Installation mixte avec DSPiy’s : 4 voies FIR ?

[thierryvalk]

Hello,
Étant en congé, petites réflexions pour l’upgrade de mon système avec DSPiy + carte ADAU1452 pour filtrer en FIR.
Le but est d’améliorer mon installation, bien que je ne maitrise pas le filtrage FIR. Ce sera surtout l’occasion d’apprendre par la pratique et de pouvoir comparer.

Il s’agit d’une installation dans une salle dédiée (cave) pour usage écoute Hifi et HC.
Mes frontales sont constituées d’HP que j’ai reçu, provenant d’une discothèque.
Je ne mettrais pas cela dans mon salon, mais dans une salle dédiée c’est pas trop mal. Puis vu le prix…
J’ai donc 2 Sub en 12 pouces des GTO1204 de mémoire (ou 1214, sais plus) coupés à 80Hz
Suivis de JBL 2204 (12 pouces) pour la plage 80 à 1000Hz
JBL 2425+2370 (compressions 1 pouce, je sais je fais dans le petit) pour 1000 à 4000Hz et pour terminer des 2404.
Les fréquences de coupures seront revues avec des tests de pentes différentes.

Actuellement le tout est en filtrage soustractif.
J’ai 5 DSPiy dans un boitier, 2 pour ces 4 voies et 3 pour les surrounds et centrale + LFE.
Le tout dans un boitier et un autre pour les amplis à l’exception des Sub et Woofer Front.
Pas une bonne idée car la gestion de la masse et impossible et j’ai plein de boucles de masse.
L’idée est de scinder le tout en mettant DSPiy + amplis dans un boitier par fonction.

Revenons aux 4 voies qui fera un premier boitier :
Après réflexions, je compte partir sur cette base.

Un DSPiy II + ADAU1452 en master, il permettra la sélection des entrées, filtrage global en IIR pas trop utile pour arriver à l’ADAU1452 qui servira de crossover FIR pour les 2 voies hautes avec coupures à 1000Hz voir un peu moins et environ 4000Hz.
De ce que j’ai compris en FIR, il faut penser fréquences linéaire et plus on descend en fréquence plus on a besoin de taps. Donc 1000Hz demande 4X plus de taps que 4000Hz.
En toute logique cela ferait 8000 taps et 2000 taps vu que l’on en dispose de 10.000.

Apparemment 8000 pour du 1KHz c’est grand luxe, je pourrais certainement me permettre de les traiter en 96KHz de fs à la place de 48.
Ce qui donnerait l’équivalent de 4000 et 1000 taps.
Et l’on repart tout simplement vers 2 DACs après délais de compensation pour les pav dont les amplis (modules LM3886) seront dans le même boitier).

Le signal entrant dans l’ADAU1452 ressortirait en I2S pour aller à un DSPiy Slave et en coax pour d’autres bidouillages.

Le DSPiy Slave +ADAU1452 va gérer Subs et woofer.
A ce stade je ne sais pas encore si je récupère un DSPiy V1 ou pas.
Ce DSPiy va aussi me permettre d’additionner le canal LFE en analogique aux Sub en config HC.
Traiter un Sub en FIR demande beaucoup de taps, mais vu la fréquence la plus haute serait de l’ordre de 1KHz, je compte diminuer la fréquence de sampling à 24KHz voir moins.
Il me restera aussi des EQ en IIR pour traiter les fréquences très basses si besoin.
Seconde option, faire du crossover en IIR avec une correction globale en FIR.
Troisième option, du crossover en filtrage soustractif, mais demande du travail en plus vu que je ne comptais avoir l’option soustractif + FIR.
Des avis ?

Vu que l’ampli pour les Sub est un ampli de sono placé dans une autre pièce pour le bruit, je ferais en plus une inversion des signaux Sub afin d’avoir 2 sorties symétriques, et 2 sorties asymétriques pour l’ampli des Woofers. Ce qui occupera les 3 DACs du DSpiy.

Il faudra ajuster tous les délais en fonction du nombre de taps et fréquences de sampling, pas trop compliqué.
Par contre existe-t-il un moyen simple de connaitre le nombre de taps nécessaire en fonction des fréquences à gérer ?
Idem pour la fréquence de samplig ?

