Корекція амплітудно-частотної характеристики акустичної системи у реальному часі

Олександр Олександрович Дворник

doi:10.20535/2523-4455.mea.280467

Т. 28 · № 2 · 2023 лип 13, 2023 Акустичні прилади та системи

Корекція амплітудно-частотної характеристики акустичної системи у реальному часі

ОД

Олександр Олександрович Дворник Відповідальний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Сторінки280467.1-280467.6 Опублікованолип 13, 2023

PDF

ТОМ 28 · № 2 · 2023 до 125-річчя КПІ ім. Ігоря Сікорського Переглянути випуск

Анотація

Корекція акустичної системи під час проведення концертного заходу є одним із найважливіших завдань забезпечення акустичного комфорту. Проте відомі нам підходи до такої корекції не дозволяють підлаштуватися в реальному часі під зміни акустичних властивостей приміщення, які відбуваються під час заходу. Для усунення цього недоліку, в даній роботі пропонується використовувати багатоканальний компресор, як альтернативу класичного еквалайзеру. В рамках даної робот перевіряється можливість коригування в реальному часі частотної характеристики системи «гучномовець – приміщення - мікрофон». Сигнал випромінюється гучномовцем, проходить через приміщення та сприймається парою мікрофонів штучної голови, розміщених у приміщенні. Електричний сигнал з виходу мікрофонів подається на додатковий вхід (вхід керування) багатоканального компресору. При перевищенні певного порогу рівнем керування сигналу в певному частотному каналі, сигнал, що проходить через компресор має послабитися. В роботі показано, що в ролі багатоканального компресору може бути використана зв’язка «комп’ютер – VST-хост - VST-плагін», слід зазначити, що використаний VST-плагін є плагіном з нульовою затримкою, має лінійну фазочастотну характеристику, дозволяє змінювати рівень сигналу у двох режимах, - стиснення (компресія) та розширення (експандія). В даній роботі обмежуємось лише режимом стиснення як таким, що частіше використовується у реальних задачах VST-хост вносить мінімальну затримку в обробку. При налаштуванні системи, в якості тестового сигналу можна використати рожевий шум. Обладнання використане для реалізації експерименту (окрім гучномовів) є типовим для проведення концертного заходу. Експериментальні дослідження багатоканального компресору виконувалися у два кроки. Першим кроком було моделювання спотворюючої дії приміщення на сигнал та перевірка алгоритму роботи багатоканального компресору. Другим кроком експерименту були натурні випробування у приміщенні Результати перевірки запропонованого алгоритму, виконаного шляхом проведення модельних та натурних експериментальних досліджень, свідчить про працездатність та ефективність запропонованого підходу. Такий підхід має недолік пов’язаний з обмеженнями апаратної частини. Для реалізації підходу під час проведення мовленевих заходів необхідно забезпечети високу якість обладнання, у свою чергу для прослуховування музики, або перегляду фільмів такий підхід може бути реалізованим на більш дешевій апаратній частині.

Ключові слова

#багатоканальний компресор #еквалайзер #акустична система #штучна голова #VST-плагін #корекція сигналу

