Нужны звуковые эффекты из Batty побитно

[rst]

Есть такой раздел знаний - Цифровая обработка сигналов. Согласно ей ФНЧ в эмуляторе в звуковом тракте нужен.

Какое отношение имеет ЦОС к вопросу нужности ФНЧ в эмуляторе - вообще не понял...
Вопрос был про ФНЧ именно в самом эмуляторе. Так как ФНЧ в звуковом тракте хозяйской системы (Win) естественно и так имеется. Зачем ещё?

Примеры того, что получается, когда ФНЧ нет или, чаще, когда его параметры не соответствуют решаемой задаче, к сожалению все еще можно слышать в эмуляторах, хотя со временем ситуация становится лучше.

Пример я слышу в своём эмуляторе - качество звука (субъективно) аналогично тому, что было в железном "Вектор-06Ц". Там ФНЧ можно считать, что тоже практически нет.

И судя по тестам разных программ, у меня складывается ощущение, что в эмуляторе нужен ФВЧ, а не ФНЧ. Вот про это было бы интересно узнать - реализуют ли ФВЧ в своих эмуляторах авторы? Такое ощущение, что реализуют.

[ivagor]

Частота дискретизации звука, который способен сгенерировать бипер в спектруме или векторе, в разы больше частоты дискретизации звука, с которой работает операционная система. Значит эмулятор должен делать децимацию и использовать при этом ФНЧ.

[rst]

Частота дискретизации звука, который способен сгенерировать бипер в спектруме или векторе, в разы больше частоты дискретизации звука, с которой работает операционная система. Значит эмулятор должен делать децимацию и использовать при этом ФНЧ.

Это не так. Путаете тёплое с мягким. Децимация тут не нужна. Достаточно сделать передискретизацию (ресэмплинг) на частоту аудио-потока хозяйской ОС. Что и делает мой эмулятор.
Передискретизацию можно делать разными алгоритмами. Мой эмулятор использует простейшую - кусочно-линейной интерполяцией. Думаю - этого вполне достаточно для эмулятора.

А вставка сэмплов->ФНЧ->децимация - это тупое в лоб ("классическое") решение передискретизации. Которое практически применимо только если исходная частота и целевая частота - имеют примерно похожее разложение на простые сомножители. Что на практике редко бывает.

PS: Вобщем - ФНЧ в эмуляторе не нужен. Возможно нужен ФВЧ. А также (возможно) - нужна плавная подстройка коэффициента передискретизации.

[ivagor]

Путаете тёплое с мягким. Децимация тут не нужна. Достаточно сделать передискретизацию (ресэмплинг) на частоту аудио-потока хозяйской ОС. Что и делает мой эмулятор.

Смешно, спасибо за юмор.

кусочно-линейной интерполяцией

Здесь и "спрятан" ФНЧ.

[Dexus]

Зависит от качества обработки сигнала эмулятором. Есть ли там для бипера правильный ФНЧ или нет.

А звуковом редакторе нельзя обработать звуки? и сделать их более приятными и мягкими?
Вообще это из раздела "овчинка выделки не стоит", и вот все эти сломанные копья не нужны.

[Barmaley_m]

А звуковом редакторе нельзя обработать звуки? и сделать их более приятными и мягкими?

Если эмулятор неправильный (без ФНЧ) - то нельзя. При отсутствии в эмуляторе ФНЧ его выходной аудиосигнал имеет специфические нелинейные искажения, известные под названием "Aliasing". Эти искажения необратимые, их устранить в звуковом редакторе или другим способом, в общем случае, невозможно.

- - - Добавлено - - -

Какое отношение имеет ЦОС к вопросу нужности ФНЧ в эмуляторе - вообще не понял...

Самое прямое. ЦОС отвечает на вопросы, что такое фильтр, зачем он нужен, и что происходит, если его не использовать, либо его параметры неподходящие.

Эмулятор, генерируя звук, занимается цифровой обработкой сигналов, хочешь ты этого или нет. Даже если эта обработка с виду простая, и кажется, что ее вообще нет. Если знаешь теорию - то знаешь достоинства и недостатки применяемого метода обработки, и можешь при необходимости применить другой метод, свободный от нежелательных недостатков. Ну, а если не знаешь - то и получаются эмуляторы, которым медведь на генерацию звука наступил.

Вопрос был про ФНЧ именно в самом эмуляторе.

