое обрудование:
1. Компьютер с звуковой картой приличного уровня (у меня внешняя E-MU 0202).
2. Программа SpectraLab, ARTA, или Holm impulse. Я использую спектралаб, так как он показывает результаты в реальном времени и экономит время на настойку.
3. Микрофон с предусилителем. Крайне желателен калиброванный измерительный. Я использовал RFT MKD MV-102 и микрофонный предусилитель Brüel & Kjær.
4. Стойка для микрофона, позволяющая установить микрофон неподвижно на месте головы слушателя.
5. Комплект соединительных кабелей.
Схема соединения:
Левый выход звуковой карты через разветвитель соединяем с правым входом и линейным входом процессора (и левый, и правый каналы параллельно). К левому входу звуковой карты подключаем выход микрофонного усилителя. Режим работы SpectraLab показан на двух рисунках ниже.






На экран выводим окно Spectrum и Phase, генератор устанавливаем в Pink Noise.


Микрофон устанавливаем на сиденье водителя:


Проводим установку громкости аудиосистемы, чтобы не было перегрузки и не было слишком тихо, на средней громкости. Устанавливаем достаточный коэффициент усиления микрофонного усилителя.
Процедура настройки занимает достаточно много времени, но без этого невозможно начать измерения. Теперь собственно сама методика:

Шаг 1. Определение времени задержки прохождения сигнала.

Выключаем динамики фронта, оставляем один сабвуфер. Распускаем его в широкую полосу, не менее 300 Гц. Задержка сабвуфера равна нулю. Включаем измерение и утилитой “Delay finder”, или вручную в окошке этой утилиты находим такую задержку сигнала, чтобы ФЧХ сабвуфера была более-менее линейной в диапазоне его работы. Например, как на рисунке:


Для того, чтобы получить такой график ФЧХ, мне понадобилась компенсация задержки 20,177 миллисекунд. Это и будет опорная величина задержки прохождения сигнала.

Этап 2. Определение частоты раздела полос.

Для этого достаточно снять амплитудно – фазовые характеристики динамиков без фильтров и посмотреть границы линейной ФЧХ.
Начнём с мидбасов. Выключаем сабвуфер, включаем левый мидбас в полную полосу. Поскольку он ближе, его сигнал при нулевой задержке опережает сигнал сабвуфера. На графике ФЧХ будет наклонена вверх. Добавляем задержку до выравнивания ФЧХ:

Автомобиль – звуковое помещение с кучей резонансов и отражений. Их все видно на нашем графике. Провал на 80 Гц выглядит как скачок фазы на 360 градусов, аналогичными скачками фазы отражаются провалы 140-160 Гц и 500-800 Гц. Очевидно, на этих частотах отражённый сигнал приходит в противофазе с прямым, а на 800 Гц он значительно слабее прямого. Также есть много отражений, влияющих на ФЧХ в диапазоне 1500 – 2000 Гц, но выше до 3000Гц есть также участок прямой ФЧХ. Выше 3 кГц динамик не работает с линейной ФЧХ, хотя сигнал от него приходит до 10 кГц.
Проверим правый мидбас. Подбираем величину задержки в аудио процессоре до получения наиболее линейной ФЧХ:

Здесь свои тараканы на частотах 650, 1000, 2200 Гц. Но ФЧХ довольно линейна до 10 кГц. Нужно, чтобы вы отличали переход ФЧХ на графике через 180 градусов, как на этом графике на частоте 120, 450, 550, 1200 – 1800 Гц. На самом деле, небольшое приращение фазы от 180 до 183 градусов отображается на графике как перепад от 180 до – 177 градусов. Это особенности программы, и такие перепады не являются артефактами ФЧХ динамика. Судя по этим графикам, оба мидбаса с некоторой натяжкой отыграют диапазон до 3-х кГц.

Теперь аналогично левый твиттер, но с ограничением частот ниже 1 кГц:



Точно также и правый твиттер:


У обоих проблемы в диапазоне 1500 Гц, но оба твиттера отыгрывают до 1 кГц.

