Ich verwende einen FV-1 von Musikding und habe damit etwas
experimentiert, bin aber nicht zufrieden. Ich hätte gerne das qualitativ
hochwertige Echo wie man es aus Lexicon-Geräten kennt und denke nicht,
daß es das als Chip gibt. Deshalb würde Ich gerne selber so einen Chip
in VHDL oder Verilog bauen und am Besten Pin-Kompatibel. Oder sagen wir:
funktionskompatibel, also mit gleichem Interface.
Hätte dazu einer der Fachkundigen einen Denkansatz?
Ich habe hier bereis geblättert, will aber den thread nicht kapern :-)
Beitrag "VHDL Grundlagen Tonerzeugung"
Es geht vor allem auch um die Tricks, wie man ein gutes Echo hinbekommt,
dass es sich groß anhört.
Auch das hier habe Ich schon gefunden:
Beitrag "Echo und Hall Schaltung"
Ist aber ein bissl was anderes.
Bin für jeden Input dankbar!
Markus privat schrieb:> Es geht vor allem auch um die Tricks, wie man ein gutes Echo hinbekommt,> dass es sich groß anhört.
Eines vorneweg: dir ist schon klar, dass es da spezielle Studiengänge
für sowas gibt und dass da einige Ingenieure bei einigen Firmen seit
einigen Jahren daran arbeiten?
Dir ist also auch klar, dass ein Einzelner, der das nebenher macht,
einen gewissen, naja, sagen wir "Aufholbedarf" hat.
Und dir ist ebenso klar, dass genau die Algorithmen die den besten
Hall machen auch die geheimsten sind?
So nachdem das geklärt ist, würde ich empfehlen, den Algorithmus erst
mal als Plug-In für Audacity zu schreiben. Und wenn er sich dort dann
gut anhört, dann würde ich ihn ins FPGA gießen.
> Ich gerne selber so einen Chip in VHDL oder Verilog bauen
Für ein FPGA oder gleich als ASIC?
Wie gut beherrschst du VHDL oder Verilog?
Lothar M. schrieb:>> Ich gerne selber so einen Chip in VHDL oder Verilog bauen> Für ein FPGA oder gleich als ASIC?
Da sicherlich auch gleich die hochauflösenden ADC und DAC integriert
werden sollen, muss ich schon ein Full-Custom-Chip werden. ;-)
> hochwertige Echo wie man es aus Lexicon-Geräten kennt
Das faengt schon bei den Begrifflichkeiten an.
An einem Echo(-Algorithmus) kann kaum etwas hochwertig sein.
Den hat auch ein DSP-Novize in kurzer Zeit zusammengeschrieben.
Wenn dann waere es der Hall aka Reverb...
Ich verstehe die kritischen Anmerkungen, jedoch geht es mir exakt darum,
mit Algorithmen herumzuexperimentieren.
Und richtig, es geht um Hall aka Reverb, wie geschrieben wurde. Jedoch
ist es bekanntlich so, daß sich der Hall aus eben jenen Echos
zusammensetzt.
Die Chips, wie auch die plugins in Software, arbeiten allesamt mit einem
RAM, in das sie die Daten reinkopieren und dann wieder mehr herausholen.
Die Grundlagen dafür sind mir auch geläufig, wobei Ich
selbstverständlich keine Lexicon-Algo-Tricks kenne, zugegeben. Da möchte
Ich mich selbst herantasten.
Einen FPGA soll genommen werden, weil Ich mir davon bessere
Echtzeitfähigkeit erhoffe. Solche Sachen wie RAMs lesen und schreiben
kann Ich. Das wäre nicht das Problem.
Und Ich habe schon Schaltungen, wo der o.g. Chip verbaut ist. Die möchte
Ich weiter verwenden. Somit scheidet eine Softwarelösung aus.
Die Algorithen mit Audcity auszuprobieren, wäre natürlich eine Idee,
dazu müsste Ich mich aber erst schlau machen, wie das geht.
Markus privat schrieb:> Die Chips, wie auch die plugins in Software, arbeiten allesamt mit einem> RAM, in das sie die Daten reinkopieren und dann wieder mehr herausholen.
Das wäre übrigens exakt das Verfahren, wie du das FPGA-Design auch
debuggen würdest: du hat eine WAV-Datie. Die schickst du in den
Simulator, wartest eine Nacht und analysierst am nächsten Morgen das
Ergebnis.
> Die Grundlagen dafür sind mir auch geläufig, wobei Ich> selbstverständlich keine Lexicon-Algo-Tricks kenne, zugegeben. Da möchte> Ich mich selbst herantasten.
Wie erwähnt: Algorithmen werden am PC entwickelt. Und zwar fix&fertig.
Anschließend wird nur noch dieser Algorithmus auf das FPGA portiert. Und
danach wird verglichen, ob mit dem selben Ausgangsmaterial das selbe
Ergebnis herauskommt.
> Einen FPGA soll genommen werden, weil Ich mir davon bessere> Echtzeitfähigkeit erhoffe.
Das ist aber erst der Schritt, wenn du feststellst, dass der schnellste
ARM-Prozessor von der Stange nicht für die Rechenaufgabe ausreicht. Denn
der Weg, solche Algorithmen in ein FPGA zu bekommen, hat sich schon
einige Male holpriger erwiesen als gedacht....
> Die Algorithen mit Audcity auszuprobieren, wäre natürlich eine Idee,> dazu müsste Ich mich aber erst schlau machen, wie das geht.
Ja, das wäre sinnvoll. So wird das gemacht. Auch in der
Bildverarbeitung: erst mal mit dem zig-GHz-Boliden offline herumrechnen.
Denn dort auf dem PC sind eh' die Tools installiert, die für die Analyse
des Ergebnisses nötig sind. Und wenns dann theoretisch klappen könnte
wird eine Ressourcenbedarfsanalyse gemacht.
Markus privat schrieb:> Lexicon-Algo-Tricks
Der Teufel steckt im Detail!
