Нужны звуковые эффекты из Batty побитно

Цитата:

---

Сообщение от Dexus

Это разве что в плохом эмуляторе не будет никакого ФНЧ. В том же старом добром Unreal он вполне приличный (свертка по х64 оверсемплинга)

---

Тогда к чему твой вопрос? Если эмулятор хороший - то его аудиосигнал будет чистым и не будет нуждаться в обработке звуковым редактором. Если эмулятор плохой - то аудиосигнал будет необратимо искаженным, и обрабатывать его в звуковом редакторе будет бесполезно.

В обоих случаях звуковой редактор не нужен.

Звуковой редактор может пригодиться для монтажа звука или наложения спецэффектов. А улучшить с его помощью исходно плохое качество звука невозможно.

- - - Добавлено - - -

Цитата:

---

Сообщение от ZXMAK

то можно потом обрабатывать его в звуковых редакторах и даже лучше чем это сделает эмулятор.

---

Если в звуковом редакторе можно сделать лучше, чем делает эмулятор - то это значит, что эмулятор нуждается в улучшении обработки сигнала.

Нет таких секретных волшебных методов обработки сигнала, которые можно было бы реализовать в звуковом редакторе и нельзя - в эмуляторе.

Цитата:

---

Сообщение от Barmaley_m

Если эмулятор хороший - то его аудиосигнал будет чистым и не будет нуждаться в обработке звуковым редактором. Если эмулятор плохой - то аудиосигнал будет необратимо искаженным, и обрабатывать его в звуковом редакторе будет бесполезно.

В обоих случаях звуковой редактор не нужен.

---

Это не совсем так. Если запись сделана на родной частоте сэмплирования, т.е. без децимации, то никаких искажений в записи не будет, т.к. сигнал будет сохранен в том виде как он проэмулирован в эмуляторе и это дает возможность накладывать на него гораздо более качественные фильтры и более сложную обработку, чем это возможно в эмуляторе, где важна скорость эмуляции.

Ваше утверждение будет почти справедливым, если запись сделана после децимации. Дело в том, что фильтр нужно применять до децимации. Поэтому если децимация сделана в эмуляторе, то и фильтр будет применен тот, что в эмуляторе. После этого уже ничего не сделаешь. В эмуляторе не может быть высококачественного фильтра, т.к. эмуляторы заточены на скоростную обработку в реальном времени. Применять тяжеловесные высококачественные фильтры в эмуляторе нет возможности.

Цитата:

---

Сообщение от Barmaley_m

Если в звуковом редакторе можно сделать лучше, чем делает эмулятор - то это значит, что эмулятор нуждается в улучшении обработки сигнала.

Нет таких секретных волшебных методов обработки сигнала, которые можно было бы реализовать в звуковом редакторе и нельзя - в эмуляторе.

---

Конечно можно, только с высококачественным фильтром эмулятор будет так тормозить, что в лучшем случае 1-2 фпс будет. А в аудиоредакторе такой-же высококачественный фильтр наложить не проблема, т.к. там не нужна скорость эмуляции.


Чтобы было понятней, можно сравнить процесс с сохранением видеофайла. Если программа сохраняет файл со сжатием с потерями, то такое сжатие добавляет артефакты в изображение. Поэтому восстановить исходное изображение и перекодировтаь более качественно уже не получится - информация потеряна. Однако если программа сохраняет видео в формате без потерь, то вы всегда можете перепаковать в видеоредакторе видео гораздо более качественее, чем это можно сделать при записи видеофайла из программы в реальном времени.

Также точно и со звуком. Децимация - это по сути сжатие с потерями.

Цитата:

---

Сообщение от ZXMAK

...гораздо более качественные фильтры и более сложную обработку, чем это возможно в эмуляторе, где важна скорость эмуляции.
В эмуляторе не может быть высококачественного фильтра, т.к. эмуляторы заточены на скоростную обработку в реальном времени. Применять тяжеловесные высококачественные фильтры в эмуляторе нет возможности.

---

Думаю, что есть. Я делал в 2002г эмулятор звука Atari800 - проект "mzpokeysnd". Не знаю, что осталось от моего кода в текущей версии эмулятора, но на тот момент это был прорыв, т.к. ранее использовалась лишь линейная интерполяция.

Переходная полоса ФНЧ была от 17000 до 22050 Гц, отклонение в полосе пропускания не более 1% (0.07дБ), подавление в полосе подавления сейчас точно уже не помню, но не менее 80дБ. И это все работало на том Pentium III, где я это все налаживал, без большого напряжения вычислительных ресурсов. Работало у многих людей и на вторых пентиумах. На первом пентиуме 133МГц тормозило, но 8кГц моно еще вытягивало. При этом общая частота дискретизации была в районе 1,7 МГц, 4 AY-подобных канала.