Посилання

G. M. Ballou, Ed., Handbook for Sound Engineers. Elsevier, 2008, ISBN: 978-0-240-80969-4.
F. A. Everest and K. Pohlmann, Master Handbook of Acoustics, 7th ed. McGraw Hill TAB, 2022. URL: https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9781260473599 .
G. Ballou, Ed., Handbook for Sound Engineers, 5th ed. Routledge, 2015, ISBN: 9781135016661, DOI: https://doi.org/10.4324/9780203758281 .
S. Cecchi, A. Carini, and S. Spors, “Room Response Equalization—A Review,” Applied Sciences, vol. 8, no. 1, p. 16, Dec. 2017, DOI: https://doi.org/10.3390/app8010016 .
A. Carini, S. Cecchi, F. Piazza, I. Omiciuolo, and G. L. Sicuranza, “Multiple Position Room Response Equalization in Frequency Do-main,” IEEE Trans Audio Speech Lang Process, vol. 20, no. 1, pp. 122–135, Jan. 2012, DOI: https://doi.org/10.1109/TASL.2011.2158420 .
S. Cecchi, L. Palestini, P. Peretti, L. Romoli, F. Piazza, and A. Carini, “Evaluation of a Multipoint Equalization System Based on Impulse Response Prototype Extraction,” Journal of the Audio Engineering Society, vol. 59, no. 3, pp. 110–123, Mar. 2011, URL: https://www.aes.org/e-lib/online/browse.cfm?elib=15779 .
M. Karjalainen and T. Paatero, “Equalization of Loudspeaker and Room Responses Using Kautz Filters: Direct Least Squares Design,” EURASIP J Adv Signal Process, vol. 2007, no. 1, p. 060949, Dec. 2006, DOI: https://doi.org/10.1155/2007/60949 .
B. Bank, “Direct Design of Parallel Second-Order Filters for Instrument Body Modeling,” in Proceedings of the International Com-puter Music Conference (ICMC), 2017, pp. 458–468, URL: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download;jsessionid=39413A5E60F9E92F267B8C9F5BF6EF33?doi=10.1.1.151.2937&rep=rep1&type=pdf
B. Bank, “Audio Equalization with Fixed-Pole Parallel Filters: An Efficient Alternative to Complex Smoothing,” JOURNAL OF THE AUDIO ENGINEERING SOCIETY, vol. 61, no. 1/2, pp. 39–49, Mar. 2013, URL: https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=16666 .
V. Bruschi, V. Välimäki, J. Liski, and S. Cecchi, “Linear-Phase Octave Graphic Equalizer,” Journal of the Audio Engineering Society, vol. 70, no. 6, pp. 435–445, Jun. 2022, URL: https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=21794 .
V. Bruschi, V. Välimäki, J. Liski, and S. Cecchi, “A Low-Latency Quasi-Linear-Phase Octave Graphic Equalizer,” in Proceedings of the 25th International Conference on Digital Audio Effects (DAFx20in22), 2022, pp. 94–100, URL: https://www.dafx.de/paper-archive/2022/papers/DAFx20in22_paper_32.pdf .
C. Hoffman, “Dynamic EQs vs Multiband Compressors,” Black Ghost Audio, 13-Dec-2018. [Online]. Available: https://www.blackghostaudio.com/blog/the-difference-between-dynamic-eqs-and-multiband-compressors .
S. Hosokawa, “Multiband compressor,” US 8,924,220 B2, 30-Dec-2014, URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/ae/73/10/224c15c9a44c95/US8924220.pdf .
R. A. Orban, “Audio compressor combining feedback and feedforward sidechain processing,” J Acoust Soc Am, vol. 100, no. 2, p. 688, Aug. 1996, DOI: https://doi.org/10.1121/1.416271 .
B. Owsinski, The Mastering Engineer’s Handbook, 4th ed. Bobby Owsinski Media Group, 2017.
“DriveRack PA2.” [Online]. Available: https://dbxpro.com/en/products/driverack-pa2 .
“FabFilter Pro-MB.” [Online]. Available: https://www.fabfilter.com/products/pro-mb-multiband-compressor-plug-in .
“MultiRack.” [Online]. Available: https://www.waves.com/mixers-racks/multirack .
“Audinate Dante.” [Online]. Available: https://www.audinate.com/ .
“Compression. Fundamentals of audio compression [Kompressiya. Osnovy kompressii zvuka],” aNNiMON (Melnik Software), 06-Nov-2017. [Online]. Available: https://annimon.com/article/2926 .

Попередня у випуску Дослідження характеристик згорткової нейронної мережі на мікроконтролері ESP32-CAM Наступна у випуску Метод попередньої обробки ЕКГ сигналів для виявлення пізніх потенціалів передсердь та шлуночків

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Практичний метод оцінювання безпечних звуків для осіб із ПТСР

Анастасія Володимирівна Паренюк, PhD Дмитро Володимирович Паренюк, PhD, дослідник Катерина Л. Руденька

Мета. Дослідження має на меті вивчити зручність використання та ефективність методу оцінювання безпеки акустичного середовища щодо потенційно небезпечних стимулів для…

#ПТСР #акустика навколишнього середовища #MFCC #спектральна густина потужності

с. 359648.1-359648.12

10.20535/2523-4455.mea.359648

Експериментальне дослідження частотних характеристик MEMS-мікрофонів для моніторингу залізничного шуму

