שלום,
יש לי dac של s.m.s.l שיש בו ציפ של akm 4493 ואחד מהדברים שאני צריך לבחור אצלו זה הפילטר הדיגיטלי של הציפ (32bit 8x Digital Filters). הייתי שמח להסבר ממי שיודע לגבי ההשפעה של הפילטרים. מצרף תמונה עם השמות של הפילטרים וגם מבדיקת מעבדה של הdac עצמו בהשוואה של הפילטרים עצמם. בתודה מראש.
אשמח להסבר על הפילטרים של AKM 4493
אני לא מומחה, אבל אני אנסה להסביר את הבסיס כפי שאני מבין אותו, ברמה הטכנית.
בהנחה שאתה יודע איך אודיו דיגיטלי עובד, אתה יודע שיש קצב דגימה. נדבר כאן על 44.1 קילוהרץ, כי זה ברירת המחדל לדיסקים ולרוב המוזיקה הדיגיטלית. על פי תורת הדגימה (Nyquist), זה אומר שאפשר לשחזר תדרים של עד חצי מקצב הדגימה, או במקרה הזה 22.05 קילוהרץ. אבל נשאלת השאלה, מה קורה מעל הגבול הזה? ובכן, כאן נכנס עניין של aliasing, שזה בקצרה עיוותים שקיימים מעל גבול הדגימה של 22.05 קילוהרץ, שהם בעצם תדרים שלא קיימים בקובץ המקורי. הם נגרמים על ידי אי היכולת של קצב הדגימה לשחזר באמינות תדרים גבוהים יותר מהגבול, וזה יוצר טעויות. כדי להמנע מהם, צריך לשים פילטר שחותך את כל התדרים מעל גבול הדגימה.
פילטר סטדנרטי הוא פילטר חד שמנמיך במהירות את כל התדרים מעל הגבול הזה. בטבלה זה FL1 ובגרף זה הפילטרים הכי תלולים. הוא עושה את התפקיד של מניעת aliasing בצורה הטובה ביותר. החסרון הוא שנוצר אפקט של pre-ringing ו-post-ringing, כפי שאפשר לראות ב-impulse response. מה שרואים שם זה איך נראה impulse דיגיטלי (מעבר מהיר מ-0 ווליום למקסימום ווליום, ואז חזרה ל-0, בדרך כלל בטווח של דגימה בודדת) תחת השפעת הפילטר הזה. בפשטות, כיוון שהפילטר הגביל את התדר המקסימלי, האימפולס לא יכול לעבור בצורה מיידית מאפס למקסימום (כי זה ידרוש תדירות מאוד גבוהה עד אינסופית). לכן, נוצרים הגלים הקטנים האלה לפני ואחרי אימפולס, שהם הringing, ובהם הגל עובר ביותר הדרגתיות מאפס למקסימום עוצמה.
ההשפעה הפיזית של הרינגינג על האודיו היא שוניה במחלוקת, כיוון שהגלים שאתה רואה שם הם בתדר שקרוב לזה שהפילטר נמצא בו. כך שאם הפילטר נכנס לפעולה ב22 קילוהרץ (כמו שמופיע בגרף), הרינגינג יהיה ב22 קילוהרץ – וזה תדר שאי אפשר באמת לשמוע. לכן אין סיבה פיזיולוגית להניח שיהיה אפשר לשמוע את הבעיה הזאת. וכמו כן, אימפולס דיגיטלי מיידי כזה לא מתרחש בפועל במוזיקה, כי אף כלי לא מגיב בצורה כל כך מהירה. אבל בכל זאת אנשים רואים את האימפולס הזה ומסיקים ממנו שהסאונד לא משוחזר בצורה אותנטית למקור, כי הרינגינג הזה לא אמור להיות קיים, ולכן צריך לתקן את הבעיה.
