TEST: applicare al segnale la differenza dell'inverso.

[TomCapraro]

L'esperimento verte per capire quando un operazione lineare rende due suoni indistinguibili.

E' stato effettuato "a spese" di un convertitore Digitale/Analogico.

Per poter effettuare queste operazioni serve una precisione estrema (anche fin troppo).

1) principalmente l'ADC che acquisisce e digitalizza il segnale dovrà garantire massima ripetibilità ed errori molto bassi. (quantomeno inudibili)

2) l'allineamento dei segnali, a livello di offset, dovrà garantire molta coerenza riducendo l'errore di Nvolte sotto il campione. (sample)
Da escludere qualsiasi tentativo con software tipo Audition e/o Cool edit, ne verrebbe fuori un pasticcio.

3) l'allineamento in ampiezza dovrà garantire uno scarto bassissimo. (spesso a 3 zeri dopo la virgola).

In cosa (e come) consiste la prova. (peraltro anche divertente)

A) Si prende un segnale audio intonso (per velocizzare ho selezionato 30/35 secondi del brano)

B) lo si acquisisce tramite un ADC.

C) si inseriscono in un software di allineamento e si traccia la differenza per sottrazione.

D) ricavato il segnale (Delta) lo si somma in fase al segnale originale: MIX.

E) il segnale MIX lo si converte con il DAC e si (ri)acquisisce il segnale analogico.

F) il segnale analogico acquisito da questa operazione lo si confronta con l'originale.

....da questa operazione si ottiene un segnale analogico convertito molto piu congruo e coerente rispetto quello convertito dal DAC poichè, oltre ad allinearsi la risposta in frequenza, si è rimodulata la fase...tant'è che fino a -74dB risulta essere 0°.

Vediamo direttamente il responso alle misure relativo a quanto sopradescritto.

Qui si vede la prima sovrapposizione tra segnale originale (in BLU) e quello acquisito analogico (in BIANCO) (si nota, oltre all'offset, una minima differenza in ampiezza)



Adesso applichiamo il nostro allineamento, sia per l'offset, che per l'ampiezza. (i due segnali si "sovrappongono", almeno visivamente, e per questa zoommatura.



Il delta dello spettro mostra comunque una risibile differenza...entro lo 0.1dB (ed entro la gamma udibile e prima del rumore) (ho applicato anche un algoritmo compensatore della risposta senza ottenere sostanziali differenze)



Adesso andiamo a vedere la parte di waveform "rimasta" dalla differenza. (questo è il segnale che andremo a sommare all'originale.



e lo vediamo qui, la somma dei due segnali precedentemente allineati(il delta della waveform va sommata in fase)



Tra vari DAC, solitamente, si apprezzano differenze risibili nella risposta in frequenza, distorsioni molto basse, crosstalk con scarto minimo ect...
Solitamente la differenza scaturisce dalla distribuzione della fase (e lo vedremo) dall'interfacciamento, che a sua volta genera incoerenza di fase e ampiezza del segnale.

Andiamo adesso a vedere cosa è accaduto tra il confronto del segnale analogico con l'originale e quello tra il segnale analogico "elaborato" e l'originale.

Ecco la prima differenza tra l'ampiezza residua del segnale analogico normale e quello elaborato se confrontati con l'originale. (in BIANCO il segnale normale, in BLU quello elaborato).



stessa cosa nel residuo dello spettro. (qui è il segnale BIANCO quello elaborato, quello BLU è il normale).



Infine andiamo ad osservare la FASE, con Threshold tarato a -74dB.

Qui sotto il segnale normale.



Qui il segnale elaborato.



Risultato della prova: l'estrazione del segnale differenza (tra originale ed analogico) sommato al segnale originale...ha generato, dopo la successiva conversione, la "rimodellazione" della fase (e della risposta in frequenza) a tal punto da limitare le differenze (sottolineo tra segnale originale e segnale convertito) entro uno scarto inudibile.
Il test è aperto a qualsiasi tipo di ragionamento e "riflessione".

[TomCapraro]

Adesso dovrò completare il lavoro andando ad esaminare l'ampiezza del rumore residuo.
L'operazione è di tipo lineare ma, la somma del segnale di compensazione dovrebbe in teoria rimodellare anche il rumore...ecco...voglio vedere a quali livelli.

[TomCapraro]

Completo la prova mostrando il livello di rumore e le differenze di "non linearità".

L'intero processo NON ha incrementato il rumore, da notare che in entrambi i segnali analogici convertiti (sia quello intonso che quello elaborato) non è variata l'ampiezza che si attesta su una media di -133dB su FFT a 65.536 punti.

Anche le "non linearità" risultano pressochè identiche: viene generato un picco massimo di -106,27dB (a 195hz) che corrisponde esattamente con il massimo picco/frequenza del brano, sia originale, che elaborato.
Questa (ininfluente) differenza è causata dal processo di conversione A/D - D/A.
considerando che il picco massimo (nel brano) raggiunge i -16,27dB, possiamo dedurre che l'intero processo abbia introdotto un Delta pari a -90dB...ovvero l'equivalente di una distorsione dello 0,0032% (in teoria e pratica...lo stesso livello circa il rumore di riquantizzazione + dither che si trova di default nel brano in quanto originario a 16bit/44.1khz)

Rimango estasiato, soddisfatto e "sorpreso" dalla bontà di questa operazione (e degli stessi "attrezzi" che possiedo)

[TomCapraro]

Questa discussione era stata aperta anche su FB.
Ci sono un paio di utenti (uno anche registrato qui) che hanno scagliato le prime pietre.
Chi vuol continuare a dibattere, senza rischi di vedersi chiudere la discussione nel "piu bello", può tranquillamente farlo.
Fornirò (forniremo) qualsiasi informazione a riguardo.

