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Systemsetups mit FIR-Filtern in der Praxis

Allgemeines zu Controllern, Aktiv-Weichen und sonstigen DSPs
(Für Reparatur und Defekte, siehe DIY-Forum!)

Moderatoren: mich0701, Moderation PA, Bereichsmod

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#1

Beitrag von excelsior2000 »

Hallo zusammen,

hat schon jemand praktische Erfahrung beim Einsatz von FIR-Filtern in FIR-fähigen DSPs zur Erstellung eines Systemsetups oder auch nur zur Verbesserung des Klangs eines einzelnen Lautsprechers?

Oder mal als konkretes Beispiel:

Linearisierung des Frequenzgangs / der Phase einer 2-Wege-Box

Ich habe irgendeine 2-Wege-Box mit Passivweiche drin und möchte nun den Klang verbessern, indem ich vor allem die Gruppenlaufzeit durch FIR angleichen will.

Hat das schon jemand realisiert mit Messung des Box vorher, Berechnung der Koeffizienten, Setzen der Filter im DSP, Messung nachher?

Welchen Controller und welches Setup habt ihr benutzt?

Vielleicht gibt es sogar ein kleines Tuturial und vor allem: Lohnt sich der Aufwand? Verbessert sich der Klang im PA-Umfeld wirklich signifikant?

Bin gespannt auf eure Erfahrungen!

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#2

Beitrag von Klangart »

Hallo,

das Thema ist ja leider sehr Komplex. Verallgemeinern kann man da meist wenig da die Programmierung / die Möglichkeiten häufig DSP / System- Boardgebunden sind so auch die genau dafür erforderlichen Programme zum erstellen der FIR Files. Der Uhr FIR Controller dürfte ja das Four Audio Board sein das über Monkey Forest zu Messen und Programmieren ist. Viele neuen Controller haben nicht mal genügend FIR Filterpunkte um sinnige Setups zu erstellen oder kombinieren IIR und FIR. Inzwischen gibt es ja einige FIR Designer Software auch Programme die den PC / die Audio Karte nutzen zur nachträglichen Korrektur im Audio Signalweg.

Da alles raus zu finden was alles 'gut oder schlecht' ist was es da heute gibt ist nicht ganz einfach.

;) Klangart

#3

Beitrag von excelsior2000 »


Klangart hat geschrieben:
Da alles raus zu finden was alles 'gut oder schlecht' ist was es da heute gibt ist nicht ganz einfach.

;) Klangart

Und genau aus diesem Grund suche ich nach jemanden, der schon mal konkret so was in der Praxis umgesetzt hat und berichten kann ;)

Man kann z.B. auch mit REW messen, mir rePhase importieren und Koeffizienten berechnen lassen und direkt wieder für unterschiedliche DSPs exportieren.


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#4

Beitrag von jones34 »

Hab sowas schon gemacht.
DSP ist ein Linea Research ASC48.
Filter generiere ich mit einem selbst geschriebenen Skript.
Zielfunktionen und (Listening Window-) Frequenzgangexport mit Vituix CAD.
Einfach auf Achse gerade ziehen ist nicht so der Bringer wenn der Lautsprecher keine perfekte Abstrahlung hat.

Ist alles noch ziemlich fies hingebastelt und unter den "könnte man mal fertig machen" Projekten.
Beispiele muss ich mal raussuchen.

Von der Performance her hab ich gute Erfahrungen gemacht.
Das würde ich aber insgesamt eher dem nach der linearisierung besseren Frequenzgang als der Phase zuschreiben.
Gut gemachte IIR-Filter sind auch super aber eben nervig zu implementieren und irgendwann gehen einem auch die Filter aus.

rePhase halte ich für ungeeignet. Da kann man ja genau nicht einen passenden Filter mit einer Zielfunktion errechnen sondern muss von Hand rummachen. Da kann man imho gleich IIR nehmen weil FIR dann nur Vorteile für die Phasenlinearisierung hat, was imho eben gar nicht so entscheidend ist.

Lohnt sich das alles?
Kommt drauf an. Entweder man muss viel Geld für Software ausgeben die einem die Filter ausspuckt oder man schreibt selber was.
Wenn man auf eines von beiden Lust hat dann ja, sonst eher nicht.
Wenn man nicht regelmäßig Filter für verschiedene Lautsprecher macht ist man mit IIR und kleinen Performanceeinbußen wohl besser bedient.

#5

Beitrag von excelsior2000 »

jones34 hat geschrieben: 30. Nov 2021 18:08 Von der Performance her hab ich gute Erfahrungen gemacht.
Das würde ich aber insgesamt eher dem nach der linearisierung besseren Frequenzgang als der Phase zuschreiben.
Gut gemachte IIR-Filter sind auch super aber eben nervig zu implementieren und irgendwann gehen einem auch die Filter aus.

rePhase halte ich für ungeeignet. Da kann man ja genau nicht einen passenden Filter mit einer Zielfunktion errechnen sondern muss von Hand rummachen. Da kann man imho gleich IIR nehmen weil FIR dann nur Vorteile für die Phasenlinearisierung hat, was imho eben gar nicht so entscheidend ist.