דרך אחת לתקן את זה היא להפוך את הפילטר לאיטי במקום מהיר (sharp roll off vs slow roll off). זה מה שאפשר לראות בFL2 בטבלה, ובפילטר החום בגרף שיורד מאוד באיטיות. הפילטר הזה בעצם כמעט ולא מנמיך את התדרים מעל לגבול הדגימה, ולכן לא מבצע את תפקידו במניעת aliasing. מצד שני, הוא כן נותן לתדרים גבוהים מאוד לעבור, ולכן אפשר לייצר אימפולס שנראה מאוד חד ונקי, עם מעבר מהיר מאפס למקסימום ווליום, כפי שאפשר לראות בטבלה. האם זה באמת נשמע יותר טוב? כמו שכתבתי למעלה, מאוד לא בטוח.
דרך אחרת לתקן את עניין הרינגינג אבל עדיין להמנע מאליאסינג זה לנסות לדחוף את כל הרינגינג לאחרי האימפולס, ובעצם להמנע מפרה-רינגינג. יש מודלים פסיכואקוסטיים שעל פיהם פוסט רינגינג הוא פחות מורגש מפרה-רינגינג (אם מניחים שרינגינים בתדרים האלה בכלל מורגש). כך שהפילטר במקרה הזה נשאר חד, אבל מוסיפים דיליי שמעכב את המופע של תדרים שונים, בקצב שונה. זה בעצם "דוחף" את הרינגינג לאחרי האימפולס. אפשר לראות את התוצאה ב FL3, כך שמה שיוצא זה שבאימפולס ההתחלה שלו מאוד חדה ומהירה, אבל אחריו יש רינגינג ארוך יחסית. בגרף הוא ייראה אותו הדבר כמו הפילטר הסטנדרטי כי הוא גם חד (אפשר לראות שם שני פילטרים אחד על גבי השני).
שאר הפילטרים הם שילוב כלשהו של שני העקרונות הקודמים. FL4 הוא עם דיליי וגם רול אוף איטי, ו-FL5 הוא עם רול אוף סופר איטי. בגרף רואים את FL5 בתור הקו הכחול, והוא בעצם לא מבצע כמעט שום פילטור של התדרים הגבוהים. זה אומר שהוא נותן לכל הaliasing והרעש בתדרים הגבוהים לעבור, אבל בתמורה אתה מקבל אימפולס כמעט מושלם. יש שקוראים לפילטר כזה NOS – non over sampling filter.
פילטר FL6 האחרון הוא איזשהי פשרה. נראה שהוא מוסיף דיליי כדי לדחוף את רוב הרינגינג לאחרי האימפולס, אבל לא דרסטי כמו בFL3 כך שנשאר קצת רינגינג לפני האימפולס. בגרף גם אפשר לראות שהוא כנראה פחות חד מהפילטר הראשון.
אחרי ההסבר, אדגיש שוב מה שכתבתי למעלה – זה שנוי במחלוקת אם אפשר לשמוע בכלל את ההשפעה של הפילטרים האלה. אתה מוזמן להתנסות איתם, אבל צריך לזכור שכל הרינגינג הזה (וגם האליאסינג בעצם) קיים בתדרים גבוהים יותר ממה שהאוזן האנושית מסוגלת לתפוס. אם משתמשים בdelay כדי לפתור את הרינגינג, זה מציג בעיות אחרות, כמו למשל שתדרים שונים מוצגים בפאזה שונה מהמקור – למרות שגם זה ברמות מאוד קטנות שלא בטוח שאפשר להבחין בהן בכלל. יש שם נוסף לטכניקה של שימוש בדיליי, וזה linear phase vs minimum phase. אם אתה רוצה לצלול לתוך זה, מוזמן לקרוא את המבחן העיוור שנעשה כאן, ומלווה בהסברים יותר מעמיקים: http://archimago.blogspot.com/2015/07/t ... pling.html
בהנחה שאתה יודע איך אודיו דיגיטלי עובד, אתה יודע שיש קצב דגימה. נדבר כאן על 44.1 קילוהרץ, כי זה ברירת המחדל לדיסקים ולרוב המוזיקה הדיגיטלית. על פי תורת הדגימה (Nyquist), זה אומר שאפשר לשחזר תדרים של עד חצי מקצב הדגימה, או במקרה הזה 22.05 קילוהרץ. אבל נשאלת השאלה, מה קורה מעל הגבול הזה? ובכן, כאן נכנס עניין של aliasing, שזה בקצרה עיוותים שקיימים מעל גבול הדגימה של 22.05 קילוהרץ, שהם בעצם תדרים שלא קיימים בקובץ המקורי. הם נגרמים על ידי אי היכולת של קצב הדגימה לשחזר באמינות תדרים גבוהים יותר מהגבול, וזה יוצר טעויות. כדי להמנע מהם, צריך לשים פילטר שחותך את כל התדרים מעל גבול הדגימה.