С тех пор я узнал о еще более мощных методах оптимизации фильтров и вообще все прошедшие годы профессионально занимался цифровой обработкой сигналов.

Думаю, что для современных компьютеров не представляет проблемы такая эмуляция бипера и AY в реальном времени, чтобы выходной сигнал на частоте дискретизации 44100 или 48000Гц был полностью свободен от заметных (объективными измерениями, а не только на слух) искажений Aliasing. Могу конкретно помочь с твоим эмулятором. Исходники вроде есть в открытом доступе. Могу посмотреть на новогодних каникулах и (если увижу возможность улучшения) помочь.

Цитата:

---

Сообщение от Barmaley_m

Думаю, что есть. Я делал в 2002г эмулятор звука Atari800 - проект "mzpokeysnd". Не знаю, что осталось от моего кода в текущей версии эмулятора, но на тот момент это был прорыв, т.к. ранее использовалась лишь линейная интерполяция.

Переходная полоса ФНЧ была от 17000 до 22050 Гц, отклонение в полосе пропускания не более 1% (0.07дБ), подавление в полосе подавления сейчас точно уже не помню, но не менее 80дБ. И это все работало на том Pentium III

---

Это зависит от того, что вы понимаете под "качественным фильтром".

Для сравнения вот хороший FIR ФНЧ фильтр с указанными вами параметрами (17000-22050, 80 дБ), длина фильтра 3476 тапов:
https://i.imgur.com/1vTD8n4.png

А вот более качественный на (20000-21000, 200 дБ), длина фильтра 46807 тапов:
https://i.imgur.com/IaM342c.png

Первый и так тяжеловесный для эмулятора, но второй требует в десять раз большую производительность. А добавить сюда еще ФВЧ... Для обработки в аудиоредакторе это не имеет значения, а вот для эмулятора критично, т.к. он не может отдавать всю мощность процессора только на фильтр для звука, нужно еще выполнять основную задачу...

Цитата:

---

Сообщение от ZXMAK

Первый и так тяжеловесный для эмулятора, но второй требует в десять раз большую производительность. А добавить сюда еще ФВЧ...

---

Такие фильтры "в лоб", прямым методом считать, к счастью, не нужно. Даже порядок фильтра имеет мало значения, если реализация использует соответствующие трюки. Я выше упоминал "использование кусочного постоянства входного сигнала", который применил для Atari. Есть и другие. Можно даже без умножения сделать фильтр с весьма впечатляющими характеристиками. В общем, погоди немного, я гляну в твой эмулятор, что там можно сделать, и приду с конкретными предложениями.

С ФВЧ вообще легко, он работает на выходной частоте (44100Гц), рекурсивный фильтр первого порядка. Можно реализовать без умножения, только с битовыми сдвигами.

И еще, я считаю, что 200дБ подавление и переходная полоса 20000-21000Гц - это перебор. -200дБ лежит гораздо ниже разрешающей способности 16-битного сигнала - поэтому искажения Aliasing будут много меньше погрешности квантования. Также и подавление с 21000Гц вместо 22050 - это излишне. До 22050 мы имеем полное право оставить сигналы, тем более, что они там частично подавлены. 20000 полосу пропускания можно оставить, хотя это только для юных слушателей. В 18 лет я такое слышал, а сейчас - уши уже не те.

Для практической разработки, думаю, надо задаться разумными требованиями, а не такими, которые и проверить-то не на чем будет, ибо нету таких усилителей, наушников или колонок, доступных для простого смертного. И ушей таких тоже почти ни у кого нет. А вот разумные требования стандартов Hi-Fi или даже Hi-End в эмуляторе реализовать без чрезмерной нагрузки на проц будет вполне возможно.

Цитата:

---

Сообщение от Barmaley_m

С ФВЧ вообще легко, он работает на выходной частоте (44100Гц), рекурсивный фильтр первого порядка. Можно реализовать без умножения, только с битовыми сдвигами.

---

На современных процессорах цена умножения и сдвига практически сравнялась, поэтому нет смысла оперировать сдвигами особо.

- - - Добавлено - - -

Цитата:

---

Сообщение от Barmaley_m

И еще, я считаю, что 200дБ подавление

---

Да и 100Дб это несколько перебор.
Тем более, что гармоники того же меандра хоть и распространяются на весь спектр, но являются затухающей последовательностью, да и сами по себе слабее порождающего их сигнала.

- - - Добавлено - - -

Кроме того, чем выше порядок фильтра (а крутые характеристики это всегда большой порядок), тем больше запаздывание выходного сигнала относительно оригинала.