Pour rappel, tout ceci c’est pour avoir un bon son, mais aussi et surtout pour s’amuser avec la technologie. Et non pour avoir la plus grosse.
Mon système n’est pas une référence.

[Philby]

Que dire...
Ca va donner!!!!
Je laisse les pros du Fir donner leurs avis.

Mais, bon, ils annoncent du soleil demain....Alors, au jardin!

[pos]

Bonjour Thierry

En toute logique cela ferait 8000 taps et 2000 taps vu que l’on en dispose de 10.000.

Apparemment 8000 pour du 1KHz c’est grand luxe, je pourrais certainement me permettre de les traiter en 96KHz de fs à la place de 48.
Ce qui donnerait l’équivalent de 4000 et 1000 taps.

Si tu peux disposer de 5000 taps à 96kHz il faut aussi garder en tête que l'"efficacité" d'un nombre donné de taps sera deux fois moindre à cette fréquence qu'à 48kHz.
Il faut réflechir en durée du FIR: plus il est long et plus il permet d'approximer des corrections importantes et/ou basses en fréquence.
Du coup les 5000 taps à 96kHz "équivalent" à 2500 taps à 48kHz: en doublant la fréquence on divise par 4 la capacité de correction.

On voit aussi là toute la potentiel du downsampling...

Seconde option, faire du crossover en IIR avec une correction globale en FIR.

Sur une 4 voies en phase minimale il faut tenir compte des effets des rotations de phase des voies entre elles:
http://www.linkwitzlab.com/frontiers_5.htm#V

Il est facile de simuler le chainage en ajoutant les filtres des autres voies...

Par contre existe-t-il un moyen simple de connaitre le nombre de taps nécessaire en fonction des fréquences à gérer ?
Idem pour la fréquence de samplig ?

Tout est linéaire en gros: doubler la pente demande deux fois plus de taps, de même que descendre la correction d'une octave ou doubler la freq de sampling...
Le mieux est de tester avec rephase, car selon l’optimisation, le fenêtrage et le centrage on peut obtenir des résultats différents pour une même correction, et on peut choisir de favoriser le "noise floor" de la correction ou la fiabilité de la pente (fenetrage doux vs brutal, en gros dans la liste ils sont classés du plus brutal au plus doux...).
En linéarisation de phase seule (d'un cross à phase minimale en aval) on aura à peu près le double de "puissance" pour une même pente, du fait du centrage vers la droite (par énergie, ou forcé en % à partir de la version 0.9. et d'un fenetrage rectangulaire (plus de taps "utiles")

Voilà quelque données pour la linéarisation:
http://www.diyaudio.com/forums/multi-wa ... ost3692286

[Kro]

Bonjour thierry.
Je ne suis pas un spécialiste du FIR, loin de là, mais je vois un intérêt à ton install mixte IIR et FIR et je pose une question que je me pose également.

L'intérêt du FIR est dans la gestion de la phase pour moi.
Pas de rotations de phase quand on filtre, ou possibilité de modifier la phase limite comme on le ferait avec un égaliseur (en tout cas de ce que j'ai vu avec rephase).
Par contre en tant que filtre pur c'est pas si terrible ou très consommateur de ressources qui sont encore un des points limitants (ça changera).
Ce qui consomme des ressources tu l'as dit c'est filtrer bas en fréquence, filtrer raide, et avoir un rapport signal bruit du filtre intéressant.
Sur cet aspect l'IIR n'est pas mort il permet plus facilement d'avoir des pentes raides, basses en fréquences et avec un bon rapport SN

Ne serait-il pas judicieux en terme de ressources de filtrer en IIR et gérer la mise en phase et le redressement de celle-ci (si tu en ressens le besoin) en FIR ?

[pos]

Une petite précision au sujet du "noise floor" d'une correction FIR: il ne s'agit pas d'un S/N sur le final final, mais plutôt du niveau le plus bas (ou de la dynamique) qu'une correction pourra avoir, qui est conditionné par le nombre de taps et aussi leur résolution.
Ca reste dans tous les cas de la distorsion linéaire (ie une variation de l'amplitude et de la phase), et pas du bruit, alors qu'un IIR peut pour sa part réellement apporter de la distorsion non linéaire (bruit de quantification, tout à fait réel et mesurable dans le grave).

