Virtuos'ное сведение и FIR'менный звук
Тест программной платформы Audison bit One HD / bit One HD Virtuoso

Буквально на днях Elettromedia объявила о выпуске нового сигнального процессора Audison bit One HD Virtuoso и радикальном обновлении программного обеспечения для существующего Audison bit One HD. Фактически, Virtuoso – это версия bit One HD с улучшенной аналоговой частью, "математика" же у обоих процессоров одинакова. Поэтому для теста было не обязательно ждать новинку, новый софт можно изучить уже сейчас.

Забегая вперёд, изменения произошли радикальные. Дело не ограничилось мелкими "допиливаниями" существующих функций и визуальными изменениями в программе. Переписано большинство алгоритмов обработки звукового сигнала. Так что если у вас bit One HD, не спешите менять его на версию Virtuoso. Апгрейд прошивки до версии 2.0 и новая программа управления реально превращают его в новый процессор с теми самыми Virtuos'ными возможностями.

Коротко о конструкции



Долго останавливаться на конструкции не стану, лишь коротко пробегусь по основным моментам: 13 выходов в обычном режиме работы или 9 – в режиме с FIR-фильтрами. Входы – 12-канальный аналоговый высокоуровневый (или 6-канальный линейный), 2-канальный AUX и два независимых цифровых входа в формате Toslink.



Разъёмы AC-Link и AD-Link – для подключения усилителей Audison с цифровыми входами (концепция Full DA HD, при которой сигнал передаётся между компонентами в цифровой форме и преобразуется в аналоговую форму непосредственно в усилителе).



Некоторые разъёмы (ASC, CNK, LCK) не используются – это задел на будущее (в инструкции так и написано – for future use). Недаром итальянцы называют bit One HD не процессором, а "процессорной платформой". Разъём Controls – позволяет выбирать источники и пресеты без использования пульта.



Переключатель Update при нормальном обновлении не используется, он для обновления прошивки в режиме Rescue Mode. Проще говоря, запасной вариант для особо заигравшихся, не дающий вогнать процессор в состояние "кирпича".



В комплекте идут пульт управления и куча кабелей.





Небольшая приятная мелочь – возможность выбрать цвет подсветки пульта.



Полностью разбирать процессор не стал, "многоэтажка" скручена довольно крепко.



Процессор построен на чипе Analog Devices SHARC ADSP-21489. Судя по официальным презентациям, обработка сигнала ведётся с разрешением 24 бит / 96 кГц. Цифро-аналоговое преобразование возложено на чипы от Cirrus Logic – 8-канальный CS5368 и 6-канальный CS4365.

Первые впечатления от софта



А вот сейчас – основное. Постараюсь не делать из статьи мануал и отметить лишь наиболее интересные особенности. Часть фич появилась в обновлённой версии софта впервые, а часть – перешла по наследству из прежней.

Сразу обращу внимание на один момент. При запуске программы среди прочего предлагается соединение по Wi-Fi. Пока недоступно, но намёк понятен – ведётся разработка, в будущем управление будет возможно и без проводов.



Компоновка окна управления. Кто знаком с первой версией, изменённая компоновка – это первое, что бросается в глаза. Теперь главное место на экране занимает АЧХ, а ползунки с уровнями выходных каналов переехали ниже. Добавился контроль напряжения бортовой сети (значок аккумулятора на рисунке с автомобилем). Сам "автомобиль" теперь можно сделать праворульным. Выбирать каналы можно по-прежнему как на самой схеме, так и в списке каналов, разве что добавилась кнопка Multi Select, упрощающая выбор каналов в списке. Выходные каналы, к которым подключены усилители Audison через AD/AC Link (по "цифре"), выделяются зелёным. В общем, в мелочах интерфейс стал, на мой взгляд, удобнее.



Можно оперативно переключаться между источниками. Почему-то не все процессоры дают делать это из софта. Более того, нажимая "шестерёнку" рядом с названием входа можно оперативно настраивать входные уровни.



Можно переключаться между пресетами в один клик. Никаких лишних телодвижений, тоже удобно. Сохранить текущую настройку в файл на компьютере, разумеется, тоже можно.

Управление мастер-громкостью. Очевидная вещь, но тоже есть не во всех процессорных софтах. Рядом – управление уровнем сабвуфера. То есть, всё то, что обычно регулируется с пульта (во время управления с компа пульт неактивен).

