Для чего нужен ресемплер в фубаре
Блог проекта AIMP
Анонсы / Планы / Заметки
Тестирование плееров. Ресемплер.
В статье «Тестирование плееров. Звуковой движок» мы убедились, что AIMP, впрочем, как и остальные участники теста, умеет выводить звук без изменений, то есть побитово точно. Но плеер — это лишь одно из звеньев цепочки воспроизведения звука, после него идут микшер Windows, драйвер звуковой карты и сама звуковая карта. Это значит, что результаты того теста верны только для идеального случая, когда параметры файла совпадают с настройками плеера, операционной системы, драйвера звуковой карты, а так же с возможностями «железа» звуковой карты. Во всех остальных случаях в игру вступают различного рода обработчики, приводящие цифровой звуковой поток в формат, пригодный для преобразования в аналоговый сигнал. Один из таких обработчиков — ресемплер.
Для начала разберемся, что такое ресемплер (resampler) и для чего он нужен. Если говорить общими словами, ресемплер применяется для изменения частоты дискретизации цифрового сигнала. Для чего же изменять эту частоту в плеерах? Во-первых, если звуковая карта (и/или ее драйвер) не поддерживает частоту дискретизации, которую имеет файл, то файл либо не будет проигрываться вообще, либо будет проигрываться с измененной скоростью — или быстрее, или медленнее. Во-вторых, без подгона треков под одну частоту не смогут корректно работать эффекты плавного перехода с одного трека в другой.
Задача этой статьи — исследовать, как влияют ресемплеры разных плееров на качество воспроизведения музыкального материала.
Подопытные плееры:
Помимо плееров в тестах будет участвовать Windows 8 Audio Resampler, который включается при обычном (не эксклюзивном) методе выводе звука, если настройки операционной системы не совпадают с форматом вывода звука аудиоплеера.
Конфигурация
Методика тестирования
Для замеров будем использовать RightMark Audio Analyzer (RMAA). Для этого сгенерируем в ней тестовые WAV файлы со следующими характеристиками 44.1 кГц (192 кГц), 24 Бит/сэмпл. Будем воспроизводить эти файлы в плеерах, записывать выходной сигнал в файл и анализировать с помощью той же RMAA. Тестовый файл представляет собой два сигнала: первый — так называемый мультитон — шум по всей области доступных частот (для проверки частотного диапазона), второй сигнал — чистая синусоида частотой 1 кГц (для проверки гармонических искажений).
Замечание 1 : AIMP2 не имеет возможности выбора целевой частоты дискретизации, любую частоту он преобразует в 44.1 кГц с помощью стандартных возможностей компонентов DirectSound-а, поэтому он участвует только в тесте 192 кГц >> 44.1 кГц.
Замечание 2 : Тестирование Windows 8 Audio Resampler проводилось с помощью AIMP 3.55. Частота вывода плеера настраивалась такой же, как у файла, а выходная частота настраивалась в самой ОС.
Тест1: Преобразование 192 кГц >> 44.1 кГц
Преобразование 192 кГц в 44,1 кГц. Частотный диапазон
На графиках мы видим достаточно крутой срез частот на уровне 20 кГц всеми ресемплерами, что означает отличное подавление паразитных частот, возникающих при понижении частоты дискретизации — так называемого алиасинга.
Преобразование 192 кГц в 44,1 кГц. Гармонические искажения
График AIMP2 практически совпал с графиком Windows, это подтверждает информацию о том, что AIMP2 пользуется встроенными возможностями ОС для передискретизации сигнала. Самый красивый график гармонических искажений получился у XMPlay, но не стоит забывать, что в AIMP3 в настройках мы установили не максимальное качество передискретизации.
Тест2: Преобразование 44.1 кГц >> 48 кГц
Преобразование 44,1 кГц в 48 кГц. Частотный диапазон
Картина очень схожа с предыдущим тестом, за исключением того, что ресемплеры Foobar 2000 и XMPlay захватывают несколько больший диапазон частот.
Преобразование 44,1 кГц в 48 кГц. Гармонические искажения
Гармонические искажения всех ресемплеров на том же уровне, что и в предыдущем тесте.