Да, именно в эмуляторе. Я и Ivagor говорили об одном и том же. В эмуляторе. Нужен. Фильтр. Обязательно.

Так как ФНЧ в звуковом тракте хозяйской системы (Win) естественно и так имеется. Зачем ещё?

Затем, что частота дискретизации исходного сигнала (состояния порта #FE) - 3,5МГц. Это во много раз выше частоты дискретизации выходного сигнала (44100 или 48000Гц на звуковой карте).

Что будет, если при таком уменьшении частоты дискретизации не применять ФНЧ? Варианта 2.
1) Если в исходном сигнале были частоты выше 22050 или 24000Гц - то будет алиасинг.
2) Если в исходном сигнале высоких частот не было - то ничего не будет.

Есть ли в сигнале бипера частоты выше 22050 или 24000Гц? Конечно есть. Простой пример - вычисли преобразование Фурье от прямоугольного сигнала на какой-нибудь звуковой частоте типа 440Гц. Количество гармоник будет бесконечным, так что и частоты выше 22050Гц будут. В дискретном случае, с дискретизацией на 3,5МГц, гармоники будут вплоть до 1,75 МГц.

Что нужно сделать, чтобы в сигнале таких частот не было? Правильно, ФНЧ.

ФНЧ надо применять до того, как звук будет преобразован к частоте дискретизации операционной системы. После - уже поздно. Поэтому то, что в ОС и где-то там еще есть фильтры - это не значит, что тебе свой фильтр делать не надо.

Пример я слышу в своём эмуляторе - качество звука (субъективно) аналогично тому, что было в железном "Вектор-06Ц". Там ФНЧ можно считать, что тоже практически нет.

Ключевые слова - "Субъективно" и "практически". Ты наверняка не измерял уровень искажений, а на слух не научился еще, к чему надо прислушиваться. А измерения провести просто.
1) Выполняешь команду "BEEP" в бейсике, генерируя какой-нибудь музыкальный звук. Эта команда должна генерировать чистые прямоугольные сигналы нужной частоты.
2) Сохраняешь звуковой файл из эмулятора
3) Открываешь его в звуковом редакторе
4) Смотришь спектральный анализ. Видишь спектральные пики не только на базовой частоте звука и ее гармониках, а еще и кучу лишних пиков где попало. Это и есть алиасинг.

Если сделать в эмуляторе нормальный ФНЧ и повторить эксперимент - то спектральные пики будут только на базовой частоте звука и ее гармониках. На слух звук будет при этом чистым и звонким. Но я понимаю, для неопытного уха может быть непонятно, на какие аспекты звука надо обращать внимание.

На железном же компьютере выходной сигнал аналоговый. В нем присутствуют, в том числе, ультразвуковые частоты вплоть до нескольких мегагерц. Но ты их не слышишь. А те, что слышишь (аудиочастоты) - они чистые и не содержат посторонних спектральных линий. Если, конечно, усилитель и колонки не совсем ужасные.

Вот про это было бы интересно узнать - реализуют ли ФВЧ в своих эмуляторах авторы? Такое ощущение, что реализуют.

Реализуют. ФВЧ тоже нужен. Но не так критично. Он нужен для удаления из сигнала постоянной составляющей и оптимального использования динамического диапазона выходного сигнала. ФВЧ первого порядка вполне достаточно. И этот ФВЧ может работать на последнем этапе обработки сигнала, уже на частоте дискретизации звуковой карты.

- - - Добавлено - - -

Децимация тут не нужна. Достаточно сделать передискретизацию (ресэмплинг) на частоту аудио-потока хозяйской ОС. Что и делает мой эмулятор.

Децимация - это частный случай передискретизации. Я думаю, автор имел здесь в виду то, что децимация также подразумевает использование соответствующего ФНЧ. Для высококачественной передискретизации (более общий случай) ФНЧ тоже, конечно, нужен.

Передискретизацию можно делать разными алгоритмами. Мой эмулятор использует простейшую - кусочно-линейной интерполяцией.

Кусочно-линейная интерполяция, если ее рассмотреть с точки зрения ЦОС, неявно применяет ФНЧ. Но это плохой ФНЧ, который недостаточно подавляет высокие частоты. Как следствие - алиасигнга становится меньше, чем если совсем без фильтра. Но все же он остается, и достаточно много. Качество звука все равно плохое.

Думаю - этого вполне достаточно для эмулятора.

