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Najda: une carte DSP pour applications HP

Message » 19 Avr 2013 11:22

Nikk a écrit:Dans le bloc Output Processing, l'utilisateur parametre ses filtres de crossover de facon traditionnelle.
Il mesure la reponse des enceintes, et importe ses mesures dans rePhase.
Toujours dans rePhase, il arrange l'EQ et la phase. RePhase produit un filtre FIR.
Les coefficients du filtre FIR prennent place dans le bloc Input Processing.

C'est , aussi à mon avis une très bonne façon de faire. En fait c'est même comme ça que je procède(ais) sauf que le filtrer IIR est un DCX et le FIR dans un PC.
Bien sur, en Filtrage FIR ont peut avoir des pentes terribles, mais en a t'on vraiment besoin ? avec 4 biquad on fait déjà du 48db/o...
et les éventuels pb de phase peuvent être réglé en amont par le FIR.
C'est un très bon compromis perf/cout actuellement, évidement dans quelques année on aura 60000 coef a 196khz par voie en 6voies pour pas cher. :mdr:

Ca permet aussi , à tout ceux qui ont des enceintes à filtre passif , d'utiliser uniquement le FIR d'entrée sans changer fondamentalement l'architecture logicielle. Par contre , il faut avoir quelque chose de souple et dynamique du point de vue affectation des ressources mémoire et CPU, chose pas forcement simple avec les DSP qui n'ont pas forcement des environnement de dev logiciel très souple.

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J'avais la télé, mais ça m'ennuyait, je l'ai r'tournée. D'l'aut' côté c'est passionnant (B.Vian in j'suis snob)
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tcli
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Message par Google » 19 Avr 2013 11:22

 
 
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Message » 19 Avr 2013 14:04

Kro a écrit:Nikk ou pos qu'est-ce qui serait le plus consommateur : filtres IIR et convolution de correction de phase ? Ou filtrage FIR direct (en oubliant qu'il faudra probablement faire de la correction de phase quand même car si le filtre est à phase linéaire les hp ne le sont pas).

Pour moi la linéarisation de phase est moins consommatrice, comme expliqué à la fin de ce post:
post177568970.html#p177568970

De plus quelque soit le nombre de crossovers il suffit d'une convolution par canal d'entrée pour lineariser l'ensemble des crossovers.

tcli a écrit:
Nikk a écrit:Dans le bloc Output Processing, l'utilisateur parametre ses filtres de crossover de facon traditionnelle.
Il mesure la reponse des enceintes, et importe ses mesures dans rePhase.
Toujours dans rePhase, il arrange l'EQ et la phase. RePhase produit un filtre FIR.
Les coefficients du filtre FIR prennent place dans le bloc Input Processing.

C'est , aussi à mon avis une très bonne façon de faire. En fait c'est même comme ça que je procède(ais) sauf que le filtrer IIR est un DCX et le FIR dans un PC.
Bien sur, en Filtrage FIR ont peut avoir des pentes terribles, mais en a t'on vraiment besoin ? avec 4 biquad on fait déjà du 48db/o...
et les éventuels pb de phase peuvent être réglé en amont par le FIR.
C'est un très bon compromis perf/cout actuellement, évidement dans quelques année on aura 60000 coef a 196khz par voie en 6voies pour pas cher. :mdr:

Ca permet aussi , à tout ceux qui ont des enceintes à filtre passif , d'utiliser uniquement le FIR d'entrée sans changer fondamentalement l'architecture logicielle. Par contre , il faut avoir quelque chose de souple et dynamique du point de vue affectation des ressources mémoire et CPU, chose pas forcement simple avec les DSP qui n'ont pas forcement des environnement de dev logiciel très souple.


Oui ca présente pas mal d'avantages, et on peut aussi se fixer des fréquences limites de linéarisation de phase pour se conformer à telle ou telle situation niveau délai.
Par exemple on peut avoir un preset "musique" qui imposerait 200ms de délai, et un autre "TV" avec beaucoup moins (et une linearisation moins poussée) mais toujours exactement la même réponse en amplitude.

