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stadionのブログ一覧

2017年10月15日 イイね!

海苔波形をどうにかしよう!の巻

皆さんこんばんは。

本日は海苔波形をどうにかしよう!ということをテーマにお話をしたいと思います。

海苔波形というのはクリッピングした波形のことを指します。
具体的にはCDで表現できる音圧を超えて飽和してしまった状態です。
図で示すとわかりやすいと思います。
以下の図が元の波形とクリッピングした波形の違いです。

上の図赤い線が引いてある部分がクリッピングした部分です。これによって音割れが生じたり、正しい音源再生が出来ない場合があります。
最近のCD音源ではこのクリッピングした部分が大量にあり、波形全体を縮小してみると以下のように海苔のように上下ベッタリとした波形が現れることが多く、海苔波形と言われています。


今回はこのクリッピングによって失われた部分を補間してみよう!という試みです。
実はGauDioやDeclipといったソフトでそういった機能がついている物があります。
ですがどうせなら自分でプログラムしてやろう!ということでプログラムしました。完全な自己満足です笑
プログラム環境は例によって使い慣れているmatlabを使用しました。安く使えるのは学生だけなので学生の特権ですね。笑
フリーのoctaveでも同じことができると思いますし、Cにも移植はできると思いますが如何せん研究は常にmatlabで行っているので・・・。

というわけでクリッピングしている波形に対して4種類で場合分けしました。
基本的には線形補間です。そこに忘却係数を入れることによって、時間経過とともに波形の傾きが減少するようにしました。
(この辺のアルゴリズムは完全に思いつきなので公表できるレベルではありません笑)

matlab上ではwavを取り込むと-1から1のデータとして取り込まれるので、クリッピングしている値を閾値として設定しました。通常は0.99以上はクリッピングと判定しています。
忘却係数は0~1で設定しました。この値の変化具合で結果がどのように変わるか全く検討はしていませんが、とりあえず0.2位にしています。

それで、肝心の結果ですが以下のようになりました。
まずクリッピングしていない音源を用意します。古めの曲だとクリッピングしていないことが多いですね。それをわざと音圧を上げてクリッピングさせます。
次にプログラムを実行してクリッピングした波形を復元します。
最後に復元した波形とオリジナルの波形を比較します。どのくらいの補間ができているか一発で分かります。

まずはクリキンの大都会。

1番上がクリッピングさせた波形、その下はクリッピングした場所を示すラベル、3番目がオリジナルの波形、1番下が復元した波形です。
全体の概形はだいたい同じになりました。
次に拡大した図です。

1番上ではクリッピングしてしまった部分も、3番目と4番目の形を見るとほぼ同じになっているのが分かると思います。ちなみに2番目のラベルはどのくらいの長さクリッピングしているか示しています。3 of 3なら3サンプルぶんクリッピングしています。
一番大きなクリッピングしているところはやっぱり復元不可能ですね(^^;)

5サンプル以下ならまあまあ精度はあるのかなぁ…と思います。

次に残酷な天使のテーゼです。

うーん、補間具合はあまり上手くないなぁ…。

だーめだこりゃwwww

とまあ色々問題はありますが、とりあえず補完するサンプルは10サンプル以下にしてます。
某fripSiなんちゃらのonly my railなんちゃとかはクリッピングがものすごく激しいのでこれを使うとちょっと聞こえが楽になったりします。

まあ娯楽程度に作ったものという話でした。
本格的に波形の補間をしようと思ったらFFTして周波数特性からアプローチするべきなのかなと思います。

Posted at 2017/10/16 00:24:47 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2017年10月01日 イイね!

カロの新型のサイバーナビ(901系)はFIRか?IIRか?

こんばんは。

先日音の良さに驚きAVIC-CZ901を購入しました。

聴感上ではサウンドナビにも負けないくらいの高音質の音になっていると思いました。少なくともDEH-P01は目ではないくらい良くなっています…。

その原因はDSPのbit数向上によるものなのか?デジタルフィルタの違いなのか?ずっと気になっていました。

そこで調べてみました。

結果から言うと「新型サイバーはIIR、もしくは最小位相FIR」です!