Heutige Hall-Generatoren arbeiten mit Faltung und Impulsantworten. Der
Algo besteht also nicht daraus, das Signal möglichst originalgetreu zu
dopplern, sondern darin, mit einer definierten Impulsantwort (eines
Dirac-Delta-Impulses) das Eingangssignal so zu falten, dass dabei das
herauskommt, was wir als Mensch erwarten.
Lexicon hat dabei viel Zeit und Geld darin investiert, die Impulsantwort
der Räume aufzuzeichnen.
Die Genehmigung, mit einer Schreckschusswaffe in Notre-Dame
herumzuballern, war sicherlich nicht günstig.
Tip: Nimm nen einfachen DSP-Hybriden, der Blackfin ist für solche Sachen
beliebt und reicht für Audio-Echtzeit vollkommen aus.
Der Teufel, der im Detail steckt, ist typischerweise der, nicht stupide
mit einem superlangen FIR draufzuhauen, wenn man die Impulsantwort hat.
Ansonsten ist bei der Hallerzeugung nicht sonderlich viel Geheimes
dabei, kniffliger ist eher Echo-Cancelling.
> Heutige Hall-Generatoren arbeiten mit Faltung und Impulsantworten.
Das war vielleicht gestern.
Ein Faltungshall ist naemlich viel zu unflexibel.
Man kann eine Impulsantwort nicht kleiner oder groesser rechnen
um zum gewuenschten Hall zu kommen.
Genauso wenig kann man die Bestandteile einzeln extrahieren,
um sie steuerbarer zu machen.
Ausserdem ist ein Faltungshall nicht unbedingt 'wohlklingend'.
> Und was nimmt man heute?
Tja, gute Frage. Naechste Frage.
Da soll sich der TO mal selber nen Kopf machen.
Er kann ja klein mit ein paar ueber Allpaesse zusammenaddierten
Delays anfangen und sich darueber freuen.
Wenn er will, darf er aber auch gerne falten.
Aber wie schrieb hier der Lothar schon:
> "Und dir ist ebenso klar, dass genau die Algorithmen die den besten> Hall machen auch die geheimsten sind?"
Neben den fest programmierten Sounds kann man in den FV-1 auch selbst
programmierte Algorithmen einbauen. Dazu gibt es von Spinsemi eine
komplette Entwicklungsumgebung.
Ich benutze diesen chip auch und finde die fest vorgegebene
Halleinstellung schon recht ordentlich für die Praxsis.
Soweit ich weiß (sowohl von Audio-Kennern als auch weil ich selber in
der Richtung geforscht habe), ist nicht wirklich was Geheimes an Algos
dran.
Da sind ein Paar Patente, die man beachten muss, und das wars. Diese
Patente für Algos beschreiben die Art und Weise, wie man mit langsamen
Prozessoren/DSP guten Sound hinbekommt. Mit viel Rechenleistung braucht
man so etwas nicht.
Noch was, was Lexicon und Co betrifft. Die Hall-Geräte von denen sind
alt und teuer. Und das, weil die Leute keine Source-Code dafür mehr
haben. Nur die Bit-Files für irgendwelche uralt-CPUs/DSP sind geblieben,
deshalb kann man es heute nicht einfach so nachbauen. Die wissen
teilweise auch nicht, mehr, was da drin steckt -- müssen ja auch nicht.
Wenn man darüber schweigt, trägt es teilweise auch zu ganzem Hype bei
(meiner Meinung nach).
Du brauchst auf jeden Fall eine Referenz (in Software), deshalb kommst
Du nicht drumherum, Plug-Ins zu programmieren
Viel Erfolg
Kest
Sicherator schrieb:> Heutige Hall-Generatoren arbeiten mit Faltung und Impulsantworten. Der> Algo besteht also nicht daraus, das Signal möglichst originalgetreu zu> dopplern, sondern darin, mit einer definierten Impulsantwort (eines> Dirac-Delta-Impulses) das Eingangssignal so zu falten, dass dabei das> herauskommt, was wir als Mensch erwarten.
Richtig. Deshalb muss ja auch ein FPGA her (wegen der Faltung) und dem
echten Ausprobieren (wegen dem schnellen Anhören). Ich kann das, was ich
in erträglicher Zeit in Software berechnen kann, nicht beurteilen, ohne
es zu hören, weil es einfach ist und wenn es komplex genug ist, nicht
ohne aufwändiges Rechnen erzeugen lassen.
Die einfachen Impulsfolgen der Faltung kennt man ja. Die sind
ausgereizt. Siehe ""free reverb impulse responses"
>Richtig. Deshalb muss ja auch ein FPGA her (wegen der Faltung) und dem>echten Ausprobieren (wegen dem schnellen Anhören).
Was meinst Du mit "schnellen Anhören"? Wenn Du die Zeit meinst, die es
dauert ein FPGA zu programmieren bis man etwas "hören" kann, geht das
eher länger.
Zumindest war das so bei meiner experimentellen Tonerzeugung, die Du
oben verlinkt hast. Die Entwicklungszeit eines Algorithmus mit Matlab
gegenüber der Implementierung in VHDL würde ich mal so mit dem Faktor 30
abschätzen.
chris schrieb:> Wenn Du die Zeit meinst, die es dauert ein FPGA zu programmieren bis man> etwas "hören" kann, geht das eher länger.
Allein der Übersetzungsvorgang vom Code zum fertigen "ausführbaren" und
geladenen Bitfile dauert länger. Wenn dann noch ein Fehler im Code war,
dann verdoppelt sich diese Zeit u.U. gleich noch mal.
Und wenn man dann noch die Zeit für eine evtl. nötige Simulation (der
Simulator ist der FPGA-Debugger) rechnet, dann ist der, der seinen
Algorithmus vorab auf Audacity verifiziert schon lange "am Markt"...
Man kann auch mit Audacity so ein Setup aufbauen, dass man sich schnell
was aufnhemen und modifizieren kann. Der Vorteil von Audiodateien als
Input ist der, dass man ganz einfach immer den selben Input hat und den
Output auf Veränderungen/Verbesserungen prüfen kann.