Lohnt sich das alles?
Kommt drauf an. Entweder man muss viel Geld für Software ausgeben die einem die Filter ausspuckt oder man schreibt selber was.
Wenn man auf eines von beiden Lust hat dann ja, sonst eher nicht.
Wenn man nicht regelmäßig Filter für verschiedene Lautsprecher macht ist man mit IIR und kleinen Performanceeinbußen wohl besser bedient.
Ja ganz genau darauf wollte ich hinaus. FIR macht meiner Meinung auch nur Sinn, wenn man ein festes Setup sich erstellt, was dann nicht mehr verändert wird.

Ein Linearisierung kann ich eben auch mit IIR machen, zermatsche mir dann aber eben auch ein wenig meine Phase. Also deiner Meinung nach ist der Unterschied in der Phase nicht so signifikant erkennbar, dass sich der Aufwand lohnt.

Ich meine, was soll ich mir Mühe geben und alles total sauber filtern und einstellen und am Ende komme ich in einen ungedämmten Raum mit Betonwänden.....

#6

Beitrag von Klangart »

Hallo,

es gibt ja auch DSP Controller die keine feste interne DSP Struktur haben wie BIAMP Audia oder Nexia Controller. Da ist man dann nicht davon abhängig wie viele Filter man setzen kann so lange die Rechenleistung dafür noch übrig ist weil der DSP keine vorgegebene Struktur hat der SHARC DSPs . Man kann also nach Bedarf so viele PEQs setzen und auch da hin im Signalweg wie man lustig ist. Zudem sind bessere Filter ja eh konstant Phase. Mit diversen gesetzten Allpassfiltern kann man auch Linear / Minimal Phase herstellen über IIR so wie man es möchte. Alleine den Mitten- Hochtonbereichbereich linear zu bekommen bringt schon einiges was Phasenfrequenzgang betrifft. Dabei muss noch nicht mal Phase Flat das Ziel sein.

;) Klangart

#7

Beitrag von Nugget »

Klangart hat geschrieben: 1. Dez 2021 17:03 Mit diversen gesetzten Allpassfiltern kann man auch Linear / Minimal Phase herstellen über IIR so wie man es möchte.
Naja leider nicht ganz so wie man es möchte. Man kann nur "in eine Richtung", da man einen Allpass setzen kann, aber keinen invertierten Allpass, da der IIR nicht stabil ist. Ein invertierter Allpass würde aber die Phase von zwei LR4 Filtern perfekt linearisieren. Insofern wäre er schon ein "praktisches Tool im Werkzeugkasten".

#8

Beitrag von Jobsti »

Ich finde es auch nicht unwichtig bei FIR auf das Delay zu schauen, denn hier gibt's je nach DSP signifikante Unterschiede, je nachdem wie viel FIR man nutzt.
Dass man die Latenz des DSP dann in den Bereich 10-30ms treiben kann, ist oft kein Problem (ohne FIR 0,7 - 2,6ms).
Der gerade getestete DSP bei mir hat ohne FIR-Funktionalität schon 2,6ms Latenz und das finde ich schon knapp an der Grenze für Liveeinsatz,
wobei man noch bedenken muss, dass noch weitere Latenz mit dazu kommt, vor dem DSP und evtl. auch danach (danach idR. fast nix)
Mit freundlichen Grüßen
B. Jobst (Tontechniker FH) | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | www. Jobst-Audio .de
Kaffeekasse | Du magst mir einen Kaffee spendieren? Gerne ;-)
Fragen zu Bestellungen usw. bitte ausschließlich per PM, Mail oder Telefon! Werden im Forum kommentarlos gelöscht.

#9

Beitrag von jones34 »

FIR macht so viel Delay wie man designt.
Das FIR immer viel Delay hat stimmt daher gar nicht.
Wenn man einen Phasenlinearen Filter baut hat der je nach dem viel Delay.
Für meine Anwendung komme ich in den Bereich 4ms Delay für ein Topteil. Das ist echt noch vertretbar.
So als Vergleich: Schall kommt in der Zeit weniger als 1,5 Meter weit.
Für eine Main PA ist das völlig unerheblich. Beim Monitoren wird das eher zu Thema.
Ich habe 768 Taps bei 96kHz zur Verfügung, da geht auch nicht mehr als 4ms Delay. Braucht man aber imho auch nicht wirklich wenn es um Tops geht.
Mehr verfügbare Taps ist aber natürlich immer besser, nutzen muss man sie aber nicht wenn man sie hat.
excelsior2000 hat geschrieben: 1. Dez 2021 14:48 Ja ganz genau darauf wollte ich hinaus. FIR macht meiner Meinung auch nur Sinn, wenn man ein festes Setup sich erstellt, was dann nicht mehr verändert wird.