Удобно выставлять задержки. Сначала выставляем физические расстояния до динамиков (Set Distance), при этом процессор сам считает задержки относительно ближайшего динамика и показывает значения в окне Delay. На самый дальний динамик задержка, соответственно, получается минимальной. Всё, что остаётся – финально настроить задержку в каждом из каналов в окне Fine Set. Если развернуть окно Filter Settings, то можно поиграться с галочками и посмотреть всё наглядно:



На окно с графиками можно вывести результат работы фильтров – для каждого канала отдельно или результирующую АЧХ. Для этого отмечаем несколько каналов (держим Ctrl и выбираем динамики на картинке или жмём кнопку Multi Select и выбираем каналы из списка), и на графике отображаются все интересующие нас АЧХ. Причём не только в каналах, но и результирующая электрическая АЧХ с учётом фазовых сдвигов на стыках полос. Важная и редкая функция, позволяющая даже без приборов "увидеть звук". Насколько знаю, учитывать при отображении фазовые сдвиги кроме Audison не умеет ни один другой процессор. Разумеется, чтобы всё это работало как надо, динамики должны быть подключены точно согласно маркировке.

К примеру, вот это трёхполосная система с разделом на 500 Гц и 5 кГц фильтрами с разной крутизной (12 и 24 дБ/октава). Только в первом случае – с нормальным подключением СЧ, а во втором – с перевёрнутой полярностью:



Эквалйазеры



Да, именно так, во множественном числе. Их тут несколько – Input EQ, Channels EQ и Main EQ. Плюс ещё Dynamic EQ. Вот тут нужно пояснение.

Input EQ – это индивидуальные для каждого входа эквалайзеры. Нужны, чтобы подправить АЧХ с конкретного источника, не затрагивая основных настроек. Для каждого входа, включая цифровые, – свой 10-полосный параметрик.

Channels EQ – это эквалайзеры, которые используются при настройке системы как основные. Несмотря на название, индивидуальны не для каждого канала, а для групп каналов – фронт лево, фронт право, тыловые левые и правые, саб, центральные каналы и т. д. Полноценный 11-полосный параметрический в каждой группе каналов кроме сабвуферного. В сабвуферном – 3-полосный параметрик. Плюс везде по два дополнительных шелф-фильтра, позволяющих усилитель/ослабить сигнал по краям частотного диапазона.

Main EQ – тут всего шесть полос, и этот эквалайзер я бы назвал не главным, а как раз дополнительным. Он работает сразу во всех каналах. Когда уже после настройки системы нужно просто "подкинуть по-братски басов" или "сделать чтобы чуть-чуть цыкало поярче", можно не лезть в Channels EQ (гдё всё уже настроено как надо), а скорректировать АЧХ именно здесь.

И да, важный момент. На графике можно вывести не только АЧХ работы фильтров и АЧХ эквалайзера раздельно, но и общую результирующую АЧХ, учитывающую всё разом. Короче, по части визуализации – полный фарш.



Динамический эквалайзер. Отмечу эту фичу отдельно. По сути, это гибко настраиваемая тонкомпенсация – коррекция сигнала при достижении определённого уровня сигнала. Принцип настройки поначалу неочевиден, но на деле всё несложно. Выставляем уровень громкости и указываем, громче или тише этого уровня начнётся коррекция. Потом жмём кнопку Start и настраиваем кривую.



Судя по её зелёному цвету, все вычисления происходят в режиме FIR. Потом жмём кнопку Save, и всё, кривая тонкомпенсации сохранена.

Скрытые возможности основного эквалайзера (Channel EQ)



Специально вынес эту часть отдельно, сейчас поймёте почему. Если в режиме основного эквалайзера (Channel EQ) развернуть окно с АЧХ (значок разворачивания чуть выше и правее графика), то окажется, что каждую из точек регулирования можно сделать не просто полосой эквалайзера, но и notch-фильтром (он же – режекторный фильтр, он же – фильтр-пробка, он же – заградительный фильтр) или точкой для all-pass фильтра (он же – всепропускающий, он же – фазовый фильтр).



С обычной эквализацией всё понятно – указываем центральную частоту, добротность (ширину полосы), уровень усиления или ослабления и получаем соответствующую коррекцию АЧХ:





В режиме notch-фильтра задаётся частота и ширина области "вырезания". И тут сигнал не просто ослабляется в этой области, а реально вырезается из сигнала. Идеальный инструмент для устранения локальных резонансов. Вот так этот фильтр работает в узкой полосе:





А вот так – в полосе пошире:





Правда, непонятно, зачем предусмотрен такой огромный диапазон ширины вырезания. На деле самые востребованные значения параметра BW (Bandwidth) будут лежать в пределах от 80-100 и ну максимум до 600-700.

Работа фазовых (всепропускающих, all-pass) фильтров



Пожалуй, эта часть заслуживает отдельного рассмотрения. Возьмём, к примеру, стык мидбасового канала и сабвуфера. Оба фильтра – 70 Гц с крутизной 12 дБ/октава и баттервортовской добротностью. У сабвуфера перевернём полярность. Пока всё хорошо, электрическая фаза – как в учебнике, каналы стыкуются между собой как надо, в зоне стыка наклон фазовых кривых плюс-минус одинаков. Если чуть развести частоты, то, как и полагается при баттервортовской добротности, получится идеальное согласование (на деле особенности динамиков внесут свои коррективы, но их пока не учитываем).