Ein Core i5 oder i7 verblässt jeden FPGA, ausgenommen vielleicht die
ganz grossen in der > 10k Euro Klasse.
Schau dir mal die Intel AVX 512 Erweiterungen an.
Ein 8 Kern i7 macht damit 128 Multiply-Add Operationen (32 Bit Float)
pro Takt. Das sind ca. 500 Giga-Flops in der Sekunde.
Speicher > 16 GB ist auch kein Problem.
Um einiges einfacher als mit Audacity, ist es das ganze File in
Matlab oder Octave auf einmal einzulesen, und dann mit
der Raumimpulsantwort zu falten.
Das sind eine Handvoll Codezeilen inklusiv der Audio-Ausgabe,
einfacher gehts nicht mehr.
Ich möchte alle Parameter in Echtzeit verdrehen und anhören. Wenn Ich
die Änderung erst programmieren soll, müsste Ich auf das Ergebnis
warten, bis es simuliert ist.
Was hätte das für einen Vorteil? Dann arbeite Ich zweimal.
Die Code Generation von MATLAB ist jetzt so dolle sicher auch nicht,
zudem bräuchte es eine Lizenz.
>Schau dir mal die Intel AVX 512 Erweiterungen an.>Ein 8 Kern i7 macht damit 128 Multiply-Add Operationen (32 Bit Float)
Warum bauen die dann keinen I7 in ihre Soundprozessoren ein? :D
Der Vergleich von CPUs und FPGAs ist mir geläufig, da Ich auch beruflich
damit zu tun habe. Deine Rechnung ist reine Theorie. Was die Prozessoren
theoretisch könnten, kriegen sie hinten und vorne nicht als Bandbreite
raus. Da spielen Cache-Strukturen und Vieles mehr eine Rolle. Im
schlechtesten Fall ist eine Multi-Core-CPU echtzeitmässig schlechter,
als ein gleichschnell getakteter Single-Core.
Markus privat schrieb:> Warum bauen die dann keinen I7 in ihre Soundprozessoren ein?
Für die Serie schlicht zu teuer und zu aufwändig. Bei der
Entwicklung spielen Kosten weniger eine Rolle, da geht es um schnelle
Turnaround Zeiten.
In welcher Phase ist dein Design? Serie oder Entwicklung?
Markus privat schrieb:> Ich möchte alle Parameter in Echtzeit verdrehen und anhören. Wenn Ich> die Änderung erst programmieren soll, müsste Ich auf das Ergebnis> warten, bis es simuliert ist.>
Auf Rechner erstellt man den Algorithmus als Programm und hat
verschiebene Parameter, die, entsprechend gebaut, auch wärend dem Lauf
geändert werden können.
Und welchen Echtzeit-Compiler benutzt du für FPGAs, wenn die
Rechnervariante zu inflexibel ist. Ich habe keine praktische
FPGA-Erfahrung, hatte aber bisher den Eindruck, daß Änderungen an der
Source eher nicht JIT Wirkung zeigen.
Was in Echtzeit zu ändern ist, um es real abzuhören, hängt wohl sehr an
den Parametern selber. Strukturen zu ändern ist eben schwierig, es sei
denn man setzt Multiplexer ein, um rasch verschiedene Kombinationen zu
ändern. Beim Hall sehe Ich da vor allem die Abgriffpunkte in den RAMs.
Solche Sachen wie Dämpfungen, EQ sind ohnehin parametrisch.
Ich werfe aber nochmal was anderes in die Runde:
Das Grundproblem der Halls ist - egal, ob man Faltung oder Reflektionen
im Zeitbereich verwendet - dass in aller Regel echte, also schon
reflektionsbehaftete Signale beaufschlagt werden sollen, deren
Zusammensetzung man nicht kennt und auch nicht pauschal annehmen kann.
Daher ist letztlich immer Hören und Fühlen angesagt, wenn es um das
Verhalllen von Musikmaterial geht und das macht der Produzent beim
Mischen. Geräte können so schlau und gut sein, wie sie möchten - sie
werden aber dieses Problem nicht lösen.
Es gibt natürlich ein paar Grundsätze, wie Haas-Grenze / die Behandlung
von Erst-Reflektionen und Diffusfeldspektren/-phasen, die man zur
Anwendung bringen kann.
Faltung ist dabei ein schwieriges Thema! Das hatten wir schon mehrfach
diskutiert, z.B. beim thread, wo es um das pitch shifting ging. Bei der
Transformation ist es z.B. wichtig, eine engmaschige FFT mit geringer
Frequenz-Überlappung hinzubekommen, diese aber ihrerseits stark zeitlich
zu überlappen und dann bei der Resynthese der Einzelergebnisse wieder
gut zu smoothen. Bei beiden Transformationen treten zudem Artefakte
durch die Fensterung auf. Wir haben das Thema just die Tage wieder in
der DSP-usenet-Gruppe gehabt. "Engmaschig" und "hoch überlappend"
erfordert ernorme Rechenleistung, die sicher FPGAs rechtfertigen. Zu dem
Thema I7 und FPGA-Vergleich habe Ich an anderer Stelle schon mehrfach
Stellung genommen. Da sind Welten dazwischen, zu Gunsten des FPGAs.
Nun ist es so, dass - anders, als beim pitching - beim Hall nur ein
Zusatzsignal erzeugt und zugemischt wird, d.h. ein Großteil des Signals
bleibt unverändert. Üblicherweise sind das aber Werte bis zu 50% für
synthetische "trockene" Signale. Das Summensignal leidet dann anteilig
bis zu eben jenen Prozenten an besagten Artefakten, wenngleich die
Methodik des Faltens prinzipiell zu richtigen Ergebnissen führen würde -
vorausgesetzt, man hat die Effekte der Mikrofone bei der Aufnahme der
Echos, die zu den Koeffizienten führen sollen, entsprechend
wegprozessiert.
