Настройка DSP в автомобиле. Работа с задержками и согласование ФЧХ динамиков (USB-микрофон)

В прошлом посте завершили эквализацию каждого отдельного динамика и скорректировали уровни каждого излучателя (SPL) для соответствия общей целевой кривой.

Настройка DSP в автомобиле. Автоматическая эквализация и уровни (SPL).

Настройка DSP (процессора) в автомобиле. Завершаем автоматический подбор фильтров эквалайзера в REW, подбираем уровни динамиков (SPL) для последующего внесения в DSP (процессор)

GD PROJECTSGdenich

В этой части перейдем к другому непростому аспекту настройки: настройка задержек для согласования динамиков по времени сигнала и по фазе сигнала, анализирую импульсные характеристики динамиков и графики фазочастотной характеристики.

Зачем нам вообще это нужно?

Очень широко распространено мнение, что задержки необходимы для построения сцены. Очень часто формирование центрального образа в центре сцены пытаются выполнять задержками, но делать это только задержками неэффективно, и почему так я описал в прошлом посте.

В автомобиле основная проблема состоит в том, что наша основная точка прослушивания на водительском месте находится со смещением относительно центра, да еще и все излучатели системы на разных уровнях и разных удалениях от головы.

Такое неоптимальное расположение приводит к разному времени достижения сигнала от каждого динамика до точки прослушивания, а это сразу становится критичным для локализации образов в СЧ/ВЧ диапазоне.

Но что еще более важно, разница во времени оказывает непосредственное влияние на согласование фазочастотной характеристики динамиков как одной полосы (например твитеров), так и смежных полос (твитер/мидбас), а это приводит к эффекту гребенчатого фильтра в результате деструктивной интерференции звуковых волн. В итоге мы получаем:

• всевозможные провалы на разных участках частотного диапазона, страдает тональный баланс между динамика одной полосы;
• получаем плохое суммирование и провал (иногда очень глубокий) на стыке полос в точке кроссовера. Мы выбирали кроссоверы 24 db/oct для получения идеального суммирования, а в итоге можем получить провалы из-за несогласованности фазочастотной характеристики динамиков;

Получается, что задержками каналов на каждом отдельном динамике мы убиваем сразу двух зайцев:

• убираем разницу по времени достижения сигнала от каждого динамика то требуемой точки прослушивания, помогаем мозгу сориентироваться в звуковом пространстве и получить нормальную локализацию образов, без постоянной привязки к какому-то отдельному излучателю;
• даём возможность динамикам смежных полос нормально суммироваться в точке кроссовера;
• убираем влияние деструктивной интерференции двух звуковых волн от динамиков одной полосы, что позволяет нам уйти от жутких провалов, и получить нормальный тональный баланс, которого мы добивались во время эквализации каждого отдельного динамика. Наша задача — сохранить этот тональный баланс при совместной работе динамиков, иначе вся предыдущая работа была напрасна.

Надо учитывать, что выполнить полное согласование фазочастотной характеристики на всех динамиков невозможно, так как только в идеальных условиях фаза сигнала динамика линейна, в зависимости от частоты. Однако салон, комплекс переотражений в салоне, фильтры кроссоверов, целый набор фильтров эквалайзера, все они вносят огромный объем нелинейных изменений фазы, и на отдельных участках частотного диапазона фаза сигнала даже двух одинаковых динамиков будет разной.

Надо иметь в виду, что разные типы фильтров кроссоверов, разные типы и добротности фильтров эквалайзера (IIR), а также их комбинации (например на узком участке), вносят свои изменения в фазу сигнала в точках их работы (исключением можно считать только очень широкие фильтры и FIR фильтры). Поэтому у каждого динамика график фазочастотной характеристики будет свой, и с этим реально ничего не сделать, с этим надо просто работать.

Приятная новость, что человеческое ухо достаточно некритично к нелинейным фазовым разночтениям, если они конечно не приводят к полным противофазным состояниям и не сильно влияют на общий тональный баланс. Поэтому можно принять, что на СЧ/ВЧ определенная нелинейность фазы не очень важна, но важно время доставки сигнала в точку прослушивания.