Тест3: Сравнение настроек качества ресемплера АИМП3 (44.1 кГц >> 48 кГц)
Ресемплер AIMP3. Частотный диапазон
Ресемплер AIMP3. Гармонические искажения
Теперь мы убедились, что лидерство XMPlay в предыдущих тестах было временным. На максимальных настройках качества результаты работы ресемплера AIMP3 ничуть не хуже. Оптимальными являются два последних положения ползунка качества ресемплинга.
Выводы
Для получения максимального качества нужно уменьшить до минимума количество преобразований звука по пути к звуковой карте. Для этого в настройках плеера, в настройках операционной системы и в настройках драйвера нужно выставить одинаковую частоту, которая так же реально (на уровне «железа») поддерживается вашей звуковой картой. В идеале, эта частота должна совпадать с параметрами большинства файлов из вашей фонотеки.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
foobar2000 1.6.6 + плагины
Аудиоплеер, который известен всем ценителям действительно качественного звука. Главным преимуществом является возможность наиболее точного вывода данных на звуковую карту. Весь аудиотракт плеера очень продуман: он может включать в себя ReplayGain, ресемплер (полезно для владельцев звуковых карт без аппаратной поддержки 44.1кГц) и другие DSP, поддерживается 8, 16, 24 и 32-битный вывод через интерфейсы DirectSound, WaveOut, Kernel Streaming, ASIO, WASAPI (для Vista и Windows 7). Графический интерфейс плеера представляет собой подобие конструктора, так что каждый может настроить его по своему желанию. Кроме того, возможности плеера значительно расширяются за счет большого количества плагинов.
Обратите внимание: данный плеер не творит чудеса, и сам по себе вовсе не улучшает звук, а просто выводит его в первозданном виде (как и большинство других плееров, при условии правильной настройки). Кроме того, плеер обладает огромным количеством возможностей обработки аудио в режиме реального времени (DSP, ReplayGain), из-за чего так и ценится энтузиастами.
Плагины
Используйте более новый, встроенный dbPoweramp/SSRC
(foo_dsp_xover.dll)
0.42
(foo_dsp_ssrcX.dll)
0.57
* Отображение текста, картинок, линий и других произвольных объектов.
* Выполнение команд основного/контекстного меню плеера.
* Создание произвольных кнопок и меню.
* Использование функций обратного вызова для запуска кода в соответствии с событиями foobar2000.
* Чтение/запись тегов.
* Полный контроль над плейлистом.
* Отображение/сортировка/фильтрация медиабиблиотеки.
* Многое другое.
Для чего нужен ресемплер в фубаре
Описание: Все о плагинах, компонентах, расширениях
Нигде не нашел, может кто подскажет,
за что отвечают эти две настройки (Passband и Aliasing/Imaging) в SoX Resampler
и как выставить правильно их значения?
Сейчас у меня установлено:
Passband: 95%
Allow Aliasing/Imaging: галочка снята.
Звуковая карта: RME Babyface Pro
Буду благодарен за помощь. Спасибо.
Объясните пожалуйста как настроить воспроизведение DSD на карте RME Babyface Pro (24 bit-192 kHz),
которая НЕ поддерживает прямое воспроизведение DSD.
Прикрепил скрины с настройками, которые у меня стоят сейчас.
Очень хочется правильно все настроить и получить хороший звук.
Спасибо.
Даже, если на карте есть автомат частоты, то это не значит, что она поддерживает ВСЕ возможные частоты. Ресемплеры нужны для воспроизведения файлов с частотами, не поддерживаемыми звуковой картой. И/или для даунсемплинга в разумные частоты, чтобы не гнать ни на карту, ни в усилитель бесполезный (и даже вредный) ультразвук.
В настройках SACD в режиме вывода «PCM» вроде всегда только такой вывод, с такими частотами, не знаю почему.
Нужно настраивать вывод через DSD (если звуковая карта его в принципе поддерживает), и дополнительно настраивать DSD Processor, там больше возможностей настроек преобразований.
Ну или втыкать дополнительный ресемплер после вывода в PCM, тот же SoX.
Т.е. сначала вывод из SACD в PCM с частотой 352800KHz, а потом ресемплирование с помощью SoX в 192000Khz.
В настройках foo_input_sacd выбрать 3528000, а при конвертации в разделе Processing (в русификации, наверное «Обработка») настроек конвертера добавить в активные DSP ресемплер и установить в нём 192000. Галку DoP for converter необходимо снять.