Heißt: Faltungshall in sich gesehen, wäre perfekt, lässt sich aber
technisch nur schwer störungsfrei umsetzen.
Im Normalfall wiederum machen die Artefakte weniger Anteil aus, wenn nur
wenige Prozente an Signalanteil hinzukommen. Hier zeigt aber die Praxis,
dass die Qualität und Zeitpunkt der Reflektionen entscheidend ist, weil
diese sich unkontrolliert mischen und unvorhersehbare Effekte machen
können.
Ein echter Faltungshall ist hier deplaziert, weil er komplett falsche
Ergebnisse liefern würde. Umgekehrt macht das nur leichte Einmischen
eines Faltungsfalls zwar wenig Artefakte - aber in Summe auch keinen
wesentlichen Unterschied mehr zu dem, was ein künstlicher Hall hinzu
bringen kann.
Das ist also nicht pauschal entscheidbar. Es kommt einzig auf die
konkreten Reflektionen der Quelle und der "Additive" an. Daher hat sich
Faltungshall mit echten Impulsantworten nicht wirklich durchgesetzt. Man
kann es zu selten richtig nutzen, weil man keine trockenen Signale hat -
vom Trance und Techno / Electronic mal abgesehen, wenn oure Signal
erzeugt werden.
Es ist also zielführender, eine Anzahl von Hallprogrammen mit Auswahl an
Echostrukturen anzubieten und dann später im Zusammenspiel mit dem
konkreten Material zu entscheiden, was gut klingt.
Ein Punkt noch:
Maßgeblich ist dabei auch das Abspielsystem: Das Stereosystem ist ein
nichtreales Wiedergabesystem mit ganz spezifischen Eigenschaften,
welches ein virtuelles Bild erzeugt. Einfach Mikros am Ort der Ohren
aufstellen und wiederzugeben, reproduziert nicht das Bild, das man real
hat.
Das Stereosystem braucht somit ganz bestimmte konditionierte
Signalgemische, um Breite und Tiefe zu erzeugen (andere übrigens, als
Kopfhörer oder binaurales Hören!) und damit klappt es auch schon nicht,
ein trockenes Fingerschnippen mit dem Notre Dame Hall zu versetzen, um
das zu bekommen, was man vorort hören würde und dies ist wiederum ist
nicht das, was man in ein Stereosystem einprägen müsste, um ein
realitätsnahes Szenario zu erstellen.
Daher basteln die Hersteller an allerlei Extremfällen herum und machen
auch vor stark unrealistischen Szenarien nicht Halt:
Zum Beispiel Lexicon (s.o.) fällt mir ein, dass dort schon vor über 2
Dekaden probiert wurde, mit zufälligen Reflektionen zu arbeiten, also
Echos, die aus unterschiedlichen, wechselnden Richtungen kommen. Auch
wird mit unnatürlichen EQ-Kurven gearbeitet, z.B. einer geringeren
Dämpfung für hohe Frequenzen und sogar negativem Phasenvorlauf für
weglaufende Echos, was es beides in der Praxis nicht geben kann.
Diese und andere Spielchen sind in den heutigen Geräten und plugins mehr
oder weniger drin, aber auch da hat man die Probleme der Rechenleistung.
Für einen "echt" und weit klingenden Hall sind oft eine 4-stellige Zahl
von Einzelreflektionen zu verarbeiten. Ein große Menge an Reflektionen
wird aber sehr schnell "schlecht". Man kann das recht deutlich hören und
sehen, was leistungsstarke Halleffektalgorithmen an CPU-Leistung
verbraten, bzw was sie in neueren Gerätegenerationen können, die höher
Abtasten, feiner modulieren und noch einiges mehr, weil mehr DSP-Power
drin sitzt. Da kann man eigentlich nicht genug Leistung haben.
Wie die ungefähr funktionieren, lässt sich ein wenig ausspähen, wenn man
Dirac-Impulse auf den plugin / das Gerät loslässt und etwas misst :-)
Zum Thema Hall mit FPGA:
Wer das Spartan-6-Eval board Atlys von Digilent hat, kann hier gerne mal
(m)ein Beispiel ausprobieren:
www.96khz.org/files/2011/digilent_atlys_audio_test.zip
Die Töne sind simple Sinusschwingungen und erzeugen ein sehr nettes
Raumklangszenario - obwohl es nur ein simpler statischer ping-pong-Hall
mit linearem EQ ist. Für pure Signale eine echte Bereicherung. Echte
Musik klingt damit aber ein wenig seltsam. Vor allem zu dicht und fett.
Das Problem dabei ist, dass deren Signale nämlich selber schon
Kunstechos drin haben, die genau so erzeugt wurden! Man hört also die
Kopien der Kopien der Kopien ... usw. Dabei entstehen rythmische
Echomuster, die pumpen, klirren, metallisch zerren und was weiß ich so
alles produzieren. Praktisch ist es eben kein mehrdimensionales Echobild
eines Klangs mit n Dimensionen, sondern immer "die Stereoanlage in der
Kirche" also 2-Kanal-Hall mit jeweils n-fachen 2-kanaligen Kopien. Das
ist schon methodisch sehr begrenzt!
Halbwegs gut klingt immer ein Kunsthall, der nach dem eigentlichen
Verlöschen der inbegriffenen Kurzreflektionen einsetzt und auf Material
angewendet wird, welches real aufgenommen wurde. Umgekehrt kann man
einen Realhall auf ein künstlich verhalltes Signal draufkleben, wenn man
ihn so formt, dass sein Maximum den Beginn des künstlichen Nachhalls
überdeckt und dieser nicht zu laut im Signal enthalten ist.
Was es auch noch gibt, ist der Versuch, mit Echo cancelling die ersten
Störreflektionen im Signal zu killen, bevor es in den Hallprozessor
geht. Dann gibt es nicht so viele unschöne "Kopie-Kopie-Kopien" und man
kann mehr, des Halls zumischen. Zieht man aus dem Original noch sanft
die schlechten Kurzechos heraus, wird das Ergebnis breiter UND näher /
deutlicher, was sich sonst bekanntlich ausschließt.