Un point à souligner tout de même: que l'on vise ou non une phase linéaire, on se doit dans tous les cas de viser une phase cohérente entre les canaux, c'est à dire que les 2 HP filtrés suivent les mêmes rotations de phase (et aient une réponse en amplitude complémentaire, mais ca c'est déjà plus facile) autour du point de crossover.
C'est très facile à faire en FIR puisqu'on peu aligner la phase et l'amplitude, mais si on ne le fait qu'avec des biquads c'est plus délicats: on obtient facilement une réponse en amplitude donnée, mais pour que la phase suive le modèle théorique dans la bande et un peu atour il faut gérer l'amplitude bien plus bas en fréquence (linkwitz transforme et compagnie), et ca demande de "griller" pas mal de biquads au final...
pos
 
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Message » 19 Avr 2013 15:04

Nikk a écrit:Tu as tout-a-fait raison. La decimation est seulement une technique de sous-echantillonnage ou le rapport des frequences d'echantillonnage est un nombre entier.
Donc en principe, la decimation devrait nous apporter un facteur bonus egal au carre du facteur de decimation.
En pratique toutefois, il faut filtrer les signaux pour l'operation de decimation elle-meme, et il faut gerer a la frequence du systeme un signal sous-echantillonne. En effet, meme si dans ton exemple ci-dessus on se retrouve en equivalent 3 kHz, le systeme, lui, continue de fonctionner a 48 kHz. Aussi, avant de retransmettre le signal aux DACs, il faudra bien le ramener a la frequence d'echantillonnage du systeme.
Bref autant de choses qui font fondre le bonus - mais ca vaut quand meme la peine.


Oui en gros il faut un premier passe bas "brickwall" pour se conformer au Nyquist visé, ensuite on prend 1 sample sur n, on filtre (avec n fois plus de puissance DSP par sample et n fois plus "d'efficacité" pour chaque tap), puis on dupplique n fois chaque sample.

Le premier passe bas brickwall ne va à priori pas demander bcp de taps, mais c'est sûr que la puissance qu'on aura grillé ici devra être déduite de celle dont on disposera ensuite...
Et plus on decimera d'un facteur important et plus il faudra de taps pour ce premier filtre vu que la frequence de Nysquist sera plus basse.
En tout cas on peut aussi faire ces filtres avec rePhase, et même les calculer une fois pour toute en dur (avec éventuellement un choix, genre pente forte ou faible suivant la situation, avec tel ou tel noise floor visé et tel ou tel effet dans la bande, un peu à la manière du filtre d'antialiasing des convertos ESS)
On pourra même ensuite compenser en partie l'effet du premier passe bas dans le second filtre.

Voici un petit exemple pour une decimation 16x (en oubliant les problématiques de mémoire et autres contraintes que je ne connais pas)

On fait en tâtonnant un filtre visant un rejet d'au moins 100dB à la fréquence de Nyquist pour un sampling 48kHz/16=3kHz, soit 1.5kHz, et utilisable sans trop d'effet sur l'amplitude jusqu'à environ 700Hz :
(on pourrait fixer d'autres objectifs, selon les cas)

Image

Donc là on a déjà grillé 254 taps pour ce premier pass bas.
Mettons qu'on comptait en allouer 511 en tout pour ce canal, il en reste donc 257 taps à 48kHz, soit 257*16=4112taps à 3kHz (!)

Et ces 4112 taps à 3kHz donnent la même capacité de filtrage que 4112*16 = 65792 taps à 48kHz (!!)
En gros on peut faire à peu près n'importe quel filtre dans la zone de fréquence visée.
Et on peut même, comme évoqué plus haut, redresser l'amplitude dans la zone 700Hz-1400Hz pour contrecarrer l'effet du passe bas initial sur l'amplitude et la phase! (avec juste une perte de precision dans le haut de la bande puisqu'on est en fixe)
On peut tester ce que donnent 65792 taps à 48kHz dans rePhase: on peut à peu près faire n'importe quoi.
(et quand la fréquence de sampling 3kHz sera ajoutée on pourra tester directement l'effet de 4112 taps à 3kHz)

Maintenant le même exemple sur une décimation x4 :
Donc là on vise toujours -100dB cette fois à 48kHz/4/2 = 6kHz.

