TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

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TomCapraro
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TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#1 Messaggio da TomCapraro »

Il pre-ringing (o pre-echo/eco nonchè pre-squillo visto che lo troverete scritto in molti modi) è un fenomeno che scaturisce da un errore di interpolazione (filtri digitali, piu che altro a fase Lineare) nel momento in cui un transiente viene sottoposto a ricampionamento, elaborazione digitale/realizzazione di filtri FIR, equalizzazione, crossover digitali, quindi quando si effettuano i tagli.) che danno vita ad una sottoforma di segnali fantasma che anticipano e posticipano il centro del transiente (o impulso)

Certamente tra vari filtri digitali esistono quelli dai quali si ottengono i migliori e/o peggiori risultati, come anche lo stesso utilizzo con cui se ne fa, ad esempio il cambiare della pendenza di un filtro comporta una palese variazione del ringing.

Quando si opera con frequenze di campionamento maggiori il pre-ringing viene contenuto in quanto gli interpolatori restringono il campo di intervento in uno “spazio temporale” minore, quindi migliora l’accuratezza ma, soprattutto, perché il filtro Sinc si trova ad operare tagli con pendenza più morbida quindi spostando anche gli artefatti maggiori (rumore e rotazioni di fase) verso uno spettro totalmente inudibile.

Certamente se il difetto è presente nel segnale transitorio (dominio del tempo) questo, in base alla sua lunghezza e ampiezza potrà sporcare il transiente stesso dando la sensazione di un segnale con minor tempo di salita (se a frequenza bassa) o suoni alterati nelle note medie e/o medioalte.

A questo punto conta anche la frequenza in cui si manifesta il ringing e, difatti, il fenomeno è perfettamente misurabile tramite le rappresentazioni di risposta impulso, al gradino e, tagliando la testa al toro, lo spettrogramma che ne determina velocemente la posizione in frequenza, l’energia e la durata del ringing.

Vedremo successivamente come individuarlo, come interpretarlo e come misurarlo.
Cominciamo subito con la sintetizzazione via software dei segnali impulsivi, ogni software offre un determinato tipo di interpolazione/elaborazione dei segnali, c’è chi utilizza un interpolazione spline cubic (lo fa Adobe Audition, come il parente stretto Cool Edit Pro) c’è chi adotta quella lineare (ad esempio Audacity, o Spectraplus) chi entrambe, come l’ottimo Visual Analyser.
Anche gli oscilloscopi fisici utilizzano un interpolazione affinchè possa essere rappresentata una forma d’onda, a dire il vero alcuni costruttori (tipo Tektronix) dichiarano che la sinc (x) = sin (x)/x risulta ideale per i segnali sinusoidali, e che invece per i segnali di tipo impulsivo lo è in misura inferiore.

In effetti qualcosa accade tra segnali sintetizzati e segnali rappresentati, alla fine converrebbe osservarli velocemente con le due forme d’interpolazione.

Partiamo da Adobe Audition, quindi sintetizziamo un impulso a banda larga con FC di 96khz e 32bit di profondità.
L’impulso nativo (e con interpolazione sinc (x) = sin (x)/x) presenta un evidente PRE-RINGING e POST-RINGING formato da 14samples per ciascun lato, quindi essendo un segnale a 96khz occuperanno una lunghezza di 145,74uS.

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L’impulso si trova dentro una finestra totale di 500ms.

Se lo stesso impulso lo andiamo a rappresentare con software che usano l’interpolazione lineare il Pre-Ringing//Post-Ringing non viene mostrato.
Lo vediamo qui sotto.

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Quale sarà quello “vero” ? (inteso come udibile).
A me, nel corso degli anni, l’esperienza mi ha portato a misurare i fenomeni, ma al contempo anche sottoporli ad attente prove in ABX in modo da ottenere una stima, non dico rigorosamente scientifica , ma quantomeno molto attendibile, e che potesse trovare una ragionevole ripetibilità nei comuni locali Home e relativi setup audio.

Ebbene, un Pre-Ringing da 145,74uS, sebbene misurato non viene nemmeno percepito, il tempo di pre-oscillazione è talmente breve che non si riesce ad integrarlo con il nostro udito.
Queste prove hanno trovato un eccellente mezzo affinchè si potesse ottenere la corretta stima all’ascolto, si chiama Spettrogramma, e se il Pre-Ringing non è sufficientemente visualizzato con questa analisi NON si percepisce.

Andiamo a vedere cosa mostra lo Spettrogramma con l’impulso sintetizzato di cui sopra zoommandolo per una maggiore visibilità ed accuratezza. Nulla, risulta essere perfetto senza alcun cenno di Pre/Post-Ringing.