Eine Lösung des Problems heißt Mehrkanaltechnik! Man braucht trockene
UND verhallte Signale. Bei klassischen Tonaufnahmen werden nicht ohne
Grund Stützmikros und Raummikros sowie reine Hallmikros gestellt und
getrennt aufgezeichnet. Da geht dann später noch ein bischen was in
Richtung Raumklanggestaltung. Notwendig sind dazu natürlich auch
Mehrkanalprozessoren. Mit der typischen Mischtechnik auf Stereo-2-Kanal,
dann auf plugin oder Stereo-outboard hat man verloren.
Mein Ansatz zu dem Thema ist die individuelle Behandlung jeder Spur vor
und beim Platzieren im Raum schon bei der Gewinnung der Signale - also
der Erzeugung! Mein Synth macht das für jede der mindestens 64 "Spuren"
einzeln und dann im Raum 8-kanalig für jeden Lautsprecher und dies zudem
dynamisch modifizierbar.
Im Prinzip ist das die Arbeitstechnik der Trance-Produzenten, die schon
immer jede Spur einzeln individuell mit Echos und Wiederholungen
verhallt haben, um sie dann individuell zu modifizieren, bevor sie in
einen Submix gehen. Leider unterstützt das bis heute keine der mir
bekannten DAW-Software-Pakete vernünftig. Muss man alles händisch tun.
Du musst in Matlab mit Vektoren und Matrizen arbeiten,
um schnellen Code zu erhalten...
For Schleifen werden interpretiert, und sind langsam.
Also etwa so:
fname = 'cguitar1.wav';
[x, fs, nbit] = wavread(fname);
delay = 100e-3;
n = round(delay * fs);
y = [x; zeros(n, size(x,2))];
m = length(x);
y(1+n : m+n, :) = 0.5 * x;
wavplay(y, fs, 'async');
Ich bin dem Spieltrieb nachgegangen, und habe einen einfachen
Faltungs-Hall
in Matlab nachgebaut.
Im Anhang die Impulsantwort des Buero-Vallejo-Theater in Alcorcon
(ir1.wav),
und ein Gittaren Beispiel ohne (cguitar1.wav) und mit Hall
(cguitar1-ir1.wav).
Wenn man das File ausführt, merkt man auch dass da ohne Rechenpower
nichts mehr geht... ich gehe mal davon aus, das Matlab nicht sehr
gut optimiert ist... zumindest rechnet es nur mit einm Core.
% Eingangs Wave File
wav_name = 'cguitar1';
[x, fs, nbit] = wavread(wav_name);
% Raumimpulsantwort in Buero-Vallejo-Theater, Alcorcon, Spain
ir_name = 'ir1';
[ir, ir_fs, ir_nbit] = wavread(ir_name);
b = ir(:, 1);
a = 1;
[y, zf] = filter(b, a, x);
y = [y; zf];
y = y ./ (1.05 * max(y));
wavwrite(y, fs, [wav_name, '-', ir_name]);
%wavplay(y, fs, 'async');
Markus privat schrieb:> Der Vergleich von CPUs und FPGAs ist mir geläufig, da Ich auch beruflich> damit zu tun habe. Deine Rechnung ist reine Theorie. Was die Prozessoren> theoretisch könnten, kriegen sie hinten und vorne nicht als Bandbreite> raus. Da spielen Cache-Strukturen und Vieles mehr eine Rolle. Im> schlechtesten Fall ist eine Multi-Core-CPU echtzeitmässig schlechter,> als ein gleichschnell getakteter Single-Core.
Die Rechnung ist keine reine Theorie, es gibt Beispiele von Intel, die
diese 500 GFlops erreichen.
Und eine FIR Filterung (Faltung) lässt sich ziemlich gut optimieren...
Schau dir mal die Intel Performance Libraries an.
Ich habe noch ein Beispiel für die Santa Lucia Kirche in Bologna
gerechnet (Anhang).
Ich finde da kommt ganz am Ende so richtig der Kirchenhall durch :-)
So, und nun ein letztes, mit der Impulsantwort einer "Parking Garage"!
Im grossen und ganzen funktioniert das gut, jetzt muss man sich nur mehr
überlegen, wie man so eine Impulsantwort künstlich berechnet.
Schönes WE,
Udo
Udo K. schrieb:> Im grossen und ganzen funktioniert das gut, jetzt muss man sich nur mehr> überlegen, wie man so eine Impulsantwort künstlich berechnet.
Die soll eigentlich gemessen und errechnet werden. Wenn man es generisch
berechnet, kann man gleich die Echos im Zeitbereich draufklatschen.
chris schrieb:> Hier das FPGA-Echo von Jürgen:
Das sind aber rythmische Echos, die den Takt komplettieren sollten,
nachdem 8 Noten verwendet werden, während Du 9 Noten in der Wiederholung
hattest.
Echos für Hall sehen anders aus.
Udos Beispiel zeigt das von mir oben skizzierte Problem: Das
Ausgangsfile klingt schon etwas eng, hat starke Kurzreflektionen drin.
Klebt man da noch Faltungshall hinzu, wird es dichter, noch kleiner und
hört sich eben an, wie ein Lautsprecher, der in der Kirche steht. Was
wir mit Hall aber eigentlich haben wollen, ist Grösse, Weite. Eher in
Richtung dem angehängten file:
> ganz am Ende
Jaja. Sehr huebsch. Aber:
100% wet will keiner beim Hall.
So -24 bis -12 dB reichen.
Bei Soloinstrumenten dann auch nicht unbedingt auf die Solospur
sondern auf die "gedoppelte" Solospur mit mehr Spread.
Mal ganz ehrlich: So einen Matschhall kann auch ein mehrfederiger
Spiralhall erzeugen...
> wie man so eine Impulsantwort künstlich berechnet.
Auch das ist schon erfunden: Acoustic Raytracing.
Der grosse Durchbruch wird aber vermutlich nie kommen.