なぜもしくはと書いたかなんですが、IIRと最小位相FIRの特性の違いが分からなかったからです(不勉強ゆえに・・・)

両方に共通して言えることは、サウンドナビの直線位相FIRとは違います。サウンドナビではFIRのみで実現可能な直線位相を用いているので周波数によって位相のズレが生じません。

具体的に言うと、インパルスを入力したとき(一瞬だけ音がなるような信号)では、IIRではフィルタを掛けると残響のようなものが生じます。これは位相のズレによるものです。直線位相FIRではこれが生じません。代わりにプリリンギングという、本来の音がなる前に本来のものとは違う音が生じる現象が起こります。以下の画像のようになります。


そして、IIRか直線位相FIRかの判別方法ですが、簡単に計測できる方法は2種類あります。一つ目は矩形波を流す、2つめはインパルス信号を流す方法です。

矩形波とは以下の波形のものです。

矩形波は基本となる周波数に奇数倍した周波数が足し合わされています。
例えば1000Hzの矩形波では1000Hz+3000Hz+5000Hz+…というようになっています。
よって位相がずれると矩形波が再現できなくなるのです。
今回は96kHz/24bitの500Hzの矩形波を流してみました。160Hz、-6dB/octのHPFと3.15kHz、24dB/octのLPFがかかっています。直線位相FIRであれば以下のようになります。

奇数倍の高次成分がLPFで削られるのでガタガタになりますが矩形はある程度保っています。その証拠に左右対称な波形ですよね。
CZ901の計測結果とIIRフィルタでの比較です。

はい、見事に一致しています。つまりこれは、直線位相ではないことを示しています。ついでに周波数特性を見ておくとこうなります。


さて、ここで直線位相ではないことがわかりましたが、今度はインパルスを見てみましょう。
一瞬の信号なので鳴らす方も測定機器もちゃんとしていないと恐らく測定自体が不可能です。幸いにも自分はインターフェースを持っているのでASIO経由でサンプリング周波数192kHzで録音しています。
インパルスは以下の波形です。

FIRの場合、矩形波のときと同じフィルタを掛けるとこうなります。

IIRの場合とCZ901の場合です。

はい、またも見事に一致しました。周波数特性は以下です。

測定機器のノイズとゲインの設定が甘々だったので高域がノイズだらけですが許してくださいw

というわけで見たとおりIIRもしくは直線位相FIRということが分かりました。
サイバーのSNRが高いのもこういうことが理由だったんですね。FIRよりIIRの方がSNRは稼ぎやすい(らしい)ので。
となると高音質なのはやはりDSP。演算のbit数がP01に比べ跳ね上がっていることやSRCでアップサンプリングして計算していることが高音質につながっているのだと思います。

どれだけ探してもクロスオーバーの記述にFIRの文字が無いわけだ・・・。早くカロも直線FIRの出してくれないかなぁ・・・。カロXで出してるんだし・・・。
Posted at 2017/10/01 22:32:14 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2017年09月17日 イイね!

備忘録的なブログ

こんばんは。

今日の内容は備忘録的なものなので読む必要はありませんw

内容としてはP01でのハイレゾ計画です。

昨日気付いたこととして、どうもAUXで鳴らすよりUSBの方がキレのある音がするぞと。
これについて検討をしました。

原因は、HF Playerの仕様かなぁと。

というのも、実はHF PlayerとDACの検討(PCMで流すかDSDを流すか)をした際に、f特を測るとどうも高域が丸められる、所謂LPFがかかった状態になっていました。

最初はDACの仕様かと思っていたのですがどうも違う模様。
というのも、nanoiONEを買ったので折角だからPCでも聴いてみようと思い、AudioGateを使って周波数特性を測ったのです。
そうするとHF PlayerとAudioGateで同じ音源を流してもHF PlayerだけがLPFが掛かっていたのです。

どういうことなのだろうと思い、HF Player以外のアプリを入れてみました。Neutronというソフトで、Androidで唯一ディザ処理をしてくれるソフトです。
ランダムノイズを付加することによって量子化bitが違っているときに量子化誤差を最小にしてくれるものです(この解釈が間違ってたら教えてください)。
これによって44.1kHz、16bitのデータを384kHz、64bitで処理して384kHz、24bitで出力してくれる…はず。

そしてこのNeutronで周波数特性を測るとAudioGateと同じで高域の減衰がありませんでした。
ただし、インパルス応答はHF Playerが一番収束が早い結果となりました。
高周波成分が少ない故に早く収束して見えるのでしょうか?

そんなこともあってHF Player、Neutron、P01のUSB再生で同じ音源を再生してみました。
まだしっかり聴いていないので確定とは言えないのですが、HF Playerだけ角が取れたような、少しキレにかけるというか鈍った音というか、そのような印象を受けました。

まだ憶測の段階なのでわかりませんが、AUXでハイレゾを入力させたときに音質が良いと感じたときは、AudioGateで再生した音源を再生したときでした。なので、これはプレイヤーの変更の価値アリということですね。

カーオーディオオフに向けてクロスオーバーやイコライザを出来る限り弄らないようにした故にこのような違いが浮き彫りになってくるとは思いもしませんでした。

もっと色々検討してAUXのシステムがダメそうなら大人しくハイレゾをダウンサンプリングしてUSBで再生するか、開き直って操作しやすいタブレットで継続するかですね・・・。

Posted at 2017/09/17 01:34:50 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記
2017年09月15日 イイね!

