Цифровая коррекция помещения

Пример амплитуды частотной характеристики помещения до и после цифровой коррекции помещения.

Цифровая коррекция помещения (или DRC ) — это процесс в области акустики , при котором цифровые фильтры, предназначенные для смягчения неблагоприятного воздействия акустики помещения, применяются на входе системы воспроизведения звука . Современные системы коррекции помещения существенно улучшают временную и частотную характеристики системы воспроизведения звука.

История

Цифровая коррекция помещения может включать алгоритмы минимальной фазы для поддержания когерентности волнового фронта в заданном диапазоне частот.

Использование аналоговых фильтров, таких как эквалайзеры , для нормализации частотной характеристики системы воспроизведения имеет долгую историю; однако аналоговые фильтры очень ограничены в своих возможностях корректировать искажения, возникающие во многих комнатах. Хотя цифровые реализации эквалайзеров доступны уже некоторое время, цифровая коррекция помещения обычно используется для обозначения конструкции фильтров, которые пытаются инвертировать импульсную характеристику помещения и системы воспроизведения, по крайней мере частично. Системы цифровой коррекции могут использовать акаузальные фильтры и работать с оптимальным временным разрешением, оптимальным частотным разрешением или любым желаемым компромиссом в пределах предела Габора . Цифровая коррекция помещения — довольно новая область исследований, которая лишь недавно стала возможной благодаря вычислительной мощности современных процессоров и DSP .

Операция

Настройка цифровой системы коррекции помещения начинается с измерения импульсной характеристики помещения в эталонной позиции прослушивания, а иногда и в дополнительных местах для каждого из громкоговорителей. Затем компьютерное программное обеспечение используется для расчета КИХ-фильтра, который обращает вспять эффекты помещения и линейные искажения в громкоговорителях. В условиях низкой производительности вместо КИХ-фильтров используются несколько пиковых БИХ-фильтров, которые требуют свертки, относительно трудоемкой операции. Наконец, рассчитанный фильтр загружается в компьютер или другое устройство коррекции помещения, которое применяет фильтр в реальном времени. Поскольку большинство фильтров коррекции помещения являются акаузальными, возникает некоторая задержка. Большинство систем DRC позволяют оператору контролировать добавленную задержку с помощью настраиваемых параметров.

Выполнение

Наиболее широко используемый тестовый сигнал — это свипируемая синусоидальная волна, также называемая чирпом . Этот сигнал максимизирует соотношение сигнал/шум при измерении, а спектр можно рассчитать путем деконволюции, которая представляет собой деление преобразования Фурье отклика на преобразование Фурье сигнала. Затем спектр сглаживается и рассчитывается набор фильтров, который выравнивает уровни звукового давления на каждой частоте до целевой кривой. Для расчета задержек и других поправок во временной области обратное преобразование Фурье на спектре выполняется , в результате чего получается импульсная характеристика . Расстояние пика импульса от начала сигнала — это его задержка, а его знак — его полярность. Задержка корректируется путем вычитания задержки каждого канала из пиковой задержки системы и применения этого результата в качестве дополнительной задержки для канала. Эта поправка иногда предоставляется пользователю как расстояние от динамика, которое рассчитывается путем умножения задержки на скорость звука . Обратная полярность (скорее всего, вызванная переключением + и - проводов динамика) можно исправить, умножив каждую выборку на -1 или поменяв местами концы проводов динамика на одной стороне кабеля, но этот результат обычно отображается как предупреждение, как некоторые говорящие (например, Focal Kanta) делают это намеренно. ^[1]

Проблемы

Системы DRC обычно не используются для создания идеальной инверсии отклика помещения, поскольку идеальная поправка будет действительна только в том месте, где она была измерена: на расстоянии нескольких миллиметров времена прихода различных отражений будут различаться, и инверсия будет несовершенной. Несовершенно скорректированный сигнал может в конечном итоге звучать хуже, чем неисправленный сигнал, поскольку акаузальные фильтры, используемые при цифровой коррекции помещения, могут вызывать опережающее эхо . Вместо этого системы расчета фильтров коррекции помещения отдают предпочтение надежному подходу и используют сложную обработку, чтобы попытаться создать инверсный фильтр, который будет работать в достаточно большом объеме и избегать создания плохо звучащих артефактов за пределами этого объема за счет пиковой точности. в месте измерения.