Weil fuer Serienprodukte zu aufwendig und im Studioeinsatz
zu unflexibel.
Es fehlt da die spontane Interaktion: Mann dreht und das
Resultat aendert sich in Echtzeit.
Vor weiteren Faltungsversuchen solltest du wirklich
mal so was wie "Fusion Field" oder den "ZRev" anhoeren.
Deren Reverb laesst sich "passgenau" in einen Mix einfuegen.
Von anderen Herstellern (Cakewalk, Waves, Ozone) gibts es auch
reichlich.
Udo Krebelder (udok)
>Du musst in Matlab mit Vektoren und Matrizen arbeiten,>um schnellen Code zu erhalten...
Ursprünglich hatte ich die delay-line via der Filterfunktion realisiert
bsp. für eine Verzögerung von 4:
B=1;
A=[1 0 0 -0.5];
filter(B,A,sig);
Für eine Verzögerung von 700ms war die Rechenzeit in Octave dann aber so
lange, dass ich diesen Weg aufgegeben habe. Eigentlich hatte ich
geglaubt, dass Octave so schlau ist und die Nullen nicht mitrechnet und
damit die Rechenzeit optimiert.
In meinem Script oben ist ein Fehler
> osig(n)=wsig(n)+dline(ip)*0.5;> dline(ip)=wsig(n);
Diese Zeilen ergeben nur eine einmalige Addition des verzögerten
Signals.
Man muss aber statt des reinen verzögerten Signals das Hall Signal zur
delay-line dazu addieren, also so:
osig(n)=wsig(n)+dline(ip)*0.5;
dline(ip)=osig(n);
Wenn ich es richtig sehe, hast Du den Fehler in die Vektoraddition
übernommen.
Am schnellsten könnte man wahrscheinlich rechnen, wenn man für C eine
Wavread und Wavwrite Funciton hätte. Damit wäre ein Hall schnell
programmiert.
Jürgen S. schrieb:>> Udos Beispiel zeigt das von mir oben skizzierte Problem: Das> Ausgangsfile klingt schon etwas eng, hat starke Kurzreflektionen drin.> Klebt man da noch Faltungshall hinzu, wird es dichter, noch kleiner und> hört sich eben an, wie ein Lautsprecher, der in der Kirche steht. Was> wir mit Hall aber eigentlich haben wollen, ist Grösse, Weite.
Die Impulsantworten, die ich verwendet habe sind gemessen, nicht
gerechnet.
Nur, das Problem ist ja, dass da mehrere Raumantworten überlagert
werden,
zunächst die Impulsantwort des Aufnahmeraumes, und dann die
Impulsantwort
des Halls.
Das wird dann automatisch immer "matschiger" (zeitlich und
frequenzmässig), man sieht das sehr schön am Spektrogram in foobar2000.
Dazu zwei Beispiele im Anhang. Das erste snare1.mp3 ist zeitlich super
definiert, nach dem Hall überlagern sich die einzelnen Schläge
regelrecht,
praktisch ein neues Instrument.
Das zweite violin1.mp3 ist dagegen im Frequenzbereich durch die
Schwingungen der Saiten super definiert. Auch da kommt es zu einem
Überlagerungseffekt durch den langen Hall.
Ist einfach interessant, sich das mal im Spektrogram Plugin von
foobar2000
anzuschauen, bzw. sich anzuhören.
Ein guter Hall müsste erst mal den Aufnahmeraum wegrechnen. Sonst wird
es automatisch matschiger, und das Ergebnis ist eher herumprobieren.
Stimmt natürlich, dass das Extrembeispiele sind. Und mir ist schon
klar,
dass das kein fertiges Hall Plugin ist. Ist nur zum herumspielen...
@chris:
Der Fehler ist mir auch schon aufgefallen, den habe ich aber nur im
delay line Beispiel kopiert.
>> Für eine Verzögerung von 700ms war die Rechenzeit in Octave dann aber so> lange, dass ich diesen Weg aufgegeben habe. Eigentlich hatte ich> geglaubt, dass Octave so schlau ist und die Nullen nicht mitrechnet und> damit die Rechenzeit optimiert.
Die Rechenzeit ist da schon heftig, Der Kirchenhall ist sogar
4 Sekunden lang. Echtzeit geht auf dem Laptop nicht mehr mit
meinem alten Matlab, das einen Core verwendet.
>> Am schnellsten könnte man wahrscheinlich rechnen, wenn man für C eine> Wavread und Wavwrite Funciton hätte. Damit wäre ein Hall schnell> programmiert.
Ist im Prinzip eine einfache Sache, der Header hat 44 Bytes, wo
praktisch
nur die Anzahl der Samples drinnen steht.
Wenn die Impulsantwort kleine Werte hat, kann man die vernachlässigen,
und das ganze wird sehr viel schneller.
Aber vorher müsste man wissen, was man eigentlich machen will...
Soweit ich das verstanden habe, liegt die Kunst in der Berechnung
angepasster Raumimpulsantworten. Wahrscheinlich nehmen dann die meisten
Plugins irgendwelche rechnerischen Abkürzungen
und sparen sich das Filtern komplett.
Das Raytracing, dass irgendwo oben erwähnt wurde,
vernachlässigt ja die Beugung komplett, und dann läuft
das auf mehrere Delaylines hinaus.
Gruß,
Udo
Ihr denkt viel zu kompliziert. Ja, IR ist ein Thema, aber es gibt viele
Algorithmen die auch guten Hall mit viel weniger Rechenleistung
erzeugen.
Z.b. die Allpass Struktur von Keith Barr ist Super:
http://www.spinsemi.com/knowledge_base/effects.html#Reverberation
Das sind lediglich acht Allpass Filter mit einer großen Feedback
Schleife und ein bischen gefilter. Damit kommt man schon ganz schön
weit.
Noch Pre-Delay dazu (einfache Delay Line). Vielleicht zwei Allpass
Diffusoren vor dem Eingang. Dazu dann Early Reflections über eine Delay
Line und Du hast alles was Du brauchst um einen guten algorithmischen
Hall zusammenzubauen.