На НЧ диапазоне мы наоборот более критичны к несогласованности фазочастотных характеристик излучателей. На мидбасах это может приводить к потере атаки на басе, "размазанности" и потери плотности, а при стыковке мидбаса и сабвуфера мы можем продолжать локализовать сабвуфер в багажнике, даже если в точке кроссовера мы получили хорошее суммирование.

"Вытащить" сабвуфер из багажника и полностью слить его воедино с мидбасами, и получить эффект "баса с капота", возможно только при согласовании фаз мидбасов и сабвуфера в точке кроссовера. При этом по времени они могут не совпадать совсем, что является влиянием общей групповой задержки сабвуфера в салоне автомобиля.

Поэтому мы выберем следующую упрощенную стратегию при настройке задержек:

• СЧ/ВЧ стараемся согласовывать по времени сигналов, но проверяем графики фазы в точке кроссовера (возможно нам даже потребуется сменить полярность какой-нибудь из полос);
• Саб/мидбас согласовываем по фазе сигналов;

В дополнении мы, конечно, можем поработать и с фазой динамиков на отдельных участках частотного диапазона, для лучшего суммирования. Но это доступно для владельцев DSP с всепропускающими фильтрам (All-pass filters). Но надо учитывать, что любой all-pass фильтр вносит корректировку в фазу сигнала и в зависимости от добротности фильтра, и "смещает" график фазы относительно опорной частоты фильтра как вперед, так и назад (но не меняют амплитуду). Поэтому тут мы тоже ограничены в масштабах применении этого инструмента, так как исправления фазы на отдельном участке может привести к проблемам фазового согласования на тех участках, где их раньше не было, надо искать баланс.
Но All-pass фильтры мы тоже разберем, и как раз в ходе текущей настройки их применение было бы желательным, подробности чуть позже.

Написал много странный вещей, надо перейти к практической реализации.

Способы настройки задержек каналов в DSP.

Задержки каналов в DSP задаются в мс (миллисекунды) или в см (сантиметры). Основной способ ввода задержек в DSP - в миллисекундах, ввод задержек каналов в сантиметрах используется при расчете только разницы расстояния между динамиками.

Есть два основный способа настройки задержек каналов:

• расчет задержек с помощью рулетки/линейки/лазерного дальномера. Этот способ подразумевает:
  • замер расстояния от единой точки прослушивания (у подголовника по центру между ушами) до каждого отдельного динамика;
  • определение самого дальнего динамика, и расчет разницы расстояния от самого дальнего динамика до всех остальных;
  • полученную разницу по каждому динамику вводят в сантиметрах в поле задержки по каждому каналу в софте DSP;
  • либо переводят полученные разницы расстояния в миллисекунды из расчета например для разницы расстояния в 50 см:

50 см / 100 / 343 м/с x 1000 = 1,4577259475 мс;

Вот пример ввода задержки в сантиметрах, при этом надо переключить режим ввода задержки в именно в см:

А вот уже переключения режима ввода задержки в миллисекунды, и софт DSP сразу пересчитывает введенное значение задержки в сантиметрах в соответсвующее значение в миллисекундах. Как видим, получили значения как в нашем расчете выше (почти, с учетом шага задержки в DSP):

• расчет задержек с помощью получения импульсных характеристик динамиков в REW:
  • выполнение замера импульсной характеристики (Impulse response) для каждого динамика;
  • анализ полученных данных, сравнение времени старта или пика каждого импульса и получение значения задержки в миллисекундах относительно самого дальнего динамика;

По факту приходится сталкиваться со следующим:

• тяжело определить точное положения до динамика. Если с твитерам и серединками еще нормально, они в прямой доступности и по оси, то вот с мидбасами за сетками дверных панелей где-то в глубине двери, и сабвуфером, который направлен либо в сторону крышки багажника / 5-ой двери, либо в противоположную обшивку багажника, определить точное расстояние уже сложнее. Тем более что акустическим центром динамика обычно не является защитный колпак на диффузоре самого динамика.
• комбинация фильтров кроссоверов и фильтров эквалайзера влияют на значение групповой задержки динамика, и часто получается, что расчет задержки из физического расстояния до динамиков может не соответствовать акустическому расстоянию, то есть реальной разнице доставки сигнала до точки прослушивания. Зачастую разные комбинации фильтров для одного и того же динамика могут потребовать разных значений задержки. Возможно разница будет и не очень большая, 0,2-0,3 мс, но это вполне влияет на согласование фазочастотных характеристик динамиков, а значит хуже суммирование при совместной работе.
• сабвуфер: значение групповой задержки сабвуфера в автомобиле обычно так велико, что его физическое расстояние до точки прослушивания относительно мидбасов зачастую не соответствует тому значению задержки, которое нам нужно применить для согласования графиков фаз сабвуфера и мидбасов. А значит нам приходится всё равно искать значение задержки сабвуфера на слух, чтобы "вытянуть" сабвуфер из багажника.