Если при воспроизведении нужен вывод DSD, то после установки нужных параметров для PCM, можно преключить режим обратно в DSD. Установленные параметры для PCM запомнятся и будут использоваться при конвертации, даже если для воспроизведения используется режим DSD.
Для чего нужен ресемплер в фубаре
Описание: DSP-фильтры и всё что касается вывода звука
Ребят помогите понять что это за пункты настроек(подробно опишите пожалуйста на что они влияют) 
Настраивал на слух и некоторые мануалы частотных диапазонов звука, но толком понять почему так и не смог,описаний нигде нет. 
Разобрался с данным ресемплером(в списке dsp стоит только он) выкладываю его вместе с настройками.
Ресемплер очень медленный зато выдаёт самый качественный ресемплинг.
да на тяжёлых форматах клавишные, струнные и перкуссия с ресемплером звучит особенно хорошо!
звук несёт в себе больше информации по ощущениям.
Почему я за ресемплинг?-всё просто-учёным уже давно известно что на определённые частоты,реагируют определённые участки мозга..это значит что при увеличении диапазона этих частот,моск больше получает информации и в следствии больше обрабатывает-это никогда вредным не было ;)-уже доказано что музыка влияет на развитие человека.
Добавлено спустя 14 минут 52 секунды:
Сообщение #7 vladj » 29.10.2014, 22:34
Желательно вообще обходится без ресэмплера, особенно если библиотека в основном не имеет «тяжёлых» форматов.
Ну а если имеем такое, то да, выставляем на максимал. ещё лучше подкопить и приобраести звуковую с автоматом частоты.
Тогда о ресэмплерах вообще можно забыть.
. звук становится теплее, как бы ламповее
Или вы это доказать сможете?
пиксельный) формат вывести на колонки (
на печать), используя неизвестные алгоритмы неизвестной звуковой карты, которые изменят характер интерполяции, и явно повлияют на звук. Неудивительно, что некоторые люди предпочитают ресемплировать привычным цифровым плагином, характер интерполяции которого они неоднократно слышали, и привыкли к звучанию знакомых композиций именно в таком виде. Разница интерполяции заметна даже при использовании разных ресемплеров, что уж говорить о ресемплинге чипом звуковой или преобразовании в аналог без ресемплинга, а затем естественной аналоговой интерполяции (в крайнем случае интерполяция может происходить прямо на уровне динамика, если на него поступает сигнал не гладкой синусоиды, а в виде резких «прямоугольных» импульсов, а динамик не способен двигаться с нулевым временем отклика, и будет воспроизводить нечто сглаженное, но может оказаться очень печальным образцом интерполяции.
Ресемплинг. Цифровая кирпичная стена против теории заговора. Рождественская сказка для любителей чистого звука
Ни в одной области электроники не скопилось столько мифов,
как в области Hi-Fi и Hi-End устройств для воспроизведения звука.
Ударим Рождественской Историей по одному из них!
Когда старый год уже проводили, Новый встретили сначала в узком семейном кругу, а затем с более дальними родственниками, когда закончились или пришли в негодность новогодние салаты и стало отпускать похмелье…
Те, кто не захотел или не смог встречать Новый Год в Дальнем Зарубежье, начинают ощущать на себе зов персонального компьютера.
Именно для них и предназначена моя рождественская история, об основах ресемплинга — технологии, позволившей значительно улучшить качество воспроизведения дисков формата Аудио CD в начале тысячелетия. Именно тогда для воспроизведения 16 битных записей начали применять 18 и даже 20 битные цифро-аналоговые преобразователи. С первого взгляда это выглядело как маркетинговая уловка производителей, направленная на извлечение дополнительной порции денег из кошельков доверчивых аудиофилов, но в этот раз сторонники теории заговоров могут курить в сторонке. На самом деле это было удачной попыткой улучшить качество воспроизведения и снизить цену дорогостоящей профессиональной аппаратуры. История старая, но поучительная, во многом актуальная и по сей день.
Цифро-аналоговый преобразователь digital-to-analog DAC является сердцем любой аудиовопроизводящей системы, использующей в качестве источника компакт диски. На него возложена сложная и деликатная задача раскодирования последовательности 16-битных чисел и преобразования её в формат, воспринимаемый человеческим ухом.
В далёком 1983 году появился первый культовый CD проигрыватель Magnavox со сдвоенным 14 битным конвертором, но уже к началу века многие системы высококачественного воспроизведения CD дисков имели 18, а то и 20 битные преобразователи. Почему?
