Korekcja akustyki (modu wzdłużnego) - Virtual Bass array

[Tom.O]

Do zapoznania się z tematem zachęcił mnie @Mariusz Motyka, który zgłębiał wcześniej tajniki różnych rezonatorów z mierzalnymi efektami.

Z racji, że często sprzęt grający jest umieszczony w salonie, dokładanie wielu ustrojów, rezonatorów o dużej objętości nie wchodzi w grę.

Dlatego chciałem wam dzisiaj przedstawić pierwsze eksperymenty z rozwiązaniem cyfrowym - Virtual Bass Array (VBA), które ma stanowić alternatywę dla Double Bass Array. (DBA)

 

A teraz konkrety:

Virtual bass array służy do korekty akustyki pomieszczenia w zakresie niskich tonów poprzez redukcję wzdłużnych modów pomieszczenia.

W teorii fala wypromieniowana przez kolumny odbija się od tylnej ściany (za słuchaczem), następnie wraca w kierunku ściany przedniej i tak nawet kilkanaście razy. (każde kolejne odbicie jest trochę słabsze, ale najczęściej potrzeba 10-20 takich odbić zanim sygnał osłabi się o 30dB)

Prowadzi to poza podbiciem charakterystyki, do dłuższego wybrzmiewania danej częstotliwości, co dodatkowo potęguje dominujący charakter tego zakresu częstotliwości.

Poniżej przykład z mojego pomieszczenia dla częstotliwości np. 34Hz.

 

Koncept opiera się na wypromieniowaniu przez kolumny sygnału w przeciw-fazie w momencie jak fala odbita od tylnej ściany "znajduje" się w miejscu kolumn. (najlepszy efekt uzyskałem dla 31ms co odpowiada ok 32Hz i długości fali 1063cm. Moje pomieszczenie ma ok 555cm)

Do wyznaczenia 31ms użyłem czasu odczytanego z wykresu Step response dla kolejnych górek.

Amplituda sygnału w przeciw-fazie powinna odpowiadać mniej-więcej sile sygnału odbitego. W moim przypadku osłabiłem sygnał VBA o 12dB. (można też stłumić o 10 lub 6dB - efekt będzie wtedy bardziej wyraźny) Dodatkowo by ograniczyć działanie dla niskich tonów zastosowałem filtr dolno-przepustowy (125Hz) 4 rzędu (24dB).

 

Oto co udało się uzyskać: (przed wykres niebieski, po zielony)

a. Stłumienie rezonansu w okolicy 35Hz i 60-70Hz

b. Wyrównanie charakterystyki w zakresie 40-60Hz.

 

Tu widać efekt na wykresie Step response: (zielony to wykres po)

 

Idąc dalej zaaplikowałem jeszcze filtr wyrównujący fazę (FIR) dla kanału L oraz R (bo niestety w okolicach 80Hz kolumny zamiast współpracować, grają z przesunięciem fazowym 150* co prowadzi do osłabienia charakterystyki w tych okolicach) (Zielony wykres VBA, czerwony VBA + korekta fazy)

 

 

Odnośnie wpływu na dźwięk:

1. Nawet osoba nieosłuchana od razu wyłapie różnicę

2. W utworach takich jak London Grammar - Hey Now wyraźnie słychać lepsze wyrównanie najniższych częstotliwości.

3. Stopa perkusji w Metallica - Nothing Else Matters dużo lepiej słyszalna, z dłuższym czasem wybrzmiewania. (wcześniej kończyła się za szybko i trochę brakowało masy)

 

Aplikacja:

Wykorzystałem APO Equalizer do wykonania pomiarów z filtrami, ale normalnie korzystam z Raspberry Pi (Volumio lub MoodeAudio) lub serwera Synology.

Może to być cokolwiek co umożliwia wykonanie operacji splotu. (convolution)

 

 Zapraszam do dyskusji.

Edytowano 17 stycznia 2022 przez Tom.O
usunięcie wykresu

[Mariusz Motyka]

Dziękuję Tomek za założenie tego tematu. Od siebie dodam tylko że dzięki VBA możliwe jest częściowe zasypywanie dołków występujących za danym modem co doskonale widać na drugim wykresie .Poniżej wklejam tutoriala w którym pokazane jest jak w przy pomocy programu Acourate wygenerować taki filtr. 

http://digitalroomcorrection.hk/double-bass-array/

Niestety program Acourate jest płatny (wersji demo nie ma), stąd moja  prośba do Ciebie Tomku abyś kiedyś w przyszłości pomyślał o zrobieniu  tutoriala z wykorzystaniem darmowego programu do generowania filtrów FIR, w którym pokazał byś jak zrobić i zaimplementować taki filtr np. w APO Equalizer.

[Tom.O]

7 godzin temu, Mariusz Motyka napisał:

Dziękuję Tomek za założenie tego tematu. Od siebie dodam tylko że dzięki VBA możliwe jest częściowe zasypywanie dołków występujących za danym modem co doskonale widać na drugim wykresie .Poniżej wklejam tutoriala w którym pokazane jest jak w przy pomocy programu Acourate wygenerować taki filtr. 

http://digitalroomcorrection.hk/double-bass-array/

Zasypanie dołków wynika z tego, że sygnał VBA jest tak przesunięty w fazie, że zgrywa się z falą "oryginalną".

Poniżej wizualizacja tego zjawiska.

 

Krzywa niebieska to sygnał oryginalny.

Zielona to jakbyśmy zastosowali VBA o pełnej mocy. (takiej jak sygnał oryginalny)

Krzywa czerwona to przypadek VBA stłumionego o 12dB.

 

 

W przypadku tłumienia VBA o 12dB potrzebujesz ok 2dB dodatkowej mocy (60%) dla tej częstotliwości, gdzie faza się zgrywa. Tam gdzie są dołki to znowu "zaoszczędzisz"  2dB.

 

Jeżeli chodzi o manual:

Ja użyłem darmowych narzędzi: REW oraz Rephase. (Acourate jest w wersji darmowej chyba na 14 dni, ale nie wiem jakie są limitacje)

1. W Rephase wygenerowałem filtr dolno-przepustowy FIR (linera phase) 4 rzędu na 125Hz z odwróconą fazą oraz tłumieniem 12dB.

2. Zaimportowałem to do REW i tam przesunąłem ten sygnał o czas odpowiadający mniej więcej długości pomieszczenia. (czas najlepiej odczytać z Step response, mierząc odległości pomiędzy kolejnymi szczytami)

3. W Rephase wygenerowałem "idealny" impuls.

4. W REW impuls z kroku 3 zsumowałem z filtrem zmodyfikowanym w kroku 2. (jest to niezbędne by mieć na wyjściu sygnał oryginalny oraz VBA)

5. W REW zrobiłem eksport wyniku z kroku 4 do pliku wav i zaaplikowałem to do APO Equalizer jako Convolution.

Edytowano 18 stycznia 2022 przez Tom.O