Image

Là 62 taps suffisent pour obtenir le même objectif (arbitraire), et utilisable jusqu'à environ 3kHz (là aussi compensable jusqu'à au moins 5kHz)
Donc si comme tout à l'heure on avait alloué 511 taps pour ce canal il en reste 449 à 48kHz, soit 449*4= 1796 à 12kHz
Et ces 1796 taps à 12kHz donnent la même capacité de filtrage que 1796*4 = 7184 taps à 48kHz

Là aussi c'est à priori suffisant pour la plupart des situations... (un peu moins que tout à l'heure, mais utilisable plus haut en fréquence)
On peut tester directement ce que permettent 1796 taps à 12kHz dans rePhase, il y a déjà de quoi faire, par exemple un passe haut 96dB/oct à 100Hz sans problème.


En gros avec le downsampling/decimation la puissance actuelle de la carte est déjà largement suffisante (n'en déplaise à dominax ;) ), d'autant que les 511 taps utilisés ici représentent moins de 1/16eme des ressources disponibles (8500 taps) !
Reste à voir la faisabilité, niveau mémoire notamment...
Dernière édition par pos le 22 Avr 2013 13:27, édité 2 fois.
pos
 
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Message » 19 Avr 2013 17:39

Nikk, puisqu'il s'agit d'une production commerciale j'ai déplacé ton sujet (une nouvelle fois, pardon LBTRMA) qui n'a pas sa place dans la section DIY

Nico
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Message » 22 Avr 2013 10:48

pos a écrit:Oui en gros il faut un premier passe bas "brickwall" pour se conformer au Nyquist visé, ensuite on prend 1 sample sur n, on filtre (avec n fois plus de puissance DSP par sample et n fois plus "d'efficacité" pour chaque tap), puis on dupplique n fois chaque sample.


Merci pos pour ton interet et pour l'illustration avec rePhase qui est un joli bout de soft.

Au niveau de l'implementation, il est interessant de ne pas separer le filtrage de la 'decimation' proprement dite.
Ce dont tu parles, c'est de filtrer puis de supprimer des echantillons ensuite. Si tu fais l'operation totale en bloc, tu ne calcules pas les echantillons que tu vas de toute facon supprimer - a quoi bon?
Donc un filtre de 240 taps (par exemple) pour une decimation 4x ne requiert en fait que la charge de calcul correspondant a un filtre de 240/4 = 60 taps.

Une seconde remarque est que l'on peut realiser des etages de decimation. Par exemple, si l'on a une procedure de decimation 4x, il suffit de l'appliquer deux fois pour parvenir a un sous-echantillonnage 16x. Et on garde les memes coefs FIR parce qu'on ne s'interesse pas a la frequence mais plutot au facteur de decimation.

pos a écrit:[...] avec tel ou tel noise floor visé et tel ou tel effet dans la bande, un peu à la manière du filtre d'antialiasing des convertos ESS)


Ca n'est quand meme pas le monopole de ESS :) D'ailleurs, les convertisseurs Cirus de Najda integrent aussi deux filtres (slow/fast roll-off), et cerise sur le gateau, l'utilisateur a acces a ce parametre:

Image
Nikk
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Message » 22 Avr 2013 13:36

Nikk a écrit:Au niveau de l'implementation, il est interessant de ne pas separer le filtrage de la 'decimation' proprement dite.
Ce dont tu parles, c'est de filtrer puis de supprimer des echantillons ensuite. Si tu fais l'operation totale en bloc, tu ne calcules pas les echantillons que tu vas de toute facon supprimer - a quoi bon?
Donc un filtre de 240 taps (par exemple) pour une decimation 4x ne requiert en fait que la charge de calcul correspondant a un filtre de 240/4 = 60 taps.


Salut Nicolas

J'ai du mal à te suive là dessus, je pense que certaines subtilités d'implémentation m'échappent :ko:
On est bien obligé d'appliquer le filtre passe bas avant la décimation non? Sinon on va avoir du repliement...
J'ai du mal à comprendre comment tu peux faire ça en un seul bloc.