Немного теории, почти без формул
Концепция цифро-аналоговых преобразований покоится на двух китах: частоте дискретизации sampling и разрядности quantization.
Для воспроизведения звука в PCM формате мы должны через равные промежутки времени преобразовывать цифровые значения в соответствующие им аналоговые величины напряжения или тока. Частота этих преобразований и является частотой дискретизации. Согласно теореме Найквиста, таким образом возможно воспроизводить сигналы с частотой не выше половины частоты дискретизации. Наиболее распространённые форматы, которые способны воспроизводить сигналы с частотой воспринимаемой человеческим ухом общепринята цифра 20 кГц, имеют частоты дискретизации в 44.1 и 48 КГц.
Первый до сих пор широко используется в звуковых компакт дисках (CDDA, англ. Compact Disc Digital Audio, также называемый англ. Audio CD и Red Book), а второй зародился в ряде стандартов для профессиональной звукозаписывающей аппаратуры.
Давайте вообразим себе что при записи звуковой сигнал попадает на идеальный аналогово-цифровой преобразователь. Он не имеет собственных шумов и искажений и преобразует мгновенное значение поступающего на него сигнала в цифровое с заданной разрядностью, ну например в 16 бит, как это принято в формате Audio CD. В таком случае, теоретически достижимый динамический диапазон сигнала (соотношение между оцифрованными сигналами с самым большим и маленьким уровнями) будет составлять 98.1 dB. Для вычисления этой величины часто используют приближённую формулу, согласно которой каждый лишний бит добавляет 6 децибел к теоретически достижимому динамическому диапазону. Для 16 битного сигнала мы получим:
Реальный музыкальный сигнал чаще всего состоит не из чистого тона, а из смеси большого количества быстро меняющих свою частоту и амплитуду гармоник. Для гармоник, имеющих амплитуду менее одного разряда АЦП, невозможно восстановить корреляцию с исходным сигналом и они в результате операции кодирования-декодирования превращаются в белый шум. Кроме этого, шумы генерируются быстро изменяющимися сигналами с большой амплитудой, которых много скажем в поп музыке.
От идеальных приближений к реальной жизни. Проблемы первых CD проигрывателей
Со времён начала использования цифровых технологий в звукозаписи ведётся постоянная гонка за увеличение их производительности и уменьшение стоимости. Первые CD проигрыватели имели единственный параллельный DAC и две входные цепи, которые поочерёдно подавали на него сигналы то правого, то левого каналов. Мгновенные уровни аналоговых сигналов на выходе DAC фиксировались с помощью специальных цепей на время между двумя считываниями и попеременно поступали на отдельные усилители правого и левого каналов. Это порождало дополнительные искажения, величина которых зависела от разности мгновенных звуковых уровней каналов. Под напором критики ауидофилов производители вынуждены были перейти на схему с отдельными DAC для каждого из каналов.
На выходе DAC присутствует ступенчатый сигнал, который не слишком похож на плавный исходный, в нём существуют неприятные на слух искажения. Давайте для упрощения представим что на вход была подана единственная гармоника с частотой 1 КГц. Операция восстановления оцифрованного сигнала приводит фактически к возникновению интермодуляционных искажений между исходным сигналом и частотой дискретизации — в нашем случае 44.1 КГц. (Механизм возникновения интермодуляционных искажений и ликбез по гармоникам при необходимости ищите в моей прошлой статье).
Несмотря на то, что паразитные гармоники лежат за пределами человеческого уха, они оказывают неблагоприятное воздействие на усилительный тракт и от них лучше избавиться.
В ранних моделях аппаратуры для воспроизведения цифрового контента для этого использовались фильтры, которые имели плоскую характеристику до частоты в 20 кГц, а далее резкое ослабление уровня на 80дБ и более. В английской терминологии такие фильтры называют brick-wall, на русском иногда именуют по аналогии “кирпичной стеной”. Проблема заключалась в том, что аналоговые ФНЧ высокого порядка очень чувствительны к точности значений пассивных компонентов, из которых они состоят. Ещё больше осложняют ситуацию требуемые номиналы выбивающиеся за пределы стандартного ряда и особые требования к качеству этих компонентов, которое необходимо для достижения минимального вклада в искажение сигнала. В результате, стоимость данных фильтров получалась запредельной, но самое печальное — они не смогли удовлетворить запросы аудиофилов, поскольку данные фильтры имели большие фазовые искажения, особенно на краях воспроизводимого диапазона. Поэтому звучание ранних версий CD проигрывателей несмотря на высокую стоимость аудиофилы характеризовали как “песочное” (gritty).