Получение импульсных характеристик динамиков

Для того чтобы мы могли получить данные о времени прихода сигнала в точку прослушивания, разницу между ними, и реальные графики фазочастотной характеристики динамиков требует выполнить замер импульсной характеристики динамиков.

По факту, это основной тип измерений в REW. Выполняется он в окне "Meausure":

Для получения относительных значений о времени начала каждого импульсного графика, REW необходима точка отсчета (timing refrence).

Для формирования результатов импульсной характеристики динамика REW использует тестовый сигнал - свиптон (от 20 Hz до 20 kHz). При этом, для определения разницы во времени отдельных импульсов используется сравнение результат реального замера с референсным значением. И тут у нас два варианта:

• использование схемы замера с Loopback:
  • сигнал для измерений, который пойдет на динамик, направляется через один канал аудио интерфейса / звуковой карты;
  • при этом копия сигнала с выхода аудио интерфейса / звуковой карты сразу подаётся на один из его входов #1, а сигнал с микрофона на другой вход #2.
  • REW выполняет кросс-корреляцию двух сигналов: сигнал, который вернулся сразу с выхода на вход #1, и сигнал, который прошел через связку процессор -> усилитель -> динамик -> микрофон -> вход #2.
  • исходя из полученных данных REW может дать точную информацию о времени старта импульса динамика и фазе;

• использование акустического тригера в сигнале (acoustic timing refrence), для определения старта импульса:
  • в тестовый сигнал добавляется специальный звук - акустический тригер (timing refrence), который используется REW для синхронизации времени старта импульсов.
  • REW детектирует акустический тригер, у всех измерений использует его за нулевую точку, а вот старт импульса уже считает относительно тригера.

Казалось бы, второй вариант гораздо проще, не нужны эти схемы с Loopback, аудио интерфейсы и прочее. Но тут есть ограничения:

• акустический тригер - это специальный добавленный шумовой всплеск до начала основного свиптона, на частоте около 4 кГц, его обычно не могут нормально отыграть мидбасы / саб, ну и отдельные серединки с низкой подрезкой кроссовером. Он изначально удобен в домашке, когда отдельные колонки имеют твитеры, и они данный сигнал воспроизводят;
• использование популярных USB микрофонов: USB-микрофон - это комплексное устройство, со своим АЦП внутри, с USB выходом. Грубо говоря у него отдельная звуковая карта. Сигнал с тестовым сигналом мы подаём с одного устройства (звуковая карта ноутбука или внешняя USB карта), а сигнал получаем и обрабатываем на другом внешнем устройстве. Звуковая карта в ноутбуке / usb-карта и звуковая карта в USB-микрофоне имеют свои тактовые генераторы для задания опорной частоты тактования, а как известно у каждого тактового генератора есть свои допуски как в плюс, так и в минус. В итоге частота сеплирования с двух устройств по факту может не совпадать, это явление называют смещением тактовой частоты (clock drift), и оно прямым образом влияет на возможность сравнивать временные характеристики полученного импульса, один импульс будет сжат по времени, другой наоборот растянут, их нельзя так сравнивать.

Ввиду этих особенностей, долгое время считалось, что выполнение настроек задержек в DSP используя импульсные характеристики динамиков в REW с помощью USB микрофона по сути нереализуемо. Приходится иметь второй комплект XLR микрофона с аудио интерфейсом. А зачем вообще два микрофона, выбрасываем USB микрофон, используем только один?

С помощью данной методики можно спокойно использовать наш удобный USB микрофон, и выполнить необходимые операции, при этом определенные настройки в REW позволят нам нивелировать смещения тактовой частоты разных устройств (звуковой карты ноутбука и самого микрофона).