Pour ce qui est du IIR+FIR vs FIR pur, effectivement si l'on vise des pentes acoustiques "classiques" (genre LR) et qu'on réussi à les obtenir avec du IIR, alors les linéariser en amont en FIR plutôt que de faire l'ensemble du filtrage en FIR est intéressant (du moins si on doit économiser ses taps), mais il faut voir d'une part que cette première condition n'est pas facile à obtenir (surtout avec des pavillons), et d'autre part que la mise au point d'un filtre (acoustique) à phase linéaire est beaucoup plus simple que celle d'un filtre à phase minimale (calage, prise en compte de l'influence des rotation de phase des voies les plus graves, etc.).
A mon avis le gros intérêt du FIR n'est pas seulement dans la linéarité de la phase, mais aussi dans la possibilité de faire des pentes arbitraires et permettant de gérer d'autres contraintes du système (gestion de la directivité avec du Horbach-Keele, des breakups ou de la distorsion d’excursion avec des pentes asymétriques, de l'influence des modes avec de l'overlapping, etc.)

[Kro]

Une petite précision au sujet du "noise floor" d'une correction FIR: il ne s'agit pas d'un S/N sur le final final, mais plutôt du niveau le plus bas (ou de la dynamique) qu'une correction pourra avoir, qui est conditionné par le nombre de taps et aussi leur résolution.
Ca reste dans tous les cas de la distorsion linéaire (ie une variation de l'amplitude et de la phase), et pas du bruit, alors qu'un IIR peut pour sa part réellement apporter de la distorsion non linéaire (bruit de quantification, tout à fait réel et mesurable dans le grave).

Salut pos, merci pour ta réponse.
Je savais que je m'exprimais mal en parlant de SN car ce n'est pas vraiment du bruit mais on parlait bien de la même chose

Pour ce qui est du IIR+FIR vs FIR pur, effectivement si l'on vise des pentes acoustiques "classiques" (genre LR) et qu'on réussi à les obtenir avec du IIR, alors les linéariser en amont en FIR plutôt que de faire l'ensemble du filtrage en FIR est intéressant (du moins si on doit économiser ses taps), mais il faut voir d'une part que cette première condition n'est pas facile à obtenir (surtout avec des pavillons), et d'autre part que la mise au point d'un filtre (acoustique) à phase linéaire est beaucoup plus simple que celle d'un filtre à phase minimale (calage, prise en compte de l'influence des rotation de phase des voies les plus graves, etc.).

Pour mes besoins perso de mise au point j'utilise l'actif pour émuler des filtres passifs que j'aurai dessiné, ce qui n'économise du temps de mise au point et permet de comparer certaines options. Je ne fais biensûr pas l'inverse qui n'est pas forcément possible.
En passif on a parfois pas le choix de certaines pentes, de roll off etc mais on fait des choses plus "plastiques" qu'avec l'actif. Il est parfois compliqué de faire coïncider les fonctions de transfert de mes passifs avec mon filtre actif. Mais ça se faire toujours à maxi +/-1db et plus souvent moins.

Quand je fait de l'actif il m'arrive de vouloir coller à des courbes cibles par exemple LR24, là je ne parle pas de fonctions de transfert du filtre mais de la courbe de réponse du haut-parleur filtré.
Parfois pour obtenir un LR24 acoustique sur la courbe du haut-parleur il me faut genre un BUT12 et 2 equal car la courbe du haut-parleur participe au résultat et il ne faut pas forcément appliquer un LR24 pour obtenir un LR24.
Le soucis ne vient pas que des pavillons car il est plutôt facile (ou faisable) de faire coller la courbe de réponse à une courbe cible.

A mon avis le gros intérêt du FIR n'est pas seulement dans la linéarité de la phase, mais aussi dans la possibilité de faire des pentes arbitraires et permettant de gérer d'autres contraintes du système (gestion de la directivité avec du Horbach-Keele, des breakups ou de la distorsion d’excursion avec des pentes asymétriques, de l'influence des modes avec de l'overlapping, etc.)