Нет, недостаточно. С хорошим фильтром можно получить значительно лучшее качество звука, и разница будет явно ощутима на слух.

А вставка сэмплов->ФНЧ->децимация - это тупое в лоб ("классическое") решение передискретизации. Которое практически применимо только если исходная частота и целевая частота - имеют примерно похожее разложение на простые сомножители. Что на практике редко бывает.

Передискретизация и ФНЧ бывают разные. В том числе есть решения, комбинирующие ФНЧ и более сложную, чем кусочно-линейную, интерполяцию. Таким образом можно с высоким качеством передискретизировать сигналы с произвольным (в том числе иррациональным) соотношением исходной и целевой частот дискретизации. Рекомендую почитать следующую статью: Polynomial Interpolators for High-Quality Resampling of Oversampled Audio. Без соответствующей теоретической подготовки, может, и не все поймешь, но попробуй хотя бы реализовать оттуда пару-тройку алгоритмов.

- - - Добавлено - - -

При теоретическом рассмотрении, в конечном счете, любая передискретизация может быть сведена к вставке нулей, потом ФНЧ, а потом выбрасыванию ненужных сэмплов. И именно так и следует теоретически рассматривать весь процесс. Но "в лоб" это делают редко, потому что слишком высокие вычислительные затраты. Как на расчет коэффициентов фильтра, так и на последующую фильтрацию.

Есть множество способов оптимизировать реализацию фильтра и всего процесса после того, как выполнены теоретические расчеты. Применяются неявные фильтры (как в случае кусочно-линейной или полиномиальной интерполяции), интерполяция коэффициентов фильтра (структуры фильтров Фарроу), полифазное разложение. Можно воспользоваться кусочным постоянством фильтруемого сигнала (я это впервые в эмуляторном мире реализовал в 2002г). Можно рассматривать фильтрацию в непрерывном времени (хотя расчеты ведутся, казалось бы, для дискретного времени). После оптимизации алгоритмы перестают быть внешне похожими на какую-либо фильтрацию, особенно для несведущего. Но делают они именно ее. И делают эффективно.

[Advertiser]

[ZXMAK]

А звуковом редакторе нельзя обработать звуки? и сделать их более приятными и мягкими?

можно, но для этого нужно чтобы файл был записан на родной частоте дискретизации, т.е. для бипера - это 3.5 МГц тактовой Z80. Т.е. если записать звуковой файл с частотой дискретизации 3.5 МГц, то можно потом обрабатывать его в звуковых редакторах и даже лучше чем это сделает эмулятор.

А вот если вначале сделать децимацию скажем до 48 кГц, то при этой операции происходит безвозвратная потеря информации об исходном сигнале на частоте дискретизации 3.5 МГц и после этого уже восстановить её будет невозможно.

Если перед децимацией не был применен хороший ФНЧ, то применять его после децимации будет уже бесполезно. Это связано с тем, что при децимации частоты выше границы Найквиста заворачиваются гармошкой в новую полосу Fs/2, где Fs - это новая частота дискретизации. Т.е. ВЧ компоненты, которые были не слышны на исходной частоте дискретизации, после децимации будут размазаны по слышимой полосе.Вот эти завернутые ВЧ компоненты и называются алиасами.

Именно поэтому и нужен хороший ФНЧ перед децимацией - чтобы вырезать из сигнала все частоты выше новой Fs/2, тогда при сворачивании частот по полезному сигналу не будут размазаны те компоненты, которые перед децимацией были на высоких частотах которые не слышны.

[goodboy]

вспомнилось, что если эмуль поддерживает имитацию выгрузки на ленту (на слух звучит вполне похоже)
это совсем не означает возможность загрузить эти данные в реальный спек.
хотя например в SpecEmu можно включить RealTapeMode (успешная передача данных)

[Titus]

вспомнилось, что если эмуль поддерживает имитацию выгрузки на ленту (на слух звучит вполне похоже)
это совсем не означает возможность загрузить эти данные в реальный спек.

Ты имеешь в виду, что эмуль может применить БИХ-фильтр, который крутит фазой, портя таким образом сигнал?
Да, на слух это будет неотличимо скорее всего от неиспорченной записи.

[Dexus]

Barmaley_m,
> При отсутствии в эмуляторе ФНЧ его выходной аудиосигнал имеет специфические нелинейные искажения, известные под названием "Aliasing".

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