Die Kunst, das es gut klingt liegt in den Parametern. Da hilft
Erfahrung, ein gutes Ohr und viel viel Zeit.
Nils P. schrieb:> Das sind lediglich acht Allpass Filter mit einer großen Feedback> Schleife und ein bischen gefilter. Damit kommt man schon ganz schön> weit.
Das ist aber Asbach Uralt und wird schon ewig nicht mehr so gemacht.
Die reinen Delayfilter dieser Art produzieren ekelige Kammfiltereffekte,
die genau es zu vermeiden gilt und die bei länger anhaltenden Signalen
massiv zu Tage treten.
So wie er es dort beschreibt, ist das auch suboptimal, weil alle Filter
mit Faktor +/-1/2 rückkoppeln. Das sind dann zwar Allpässe, aber es geht
mit abgestimmten Filterkoeffizienten besser. Diese Lösung ist eher in
Richtung "wenig Rechenleistung".
So haben wir in den 90ern mit Hall DSPs gebaut :-)
Nach meinen Erfahrungen ist es nicht zweckmäßig, ausgeprägtes looping zu
verwenden, um Reflektionen zu bekommen. Indem man stark rückkoppelt,
denn dann sind die Muster zu prägnant. Die regelmäßigen Wiederholungen
müssen im Bereich von >>300ms bleiben, in jedem Fall länger, als der
elementare Rhythmus im Mix, also eher Richtung 1 Sekunde, damit kann man
nur beim Kirchenhall davon profitieren.
Wenn man Reflektionen sauber hinbekommen will, muss man das auch sehr
fein und sauber auflösen, d.h. durchaus auch unterhalb der Samplegrenze,
weil diese Zeitfehler kumulieren und immer wieder mit anderen
Interferenzmuster bilden. Genau die führen dann zu den künstlichen
Resonanzen, weil sich einige Frequenzen massiv aufschaukeln, während
andere fehlen. Damit ist der Hall quantitativ früh zu laut, während er
qualitativ noch nicht dicht genug ist, um weich zu tragen.
Was auch benötigt wird, sind hohe Rechengenauigkeiten: Die vielen
kleinen Reflexionen im Raum haben alle einen sehr geringen absoluten
Beitrag, müssen aber korrekt addiert werden, um zu sinnvollen
Ergebnissen zu kommen. Dabei sind insbesondere auch die Auslöschungen
wichtig. Diese funktionieren aber nicht richtig, weil nach Addition von
Phase und Antiphase zweimal der Rechenfehler über bleibt und der sich
bestenfalls statistisch weghebt. Zu hören ist das bei den Lauten "Z",
"S" und "T", welche regelmäßig zu grandiosen Artefakten bei hellem Hall
führen. Dort "oben" schlagen die nichtidealen digitalen Filter, die
Aliaseffekte und die Granularität der Faltung bie Samplefrequenz voll
zu.
Das Standard-Gegenmittel ist das oversampling. Mit FPGAs und ihren
Taktfrequenzen kann man das sehr leicht bewerkstelligen und mit ModelSIM
im Vorhinein die Reflektionen mit Delays ausprobieren und ein file
schreiben lassen. Allerdings braucht es wegen der Komplexität des Halls
viele lines und damit unabhängige RAM-Bereiche und wegen der hohen
Samplerate auch sehr große RAMs.
Ein bisschen tricksen kann man, indem man mehrere kurze verwendet,
welche so gestaltet und verschaltet sind, dass sich die ersten
Reflektionen erst einmal gegenseitig weglöschen und sich dann scheinbar
zufällige schnell verdichtende Reflektionen ergeben.
Nils P. schrieb:> Z.b. die Allpass Struktur von Keith Barr ist Super:
Das ist doch der Hersteller des vin mir genannten Chips:
http://www.spinsemi.com/products.html
Und der arbeitet mit 16 bit und ist auch sonst leicht veraltet.
Die dort beschriebenen Filterstrukturen wären auch mein Ansatz gewesen,
Ich möchte diese aber ändern und das ist so mit deren
Konfigurationssoftware nicht möglich.
AD-Wandler möchte Ich selbverständlich nicht nachbilden. Das ist auch
nicht nötig, weil auf meiner PCB ein Wandler drauf wäre und obendrein
die Daten digital vorliegen.
Udo K. schrieb:> Ein guter Hall müsste erst mal den Aufnahmeraum wegrechnen. Sonst wird> es automatisch matschiger, und das Ergebnis ist eher herumprobieren.
Das dürfte ein Problem werden. Schon mal damit befasst?
Jürgen S. schrieb:> Mit der typischen Mischtechnik auf Stereo-2-Kanal,> dann auf plugin oder Stereo-outboard hat man verloren.
Ja aber das ist doch auch vollkommen egal.
Es ist irgendwo schon im Thread erwähnt worden: Ob das Ding jetzt
wirklich klingt, wie in Notre-Dame oder nicht, spielt keine Rolle, denn
welcher Hall genutzt wird, hängt einzig und alleine von der Produktion
ab, zu der er passen muss. Wenn es darum geht, eine trockene Stimme
etwas feuchter zu gestalten, ist doch Wurst, ob es Höhle 1, oder
Autobahnraststätte 47 ist. Insgesamt muss der Hall passen.
Ausnahme sind hier höchstens Spezialanwendungen, bei denen ein ganz
bestimmtes Resonanzverhalten gewünscht wird. Aber auch da wird der
Produzent nicht sagen: Hey, ich war doch vor acht Jahren mal im Urlaub -
die Akustik vom Taj Mahal würde passen, sondern er wird solange durch
die Presets durchdrücken, bis er einen hat, der passt.
Hinterher läuft das zu 99% sowieso auf Anlagen, die akustisch total
unzureichend sind (Radios in der Arbeit, im Auto, irgendwelche billigen
Kopfhörer und ganz selten mal auf ner hochwertigen Stereoanlage). Dolby
Atmons hat kaum einer daheim und selbst wenn gibt es kaum Trägerformate
geschweige denn Produktionen, die ein Vielkanalton überhaupt erlauben.