Итог второго этапа:
Сабвуфер может играть довольно высоко – до 300 Гц. Поскольку хозяин авто любит иногда навалить громкости, выбираем частоты раздела 80 Гц и 3000Гц. Я люблю фильтры Линквитца-Рили, поэтому поделил все динамики такими фильтрами второго порядка.


Этап 3. Сведение левого и правого каналов.

Каждый канал состоит из трёх динамиков: сабвуфера, мидбаса и твиттера. Сабвуфер общий и для левого и для правого канала. Устанавливаем нужные частоты деления динамиков, включаем сабвуфер, левый мидбас и левый твиттер и немного изменяем задержки до получения максимально линейной ФЧХ во всём диапазоне частот. Также сопрягаем динамики по уровню звукового давления. Вот что получилось в левом канале для саба с мидбасом:

И для всего канала:

Видны проблемы:
- Провал 160 Гц
- Выброс на 350 Гц
- Провал на 500 – 700 Гц
- Выбросы на 1100 – 2000 Гц
- Выброс на 7 кГц
- Провал на 9 кГц

Вот так получился правый канал мидбас и саб:


И весь канал в сборе:

Здесь проблемы:
- Неравномерность на 180 Гц
- Провал на 400 – 500 Гц
- Выброс на 1200 – 1600 Гц

Этап 4. Коррекция АЧХ.
Провалы на АЧХ, когда прямая волна приходит в противофазе с отраженной, компенсировать невозможно. Компенсация больше 6 дБ также испортит звук. Я люблю параметрический эквалайзер, он более плавно работает с фазой, но в бит ванне есть только графический эквалайзер. Поэтому левый канал придушу на 330 Гц, 1200, 1600, 1800 и 7000 Гц. Немного добавлю 500 и 600 Гц. А правый канал придушу на 1200 и 1500 Гц, добавлю до 2,5 дБ на 400 и 500 Гц.
После всех манипуляций сюрприз:
Включение всех динамиков левого и правого каналов и сабвуфера не ломает итоговую ФЧХ!
Смотрите:


Этап 5. Контроль на слух.

После всех манипуляций полезно послушать самому, что получилось. Ага, тётя немного справа. Уменьшили громкость правого твиттера на 2 дБ, и тётя стала на место.
После длительного прослушивания изменили частоту раздела мидбас – твиттер на 2750 Гц. Все. Остальные манипуляции лучшего результата не принесли, сколько не пытались.
Звук очень мягкий, не напрягающий. Тётя посередине торпедо. Фокусировка образов достаточно определённая, не множественная. Есть глубина сцены. Ширина сцены по стойкам стекла. Бас спереди посередине торпедо, мягкий, непривычный. Сцена по сторонам немного опущена, посередине приподнята над торпедо. Музыка вставляет.

Вот и всё. Пользуйтесь на здоровье.
Илья Петрухин ака SOVA. 23.12.2011г.

[KAMIKAZE]

Цитата:

Сообщение от Cobox

порой приходится тратить время и делать по 10-20 замеров, что бы потом выловить хоть, какое-то среднее значение

Вы столько написали: что то там теряется, 100 раз замерь - один раз отрежь, прерывания мышки, влияние их на измерения... кванты времени и т.д. Не сочтите за грубость, но это все вызывает у меня лишь широкую улыбку.

Смотрите, все очень просто: у меня Windows 7 64bit, обычно запущено 65-70 процессов. Есть программка такая замечательная, называется Prime95, он предназначена для теста процессоров, она загружает все ядра на 100% и греет дико проц.

Так вот я сделал много замеров как без запущенного Prime95, так и с ним т.е. все 4 ядра моего процессора были загружены на 100%. На графике ниже(здесь много слоев измерений) можно увидеть эти замеры с окном в 4мс

Скрытый текст

Далее окно 30мс(опять же здесь около 5 замеров на каждый случай, загружен проц или нет).

Скрытый текст

И что же мы видим? Что Arta замеряет себе как ни в чем не бывало, неважно даже загружен проц на полную или нет, квантов ей хватает Хотя, конечно же я должен сказать, что на графике видно где то 0.2-0.4дб в некоторых местах разница, особенно это проявляется когда замеры с большим окном(разница до 2дб в пиках резонанса), но это резонансы помещения, поэтому ведут себя по разному.