פילטר סטדנרטי הוא פילטר חד שמנמיך במהירות את כל התדרים מעל הגבול הזה. בטבלה זה FL1 ובגרף זה הפילטרים הכי תלולים. הוא עושה את התפקיד של מניעת aliasing בצורה הטובה ביותר. החסרון הוא שנוצר אפקט של pre-ringing ו-post-ringing, כפי שאפשר לראות ב-impulse response. מה שרואים שם זה איך נראה impulse דיגיטלי (מעבר מהיר מ-0 ווליום למקסימום ווליום, ואז חזרה ל-0, בדרך כלל בטווח של דגימה בודדת) תחת השפעת הפילטר הזה. בפשטות, כיוון שהפילטר הגביל את התדר המקסימלי, האימפולס לא יכול לעבור בצורה מיידית מאפס למקסימום (כי זה ידרוש תדירות מאוד גבוהה עד אינסופית). לכן, נוצרים הגלים הקטנים האלה לפני ואחרי אימפולס, שהם הringing, ובהם הגל עובר ביותר הדרגתיות מאפס למקסימום עוצמה.
ההשפעה הפיזית של הרינגינג על האודיו היא שוניה במחלוקת, כיוון שהגלים שאתה רואה שם הם בתדר שקרוב לזה שהפילטר נמצא בו. כך שאם הפילטר נכנס לפעולה ב22 קילוהרץ (כמו שמופיע בגרף), הרינגינג יהיה ב22 קילוהרץ – וזה תדר שאי אפשר באמת לשמוע. לכן אין סיבה פיזיולוגית להניח שיהיה אפשר לשמוע את הבעיה הזאת. וכמו כן, אימפולס דיגיטלי מיידי כזה לא מתרחש בפועל במוזיקה, כי אף כלי לא מגיב בצורה כל כך מהירה. אבל בכל זאת אנשים רואים את האימפולס הזה ומסיקים ממנו שהסאונד לא משוחזר בצורה אותנטית למקור, כי הרינגינג הזה לא אמור להיות קיים, ולכן צריך לתקן את הבעיה.
דרך אחת לתקן את זה היא להפוך את הפילטר לאיטי במקום מהיר (sharp roll off vs slow roll off). זה מה שאפשר לראות בFL2 בטבלה, ובפילטר החום בגרף שיורד מאוד באיטיות. הפילטר הזה בעצם כמעט ולא מנמיך את התדרים מעל לגבול הדגימה, ולכן לא מבצע את תפקידו במניעת aliasing. מצד שני, הוא כן נותן לתדרים גבוהים מאוד לעבור, ולכן אפשר לייצר אימפולס שנראה מאוד חד ונקי, עם מעבר מהיר מאפס למקסימום ווליום, כפי שאפשר לראות בטבלה. האם זה באמת נשמע יותר טוב? כמו שכתבתי למעלה, מאוד לא בטוח.
