Tutoriel Placement des Enceintes et utilisation de REW

[LeChacal619]

Bon allez que je me couche l'esprit tranquille quand même... je m'en voudrais de lâcher l'affaire aussi vite. J'ai généré un signal avec un code matlab : un impulsion parfaite (phase linéaire, ou plus intelligemment délai de groupe constant), suivi d'une réverbération artificielle générée avec un sinus à 1000hz dont j'ai bruité fortement la phase pour étaler l'énergie de la réverbération sur tout le spectre, j'ai modulé cette réverbération par une courte rampe montante exponentielle et ensuite une décroissance exponentielle (atténuation en dBSPL linéaire sur l'échelle logarithmique donc).

Code :

% 5 secondes à 96khz
t=linspace(0,5,96000*5);
s=zeros(1,480000);
% Dirac à -6dB à 2.5secondes
s(1,240000)=10^(-6/20);
% Réverbération centrée autour de 1000hz à -20dB, décroissance
% exponentielle (= atténuation logarithmique linéaire)
s2=10^(-30/20)*cos(2*pi*1000*t+rand(1,480000)*5).*exp(-20*t);
% Rampe de montée
up=flip(exp(-1000*t(1:10000)));
s2(1:10000)=s2(1:10000).*up;
% Dirac + résonance 1000hz, pic de résonance à 240961+10000=250961 soit
% 2.614sec, soit 114ms après l'impulsion
s(240961:480000)=s(240961:480000)+s2(1:239040);
audiowrite('test_phase.wav',s,96000)

Le fichier .wav généré se trouve ici. Je vous laisse juger ce qui est le mieux : la phase, le GD de REW, ou le "délai de groupe" affiché sur le spectrogramme (rappel : la réverbération à 1000Hz est environ 114ms après l'impulsion si mes calculs sont corrects...).

Si vous voulez corrigez la phase (vous ne trouvez pas que quelque chose cloche avec cette phase ? )
Phase unwrap

ou le GD de REW
GD

libre à vous de le faire. Moi, je ne le ferai pas : le délai de groupe estimé par le spectrogramme me va très bien... 
Spectrogramme


Promis, si vous me dites que tout va bien et que je suis un fou, j'arrêterai là, et je retournerai à mes livres de traitement du signal, pour voir si j'arrive à comprendre quelque chose au calcul de cette phase...

PS: il y a un bug avec ce forum pour le linkage d'images ou d'url... c'est assez embêttant
PS2: la phase est à l'ouest, mais imaginez bien que la réverbération est parfaitement distincte de l'impulsion et à -42dBX (pas SPL ou FS je me ferai taper dessus) de celle-ci......

Cdlt,
Jean

[pda0]

Bonjour Jean,

Tu devrais discuter en direct avec John Mulcahy (qui est le concepteur de REW) sur le forum REW pour lui demander de corriger ce que tu penses erroné dans ses calculs.

Ton analyse me parait intéressante et je l'ai appliquée à mes mesures comme tu peux le voir ci-dessous, mais je n'en tire pas plus d'information utile que via l'analyse de la phase, et en fait, le spectro ne donne pas d'information utile sur l'alignement temporel des HP, mais bien sur l'intégration des enceintes dans le local (ce qui finalement est le plus important).
Tes mesures sont exceptionnelles c'est certain mais si j'ai bien compris tous tes filtres sont numériques et sans décalage temporel, et ta pièce est ultra-traitée, donc je ne vois pas d'incohérence là dedans.

Ci-dessous la phase (fenêtrage 7 cycles frequency dependent) sur le système (2 enceintes ensemble) sans correction, puis la même phase avec la correction.
Je ne cherche pas à corriger la phase en dessous de 200Hz car ça produit du pré-ringing massif, et je pense que c'est contre-productif sur mon système.

On voit que le problème est visible sur la phase et le spectro, mais la phase me semble donner une information différente, car sur le fond, la phase n'est que le reflet de ce qu'on corrige sur l'enceinte, impacté bien entendu par le local (d'où le décalage de la phase dans le grave, alors qu'elle est en théorie corrigée parfaitement vs les filtres des HP).

Ce que je trouve intéressant ensuite, c'est de regarder le peak energy des mêmes enceintes dans des conditions de pièce différentes.
Tu verras ci-dessous le spectro avec les mêmes réglages que ceux qui tu as montré dans ton post précédent, pour mes Giya  actuellement (avec les basstraps à membrane et le reste), puis idem mais avec la correction numérique, et dans le salon, et au sous-sol à l'origine (c'est à dire sans aucun traitement passif).