Внимание вопрос: где потери о которых Вы так прогружали, где не найденные кванты времени у процессора?

Цитата:

Сообщение от SOVA

Спектралаб показывает измеренную фазу. Окна у него нет, но для автомобиля это неважно.

Arta, Holm тоже показывают измеренную, дело в не этом. Окно как раз очень важная весЧь и неважно машина это или очень маленькая комната в доме.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Программа SpectraLab, ARTA, или Holm impulse. Я использую спектралаб, так как он показывает результаты в реальном времени и экономит время на настойку.

Если бы вы взяли Arta то весь процесс что здесь описан имел бы совсем иные графики, в зависимости от окна, ну и способ настройки был бы иной немного...

Поэтому я не вижу смысла в измерений спектралабом. Все что Вы замерили, это АФЧХ акустики+машины. И боролись Вы с резонансами уже акустика+машина, а не самой акустики и ее динамиков.

Спектралабом можно замерить, но это нужно делать в специальном помещении т.е. безэховой камере.

Я могу получить схожую картинку, как в спектралабе если поставлю максимальное окно:

Скрытый текст

Ну и что по этом графику можно понять? Где видно баффл акустики? А там есть проблемы небольшие из-за баффла на СЧ-ВЧ, ну и естественно на НЧ. Посмотреть все это можно только замеряя в программах типа Arta.

Замеряя же просто спектралабом, Вы смотрите на финальный как бы результат, но он в принципе не несет информативности, потому что если вы переставите акустику или микрофон в другое место, то получите совсем иные стояки. Нужно настраивать акустику как таковую, для этого нужно замерять только ее, сделать это дома(не в безэховой камере) можно только замеряя окном, дабы посмотреть на акустику. На басу приходится увеличивать окно и здесь комната дает о себе знать. Дома замеры где то ниже 200гц не несут никакой информативности, все что мы увидим, это будут отражения+акустика. Можно конечно в ближнем поле замерить.

А вот бороться подавлением стояков я бы предпочел двигая колонки, мебель, что угодно только не эквализация. Вы подумайте - подавив какую то частоту до того как она еще не попала в акустику, в финале акустика+помещение вы получите на этой частоте меньший стояк но музыки там уже не будет.

Добавлено через 20 минут
Да и еще, я совсем забыл.

SOVA, Вы похоже замерили минильную фазу. Получили ее путем вычитания замеров от задержки. Хотя, по идее, на нее и нужно смотреть ибо измеренная это просто нечитабельный график, в тысячи градусов переходов.

з.ы. рекомедую к прочтению http://www.real-audio.ru/content/art...p?article=2925 у автора не все статьи адекватные, но вот эта перевод одной из лучших лекций специалиста по акустике с мировой известностью, вице-президента Харман Интернейшнел, Флойда Тула.

[SOVA]

Цитата:

Сообщение от KAMIKAZE

Если бы вы взяли Arta то весь процесс что здесь описан имел бы совсем иные графики, в зависимости от окна, ну и способ настройки был бы иной немного...

Я взял АРТА. И Холм. И Спикерворкшоп. И сравнил. Просто кроме отправки постов на форуме, я много работаю на работе, и статейка о сравнении методов измерений её не готова.

Цитата:

Сообщение от KAMIKAZE

А вот бороться подавлением стояков я бы предпочел двигая колонки, мебель, что угодно только не эквализация. Вы подумайте - подавив какую то частоту до того как она еще не попала в акустику, в финале акустика+помещение вы получите на этой частоте меньший стояк но музыки там уже не будет.

Совсем понятно, что вы домашний хайэндщик. В автомобиле подход совсем другой. Динамики зафиксированы и автомобиль является частью комплекса звуковоспроизведения.

[Незнайка на Луне]

Цитата:

Сообщение от KAMIKAZE

Вы похоже замерили минильную фазу.