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Ovviamente da tenere conto che quanto sopra descritto varrebbe anche nel caso di qualsiasi altra forma di segnale, direi con caratteristiche simile ad un forte transiente.
Prendiamo adesso un segnale impulsivo con caratteristiche a fase minima e lo filtriamo (male) con un Finite Impulse Response a fase lineare.
Rappresentandolo col il software ad interpolazione spline cubic mostrerà del Pre-Ringing

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Però a differenza del primo caso in cui l’impulso non visualizzava il Pre-Ringing se rappresentato con interpolazione lineare, adesso lo mostra chiaramente. (motivo per il quale suggerivo un analisi doppia, con le due forme d’interpolazione)

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Lo Spettrogramma, nonostante si posizioni in bassa frequenza, lo mostra chiaramente, e ritengo possa ricevere anche attenzione all’ascolto in quanto “energico” e temporalmente sufficientemente lungo.

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Dunque fino qui abbiamo illustrato come riconoscere il Pre-Ringing, come valutarlo e visualizzarlo al meglio.
Il bello di questo mio report è che alla fine potrà esservi utile (lo spero) ai fini di valutare alcune situazioni in fase ad esempio di progettazione di sistemi che fanno uso di crossover elettronici, di filtri digitali, o di implementazioni di filtri DRC per la correzione acustica. Si potrà osservare in forma preliminare in che direzione stiamo andando.
Prendiamo il caso dei filtri crossover digitali a fase lineare, e verifichiamo come la pendenza incide sul risultato (io per circoscrivere la prova ne ho impiegati 2, ma c’è la possibilità di analizzarne altre, e numerosissime)
Rumore Bianco originale finestrato a 500ms. a 16bit/44.1khz

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Adesso operiamo un taglio a 1000hz con pendenza 12dB x ottava.

Si nota il taglio dolce e la comparsa micrometrica (non udibile) di Pre-Ringing
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Adesso operiamo un taglio molto netto, un taglio che elimina tutto ciò esista oltre i 1000hz
Qui compare il Pre-Ringing (anche il Post…ma mi risparmio qualche riga) e lo possiamo considerare udibile.

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In questo modo si potrà scegliere la migliore soluzione di pendenza (e forma della pendenza) osservandone anche gli artefatti che vengono prodotti.

Andiamo a vedere anche la questione DRC. Il DRC impiega filtri a fase Lineare, ed opera elaborazioni complesse perché sottopone un intera funzione di trasferimento di tipo elettrico-elettroacustico-acustico (che risulta essere ben piu difficile rispetto una funzione di trasferimento elettrica) separando le componenti a fase minima della risposta impulso con quella ad eccesso di fase, quindi finestrandole in modo che possano dipendere entrambe dalla frequenza.
Il programma è scritto bene, adotta molte precauzioni, tuttavia l’inverso della componente di fase in eccesso può fare scappare qualche fenomeno di Pre-Ringing, specie se poi si adotta una finestratura sbagliata, o meglio, sbagliata per quel tipo di interazione acustica, per cui sarebbe anche opportuno verificarlo, e credo che non ci vorrebbe molto.
In pratica si dovrebbe acquisire la risposta all’impulso CON il DRC in funzione, e con entrambi i canali attivi Destro e Sinistro. Il microfono va posizionato accuratamente nella medesima posizione d’ascolto, a noi quella interessa.
Rilevato l’impulso lo si sottopone ad analisi spettrale (spettrogramma) .
Già questa semplice analisi ci fornirebbe l’esatto responso sulla presenza o meno di Pre-Ringing e in quale segmento di frequenza si posiziona. L’impulso lo si potrebbe analizzare in tutte le salse ma, questa che sto menzionando basta e avanza.
Possiamo vedere l’assenza di Pre-Ringing su una risposta acustica corretta in modo aggressivo, ma non irrazionale.
A sinistra dell’impulso c’è il silenzio cosmico, a destra tutte le componenti che si manifestano dopo, quindi si va dal rumore della stanza, al riverbero, al decadimento delle basse frequenze (più ci si posiziona alla base dell’impulso, e piu la frequenza si abbassa).
E’ stato finestrato a 500ms, per cui abbiamo 250ms di silenzio che precedono l’impulso, e altri 250ms di componente acustica che lo susseguono. Questa analisi ci indica su eventuali rischi di incappare in fenomeni di “suono che anticipa i transienti”

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Per chi usa REW (veramente ottima con l’ultima versione) basta caricare l’impulso, importandolo come impulse response e visualizzarlo con finestra di 5ms.
Il punto in cui scaturisce generalmente l’oscillazione si trova alla base dell’impulso.
Come potete osservare non si manifesta nessun fenomeno di Pre-Ringing, anzi…paradossalmente è stato corretto perfino quello del filtro del DAC, in quanto presente (aldilà del fatto che possa sentirsi o meno) perché a fase lineare.