En réfléchissant à la chose l'autre jour, je me suis dis que ce filtre passe bas pouvait sans doute être fait avec des biquads: les specs de ta carte annnoncent 120 biquads, ce qui en laisse 12 par canal, donc de quoi faire un filtrage 144dB/oct.
Donc en gros l'idée serait de faire une configuration 100% FIR, avec les biquads "bloqués" pour le filtre passe bas.
L'avantage par rapport à un filtre passe bas par convolution est qu'on a une réponse prédictible, aussi bien au niveau de l'amplitude que de la phase, et donc bcp plus facile à compenser dans le filtre FIR par la suite. En le callant juste une octave sous Nyquist on aurait une belle atténuation de 144dB à Nyquist.
Je pourrais sans problème ajouter ce genre de chose dans rePhase: on choisi une fréquence est un taux de décimation, et on suppose qu'un filtre butt 144dB/oct va etre appliqué (par exemple), dont on affiche pas les effets mais qui sera compensé dans l'impulse finale.

Malgré tout la compensation fera perdre en précision dans le haut de la bande (la derniere octave avant Nyquist), vu que tu es en 24bits fixed avec ce DSP. Ce genre de chose marcherait mieux en 32bits float...
pos
 
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Message » 22 Avr 2013 21:04

pos a écrit:J'ai du mal à te suive là dessus, je pense que certaines subtilités d'implémentation m'échappent :ko:
On est bien obligé d'appliquer le filtre passe bas avant la décimation non? Sinon on va avoir du repliement...
J'ai du mal à comprendre comment tu peux faire ça en un seul bloc.


Je te propose de prendre une feuille de papier et de developper une convolution au stylo.
Puis tu te fixes un facteur de decimation, par exemple 4x, et tu supprimes les echantillons que tu n'as pas besoin de conserver.
Tu verras bien ce qu'il y a a calculer.

pos a écrit:En réfléchissant à la chose l'autre jour, je me suis dis que ce filtre passe bas pouvait sans doute être fait avec des biquads: les specs de ta carte annnoncent 120 biquads, ce qui en laisse 12 par canal, donc de quoi faire un filtrage 144dB/oct.
Donc en gros l'idée serait de faire une configuration 100% FIR, avec les biquads "bloqués" pour le filtre passe bas.
L'avantage par rapport à un filtre passe bas par convolution est qu'on a une réponse prédictible, aussi bien au niveau de l'amplitude que de la phase, et donc bcp plus facile à compenser dans le filtre FIR par la suite. En le callant juste une octave sous Nyquist on aurait une belle atténuation de 144dB à Nyquist.
Je pourrais sans problème ajouter ce genre de chose dans rePhase: on choisi une fréquence est un taux de décimation, et on suppose qu'un filtre butt 144dB/oct va etre appliqué (par exemple), dont on affiche pas les effets mais qui sera compensé dans l'impulse finale.

Malgré tout la compensation fera perdre en précision dans le haut de la bande (la derniere octave avant Nyquist), vu que tu es en 24bits fixed avec ce DSP. Ce genre de chose marcherait mieux en 32bits float...


Ca me parait un peu tordu quand meme :) Je crois que je prefere un filtrage FIR :oldy:

J'ai vu ca sur un autre post ou je ne vais pas intervenir:

pos a écrit:[...] et aussi l’intérêt/faisabilité du downsampling (plus de taps potentiellement dispos, mais encore faut il pouvoir les stocker).


Il n'y a rien de plus a stocker que les taps eux-memes. Si tu sous-echantillonnes dans un rapport 1:16, tu es d'accord que la resolution d'un filtre de longueur N est egale a celle d'un filtre de longueur 16xN a la frequence d'echantillonnaga de base, n'est-ce-pas?
Toujours est-il que tu ne stockes que N coefs - donc a ce niveau il n'y a pas de probleme de memoire.
Nikk
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Message » 23 Avr 2013 14:13

L’intérêt de sous échantillonner d'un rapport n c'est d'avoir n fois la "capacité" par taps, mais aussi n fois le nombre de taps, donc n^2 fois la capacité au final.
Avec la topologie que tu propose tu gagne un facteur 16, mais pour gagner un facteur 16x16 il faudrait pouvoir stocker 16x le nb de taps.