Віталій Р. Прус, канд. техн. наук, доц. Олексій Вікторович Богданов

Анотація – У статті представлені результати експериментального дослідження акустичних характеристик модульних MEMS-мікрофонів INMP441 та SPH0645 з метою їх застосування…

#акустичний моніторинг #MEMS-мікрофон #амплітудно-частотна характеристика #діаграма спрямованості

с. 359669.1-359669.6

10.20535/2523-4455.mea.359669

Акустична локалізація повітряних об’єктів та практична оцінка її точності

д-р техн. наук, проф. Сергій Анатолійович Найда, д-р техн. наук, доц. Олександр Іванович Дрозденко, канд. техн. наук, доц. Павло Васильович Попович, PhD, Assoc. Prof. Kateryna Serhiivna Drozdenko, канд. техн. наук Олександр Ігорович Нижник, канд. техн. наук Ярослав Іванович Старовойт

Через активне використання повітряних об’єктів виникає потреба в пасивних засобах їх виявлення. У роботі проведено експериментальне дослідження автоматизованого…

#обробка акустичних сигналів #локалізація джерела звуку #мікрофонні масиви #формування променю

с. 359830.1-359830.7

10.20535/2523-4455.mea.359830

Схожі статті

д-р техн. наук, проф. Сергій Анатолійович Найда, д-р техн. наук, доц. Олександр Іванович Дрозденко, канд. техн. наук, доц. Павло Васильович Попович, PhD, Assoc. Prof. Kateryna Serhiivna Drozdenko, канд. техн. наук Олександр Ігорович Нижник, канд. техн. наук Ярослав Іванович Старовойт, Акустична локалізація повітряних об’єктів та практична оцінка її точності , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Olexander Vasylovych Borisov, Лабораторний тестер сонячних елементів з динамічною реконфігурацією вимірювальної схеми , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна, Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Maksym Serhiiovych Fil, Dnys Yurevych Lebeddev, Leonid Mykolaiovych Pavlov, Підвищення стійкості цифрового телебачення до перешкод , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 5 (2019)
Антон Васильович Коцюбайло, д-р техн. наук, проф. Олександр Миколайович Лисенко, Розподілена архітектура системи Wi-Fi-керування активним ортезом верхніх кінцівок , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Arkadii Mykolaiovych Prodeus, Kseniia Victorivna Bukhta, Pavlo Vadymovych Morozko, Oleksii Volodymyroych Serhiienko, Ihor Valeriiovych Kotvytskyi, Oleksandr Oleksandrovych Dvornyk, Автоматизоване суб'єктивне оцінювання розбірливості мови при різних способах прослуховування , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 3 (2018)
Valerij Kostyantynovych Bohushevych, Lidiya Mykolayivna Zamarenova, Hlib Mykhaylovych Kotov, Mykhailo Ivanovych Skipa, Прецизійні ультразвукові вимірювачі рівня рідини в закритих резервуарах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Ірина Брика, Наталія Юріївна Філіпова, Двостороння система попередження учасників дорожнього руху на базі мікроконтролера ESP32 , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Anton Volodymyrovych Mnevets, Nataliia Heorhiivna Ivanushkina, Моделі сіамських нейронних мереж для класифікації серцевих аритмій за умов нестачі тренувальних ЕКГ сигналів , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 30 № 2 (2025)
Yana Vjyatsheslavivna Kabushka, Anton Serhiiovych Zotko, Ivan Viktorovich Kandrachuk, Oleksii Volodymyrovych Korzhyk, Дальність виявлення малих повітряних об’єктів наземною системою шумопеленгування , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 5 (2018)

1-10 з 133 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] G. M. Ballou, Ed., Handbook for Sound Engineers. Elsevier, 2008, ISBN: 978-0-240-80969-4.

[2] F. A. Everest and K. Pohlmann, Master Handbook of Acoustics, 7th ed. McGraw Hill TAB, 2022. URL: https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9781260473599 .

[3] G. Ballou, Ed., Handbook for Sound Engineers, 5th ed. Routledge, 2015, ISBN: 9781135016661, DOI: https://doi.org/10.4324/9780203758281 .