Мы подробно разберем два метода. В этом посте мы рассмотрим метод с опорным твитером и USB- микрофоном, а в следующем посте рассмотрим вопрос замеров с Loopback на аудио интерфейсе, подготовку кабеля / переходников для Loopback.

Замер импульсной характеристики с помощью опорного твитера и USB- микрофона:

Основная идея метода с опорным твитером заключается в следующем:

• так как нам нужна одна точка отсчета, а также нужен динамик, который сможет воспроизвести акустический тригер (на частоте 4 кГц), то мы можем использовать дальний твитер (правый твитер в автомобилях с левым рулем),
• этот твитер будет служить точкой отсчета для все остальных динамиков, и для самого себя;
• акустический тригер мы будем воспроизводить с одного канала звуковой карты ноутбука (или USB карты), например с правого выходного канала (R), а тестовый сигнал свиптона направлять на левый выходной канал (L);
• в DSP мы сделаем временное изменения в матрице каналов:
  • на каждый из выходных каналов DSP, кроме правого твитера, мы поставим на вход только левый (L) канал линейного входа DSP,
  • то есть, вход левого канала (L) будет служить источником для всех выходных каналов, кроме канала правого твитера,
  • на правом твитере мы включим только правый входной канал (R):
• когда мы будем выполнять замер правого твитера, мы будем направлять и акустический тригер, и сигнал свиптона в правый канал (R) из REW, а когда будем делать замер других динамиков, мы будем направлять свиптон только в левый канал (L), а тригер в правый (R);

А как же фактор смещения тактовой частоты (clock drift) при использовании USB микрофона?

В REW для этого появилась функция компенсации этого неприятного момента за счет добавления дополнительного акустического тригера уже после тестового свиптона. По результату измерений REW оценит разницу между двумя тригерами, в начале и конце, и пересчитает разницу в семплах относительно исходного значения, и скорректирует его уже в результате измерения.

Итак, подключение и настройки измерений в REW.

Для подключения аудио выхода ноутбука к процессору можно использовать кабель TRS 3,5 Jack -> 2 RCA:

В Hellion HAM 8.10DSP кабель подключим на вход AUX:

В настройках софта DSP выберем наш вход AUX, а на вкладке Микшера назначим левый входной канал AUX L на все выходные каналы кроме правого твитера, а для канала правого твитера (тут CH2) включим только правый канал AUX R

Теперь переходим в REW.

В окне настроек "Prefrences" на вкладке "Analysis" нужно поставить галку напротив пункта "Adjust clock with acoustic ref" для включения функции компенсации смещения тактовой частоты:

На вкладке "Soundcard" нужно выбрать наш аудио выход ноутбука, проверить выбор микрофона:

Закрываем окно настроек, переходим в окно "Measure":

Здесь нам нужно выбрать следующие параметры для проведения измерения:

• Type: SPL;
• Name: задаём значение измеряемого динамика, включаем "Use as entered" чтобы к имени не добавлялось лишних данных;
• Settings: Length: 256k (время свиптона будет 5,5 с);
• Timing: Use acoustic timing reference;
• Output: значение аудио карты и канал "L" (для правого твитера будем использовать выход R или L+R);
• Ref output: канал "R";

Теперь, для того чтобы сделать замер отдельного динамика, нам нужно в софте DSP поставить на mute все каналы, кроме того, который замеряем, и кроме канала правого твитера, который у нас воспроизводит акустический тригер и он должен быть активен всегда.

Наш микрофон крепим на подголовник, ориентировочно капсюль микрофона должен быть в точке центра головы в точке прослушивания. Я спроектировал и напечатал для микрофона специальный кронштейн на подголовник, могу позже сделать отдельный пост по данной модели.

В моём случае, для начала предлагаю выполнить замер самого правого ширика, который и является опорным для измерений.

Выключим все остальные каналы в DSP:

В окне Measure в REW выбираем для сигнала свиптона выход R (или L+R) и нажимаем кнопку Start

По результату измерения у нас сформирует график импульсной характеристики на вкладке Impulse:

Проверьте, чтобы вертикальная шкала графика была в процентах (%).

С таким масштабом графика тяжело работать, поэтому использую кнопки масштаба увеличиваем представления графика:

При этом, если во время масштабирования график "убежит", то его можно вернуть с помощью перемещаемого окна импульса под нижней шкалой. Нам требуется такое масштабирование, при котором на нижней шкале мы бы имели значения с шагом 200-500 микросекунд, что бы видели значения в 1-2 миллисекунды.