La méthode par filtrage puis downsampling que j'ai évoqué est celle déjà utilisé par Four Audio dans le HD2 :
http://www.studitech.ru/resque/manuals/ ... _rev-5.pdf

Et des infos plus précises ici:
http://www.four-audio.com/en/technical- ... ution.html
Ils n'augmentent pas le nb de taps par canal en cas de downsampling car ils sont limité à 2048 taps par la mémoire, mais dans le tableau on voit bien les gains en terme de MIPS...
(mais du coup ce sont des MIPS perdus...)
pos
 
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Message » 23 Avr 2013 23:01

pos a écrit:L’intérêt de sous échantillonner d'un rapport n c'est d'avoir n fois la "capacité" par taps, mais aussi n fois le nombre de taps, donc n^2 fois la capacité au final.
Avec la topologie que tu propose tu gagne un facteur 16, mais pour gagner un facteur 16x16 il faudrait pouvoir stocker 16x le nb de taps.


C'est bien la ou je t'ai perdu, parce qu'en effet je table plutot sur un gain en rapport avec le facteur de decimation plutot que son carre.
On ne le saura en definitive qu'apres l'implementation.
Bon, si la decimation s'avere plus benefique que ce que j'en attends (c'est-a-dire s'il y a de la marge CPU pour plus de taps), alors on pourra rogner sur les delais et allonger la longueur des filtres. Il y a de la place pour 50.000 coefs et 50.000 echantillons audio si on supprime les delais.

pos a écrit:La méthode par filtrage puis downsampling que j'ai évoqué est celle déjà utilisé par Four Audio dans le HD2 :
http://www.studitech.ru/resque/manuals/ ... _rev-5.pdf

Et des infos plus précises ici:
http://www.four-audio.com/en/technical- ... ution.html
Ils n'augmentent pas le nb de taps par canal en cas de downsampling car ils sont limité à 2048 taps par la mémoire, mais dans le tableau on voit bien les gains en terme de MIPS...
(mais du coup ce sont des MIPS perdus...)


Merci, j'irai voir ca. Pour le moment j'envisage plutot un filtrage FIR. Je ne pense pas que c'est au niveau du filtrage que la decimation va couter cher en CPU, mais plutot au niveau de la logique. En effet le DSP execute un MAC complet en un cycle d'horloge, y compris le chargement de l'audio et du coef. En revanche, pour la logique il est moins fort...

[EDIT: Tiens j'ai trouve ca qui m'a fait sourire, sur le second de tes liens:
The DSP has a main and a coprocessor with a calculation power of 275 MIPS (million instructions per second) each.
Ca c'est le DSP56321, le meme que j'utilise dans Orfeusz. Le co-processeur sur ce DSP est une vraie salete a programmer, j'en garde encore le souvenir comme d'une cuite au Ricard :D ]
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Message » 23 Avr 2013 23:47

Oui, tres interessant ce lien, merci.

Je ne sais pas pourquoi ils n'ont pas pu aller au-dela de 2048 taps, mais je ne pense pas que c'est la memoire.
Ce DSP a 192K x 24-bit de RAM, dont 160 peuvent etre dedies aux data:
http://www.freescale.com/webapp/sps/sit ... e=DSP56321

En tout cas, c'est une belle bete.
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Message » 24 Avr 2013 11:08

Bonjour nikk, je reviens sur une question précédente concernant les délais. Ca m'a tilté ce matin. :oops:

Comme je le disais : dans une installation ou les centres acoustiques des haut-parleurs ne sont pas alignés il faut impérativement introduire le délai correspondant au recul des haut-parleurs, sinon la sommation de ce qu'on visualisera à l'écran sur le logiciel ne sera pas conforme à la réalité et peut introduire des problèmes de mise au point.
Biensûr on peut inclure ces délais en fin de chaine comme c'est possible actuellement dans le soft de najda. Je t'avais demandé s'il était possible de faire un réglage séparé pour que ce soit plus clair, et genre permettre un réglage de "predelay" en amont pour faire la distinction entre ce qui est fixe (le décalage des hps) et ce qu'on va régler pour notre filtre.
On avait conclu qu'on pouvait de toute façon se débrouiller comme ça mais j'avais oublié une chose.
Cette prise en compte du délai ne doit pas être reportée in fine dans les réglages chargés dans la carte, elle ne sert que pour une visualisation correcte de la sommation des courbes + phase.
Ca rend à mon avis beaucoup plus judicieux de séparer effectivement cette fonction de manière à ce qu'elle soit prise en compte dans la visualisation de "l'outpout graph" mais qu'elle ne soit pas chargé lors du transfert à la carte !
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Message » 24 Avr 2013 17:49