Pourquoi on ne pourrait pas obtenir des pentes asymétriques en actif IIR ? Ni même en passif d'ailleurs...
Je ne dis pas que l'intérêt du FIR n'est que de linéariser la phase mais il va permettre de faciliter grandement le travail sur celle-ci ce qu'on ne peut pas faire en IIR classique.
Le reste si on ne parle pas de ressources il peut tout faire aussi bien que l'IIR voire mieux. Si je pose la question de faire du mix ou conserver de l'IIR c'est juste pour économiser des ressources.
Il y a également les problèmes de délai de traitement/latence dans une système homecinema aussi non ?

[thierryvalk]

Merci pour ces précisions.
Pour le moment je regarde surtout au niveau hardware et je pense que ma base est bonne pour tester IIR FIR et si besoin du soustractif qui simplifie le calage en IIR.
Il me reste à jouer avec rePhase pour me familiariser avec le soft et les possibilités vs nombre de taps.

Le IIR, je commence à connaitre, bien que l’on n’ait jamais vraiment étudié les limites et défauts.
Ce que j’aime bien dans le IIR, c’est que c’est un filtre « naturel » et surtout utilisable en live.
Avec le 1452, on pourrait avoir un très grand nombre de biquads, mais DStudio n’est pas prévu pour.
De plus ce serait ingérable manuellement, donc il faudrait passer par des correcteurs automatiques tels qu’avec REW.
Donc autant passer en FIR tout en gardant un peu de IIR sous la main.

Reste à trouver les bon compromis et voir ce qui est utile de ce qui ne l’ait pas.

[thierryvalk]

Le dowsampling c’est bien, mais la gestion des délais devient insurmontable.
En fait tout est dans ce morceau phrase de pos :

Il faut réfléchir en durée du FIR

Si je gère mon sub avec une Fs de 24KHz 6000 taps, il aura un retard de 125mS (sauf optimalisations que je ne maitrise pas).
Mon Woofer lui avec 4000 taps aurait 83mS. Il faudra donc le retarder de 42mS.
Vu que les délais se gèrent avec la même Fs de 24KHz, cela ne fera que 1000 samples. Aucun problème.

Pour le calcul des ressources :
On dispose d’une mémoire de de 20K utilisée par le DSP pour stocker les taps et délais. Si l’on utilise 10K taps de FIR communs aux 2 canaux il reste 10K pour les délais.
A diviser par 2 vu que 2 canaux. Reste donc un max de 5000 samples.

Là ou plus rien ne va, c’est au niveau du deuxième ADAU1452 pour les voies hautes.
Avec une FS de 96K et 8000 taps, le retard sera de 42mS mais demanderait un retard supplémentaire de 125-42=83mS pour être raccord avec le Sub. Et à 96K cela fait 8000 samples. Donc déjà de trop surtout qu’il faudra encore un délai de 3000 samples pour la super-aigue.

Je pense que je vais devoir rester avec une Fs de 48K ce qui donnerait :
Un retard de 83mS, reste à compenser 125-83=42mS = 2000 samples.

A voir si un délai sur le son de 125mS n’est pas de trop par rapport à l’image.

[Kro]

D'où ma dernière phrase dans mon précédent post ?

[thierryvalk]

Exact, je prend note de toutes les remarques.

Le problème est de savoir vérifier si le son est syncro avec l'image.
Dans mon cas : en HC le son sort en analogique du lecteur, l'image en hdmi après traitements pour aller au projecteur qui lui-même refait du traitement.
Donc l'image a aussi un retard.

[pos]

Bonjour, désolé pour le délai de réponse.

Le soucis ne vient pas que des pavillons car il est plutôt facile (ou faisable) de faire coller la courbe de réponse à une courbe cible.

Pas si facile que cela si on considère la phase et non seulement l'amplitude: la réponse en phase peut être influencée par des variation d'amplitudes bien plus basses en fréquence, et du coup il faut étendre la zone cible plus bas. Le soucis avec les pavillons c'est qu'ils ont la plupart du temps un passe haut naturel plus "brutal" que par exemple un cone dans une charge close (et évidemment en prenant une approximation hypex, plus le T diminue et plus c'est le cas, en passant d'un conique pour T=Inf à un hypex très prononcé pour T=0), du coup à moins d'utiliser la même fréquence de coupure que celle du pavillon (ce qui est risqué tout de même) il est difficile de combiner avec de simples passe haut pour obtenir une cible donnée qui tienne en amplitude *et* en phase. Il faut utiliser plusieurs transformées de Linkwitz (shelving asymétrique), et bien faire gaffe... Bref, pas facile mais faisable, avec précautions.