Теперь выполнил замер левого ширика. Отключаем mute канала левого ширика в DSP (канал правого ширика у нас всегда включен):

Выбираем в окне "Measure" в REW для свиптона левый канал (L), тригер у нас летит в правый канал "R", даём название новому измерению (всегда можно переименовать после) и нажимаем кнопку "Start":

Как видим графики импульсов почти повторяют друг друга. А теперь нам было бы интересно посмотреть, на сколько два импульса разнесены между собой по времени.

Для этого мы можем воспользоваться окном "Overlays", выбрать на нем вкладку "Impulse", и отмасштабировать по вертикальной и горизонтальной шкале, чтобы представить два графика в удобном виде. Не забываем активировать левой кнопкой мыши каждый из графиков в панели выбора измерений слева:

Тут мы видим, что начало импульса и пик импульса левого ширика (TW L) заметно раньше по времени, чем начало и пик импульса у правого ширика (TW R). И этого логично, потому что левый ширик находится гораздо ближе к точке прослушивания, из которой мы выполняем замер, чем правый ширик. Поэтому нам сейчас нужно согласовать их по времени.

Для того чтобы понять, а что значит "согласовать по времени" в нашем случае можно посмотреть с помощью правого клика мышью в поле графиков и выбора функции "Time align"

После нажатия кнопки мы увидим, что наши графики импульсом наложились друг на друга, совпали и старт импульса (когда REW зафиксировал самое минимальное начальное изменения энергии импульса) и пик импульса (где энергия импульса достигла своего максимума - 100%):

Стоит отметить, что такое совпадение и старта импульса, и пика импульса можно наблюдать на импульсах динамиков, в которых есть значительный объем ВЧ составляющей: твитеры, серединки. На мидбасах с низким LPF фильтром формы и время пика иногда могут сильно различаться и не совпадать по времени со стартом импульса. Это будет видно дальше.

К сожалению, когда мы активируем функцию "Time align", REW нигде не пишет в окне Overlays, какую разницу по времени потребовалось вычесть, для согласования. Поэтому отменяем эту функцию кнопкой "Undo t=0 changes" (по правому клику мыши) и используем другие инструменты:

Так как мы поняли, что для согласования графиков по времени нам требуется совместить начала импульсов или пики (для ВЧ), мы можем использовать инструмент "временной рулетки", доступной при нажатии клавиши Ctrl и правой кнопки мыши на графике, с помощью которой мы можем выполнить замер времени между элементами графиков:

Тут видно, что я поставил начальную точку на старт импульса левого ширика (TW L), и конечную точку в районе старта импульса правого ширика (TW R), а инструмент посчитал разницу по времени между точками, и также дал разницу с метрах.

Еще один инструмент, который я использую гораздо чаще, так как в нем можно согласовать и импульсы и фазы динамиков. Закрываем окно Overlays, переходим на вкладку "All SPL" в главном окне, щелкаем правой кнопкой мыши на графике, и в сплывающем меню выбираем "Alignment tool"

В окне инструмента "Alignment tool" нам надо выбрать нужные измерения, которые мы будем согласовывать по времени импульсов (или фазе), в нашем случае это TW R и TW L. При этом я обычно верхним ставлю тот динамик, который оказывается дальним, а снизу выбираю тот динамик, которому нужно будет задавать задержку.

Выбираем тип согласования как"Impulse alignemnt", выбираем сглаживание "1/3 smoothing", проверяем, что стоит галка на "Show impulse response"
И тоге мы видим, что в верхней части поля графиков у нас представлены графики АЧХ двух выбранных динамиков, а в нижней части поля графиков мы видим графики импульсной характеристики:

Можно отметить, что на верхнем графике АЧХ представлен прогнозируемый график суммирования АЧХ при совместной работе двух динамиков, черной линией, а также график идеального суммирования АЧХ двух динамиков, пунктирной линией, к которому нужно стремиться.

Честно сказать, в нашем случае не всегда на него можно полагаться, так как измерения АЧХ были сделаны с фиксированной позиции, и не учитывают все особенности вокруг точки измерения, которые мы реализуем в методе измерения с помощью подвижного микрофона. Но на НЧ это вполне может работать, так как там отклонения графиков с подвижным микрофоном и графиков в статического положении незначительные.