Kro a écrit:Bonjour nikk, je reviens sur une question précédente concernant les délais. Ca m'a tilté ce matin. :oops:

Comme je le disais : dans une installation ou les centres acoustiques des haut-parleurs ne sont pas alignés il faut impérativement introduire le délai correspondant au recul des haut-parleurs, sinon la sommation de ce qu'on visualisera à l'écran sur le logiciel ne sera pas conforme à la réalité et peut introduire des problèmes de mise au point.
Bien sûr on peut inclure ces délais en fin de chaine comme c'est possible actuellement dans le soft de najda. Je t'avais demandé s'il était possible de faire un réglage séparé pour que ce soit plus clair, et genre permettre un réglage de "predelay" en amont pour faire la distinction entre ce qui est fixe (le décalage des hps) et ce qu'on va régler pour notre filtre.
On avait conclu qu'on pouvait de toute façon se débrouiller comme ça mais j'avais oublié une chose.
Cette prise en compte du délai ne doit pas être reportée in fine dans les réglages chargés dans la carte, elle ne sert que pour une visualisation correcte de la sommation des courbes + phase.
Ca rend à mon avis beaucoup plus judicieux de séparer effectivement cette fonction de manière à ce qu'elle soit prise en compte dans la visualisation de "l'outpout graph" mais qu'elle ne soit pas chargé lors du transfert à la carte !


Si je comprends bien, tu voudrais que l'application permette a l'utilisateur de saisir le decalage entre les elements d'un HP, de facon a pouvoir visualiser son effet sur la courbe du graphe.

Le probleme que je vais avoir, c'est comment integrer ca dans l'interface sans semer la confusion parce que ca commence a devenir charge. En effet, il y a deja l'inverse, c'est-a-dire l'option de ne pas prendre en compte les delais dans le calcul de la somme.

... Et d'ailleurs, je me demande si cette derniere option ne ferait pas ton affaire.
Je m'explique. Tu charges tes courbes dans l'application sans specifier de decalage de la facon que tu demandes. Or tu connais ce decalalge, donc tu vas vouloir le compenser avec un delai, n'est-ce pas? Alors tu saisis la valeur adhoc pour le delai. L'option "Include delay in phase" te permet alors de defaire visuellement l'effet du delai.

Prenons un exemple simple. Dans l'application, cree un systeme 2 voies, avec un peu de delai sur le tweeter qui correspond au decalage. Visualise les courbes, ensuite la somme, enfin la somme avec l'option "Include delay in phase". Est-ce que ca ne correspond pas un peu a ce que tu voudrais? C'est un peu a l'envers, j'en conviens.
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Message » 24 Avr 2013 18:10

Eh bien non car quand tu créés ton filtre il est souvent nécessaire d'inclure un delay lié au filtrage lui même pour ajuster le phase tracking, actuellement avec ton option quand tu les désactives tu les désactives tous !
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Message » 24 Avr 2013 18:23

Kro a écrit:Eh bien non car quand tu créés ton filtre il est souvent nécessaire d'inclure un delay lié au filtrage lui même pour ajuster le phase tracking, actuellement avec ton option quand tu les désactives tu les désactives tous !


Oui tu n'as pas tort. Zut.
Bon je mets ca sous le coude (et dans mon carnet). Merci :P
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Message » 24 Avr 2013 21:03

Nikk a écrit:
Kro a écrit:Eh bien non car quand tu créés ton filtre il est souvent nécessaire d'inclure un delay lié au filtrage lui même pour ajuster le phase tracking, actuellement avec ton option quand tu les désactives tu les désactives tous !


Oui tu n'as pas tort. Zut.
Bon je mets ca sous le coude (et dans mon carnet). Merci :P


Oui franchement cette fonction me parait importante et est présente dans tout logiciel de simulation a priori.
On peut toujours se débrouiller avec le soft actuel mais il faut penser à remodifier les délai pour retirer celui qu'il ne faut pas entrer dans la carte au moment du chargement du preset.
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