Программное обеспечение

Бесплатное программное обеспечение

Мастер эквалайзера помещения

Room EQ Wizard, или сокращенно REW, — это бесплатный инструмент для измерения комнаты с представлениями SPL, фазы, искажений, RT60, четкости, затухания, водопада и спектрограммы. REW также имеет ИК-окно, измеритель звукового давления, симуляцию помещения для размещения сабвуфера и генерацию эквалайзера на основе пикового фильтра для нескольких платформ, DSP и AVR с редактором целевой кривой.

Пещера QuickEQ

QuickEQ является частью Cavern, бесплатного с открытым исходным кодом движка пространственного звука . QuickEQ поддерживает многоканальные измерения с использованием нескольких микрофонов, согласование времени и уровня с несколькими стандартами и целевыми кривыми, ИК-окно, кроссовер с несколькими сабвуферами и экспериментальные фильтры для повышения разборчивости речи и моделирования кабинетов других типов. QuickEQ экспортирует КИХ-фильтры с минимальной или нулевой фазой или пиковые эквалайзеры в зависимости от целевого устройства.

Рефаза

RePhase — это бесплатный инструмент для создания эквалайзера и кроссовера, который также линеаризует фазовую характеристику. RePhase имеет несколько настраиваемых наборов фильтров, доступных для ручной компоновки фильтров, которые затем можно экспортировать как один FIR-импульс.

Коммерческое программное обеспечение

Большинство новых AVR включают в себя коррекцию помещения и микрофон в коробке. Dirac Live — это коммерческое программное обеспечение, доступное для ПК и некоторых моделей Onkyo, Pioneer, Integra, StormAudio и других AVR. AVR Denon и Marantz используют Audyssey, а более дорогие модели допускают большее количество коррекций, а с 2023 модельного года — Dirac Live в качестве альтернативы. В AVR Anthem используется фирменное программное обеспечение под названием Anthem Room Correction, или сокращенно ARC, Yamaha использует Yamaha Parametric Room Acoustic Optimizer (YPAO), а также Trinnov Audio со своим оптимизатором.

Промышленное программное обеспечение

DCI-совместимое оборудование, используемое в коммерческих кинотеатрах, иногда использует коммерчески доступное программное обеспечение для коррекции помещения. Яркими примерами являются кинотеатры IMAX, в которых используется Audyssey MultEQ XT32, ^[2] в то время как процессоры Datasat (которые есть во всех комнатах DTS:X) оснащены программным обеспечением Dirac. Процессоры Dolby CP850 и CP950 (которые поддерживают Dolby Atmos) используют собственное решение под названием AutoEQ. AutoEQ одновременно измеряет от 5 до 8 положений микрофона. Для этого необходимо вручную ввести характеристики громкоговорителей для помещения. Более ранние процессоры Dolby, такие как CP750, использовали 31-полосный эквалайзер для 5 или 7 основных каналов и один пиковый фильтр для коррекции максимального пика сабвуферов. CP750 не имел генератора синусоидальных волн и для измерений использовал розовый шум.

См. также

Ссылки

Статья Майкла Герзона о цифровой коррекции помещения на audiosignal.co.uk.

Внешние ссылки

Реализации с открытым исходным кодом

Бесплатное программное обеспечение для коррекции помещения

Программное обеспечение для коррекции коммерческих помещений

Статьи

«О коррекции помещения и выравнивании звуковых систем» , доктор Матиас Йоханссон, Dirac Research AB
Цифровая эквализация помещения , Майкл Герзон
Эквализация звука с помощью параллельных фильтров с фиксированным полюсом: эффективная альтернатива комплексному сглаживанию , Балаж Банк

Статьи

Коррекция помещения: учебник для начинающих , Найал Меллор из Acoustic Frontiers
Коррекция звука в частотной и временной области , Бернт Роннингсбак из Audiolense
«Три акустические проблемы, которые не может решить продукт коррекции помещения» , Найал Меллор из Acoustic Frontiers

Ссылки

^ «Фокальные измерения Канта» . Стереофил. Архивировано из оригинала 13 августа 2020 г. Проверено 31 июля 2021 г.
^ «IMAX+Одиссей» . ИМАКС. 15 декабря 2015 г. Архивировано из оригинала 10 января 2016 г. Проверено 31 июля 2021 г.

[kanta-1] «Фокальные измерения Канта» . Стереофил. Архивировано из оригинала 13 августа 2020 г. Проверено 31 июля 2021 г.

[imax_aud-2] «IMAX+Одиссей» . ИМАКС. 15 декабря 2015 г. Архивировано из оригинала 10 января 2016 г. Проверено 31 июля 2021 г.

[1]

[2]