Вопрос по масштабированию графиков импульсной характеристики. В окне инструмента нет отдельных кнопок масштаба, но зато график масштабируется путем перемещения выбранной частоты на графике АЧХ сверху кнопкой мыши.
Например, наиболее удобным для сравнения будет масштабирование графика на частоте 10 kHz. Я просто делаю щелчок на графике АЧХ левой кнопкой мыши, и вижу изменения масштабирования импульсов:

А теперь можем приступить к согласованию. В окне "Alignment tool" просто двигаем движок мышью "Fine delay adjustment" и перемещаем график TW L относительно TW R, при этом в ячейке "Delay" будет указываться значение задержки в миллисекундах (ms). Удобно даже выделить этот движок и делать изменения стрелками право/лево на клавиатуре:

Совмещаем наши графики импульсов и получаем значение требуемой задержки:

Еще одни способ:

После выполнений замера каждого динамика, REW для каждого измерения в левой панели основного окна указывает ряд параметров измерения, в том числе абсолютную задержку относительно референсной точки:

Уже используя эти данные можно рассчитать задержку между динамиками по формуле:

Задержка (мс) = 𝜟t TW R - 𝜟t TW L (𝜟t дальнего - 𝜟t ближнего);

Задержка (мс) = (-0,0618) − (-1,169) = 1,1072 (мс)

Есть еще вариант расчета смещения общей задержки системы по самому дальнему динамику, внесения смещения в настройки измерений, и выполнение последующих от одной точки расчета. Но мне такой способ кажется в этом случае требует больше телодвижений с повторными замерами, и он больше подходит к варианту с замерами с Loopback.

Значение полученной задержки мы уже вносим непосредственно в DSP для канала левого ширика, нам нужно его задержать на 1.11 мс, чтобы старты импульсов двух динамиков в точке замера совпали по времени, а значит звуковая волна от каждого динамика пришли в точку прослушивания в одно и то же время (по крайней мере стараются):

Можно выполнить контрольный замер левого ширика и проверить что получилось:

Очень близко. Для перфекционистов можно еще поиграться сотыми долями миллисекунд, но надо учитывать, что выполнение замеров с акустическим тригером подразумевает крайне минимальное, 1-2 десятка микросекунд, но отклонения. Они не имеют какого-либо значения для конечного результата, поэтому снайперить там тоже не стоит.

Теперь проверим мидбасы. Выполним замер каждого мидбаса отдельно.

В этот раз в окне Measure отправляем сигнал свиптона в левый канал (L), а в DSP включаем канал правого твитера (ширика) и канал одного из мидбасов:

Запускаем измерение каждого мидбаса и получаем следующие импульсы:

Как видим формы импульсов достаточно сильно отличаются друг от друга. Если бы у мидбасов в системе был бы шире частотный диапазон, с большей долей СЧ/ВЧ составляющей, то импульсы были бы иные по форме, ближе к тем, что мы видели у шириков.

А вот сравнение импульсов мидбасов с импульсом шириков:

Уже сейчас можно сказать, что мидбасы между собой в фазе, и мидбасы с шириками в фазе, потому что на графиках видно, что направление движения на старте импульсов выполняется в одном направлении, вниз.

Если бы один из мидбасов был в противофазе, то картина была бы следующая:

Если мы используем Time Align в окне "Overlays", то увидим, как импульсы должны синхронизироваться по времени:

Используем Alignment tools для определения требуемой задержки:

Если использовать данные по задержкам в информации по каждому измерению, то получим:

Задержка (мс) = 𝜟t MID R - 𝜟t MID L = (1,057) − (-0,5092) = 1,5662 (мс);

Внесем задержку в канал левого мидбаса:

И можем сделать повторный замер:

На НЧ нам бы, конечно, посмотреть еще графики фаз мидбасов, особенно в нижней половине ниже 250 Hz. Сделать это можно опять в окне "Overlays", либо в окне "Alignment tool":

Здесь я применил сглаживание графиков фаз 1/6

Что мы видим на графике фаз двух мидбасов:

Мы видим, что от 30 Hz до 80 Hz согласование фазочастотной характеристики неплохое, потом начинается разброс.
На участке 200 Hz, 370 Hz, 550 Hz, мы можем видеть определенные развороты фазы на правом мидбасе. На левом мидбасе видим узкий разворот на участке 80-90 Hz.
Всё это совокупное влияние комплекса переотражений и фильтров эквалайзера и кроссоверов. Не сказать что это криминал, но определенный эффект на суммарную АЧХ они имеют. Для устранения подобных разворотов на одном динамике можно пересмотреть фильтры эквалайзера, проверить, где имеется плотная группа фильтров с высокой добротностью в разном направлении на проблемном участке АЧХ, что-то применить иначе.