[4] S. Cecchi, A. Carini, and S. Spors, “Room Response Equalization—A Review,” Applied Sciences, vol. 8, no. 1, p. 16, Dec. 2017, DOI: https://doi.org/10.3390/app8010016 .

[5] A. Carini, S. Cecchi, F. Piazza, I. Omiciuolo, and G. L. Sicuranza, “Multiple Position Room Response Equalization in Frequency Do-main,” IEEE Trans Audio Speech Lang Process, vol. 20, no. 1, pp. 122–135, Jan. 2012, DOI: https://doi.org/10.1109/TASL.2011.2158420 .

[6] S. Cecchi, L. Palestini, P. Peretti, L. Romoli, F. Piazza, and A. Carini, “Evaluation of a Multipoint Equalization System Based on Impulse Response Prototype Extraction,” Journal of the Audio Engineering Society, vol. 59, no. 3, pp. 110–123, Mar. 2011, URL: https://www.aes.org/e-lib/online/browse.cfm?elib=15779 .

[7] M. Karjalainen and T. Paatero, “Equalization of Loudspeaker and Room Responses Using Kautz Filters: Direct Least Squares Design,” EURASIP J Adv Signal Process, vol. 2007, no. 1, p. 060949, Dec. 2006, DOI: https://doi.org/10.1155/2007/60949 .

[8] B. Bank, “Direct Design of Parallel Second-Order Filters for Instrument Body Modeling,” in Proceedings of the International Com-puter Music Conference (ICMC), 2017, pp. 458–468, URL: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download;jsessionid=39413A5E60F9E92F267B8C9F5BF6EF33?doi=10.1.1.151.2937&rep=rep1&type=pdf

[9] B. Bank, “Audio Equalization with Fixed-Pole Parallel Filters: An Efficient Alternative to Complex Smoothing,” JOURNAL OF THE AUDIO ENGINEERING SOCIETY, vol. 61, no. 1/2, pp. 39–49, Mar. 2013, URL: https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=16666 .

[10] V. Bruschi, V. Välimäki, J. Liski, and S. Cecchi, “Linear-Phase Octave Graphic Equalizer,” Journal of the Audio Engineering Society, vol. 70, no. 6, pp. 435–445, Jun. 2022, URL: https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=21794 .

[11] V. Bruschi, V. Välimäki, J. Liski, and S. Cecchi, “A Low-Latency Quasi-Linear-Phase Octave Graphic Equalizer,” in Proceedings of the 25th International Conference on Digital Audio Effects (DAFx20in22), 2022, pp. 94–100, URL: https://www.dafx.de/paper-archive/2022/papers/DAFx20in22_paper_32.pdf .

[12] C. Hoffman, “Dynamic EQs vs Multiband Compressors,” Black Ghost Audio, 13-Dec-2018. [Online]. Available: https://www.blackghostaudio.com/blog/the-difference-between-dynamic-eqs-and-multiband-compressors .

[13] S. Hosokawa, “Multiband compressor,” US 8,924,220 B2, 30-Dec-2014, URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/ae/73/10/224c15c9a44c95/US8924220.pdf .

[14] R. A. Orban, “Audio compressor combining feedback and feedforward sidechain processing,” J Acoust Soc Am, vol. 100, no. 2, p. 688, Aug. 1996, DOI: https://doi.org/10.1121/1.416271 .

[15] B. Owsinski, The Mastering Engineer’s Handbook, 4th ed. Bobby Owsinski Media Group, 2017.

[16] “DriveRack PA2.” [Online]. Available: https://dbxpro.com/en/products/driverack-pa2 .

[17] “FabFilter Pro-MB.” [Online]. Available: https://www.fabfilter.com/products/pro-mb-multiband-compressor-plug-in .

[18] “MultiRack.” [Online]. Available: https://www.waves.com/mixers-racks/multirack .

[19] “Audinate Dante.” [Online]. Available: https://www.audinate.com/ .

[20] “Compression. Fundamentals of audio compression [Kompressiya. Osnovy kompressii zvuka],” aNNiMON (Melnik Software), 06-Nov-2017. [Online]. Available: https://annimon.com/article/2926 .