דרך אחרת לתקן את עניין הרינגינג אבל עדיין להמנע מאליאסינג זה לנסות לדחוף את כל הרינגינג לאחרי האימפולס, ובעצם להמנע מפרה-רינגינג. יש מודלים פסיכואקוסטיים שעל פיהם פוסט רינגינג הוא פחות מורגש מפרה-רינגינג (אם מניחים שרינגינים בתדרים האלה בכלל מורגש). כך שהפילטר במקרה הזה נשאר חד, אבל מוסיפים דיליי שמעכב את המופע של תדרים שונים, בקצב שונה. זה בעצם "דוחף" את הרינגינג לאחרי האימפולס. אפשר לראות את התוצאה ב FL3, כך שמה שיוצא זה שבאימפולס ההתחלה שלו מאוד חדה ומהירה, אבל אחריו יש רינגינג ארוך יחסית. בגרף הוא ייראה אותו הדבר כמו הפילטר הסטנדרטי כי הוא גם חד (אפשר לראות שם שני פילטרים אחד על גבי השני).
שאר הפילטרים הם שילוב כלשהו של שני העקרונות הקודמים. FL4 הוא עם דיליי וגם רול אוף איטי, ו-FL5 הוא עם רול אוף סופר איטי. בגרף רואים את FL5 בתור הקו הכחול, והוא בעצם לא מבצע כמעט שום פילטור של התדרים הגבוהים. זה אומר שהוא נותן לכל הaliasing והרעש בתדרים הגבוהים לעבור, אבל בתמורה אתה מקבל אימפולס כמעט מושלם. יש שקוראים לפילטר כזה NOS – non over sampling filter.
פילטר FL6 האחרון הוא איזשהי פשרה. נראה שהוא מוסיף דיליי כדי לדחוף את רוב הרינגינג לאחרי האימפולס, אבל לא דרסטי כמו בFL3 כך שנשאר קצת רינגינג לפני האימפולס. בגרף גם אפשר לראות שהוא כנראה פחות חד מהפילטר הראשון.
אחרי ההסבר, אדגיש שוב מה שכתבתי למעלה – זה שנוי במחלוקת אם אפשר לשמוע בכלל את ההשפעה של הפילטרים האלה. אתה מוזמן להתנסות איתם, אבל צריך לזכור שכל הרינגינג הזה (וגם האליאסינג בעצם) קיים בתדרים גבוהים יותר ממה שהאוזן האנושית מסוגלת לתפוס. אם משתמשים בdelay כדי לפתור את הרינגינג, זה מציג בעיות אחרות, כמו למשל שתדרים שונים מוצגים בפאזה שונה מהמקור – למרות שגם זה ברמות מאוד קטנות שלא בטוח שאפשר להבחין בהן בכלל. יש שם נוסף לטכניקה של שימוש בדיליי, וזה linear phase vs minimum phase. אם אתה רוצה לצלול לתוך זה, מוזמן לקרוא את המבחן העיוור שנעשה כאן, ומלווה בהסברים יותר מעמיקים: http://archimago.blogspot.com/2015/07/t ... pling.html
הסבר ארוך ומושקע. תודה, ממש מעריך. מבין שיש כאן הרבה רבדים שעוד לא הכרתי ועכשיו ארצה קצת לקרוא עליהם טיפה יותר לעומק. תודה גם על הקישור בסוף. הדרך היחידה שהייתה לי עד כה להבין מה כל דבר עושה זה לשמוע וכאן ההבדלים היו לא ברורים מראש. בימים האחרונים מבחינת הפילטרים שבדקתי החלטתי להישאר בfl4 בגלל שהוא מבטל לי סוג של "צרימה" מבחינת גבוהים (שגם קשה לי להסביר איזה תדרים בדיוק, משהו בהרגשה כללית ולא בהכרח משהו שאני שומע ומבחין בו). הייתי שמח לדעת אם יש היגיון טכני בבחירה הזאת מבחינת מה שתיארתי.