А владельцы DSP с всепропускающими фильтрами (All-pass) могут точечно скорректировать отдельные участки All-pass фильтрами с высокой добротностью. На Hellion HAM 8.10DSP их нет, но как это работает я покажу в следующем посте, когда будем разбирать метод с Loopback, я использую DSP на ADAU1701, там мы попробуем что-то исправить.

Теперь нам надо согласовать по времени ширики и мидбасы. Для этого нам потребуется выполнить замер обоих шириков вместе, а затем выполнить замер обоих мидбасов вместе.

Получаем такую картину с импульсными характеристиками двух пар в окне "Overlays":

Как видим, поймать старт импульсов очень непросто, разница в длинах волн и соответственно в форме импульсов очень существенная. Вот как предлагает согласование по времени двух импульсов REW:

В Alignment tool у нас получается что-то следующее:

Задержка (мс) = 𝜟t MID - 𝜟t TW = (1,059) − (-0,0768) = 1,1358 (мс);

Чтобы нам сейчас применить задержку в 1,14 мс, нам нужно эту задержку внести в оба канала шириков. Как мы помним, левый ширик мы уже придерживали, при согласовании с правым, у него уже есть задержка. На правом ширике (опорном) у нас нет задержки.
Поэтому, просто добавляем задержку 1,14 мс к текущей задержке канала левого ширика (1,11 мс + 1,14 мс = 2,25 мс), устанавливаем новую задержку на канал правого ширика:

Теперь выполняем новый замер обоих шириков вместе, и обоих мидов вместе для проверки.

В итоге получилось таким образом:

Если мы посмотрим на график фаз двух пар динамиков в диапазоне стыка полос, то мы увидим, что у нас есть отдельный разворот фазы мидбасов на 440 Hz:

Такой разворот даёт снижение суммирования в зоне кроссовера на 1,5-2 dB. Это не самое страшное, что могло бы случиться, неравномерность фазы есть на всем протяжении частотного диапазона у всех пар динамиков. Мы не можем сделать её идеальной, но всё, что могли, мы постарались предпринять.
Можно здесь отработать All-pass фильтром, и задать такое же смещение и ширикам, для согласования графиков фаз, но надо будет смотреть более детально каждый из динамиков.

Теперь самое интересное, сабвуфер. Выполняем замер сабвуфера, можно один канал, чтобы не отправить микрофон в клип:

Прошу обратить внимание на горизонтальную шкалу времени 😁

А вот сравнение импульса саба и обоих мидбасов в окне Overlays:

Что тут видно сразу? То, что начальный пик у мидбасов направлен вниз, а у сабвуфера вверх:

Это сразу говорит нам о том, что сабвуфер у нас в противофазе относительно мидбасов, и иногда согласовывать его по времени/фазе мы можем очень долго, задержка там будет большая. Поэтому разворачиваем фазу сабвуфера на 180° в DSP, и можем сделать повторный замер.

По результатам повторного замера видно, что ситуация исправилась:

Как мы и обговорили ранее, согласование мидбасов и сабвуфера по старту импульсов еще сложнее, а зачастую не имеет того эффекта, как согласование по фазе в зоне кроссовера.

Для этого мы опять откроем инструмент "Alignment tool", и сразу перейдем в режим согласования графиков фазы. Можем сразу быстро выбрать диапазон 10-200 Hz в поле графиков АЧХ выше:

Как мы видим на графике, фаза саба и мидбаса в районе 70 Гц, и выше, и ниже, достаточно близки друг другу, уже хорошо.
А вот как графики фаз выглядят при изначальном состоянии сабвуфера, когда он оказался в противофазе относительно мидбасов:

Как мы видим, разница фаз мидбаса и сабвуфера на частоте 70 Hz составляет 115° (140°+(-105°)-360° =-115°), а это очень много. И это даже видно на графике АЧХ сверху, где видно, что прогнозируемая сумма графиков имеет очень большие провалы.