Entsprechend ist auch gar kein Bedarf dar, dass der Hall so realistisch
ist, wie im aufgenommenen Objekt selbst.
Martin S. schrieb:> Dolby Atmons hat kaum einer daheim
Hey, doch ich! Auf dem Tablet.
Aber ich habe mich schon gewundert wozu, weil die max. 4 mm dicken
Lautprecher keinen vernünftigen Sound ausgeben können...
Martin S. schrieb:> Ja aber das ist doch auch vollkommen egal.
Nee, das ist nicht egal. Ein n-fach 2-dimensionales Abbild ist etwas
anderes, als ein 3D-Abbild (2D + Zeit). Wenn man sich die Reflektionen
eines 3D-Raums ansieht und dann in Betracht zieht, wie diese im
2D-Stereosystem abgebildet werden, ist dies mit einem weiteren
Prozessieren eines 2D-Datenstroms nicht mehr zu kontrollieren.
Qualitativ nicht und quantitativ nicht.
Ich bin bei Dir, dass man Hall am Ende nach Gefühl einstellen muss und
hatte das weiter vorne ja bereits ausgeführt. Ein 3D-Reflexionsbild auf
einem möglichst trockenen Signal bietet die Möglichkeit, viel mehr zu
verdichten, als das bei einem 2D-Hall der Fall ist, d.h. mit zunehmenden
Reflexionen wird die Räumlichkeit größer, statt kleiner. Das ist den
meisten nur so nicht bewusst, weil es es nicht erleben, da sie nur mit
bereits verhalltem Material weiterverhallen und/oder 2D arbeiten.
Mit einem echten Surroundprozessor und passend aufgenommenen oder
erzeugten Signalen geht da schon etwas mehr. Und es bleibt auch mehr von
über, wenn man auf 2D zurück geht - auch bei schlechten Lautsprechern -
Gerade bei denen!
finde erstmal solltest du feststellen was du brauchst und dann kannst du
an die Technik gehen.
Ich würde mir irgendein Program ala Goldwave holen da, kann du z.B. die
Echozeit und die Wiederholungen eingeben und das dann immer wieder über
deine Originalaufnahme probieren. Z.B. erst ein kurzes Echo im 2-3
stelligen mSek Bereich damit es etwas fülliger wird und dann kannst du
ein längeres Echo drüber legen. Also erstmal versuchen was gut klinkt
und dann mit dem Wissen wie man das gemacht hat sich an die Arbeit zu
machen es mit einem DSP/FPGA... nachzustellen.
Was ich möchte, ist mir schon bewusst :-) Das Ausprobieren mit
Programmen wie Goldwave habe Ich auch schon hinter mir. Das ist auch zu
langwierig, bis ich damit die Echos zusammen habe. Wie deren Hall
arbeitet weiß ich ja nicht und den möchte ich auch nicht benutzen.
Ich wollte nur etwas wissen zur der Funktion selbst und wie ich es in
meine Schaltung reinbekomme.
Hier hat das das Thema schon ein mal gegeben:
Beitrag "Echo und Hall Schaltung"
Markus Privat schrieb:> Ich wollte nur etwas wissen zur der Funktion selbst und wie ich es in> meine Schaltung reinbekomme.
Du wirst kaum einen FPGA finden, der das Gehäuse eines Chips hat. Wenn
dann müsste eine Adapterplatine her, die einen FPGA hat und auf DIL
übersetzt. Für kleine Anwendungen gab es so etwas mal z.B. von Trenz -
aber da passt nicht viel rein. Also täte es wohl irgendein Bastel-PCB
mit FPGA und flexiblen Leitungen.
Zu der Frage, wie man Hall erzeugt, ist eigentlich genug gesagt worden.
Diejenigen, die sich damit näher befassen, haben mit der Zeit ihre
Tricks entwickelt, aus den gegebenen Mitteln das Maximale herauszuholen
und die werden sie kaum offen posten.
Um Echos richtig zu erzeugen und verarbeiten, muss man sich auch ein
wenig in das Thema Tontechnik und Wahrnehmung von Schall durch das Ohr
hineinlesen, um zu verstehen, wie man Reflektionen zumischen muss, damit
sie richtig wirken. Dazu wurde weiter oben aber schon genug geschrieben.
Da heißt es eben auch reinarbeiten und lernen. Ich habe auch einige
Hallgeneratoren gebaut und die ersten waren nicht so berauschend,
inzwischen habe Ich (vor allem wegen der Möglichkeiten in FPGAs) ein
bisschen was zusammen, was recht ansehnlich klingt, wenn man es richtig
anpasst und einstellt:
http://pyratone.de/snd/pyraechoreverb.mp3> Hier hat das das Thema schon ein mal gegeben:> Beitrag "Echo und Hall Schaltung"
Habe etwas dort geschrieben.
Jürgen S. schrieb:> Um Echos richtig zu erzeugen und verarbeiten, muss man sich auch ein> wenig in das Thema Tontechnik und Wahrnehmung von Schall durch das Ohr> hineinlesen, um zu verstehen, wie man Reflektionen zumischen muss, damit> sie richtig wirken.
Hättest du zufällig links zu Literatur?
Martin S. schrieb:> Hinterher läuft das zu 99% sowieso auf Anlagen, die akustisch total> unzureichend sind (Radios in der Arbeit, im Auto, irgendwelche billigen> Kopfhörer und ganz selten mal auf ner hochwertigen Stereoanlage
Die Denkweise halte ich nicht für schlüssig. Schlechte Lautsprecher
machen alles schlechter, ja - aber darf dann der Hall schlecht sein? Das
kann man nicht heranziehen, finde ich. Es gibt schon auch Nuter mit
Musikgeschmack und guten Anlagen.
@TE: Ist bei deinem Projekt nun etwas herausgekommen?