А теперь увеличим крутизну ФНЧ в сабвуферном канале до 24 дБ/октава. Посмотрите, в зоне стыка наклоны ФЧХ уже разные, и просто подвигав частоты настройки, делу не поможешь. И вот тут как раз бы и пригодилась возможность менять наклон ФЧХ в зоне стыка. Причём желательно без изменения АЧХ. Вот это как раз и делает фазовый (он же – всепропускающий или all-pass) фильтр.



И снова повторюсь, мы сейчас рассматриваем только электрическую фазу, не учитывая особенности динамиков и их расположения. Но если уже на этом этапе не получается идеального согласования, то дальше настройка будет уж точно не легче.

Да, важный момент – включить фазовый фильтр в сабвуферном канале не получится. Поэтому конкретно в этом примере придётся подгонять фронт к сабвуферу, а не наоборот. Вот что в этом плане предлагает Audison bit One HD.

Переключаем одну из точек эквализации в точку фазового фильтра. Правда, задавать произвольно частоту фазового фильтра не получится, она автоматом привязывается к частоте обычного частотного фильтра в этой полосе (в данном примере это 70 Гц). Это можно считать ложкой дёгтя, которая в определённой степени ограничивает возможности настройки.

Правда, у фильтра реализовано два режима, что в какой-то мере компенсирует это ограничение. В программе режимы названы как "all-pass filter 1th order" и "all-pass filter 2nd order". Откровенно говоря, мне их ближе называть именно "режимами работы", а не "порядками фильтров".

В первом режиме сигнал сдвигается по фазе, попутно меняя наклон:





Нажав кнопку all-pass ещё раз, появляется возможность менять ещё и добротность. По факту – перегиб фазовой кривой на частоте настройки фильтра:







Словом, настройка серьёзная, с ней можно добиться весьма точного согласования при разделе полос. Но на слух такие вещи не настроить, так что без Smaart или, скажем, Clio Pocket сюда можно даже не соваться. Благо остальных инструментов для настройки тоже хватает.

Конфигурация системы, выбор режима IIR или FIR



В прежнем софте для режима с обычными фильтрами (IIR) и режима c FIR-фильтрами и IIR-эквалайзерами были предназначены две разные прошивки. Теперь оба они объединены в одной. Режим процессора выбирается при конфигурации входов (меню I/O Configuration Wizard).



Замечу, что сам Wizard немного отличается от первой версии, хотя в целом логика сохранена. Выбираем, какой из входов будет главным (Master Input), задаём конфигурацию входных каналов. Потом выбираем из каких динамиков будет состоять система, как они соединены (какие из них подключены напрямую к своим каналам, а какие – через пассивные кроссоверы) и что из всего этого пойдёт обычным способом – через линейные выходы, а что – через AD/AC Link (это если в системе используются усилители Audison с цифровыми входами).



Как и в прежней версии прошивки, конфигурация системы задаётся единожды на начальном этапе настройки. "Матричной" маршрутизации, как в некоторых других софтах, не предусмотрено, bit One HD не смешивает сигналы с разных входов.

Работа в режиме FIR



Окно программы в режиме FIR почти ничем не отличается от обычного режима. Разве что часть регуляторов выходного сигнала становится неактивной (в режиме FIR, напомню, доступны не 13, а 9 каналов) и окно статуса вверху справа стало зелёным – чтобы не перепутать.

Что касается эквализации сигнала – разница тоже иллюстрируется цветом. В обычном эквалайзере точки регулировки синего цвета, а если это FIR-эквализация, то точки зелёные. Правда, на нижних частотах FIR-эквализация требует уж слишком больших вычислительных мощностей, поэтому ниже 100 Гц эквалайзер в любом случае работает как обычный (обратите внимание на цвет первых двух точек).



Существенное ограничение – в смежных каналах можно выставить только одну частоту и крутизну ФВЧ и ФНЧ. Например, подрезали мидбасовый канал сверху 400 Гц и 24 дБ/октава, как СЧ канал тут же подрезается снизу с теми же значениями – 400 Гц и 24 дБ/октава.

Впрочем, на этот счёт есть один лайфхак – можно указать процессору, например, что фронтальные мидбасовые каналы – совсем не фронтальные, а тыловые. В этом случае фильтры на стыке НЧ и СЧ можно будет настраивать раздельно.