カーオーディオオフ

カーオーディオオフ昨日はカーオーディオオフでした。

この日のためにデッドニング追加、クロスオーバーとイコライザのやり直し、アンプ増設と色々弄ってきました。

デッドニングは吸音材による残響の低減、ドアの剛性アップによるスピーカーの確実なドライブ、またドアは完全に塞がず敢えて穴を残しておくことによって適度な抜けによる低域の制御を狙って行いました。穴を残したところはそこの上を吸音させて結果的に音が漏れないようにはしてありますが。

クロスオーバーはカットオフのスロープによる過渡応答(オーバーシュートや応答時間)を考慮し、出来る限り低次のものを利用。(-6dB/octや-12dB/octなど)。またそれに合わせ出来る限りイコライザ無しでクロスオーバーを使ってf特を調整。
参考:計測とフィルタ(その2:フィルタの周波数特性と波形応答) - 玉手箱 | オリックス・レンテック

イコライザはIIRシステムだと弄れば弄るほど位相が狂いますし、狙った周波数以外も影響を受けたり、残響時間(やインパルス応答の収束時間)が無駄に伸びてしまうことを避けるために、基本的には0dBにしています。どうしても左右で定位が狂ってしまう帯域は弄っていますが、若干の定位のブレは認めあまり大きく値は調整していません。
参考:ECLIPSE「TD725sw」が最高峰であり続ける理由 (2/5) - PHILE WEB

クロスオーバーとイコライザを見直すことによって、P01の長所である100dBのSNRを上手く表現できるようにしました。

アンプの増設はやはりミッド、ツイーターで同じ特性を持ったアンプを使うのが理想かなということで急遽購入w

この日の午前中にD700が届いてポン付けして臨みました笑
評価は…

こんな感じでまあまあ悪くはない感じでした。
音場についてはミッドとツイータがクロスしている周波数が影響しているのか右上と左下が強めに鳴っているとの結果に。
宇多田ヒカルもボーカルらしさを感じないのは自分も感じていました。
因みに先程修正したら500Hzが左ミッドからかなり強めに鳴っていました。
ツイーターも右を-2dB減衰させてみました。これで少しは改善されたかな?
またクロスの周波数も変えてボーカルの質感を上げました。
P01なので出音に限界はありますが、ハイレゾもこれで聴けるし暫くはこれで良しとします笑
あと皆さんにお聞きしたいのですが、なんちゃってハイレゾ環境はどうでしたか?個人的には宇多田ヒカルのAutomaticではハイレゾらしさが表現できていると思うんですが。

やはり人に評価してもらうと良いですね。調整をしまくっていると気づかなくなってしまうような粗が指摘されるので参考になります。
次変えるとしたらスピーカーとデッキ、どっちが良いんだろうか…。
皆さんお疲れ様でした。m(__)m


それにしても新型サイバーすんごい良い音だった…次は間違いなく買います。
あとプジョーもすごかった…
Posted at 2017/09/15 14:34:15 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記
2017年08月26日 イイね!

【お知らせ】カーオーディオオフ

【お知らせ】カーオーディオオフ
タイトル画像は7月のオフ会の時のを使用させてもらいましたw

という訳でBBQした時に話に上がった、カーオーディオオフを行いたいと思います。参加する方はコメントでお願いします。みん友さんまたは自分の知り合いの方なら誰でもOKです。

日程は9月13~15日(一番来れる人が多そうな日にします)でどうですか?

場所は例によって示野で。時間は20時頃を目安にしたいと思います。

9/14、20時頃に示野の例の場所でやります!

一曲では面白くないので、独断と偏見と意見で課題曲は以下にしました。

①鬼束ちひろ『月光』


②宇多田ヒカル『Automatic』


③2cellos『Smooth Criminal』


以上です。
データフォーマットはCDでもハイレゾでもwavでもflacでもmp3でも何でもアリとします!

こんな感じで皆さん如何ですか?
Posted at 2017/08/26 23:19:19 | コメント(7) | トラックバック(0) | 日記

プロフィール

「来週の土曜(25日)にサークルのライブがあるんですけど、お暇な人は是非お越しください!
今年は去年と違って文教会館となります^^;
http://melomelo.main.jp/category/melomelofestival/
何シテル?   11/18 23:48
某国立大学に通っている大学生を卒業して現在大学院生です。 SUZUKI Lapin→HONDA FIT RSと乗り継いできました。 外装内装基本的に全てDI...

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