Наводит на мысль , что вы слабо знакомы со Спектралабом . Вам "Complex Transfer Function (Left/Right)" ничего не говорит? Да и рафинированные условия измерений домашки очень далеки от реальных измерений в авто .
ПС. Завтра закончу настройку Субару на Пионе99 , выложу картинки . Много общего с картинками Совы , только тут трешка с сабом .

[SOVA]

Цитата:

Сообщение от KAMIKAZE

SOVA, Вы похоже замерили минильную фазу. Получили ее путем вычитания замеров от задержки. Хотя, по идее, на нее и нужно смотреть ибо измеренная это просто нечитабельный график, в тысячи градусов переходов.

Минимальную фазу можно вычислить из АЧХ. Спектралаб измеряет реальную фазу. Есть понятие "избыточная фаза" в АРТЕ, это то, насколько измеренная фаза больше минимальной.
Вы ведь знаете, что операция задержки сигнала во времени не изменяет ни спектрального, ни фазового состава исследуемого сигнала. Значит, компенсируя задержку распространения сигнала, мы получаем измеренную реальную ФЧХ и АЧХ.

Добавлено через 4 минуты

Цитата:

Сообщение от KAMIKAZE

rta, Holm тоже показывают измеренную, дело в не этом. Окно как раз очень важная весЧь и неважно машина это или очень маленькая комната в доме.

Выделенное очень важно. Об этом немного позже.

[alfa25]

Цитата:

Сообщение от KAMIKAZE

SOVA, Вы похоже замерили минильную фазу

Минимальная фаза обычно и в салоне авто сильно красивая

[KAMIKAZE]

Незнайка на Луне, да не очень знаком с пектролабом, замеренную показывает, понятно.

SOVA, да все верно, реальная, но тогда мне непонятно как Вы трактуете такие кривулины, мне они почти непонятны/

[Незнайка на Луне]

Мелодрама , 377 серия .Обещанного 3 года ждут ...
Немного по 99 пионеру

ФВЧ 4к , разные порядки , стрелкой указан график второго порядка - некорректное измерение . Должен пройти через общую точку пересечения . Извините недосмотрел .


Фаза - сравнение первого и пятого порядков. Кривульки в красном кружке - курсор на начале импульса . В синем - нулевая задержка ,или максимум импульса , с 1кгц практически совпадает с минимальной фазой .
Играться более с Пионером времени не было , настройка в следующих сериях .

[Незнайка на Луне]

Продолжим.
Субару . Фотки в разделе " мои поделки"
Начнем с фундамента , а именно - саба .Смотрим ФЧХ.

ФНЧ 50гц/12дб.окт , микрофон ухи водителя . На частотах 60-70 гц явный дефект . А вот на следующей картике микрофон по центру салона и ФЧХ гораздо приятней .


Вывод прост - саб , по возможности , режем ниже 50 гц . Если мид туда доиграет Регультат на следующей картинке .

Саб и оба мида , АЧХ и ФЧХ в АРТА . Видны остатки от былой катастрофы .
Продолжение следует...

[Незнайка на Луне]

Кстати . Вот дефект салона в Спектролабе и Атра . Левый мидбас , микрофон на месте водителя .



В Арта график минимальной фазы .
Для сравнения , микрофон на том же расстрянии от мида но немного выше рулевого колесика - выброса на фчх практически нет . Жаль уши туда не засунешь

[N 16]

Цитата:

Сообщение от SOVA

Шаг 1. Определение времени задержки прохождения сигнала.

Выключаем динамики фронта, оставляем один сабвуфер. Распускаем его в широкую полосу, не менее 300 Гц. Задержка сабвуфера равна нулю. Включаем измерение и утилитой “Delay finder”, или вручную в окошке этой утилиты находим такую задержку сигнала, чтобы ФЧХ сабвуфера была более-менее линейной в диапазоне его работы. Например, как на рисунке:
Вложение 13350

Для того, чтобы получить такой график ФЧХ, мне понадобилась компенсация задержки 20,177 миллисекунд. Это и будет опорная величина задержки прохождения сигнала.

Обьясните пожалуйста! а то я запутался.
20,177 миллисекунды , это вроде бы = 1203,54 см., да?

Относительно саба компенсация задержки чего, если включен только саб?