Per caratteristiche elettroacustiche ed acustiche inconfutabili la risposta che si vede appartiene alla categoria della fase minima, anche se io aggiungo uno pseudo davanti in quanto rimane sempre un residuo (anche se ai fini pratici inavvertibile) di fase in eccesso non corretta, e ritengo anche non correggibile.

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Voglio passare a questo punto alla fase conclusiva, ovvero: la prova sul campo…l’ascolto di un segnale (transiente) che contiene Pre-Ringing e il medesimo senza questo artefatto.

E’ una percussione, e la nettezza con cui si avverte il Pre-Ringing è facilmente individuabile da un orecchio attento e, soprattutto, anche da un impianto che non presenti Pre-Ringing in forma maggiore di quello iniettato su uno dei due files, tanto da mascherarlo. Il mio consiglio è di scaricarvi i due files e conservarli come segnali di prova.

Il download lo effettuate da qui - https://we.tl/NwgfGYoTKn (dura una settimana, ma eventualmente potete richiederli)

Vediamo come si presenta alle misure questo Pre-Ringing.
Iniziamo con il “nostro” REW visualizzandolo tramite la risposta impulso e l’inviluppo della ETC.
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Concludiamo infine con gli spettrogrammi in modo da prendere confidenza con quello che “visivamente” accade.
Il primo senza Pre-Ringing

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E il secondo con il Pre-Ringing

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saluti, Tom

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Ligo
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#2 Messaggio da Ligo »

Tom,
se non esistessi qualcuno dovrebbe inventarti! :D
In questo universo ogni oggetto ordinale o è una banana o non è una banana.

Ciao. Fabio

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Felix
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#3 Messaggio da Felix »

Gran trattazione dell'argomento. Grazie. :!:
Suono con mani e piedi...

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organist
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#4 Messaggio da organist »

Grazie infinite, spiegazione efficace e comprensibilissima!

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TomCapraro
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#5 Messaggio da TomCapraro »

Se qualcuno presterà attenzione ai due files che ho postato, ascoltandoli, riuscirà anche a riconoscere meglio il fenomeno :)
saluti, Tom

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SM63
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#6 Messaggio da SM63 »

Tom Ben fatto ....
Salvatore Micale

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TomCapraro
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#7 Messaggio da TomCapraro »

SM63 ha scritto:Tom Ben fatto ....
Quando puoi presta anche le tue orecchie, in fondo sono un paio di transienti da pochi millisecondi, quindi non farà perdere nemmeno troppo tempo :D
saluti, Tom

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Felix
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#8 Messaggio da Felix »

TomCapraro ha scritto:Se qualcuno presterà attenzione ai due files che ho postato, ascoltandoli, riuscirà anche a riconoscere meglio il fenomeno :)
Si sente un "blub" iniziale su quello preringato. Questo che hai preso in esame è proprio il caso segnalato dai tizi di Sonarworks:
"L' impostazione lineare della fase garantisce la linearità della fase di filtraggio, fornendo così un suono chiaro e preciso ad un costo di circa 60ms di latenza.

Nella maggior parte dei casi, questa è l' impostazione migliore da utilizzare quando si regola il bilanciamento spettrale overal della musica. È importante tenere presente che, a seconda del profilo specifico del filtro, questa impostazione potrebbe introdurre un certo pre-ringing alle basse frequenze.
Anche se questo è appena udibile quando si ascolta il bilanciamento spettrale complessivo di una canzone, si dovrebbe essere consapevoli di questa possibilità quando si lavora su tracce di batteria solista.

Tradotto con http://www.DeepL.com/Translator"
Suono con mani e piedi...

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TomCapraro
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#9 Messaggio da TomCapraro »

Ci siamo.
saluti, Tom

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SM63
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Re: TEST: Pre-Ringing...questo "sconosciuto".

#10 Messaggio da SM63 »

TomCapraro ha scritto:
SM63 ha scritto:Tom Ben fatto ....
Quando puoi presta anche le tue orecchie, in fondo sono un paio di transienti da pochi millisecondi, quindi non farà perdere nemmeno troppo tempo :D
OK ...prima non avevo visto il link ,adesso scarico e ascolto .
Salvatore Micale

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