Ein Linearisierung kann ich eben auch mit IIR machen, zermatsche mir dann aber eben auch ein wenig meine Phase. Also deiner Meinung nach ist der Unterschied in der Phase nicht so signifikant erkennbar, dass sich der Aufwand lohnt.

Ich meine, was soll ich mir Mühe geben und alles total sauber filtern und einstellen und am Ende komme ich in einen ungedämmten Raum mit Betonwänden.....
FIR macht Sinn wenn man Lautsprecherpresets erstellt. Für PA-typischen Raum EQ ist das nix.
Das Linearisierung mit IIR die Phase zermatscht ist falsch. Die meisten Effekte die man so linearisiert sind Minimalphasig und die Umkehrfunktion ist stabil und kausal. Damit sind IIR Filter genau das richtige dafür! Nach der Filterung ist die Phase dann glatt.

Was man mit IIR nicht zurückbiegen kann sind Sachen die nicht Minimalphasig (z.B. (kausaler) Allpass) oder nicht invertierbar (z.B. Hoch-/Tiefpass, Notch) sind.
Mit FIR Filtern kann quasi akausale Filter durch hinzufügen eines Delays erzeugen. Damit kann man diese Dinge dann auch behandeln, zumindest in der Phase.
Das heißt nicht das FIR nur das kann, im Gegenteil. FIR ist nix anderes als eine völlig beliebige Impulsantwort die eben alle linearen Effekte zurück biegen kann, so man denn genug Taps hat (Filterlänge). Einzig gegen Nullstellen im Frequenzgang lässt sich nix mehr machen, was ja klar sein sollte.

Auch in einem suboptimalen Raum sollte der gefilterte Lautsprecher besser performen, da der Energiefrequenzgang ja nach dem Filter glatter sein sollte als davor. Wenn nicht dann ist der Lautsprecher eh nicht gut. Da kann man dann auch nicht mehr viel machen.
Klar muss man sich je nach Raum trotzdem etwas anpassen aber mit einer guten Ausgangslage ist das bedeutend einfacher.
Hatte neulich erst wieder so einen richtigen Betonbunker und das ging super den Umständen entsprechend.

Edit: Einmal kausal durch akausal ersetzt. Beispiel ergänzt.

#10

Beitrag von Jobsti »

Joa zu dem FIR kommt dann aber auch die Grundlatenz und evtl. Weitere von anderen Filtern/Funktionen oder weiteren FIR,
je nachdem was man da genau treibt. Primär treiben aber eben die FIR Geschichten die Latenz in die Höhe,
ich wollte daher nur zur Vorsicht raten; eine Latenzmessung kann definitiv nicht schaden beim Setup-Designen.

4ms ist oft noch kein Thema, bedenken wir noch Mikros, Mischpult (Digital oft zwischen 1,2ms bis 1,9ms) usw. ist man am Ende Gesamt evtl. bei 5-6ms (je nach Setup).
Dann landet man schon bei 2 Metern, was oft auch zu kleinen Bühnen passt, bei welchen man die PA auf die Musiker Delayt, hat man gesamt 6ms, sollte man dies wissen,
da man sich so das Delay sparen kann.
Kommt man über diese Latenz, kann es klanglich schon kritisch werden wie ich finde, jedenfalls bei kleinen Geschichten, vor allem aber beim Monitoring. (Je nach Musiker)


Ich habe bisher erst wenig FIR genutzt, aber bisher immer in Kombi mit dem FIR Designer, in welchen ich meine Impulsantwort der entsprechenden Box lade
und dann entscheide, ob IIR oder FIR.
Egal ob FIR oder IIR, am Ende muss man immer gegenhören wie ich finde.
Mit freundlichen Grüßen
B. Jobst (Tontechniker FH) | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | www. Jobst-Audio .de
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#11

Beitrag von engineer »

jones34 hat geschrieben: 8. Dez 2021 17:03 Ich habe 768 Taps bei 96kHz zur Verfügung, da geht auch nicht mehr als 4ms Delay.
768 reichen aber bei der Abtastfrequenz gerade bis 8ms / 125Hz herunter. Damit kann man eigentlich nur Frequenzen ab 500Hz wirklich sinnvoll bearbeiten, es sei denn es ist ein simpler Tiefpass, oder er ist unterhab dessen ein idealer Tiefpass.

Als Beispiel für den TE: Meine 192kHz-Systeme arbeiten mit >8192 TAPs. Meine Filter im 768er-Synth-Bereich mit 64k.

Wie man das zu bauen hat, hängt von den Zielen ab. Für einen einfachen Hochpass sind die Formeln bekannt. Einen MBC kann man durch Überlagerug mehrere einzelner Bandpässe mit schmalbandigen Filtern bauen, Polyphasenkorrektur mit Delays am Ausgang der Speicherzellen, vor der Resynthese.

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