Цифровые фильтры спешат на помощь. Oversampling на пальцах
Серьёзным шагом в направлении улучшения качества звука а главное его доступности было внедрение технологии передискретизации сигнала, которой собственно и посвящена данная статья.
Для того, чтобы пояснить её сущность давайте представим процесс восстановления сигнала с так любимой ГОСТами частотой 1 КГц. На рисунке A представлен ряд сэмплов составляющих сигнал, которые появляются на выходе DAC, а правее спектральные составляющие второго и третьего порядков, содержащиеся в сигнале на выходе DAC. Можно заметить, что сигнал является ни чем иным, как продуктом интермодуляционных искажений между исходным тоном с частотой 1 КГц и частой оцифровки 44.1 КГц.
Увеличим частоту дискретизации сигнала в четыре раза путём элементарной операции — добавления лишних трёх сэмплов между двумя соседними, каждый из которых имеет нулевые значения, как показано на рисунке C. Одновременно с этим добавим два младших разряда в каждый сэмпл, также заполнив их нулями. Теперь мы получили 18 битные значения сэмплов. В результате этой операции спектр сигнала фактически не изменился, но на самом деле произошло фундаментальное изменение. Гармоники второго порядка, вызванные частотой дискретизации стали частью спектра основного сигнала. Производные же гармоники переместились выше частоты 44.1 кГц. Это показано на рисунке D.
В области же спектра основного сигнала с успехом можно применить цифровую фильтрацию, что мы и сделаем, использовав цифровой фильтр высокого порядка, с АЧХ показанный на рисунке F. Физически мы получаем дополнительные промежуточные точки между имеющимися сэмплами сигнала, которые сглаживают переходы между двумя значениями за счёт появления дополнительных двух разрядов в представлении амплитуды.
Теперь, когда всю тяжёлую и грязную работу выполнил цифровой фильтр мы подаём результирующий сигнал с частотой дискретизации в 44.1*4 =176.4 КГц, на DAC.
Осталось добавить вишенку на наш тортик — пропустить сигнал через простейший аналоговый фильтр третьего порядка, который отлично справится с подавлением гармоник в заданном диапазоне и не внесёт при этом заметных фазовых искажений.
Результат — спектр полученного сигнала стал гораздо ближе к исходному, паразитные составляющие в нём сильно ослаблены, а фазовые искажения сведены к минимуму благодаря возможностям цифровой фильтрации.
Аппаратная реализация
На рисунке представлена аппаратная реализация описанного выше решения. Операции передискретизации и цифровой фильтрации выполняет микросхема CXD1088Q производства фирмы SONY — одним из прародителей формата Audio CD. Несложная логическая схема поочерёдно запускает преобразование двух отдельных 18 битных DAC AD1860.
Какие же преимущества мы получили в результате наших цифровых фокусов?
Каждому яблоку место упасть, каждому вору возможность украсть…
Как любая хорошая рождественская история, эта имеет хэппиенд. От внедрения новой технологии кажется выиграли все:
Производители профессиональной аппаратуры и CD проигрывателей в сегменте Hi Fi смогли улучшить качество звука и значительно увеличить повторяемость параметров своих изделий в процессе производства.
Любители качественного звука получили проигрыватели дисков с улучшенными параметрами за разумную цену.
Законченные аудиофилы теперь могут ворчать о том, какой крутой звук был у старых аппаратов с аналоговыми фильтрами пока всё не испортила цифра и охотиться за винтажной техникой.
Ну а избранные производители хайэнда могут создавать единичные экземпляры устройств, тщательно подбирая компоненты аналогового фильтра с характерным названием “кирпичная стена”, получая при этом аппараты с индивидуальным звучанием обусловленным в основном вносимыми фильтрами фазовыми и не только искажениями и задирать их ценник до небес.
Более подробное сравнение работы аналоговых и цифровых фильтров и ответы на характерные вопросы читайте в следующей статье
При подготовке публикации были использованы материалы статьи DAC ICs: How Many Bits is Enought? под авторством Robert Adams