[MarioBon]

Al di là di quello che vuole dimostrare Tom con queste misure quello che si può dire è che Tom dispone dei mezzi e di una metodica molto precisi con una risoluzione che va ben oltre le capacità uditive dell'orecchio umano.

[faber_57]

Se ho capito bene stai dimostrando che l'uscita di un DAC di buona qualità può essere "trasformata" in quella di un qualsiasi altro DAC di buona qualità (sotto i limiti di percepibilità dell'orecchio) e, al limite, gli si può far riprodurre precisamente quello che è registrato nel file originale.
O non ho capito niente?

[TomCapraro]

Se ho capito bene stai dimostrando che l'uscita di un DAC di buona qualità può essere "trasformata" in quella di un qualsiasi altro DAC di buona qualità (sotto i limiti di percepibilità dell'orecchio) e, al limite, gli si può far riprodurre precisamente quello che è registrato nel file originale.
O non ho capito niente?

Invece hai compreso benissimo.

Faccio una lista che chiarisce lo scopo di questo esperimento:

1) piena padronanza alle misure per stabilire, preventivamente, quando un operazione si può definire entro i limiti della linearità o meno.

2) mettere alla prova l'intero setup di acquisizione affinchè se ne valutino gli "errori".

3) l'inconfutabile dimostrazione che, a seguito di un operazione lineare (entro determinati limiti) e la relativa (ri)linearizzazione, rimangono in bella vista le alterazioni di tipo non lineare, quindi poterle valutare meglio, in quanto osservate nelle effettive condizioni d'uso, ergo valutarne la relativa udibilità-

4) che si può trasformare il suono di un apparecchio come un altro e viceversa, fosse anche per una determinata lunghezza del brano.
Dipende dalla deriva dei clock che, se precisi, la lunghezza potrebbe estendersi considerevolmente.
Questo è valutabile, anche se lo scopo principale è quello di poter discernere bene le cause che portano due apparecchi a suonare diversamente.
Spesso molti si chiedono il perchè se due apparecchi suonano diversamente, magari nonostante producano la medesima curva di risposta in frequenza.
Mettendo gli apparecchi in condizioni di perfetta linearità, suonerà "diversamente" quello che resta del segnale.

5) ottenere da un dac un segnale analogico che somiglia di più al riferimento originale.
Alcuni (ignoranti) definirebbero l'operazione come il risultato della "macedonia" che scaturisce dalle conversioni.
Basterebbe soltanto osservare la deriva (roll-off) della risposta in frequenza tra segnale analogico e segnale originale per poter comprendere che la stessa risposta in frequenza si porta dietro una parte della fase, nonchè la "rimodellazione" dell'inviluppo (specie i fronti di salita) potendo stabilire che la risposta al gradino di qualunque DAC ragionevolmente decente (osservata tramite un onda quadra) è sufficientemente "veloce" per poter convertire segnali audio musicali che, per quanto veloci, non potranno raggiungere il rise time di un onda quadra.
Banda passante e tempo di salita sono perfettamente correlati, se la banda si estende il tempo di salità scende, e viceversa.
Se invece applicando un segnale di compensazione la banda dovesse rimanere invariata...vuol dire che il dac (elettricamente) non è in grado di garantire il tempo di salita richiesto.

...ci sarebbero sicuramente altri spunti ma questi sono quelli principali.

[AntoninoLeone]

Ciao Tom considerato tutti i triplici salti mortali con avvitamento che fa il segnale se confrontassimo il brano originale con quello elaborato in un altro impianto audio con tanto di lettore cd si sentirebbero delle differenze ?
Voglio dire se già una doppia conversione io la sento in modo netto come è possibile non sentirne tre o quattro di fila ?

[TomCapraro]

Ciao Tom considerato tutti i triplici salti mortali con avvitamento che fa il segnale se confrontassimo il brano originale con quello elaborato in un altro impianto audio con tanto di lettore cd si sentirebbero delle differenze ?
Voglio dire se già una doppia conversione io la sento in modo netto come è possibile non sentirne tre o quattro di fila ?

La cosa interessante è proprio questa, stimare la causa per la quale si sente una differenza.

Si sente perché, principalmente, i segnali presentano della difformità.

Queste possono essere di origine lineare o non lineare.

Le misure (se opportunamente effettuate) svolgono il compito di stimare la quantità di difformità... e dove risiede.

Dal mio test si evince che le difformità rimangono sotto la soglia, sia della JND, che della JDD, ed infatti dal confronto non vengono prodotte differenze discernibili.

[AntoninoLeone]

Ciao Tom considerato tutti i triplici salti mortali con avvitamento che fa il segnale se confrontassimo il brano originale con quello elaborato in un altro impianto audio con tanto di lettore cd si sentirebbero delle differenze ?
Voglio dire se già una doppia conversione io la sento in modo netto come è possibile non sentirne tre o quattro di fila ?

La cosa interessante è proprio questa, stimare la causa per la quale si sente una differenza.

Si sente perché, principalmente, i segnali presentano della difformità.

Queste possono essere di origine lineare o non lineare.

Le misure (se opportunamente effettuate) svolgono il compito di stimare la quantità di difformità... e dove risiede.


Dal mio test si evince che le difformità rimangono sotto la soglia, sia della JND, che della JDD, ed infatti dal confronto non vengono prodotte differenze discernibili.

Esiste una possibilità per poter ascoltare i brani ? Se ti inviassi un brano che conosco molto bene ci vuole molto a prepararne un altro ?