Pour une HP dans une charge close c'est beaucoup plus simple (on parle toujours du passe haut, le passe bas c'est autre chose, et sa phase peut etre ajustée en jouant avec le délai) : il faut viser une taille de caisse donnant exactement une Fc identique à celle acoustique visée, prendre note du Qtc, et ajouter un (ou des) autre passe haut à la même fréquence en adaptant le Q pour s'approcher de la cible voulue. C'est simple, et ça donne souvent des caisses beaucoup plus petites que celles utilisées habituellement.
En pratique si l'on veut réellement coller parfaitement à la cible théorique on devra choisir une fréquence pour laquelle on peut obtenir une Qtc permettant d'être combiné à un autre Q électrique pour obtenir exactement la cible.
Par exemple si l'on vise un LR 24dB/oct parfait il faudra combiner un Qtc=0.707 et un passe haut électrique du second ordre avec Q=0.707 également.
Si l'on vise un LR 36dB/oct parfait il faudra viser un Qtc de 1 ou de 0.5, et ajouter deux passe haut électrique du second ordre avec des Q adaptés (il faut en tout deux Q=1 et un Q=0.5).
etc...
Bref, c'est HS, désolé, mais c'est clair qu'avec les bons outils en IIR on peut faire beaucoup de choses.

Pourquoi on ne pourrait pas obtenir des pentes asymétriques en actif IIR ? Ni même en passif d'ailleurs...

Des pentes asymétriques oui, mais des pentes asymétrique restant complémentaires et cohérentes en phase non.
En IIR si on vise des pentes acoustiques autres que du LR symmétrique (sommation en phase) ou du Butt symmétrique d'ordre impaire (sommation en quadrature de phase) on s'expose forcément à des problèmes, du moins avec des HP non coïncidents...
Après il existe effectivement un tas d'exemples d'enceintes se satisfaisant d'un filtrage acoustique asymétrique, notamment pour rattraper des problèmes de calage, mais dès lors qu'on peut faire le calage par délai ou géométriquement alors à mon avis cela ne se justifie plus.

Il y a également les problèmes de délai de traitement/latence dans une système homecinema aussi non ?

Pour le délai du processus de convolution il est nul si c'est une convolution directe (ce que fait l'openDRC/miniSHARC par exemple, et aussi l'ADAU1452 si je ne m'abuse), et ensuite il reste le délai de l’impulsion elle-même qui peut être quasiment nul dans le cas d'une correction à phase minimale, et va progressivement devoir augmenter à mesure que l'on s’éloignera de la relation de phase minimale.

[thierryvalk]

Je viens de mesurer le décalage son/image de mon système : image en retard de 70mS.
C’est toujours ça, si le FIR me crée un retard 125ms le son sera en retard de 55mS.

Par contre ma source ne sait créer ce retard sur les surrounds, ils leurs faudrait donc aussi un ADAU1452 pour compenser.

Pas simple, je pense que vais patienter d’avoir mes cartes définitives et voir par la pratique.
Reste l’alternative de faire des presets différents pour l’écoute de musique et HC.

[thierry38efd]

UN 1452 pour les surround,c'est hyper luxe !

Comment tu as pu quantifier le décalage ?

c'est une méthode ou un appareil spécifique ?

[thierryvalk]

c'est une méthode ou un appareil spécifique ?

Petit recherche sur le Net.
Le principe s’appelle lip-sync.
Certains appareils en HDMI le font automatiquement, le projecteur indiquant à la source ou ampli-HC le temps qu’il va mettre à afficher l’image.
D’autres, comme chez moi, c’est manuel avec un délai réglable pour le son. Mais sur tous les canaux.
J’ai donc trouvé un petite vidéo qui génère une image + sinus en alternance avec noir et pas de son.
Oscillo : une entrée sur la sortie son et l’autre via une LDR+ résistance et alim.

UN 1452 pour les surround,c'est hyper luxe !

Oui et non, vu que je compte tester quelques trucs avec.
Mais bon, en 7.1 ca commence à faire du monde.

[alkasar]

bétise