Цитата:

---

Сообщение от Titus

На современных процессорах цена умножения и сдвига практически сравнялась, поэтому нет смысла оперировать сдвигами особо.

---

Это так. Но не всегда фильтры реализуются на PC-процессорах. Иногда нужно их реализовать на микроконтроллере без умножителя, на дискретной схеме или на FPGA. В любом случае возможность реализации без умножителя достойна упоминания. Например, если взять ARM-процессор - несмотря на наличие умножителя, ФНЧ первого порядка, который является составной частью ФВЧ, можно реализовать всего одной ассемблерной командой вида:

sub r0, r0, r0 asr 9

А с умножением будет больше команд - загрузить в регистр коэффициент фильтра, перемножить, сложить.

Цитата:

---

Сообщение от Titus

Да и 100Дб это несколько перебор.
Тем более, что гармоники того же меандра хоть и распространяются на весь спектр, но являются затухающей последовательностью, да и сами по себе слабее порождающего их сигнала.

Кроме того, чем выше порядок фильтра (а крутые характеристики это всегда большой порядок), тем больше запаздывание выходного сигнала относительно оригинала.

---

Согласен со всем вышесказанным. При таком конструктивном настрое обязательно получится хороший результат!

Цитата:

---

Сообщение от ZXMAK

Это зависит от того, что вы понимаете под "качественным фильтром"

---

Привет. Я тебе в личку написал по звуку для эмулятора. Можешь ответить?

Я завершил анализ системы передискретизации, применяемой в эмуляторе ZXMAK. В комментариях написано, что она позаимствована из UnrealSpeccy - если так, то и синтез звука UnrealSpeccy должен иметь те же достоинства и недостатки.

Код передискретизации находится в файле SoundDeviceBase.cs. Реализуемый алгоритм передискретизации (с точки зрения ЦОС) таков:

1) Сначала происходит интерполяция методом удержания (Hold Interpolation) с исходной частоты дискретизации (равной тактовой частоте Z80) на промежуточную частоту, которая в 64 раза выше выходной. Если выходная 44100Гц - то промежуточная частота будет около 2,82МГц. Это делается в строках 313 и 323 SoundDeviceBase.cs

2) Затем применяется ФНЧ, FIR-фильтр 127 порядка (128 коэффициентов). Прилагаю графики его АЧХ. Общий вид, область перехода между пропусканием и подавлением, и отдельно полоса пропускания. Фильтр реализован, главным образом, в функции FlushFrame().

3) После фильтра частота дискретизации уменьшается в 64 раза, т.е. приводится к стандартной частоте звуковой карты. Это также происходит в функции FlushFrame().

Применяются некоторые трюки. Автор кода воспользовался кусочным постоянством входных сигналов для оптимизации. В буферах хранятся не сами сигналы, а только их фронты. Поэтому и происходит вычисление частичных сумм коэффициентов фильтра в конструкторе SoundDeviceBase().

Что за тип фильтра применяется - не могу точно сказать. Если вывести график его коэффициентов - то получится что-то похожее на приподнятый косинус или обрезанную функцию Гаусса. Можно выяснить точно с помощью методов нелинейной аппроксимации, но в этом может быть разве что исторический интерес.

Теперь по поводу возможностей улучшения:
1) Интерполяция методом удержания до фильтра - существенный источник алиасинга. Если применить ее не до, а после фильтра - то уже искажений станет меньше. А если применить вместо неё интерполяцию многочленом или структурой фильтра Фарроу - то станет намного лучше.

2) Можно пересчитать и оптимизировать коэффициенты фильтра даже без повышения его порядка. Фактически, сейчас фильтр имеет частоту среза по уровню -3дБ около 15кГц. Его переходная полоса идет от 15 до примерно 50кГц. Подавление в полосе подавления - около 46дБ. Остаточные сигналы от 22050 до 50кГц отражаются в слышимую область в виде алиасинга.

Фильтр можно существенно улучшить без или с незначительным повышением вычислительных затрат на его работу.

Я готов все это сделать, но C# - не мой язык программирования. Я бы написал алгоритмы объектно-ориентированно на Си

ZXMAK: ты мог бы потом перевести их на C# или вызывать через интерфейс на Си, и встроить потом в свой эмулятор?

Цитата:

---

Сообщение от Barmaley_m

Я бы написал алгоритмы объектно-ориентированно на Си

ZXMAK: ты мог бы потом перевести их на C# или вызывать через интерфейс на Си, и встроить потом в свой эмулятор?

---

не вопрос, главное, чтобы новый вариант не сильно больше процессора кушал :)

Я недавно, когда смотрел код AY, пробовал улучшить фильтр в octave, но без значительного увеличения порядка не получилось. Или сильный завал на ВЧ, или нужно сильно порядок фильтра увеличивать.