В чём разница FIR-фильтров от обычных (IIR)



Как известно, любой частотный фильтр не только меняет АЧХ (пропускает сигнал с "нужными" частотами и ослабляет с "ненужными"), но и меняет фазовые характеристики сигнала. Иными словами, получается "набег" или "отставание" одних частотных составляющих сигнала относительно других. Сильно упрощённо, но суть, думаю, понятна.

Например, фильтр второго порядка "поворачивает" фазу сигнала на частоте настройки на 90 градусов, а в целом – на 180 градусов. Фильтр четвёртого порядка – на 180 градусов на частоте настройки и в целом – на 360. Короче, чем выше порядки фильтров, тем сильнее фазовые искажения. И это свойства любого обычного фильтра – хоть в кроссоверах акустических систем, хоть в процессорах. Любые обычные фильтры – это и есть IIR-фильтры (Infinite Impulse Responce, с бесконечной импульсной характеристикой).

А есть ли фильтры, которые могут скорректировать АЧХ, не издеваясь при этом над фазой сигнала? Физически таких фильтров не существует. Но математически они возможны, и в цифровых процессорах их реализовать можно. Только для этого необходим огромный объём вычислений, а потому FIR-фильтры – пока ещё экзотика.

Приведу конкретный пример, как работают обычные (IIR) и FIR-фильтры. Для примера подрезал сигнал снизу на 70 Гц с крутизной 48 дБ/октава (для определённости выбрал фильтры Линквица). И вот что получается с обычными фильтрами:





Как видите, АЧХ получилась красивой, а вот фаза уехала в далёкую даль. Наглядная иллюстрация, почему высокие порядки фильтров – зло злющее, которое делает музыку безжизненной. А вот так работает FIR-фильтр с той же настройкой – 70 Гц и 48 дБ/октава:





Нормально, да? Фаза уезжает? Не, не слышал. В пределах интересующего нас диапазона она практически идеальна. На небольшой подъём вверху можно не обращать внимания, это, скорее всего, уже результат работы выходных аналоговых цепей, а не цифровой части. Если вернуться к предыдущим графикам, он есть везде, это нормально.

Эквалайзер в режиме FIR и сравнение с обычным эквалайзером



Любой эквалайзер – не что иное, как сочетание фильтров, так что все фазовые проблемы касаются и его тоже. Вот что происходит, если задать эквализацию сигнала в обычном (IIR) режиме. Так работает абсолютно любой обычный эквалайзер. АЧХ корректируется как надо, но фаза... без комментариев:





И снова наглядно о том, почему выравниваем эквалайзером сигнал "в линеечку", а звук при этом становится тухлым и неестественным, да ещё и звуковые образы расплываются. А с чего бы системе звучать нормально, если с фазой не пойми что происходит?

А с FIR-эквалайзером такой проблемы нет, он корректирует АЧХ, не издеваясь над фазой. Да, работа FIR-фильтров требует огромных вычислительных ресурсов, а потому идеальная их работа возможна только на относительно высоких частотах. С понижением частоты АЧХ получается чуть кривоватой. На деле это не слишком критично, главное, что фаза в любом случае не скачет как чокнутая. И это хорошо слышно – звук при такой эквализации намного живее.





К слову, попутно замечу особенность софта Audison – можно "рулить" эквалайзером не только мышкой, но и чисто с клавиатуры – стрелочками влево/вправо и кнопками Ctrl и Tab. Когда сидишь в машине и держишь ноут на коленках, возможность весьма полезная.

Выводы



Откровенно говоря, на изучение нового софта потратил кучу времени, и чувствую, даже так получилось очень поверхностно. На сегодняшний день Audison bit One HD и его последователь bit One HD Virtuoso – пожалуй, самые функционально насыщенные процессоры на рынке.

Тем не менее, общее впечатление позитивное. Даже с таким огромным функционалом управлять процессором очень легко. Как говорят в Elettromedia, главный принцип при его разработке был "What You Hear Is What You See", и выдержать его, как мне кажется, в целом удалось. А наглядность софта, согласитесь, напрямую влияет на производительность труда настройщика. Это как, пардон, дырки сверлить – если даже хорошее дорогое сверло вставить в ручную дрель, выйдет всё равно долго и криво. Потому что инструмент тоже должен быть удобным.

И да, заметьте, в этой статье я ничего не упомянул о возможностях подключения к штатным системам. А bit One HD, на минуточку, умеет не просто "собирать в кучу" порезанные и нещадно корректированные сигналы с их деэквализизацией, но и компенсировать задержки в отдельных каналах. Да и вообще, в новой прошивке по этой части много чего добавилось. Подобного не умеет ни один процессор на рынке кроме Audison bit One HD и JL Audio FiX. Это ещё одна огромная тема, и по ней, возможно, чуть позже сделаю отдельную статью.


Еще немного свежих материалов:
Другие интересные статьи в рубрике
2015-2019 CarMus