[alfa25]

Задержка на г/у для саба = 0
20,177 мс - это время прохождения сигнала г/у--саб--микрофон, и так как саб самый "медленный"("дальний") в системе, то это значение используем как временное окно измерений.

[N 16]

Цитата:

Сообщение от alfa25

Задержка на г/у для саба = 0
20,177 мс - это время прохождения сигнала г/у--саб--микрофон, и так как саб самый "медленный"("дальний") в системе, то это значение используем как временное окно измерений.

А для ВЧ и Мбас сигнал идёт мимо г/у -- микрофон ?
или я чего то недопонимаю?

[Alex_S]

Точто так же идет. Но задержка сигнала в воздухе будет другая.
А пляшем мы от задержки саба, которую считаем эталонной.

[KAMIKAZE]

Вернее сказать - начальной, от которой настраиваются задержки для других динамиков т.е. для саба задержка в проце =0, а для других динов >0

[SOVA]

Цитата

Сообщение от N 16

Обьясните пожалуйста! а то я запутался.
20,177 миллисекунды , это вроде бы = 1203,54 см., да?

Относительно саба компенсация задержки чего, если включен только саб?

Попробую объяснить.
Мы измеряем задержку прохождения сигнала по пути:
-линейный вход на процессоре(или на голове)-процессор-усилитель-сабвуфер-задержка прохождения звука-микрофон.
Поскольку сабвуфер самый медленный, и расположен далеко, то сигнал от него будет максимально задержан. Сигналы от остальных динамиков придут раньше.

Так мы находим опорную задержку прохождения сигнала относительно линейного входа процессора, к которой приводим сигналы остальных динамиков.

[2009fvv]

Здравствуйте. С интересом почитал эту тему. Пытаюсь опробовать методику от SOVA.
Если честно - пока не очень получается - все на стадии освоения Спектралаба.
Можно вопрос немного не в тему но про задержки и сведение вертикальной фазы:
При тонкой подстройке задержек между ВЧ/СЧ на одной стороне, возникает момент, когда при изменении задержки на 1-2 шага наступает "прояснение" и шипение розового шума становится громче.
Это происходит фазировка сч/вч в полосе раздела?
А когда звучание "приглушается" - это на полосе раздела динамики работают в противофазе?
Поясните пжста начинающему.
А может есть другое объяснение?

ПыСы
А если будут графики - то вообще супер.

[KAMIKAZE]

Цитата

Сообщение от 2009fvv

Это происходит фазировка сч/вч в полосе раздела?
А когда звучание "приглушается" - это на полосе раздела динамики работают в противофазе?

Да. Графики я показывал тут http://autozvuk.org/forum2/showthread.php?t=14729

[SOVA]

Цитата

Сообщение от 2009fvv

Пытаюсь опробовать методику от SOVA.
Если честно - пока не очень получается - все на стадии освоения Спектралаба.

Что именно не получается? Напиши.

Цитата

Сообщение от 2009fvv

Можно вопрос немного не в тему но про задержки и сведение вертикальной фазы:
При тонкой подстройке задержек между ВЧ/СЧ на одной стороне, возникает момент, когда при изменении задержки на 1-2 шага наступает "прояснение" и шипение розового шума становится громче.
Это происходит фазировка сч/вч в полосе раздела?

На слух можно определить так - звуковой образ приобретает маленький размер и находится между СЧ и ВЧ. Также уходит жёсткость звука "звук циркулярки".

Цитата

Сообщение от 2009fvv

ПыСы
А если будут графики - то вообще супер.

Я бы советовал настраивать по микрофону, а не на слух - на слух можно ошибиться, даже имея большой опыт. На слух можно и нужно корректровать после микрофона.

[2009fvv]

Цитата:

Сообщение от SOVA

Что именно не получается? Напиши.

Большое спасибо за ответ. (многие "гуру" зачастую игнорируют такие вопросы).
На этом форуме я совсем новичок, да и иностранный он для меня. Видел Вашу фото на форуме Магнитолы - подскажите свой "тамошний" ник - засорять эту тему простыми вопросами не хочется, а написать Вам письмо здесь не получается у меня