Мы можем попробовать всё такие свести графики фаз мидбасов и сабвуфера на 70 Hz, когда сабвуфер у нас в противофазе. Сделать быстро можно это указав "Delay range (ms)" как диапазон от -10 до 10 мс, поставить курсор на графике АЧХ в верхней части на 70 Hz, и нажать кнопку "Align phase as cursor"

В итоге мы получили задержку в -4.45 мс. Что это значит? Мы договорились ранее, что вверху мы указываем дальний динамик, а снизу ближний, и получаем задержку, на которую надо задержать ближний динамик (нижний). Тут у нас задержка получилась отрицательная. Т.е. в этом случае нам надо задержать не саб, а все остальные динамики (оба ширика и оба мидбаса) относительно сабвуфера. И если посмотрим на значения выше, то получается, что у нас саб на 1,5 метра дальше, чем мидбасы, как будто в микроавтобусе.
Также видим, что график фаз ниже 70 Hz моментально начал расползаться.

Посмотрим вариант сабвуфера с инвертированной фазой и согласованием фаз сабвуфера и мидбасов на 70 Hz:

Тут у нас картина приятнее. Да, после 80 Гц и выше график тоже начинает разбегаться, но на моём опыте, такая согласованность фаз сабвуфер и мидбаса ниже 80 Гц просто "убирает" саб из багажника, и по ощущениям наделяет своими суббасовыми возможностями все динамики спереди или капот. Поэтому мы оставим данный вариант, и внесем задержку 2,4 мс в DSP.

Кстати, если посмотрим на информацию о времени старта импульсов в служебных данных измерения саба и мидбасов, то увидим, что нам нужна задержка:
(3,079) − (-0,0977) = 3,1767 (мс);
В принципе, относительно близко, но при такой задержке графики фаз у нас немного разбежались бы.

Как видим, у нас остался без задержки только один канал — правый мидбас. Он реально самый дальний динамик у меня в системе. Зачастую правый мидбас в двери может конкурировать за звание самого дальнего динамика с сабвуфером, всё зависит от того, как он расположен, и какую фазочастотную характеристику он имеет.
Но чаще бывает, что физическое расположение саба в автомобиле, сантиметры до точки прослушивания, нельзя брать как значение для расчета задержки, слишком высокое значение групповой задержки, влияние салона на фазу сигнала, всегда придется корректировать для получения плотного, слитного и артикулированного баса в точке прослушивания. И полученное значение задержки при достойном звучании не будет сходиться с сантиметрами разницы расстояния то реального места установки.

Я думаю, что любители и активные пользователи Smaart/OSM и обратного Loopback, имея отработанный навык, быстрее выполнят согласование фаз динамиков путем онлайн подбора задержек. Особенно учитывая, что мы в любом случае замеры делаем со статической позиции.
Но тем, кому выполнить анализ, подумать, посмотреть, смоделировать разные варианты и определиться не спеша ближе по душе, думаю понравится данный вариант. Многие люди для настройки задержек еще используют HOLMImpulse, где можно выполнять замеры одного и того же динамика в одно измерение в панели справа, не плодить, несколько замеров. Но софт очень старый, хотя и рабочий, а в REW мне вполне комфортно.

Следующим этапом будет проверка совместной работы динамиков, как отдельно пар, так и связок для проверки суммирования на участках кроссоверов. Данную работу мы выполним на этапе ручной доводки системы, где будет вносить мелкие корректировки и "поправки и добавления от шеф-повара"

Следующим постами у нас пойдет такая же работа по настройке задержек, только уже с помощью аудио интерфейса и XLR микрофона, с использованием Loopback, разберем как подготовить переходники и кабели для Loopback, какие настройки задать в REW для разных комбинаций входных и выходных каналов аудио интерфейса.
Ну и пост про бусты эквалайзера. У меня на руках появился реальный Hellion HAM 8.10DSP, подключим его на столе, и проверим, какие запасы по уровню есть у него, как это проверить, и в каких случаях мы можем поймать клиппинг на выходах, если будет применять бусты эквалайзера.