A mon avis, ça montre surtout que le spectro donne des infos sur la pièce et son traitement et l'interaction avec les enceintes, plus que sur les enceintes elles-mêmes.
Donc, je ne conteste pas l'intérêt d'aligner le peak energy au mieux, mais ça n'a rien à voir avec le problème de la correction de la phase des enceintes qui est décalée à cause du filtre des HPs, et qui, à mon avis, est un sujet tout aussi important que d'autres lorsqu'on cherche à améliorer le système.

Et on voit que les traitements passifs et numériques, contribuent à améliorer le paramètre d'alignement temporel mesuré selon ta méthode, puisqu'on passe de plus de 60ms jusqu'à 200Hz, à moins de 20ms jusqu'à simplement 120Hz.

[renan]

PdaO

Je ne suis pas trop convaincu que le spectro ne donne pas d info sur le déphasage des enceintes.
J ai utilisé un infraflex pour faire le 20-40 hz. L'ayant positionné au centre des enceintes à un mètre derrière. J ai tâtonne pour trouver le delay à mettre et en fait le spectro faisait était décalé plus bas entre 20 et 40 hz. Cela m'a permis de caler exactement le délai.
Après vos considérations math acoustique me passent largement au dessus de la tête donc c'est juste une remarque en passant.

[pda0]

Je ne dis pas que ça ne sert à rien ! Je trouve très intéressant l'approche de Jean, et c'est très vraisemblablement utile de réduire ce décalage observé sur le spectro.
Je dis juste que la phase donne une autre indication sur les enceintes et que ce n'est pas inutile de la corriger (de façon intrinsèque aux enceintes et pas dans la pièce).

[audyart]

(09-22-2018, 01:00 AM)LeChacal619 a écrit : PS2: si ma seconde moitié corrige la phase, c'est parce qu'elle inverse la réponse d'impulsion fenêtrée. En fait, elle ne corrige donc pas à proprement parler "la phase" ni "le délai de groupe", mais le pic d'énergie sonore.

C'est la même chose, inverser la réponse impulsionnelle, c'est renverser la réponse en phase sur l'axe vertical,
le produit sera donc une phase linéaire.

Après, il est effectivement facile d'avoir des résultats idiots ou absurdes sur les mesures de phase,
c'est bien le problème de l'interprétation, pour en cerner les limites de validité.

 

[LeChacal619]

Je suis d'accord avec la plupart d'entre vous. Je ne cherche pas à dire que la phase est "totalement" inutile, mais juste que vous avez la même information, plus précise, et plus fiable, ailleurs. Donc même si en pratique vous pouvez quand même vous servir de la phase pour corriger parfois votre système, je n'en vois pas l'intérêt.

Je récapitule de ce qu'est la phase pour ceux qui n'ont pas l'air d'avoir encore saisi, j'essaie de faire simple cette fois :

1. quand vous faites une transformée de Fourrier, vous décomposez un signal en un ensemble de composantes sinusoïdales qui ont une amplitude + une phase (ou son équivalent : cosinus déphasés, cosinus + sinus, nombre complexes). Ces composantes sont des signaux périodiques de la durée du signal temporel transformé. La phase et l'amplitude de ces composantes sinusoïdales sont les seuls degrés de libertés qui permettent, après sommation de ces composantes, de retrouver le signal temporel d'origine : ni plus, ni moins. Cette phase n'est pas censée donner une information temporelle /!\.

Quand on fait une transformée de Fourrier, la précision temporelle est perdue. Si vous faites une transformée de Fourrier sur un signal de 10 secondes, vous aurez l'amplitude de chaque composante sinusoïdale sur 10 secondes et pourrez donc en déduire une approximation de l'énergie à cette fréquence qui est présente sur cette durée de 10 secondes, mais vous ne saurez jamais comment cette énergie est répartie localement dans le temps sur ces 10 secondes /!\.

Pour le faire, il faut procéder au fenêtrage : c'est le principe utilisé pour le calcul du spectral decay, du waterfall, et du spectrogramme. Il y a deux moyens techniques de le faire :

1. En répétant plusieurs transformées de Fourrier où l'on applique un fenêtrage sur le signal que l'on fait varier dans le temps. Ce fenêtrage du signal permet d'isoler localement l'énergie dans cette fenêtre temporelle, et donc d'augmenter la précision temporelle, au détriment de la précision fréquentielle. Par exemple, si vous fenêtrez un signal sur 10ms, et que vous faites une transformée de Fourrier sur ces 10ms, vous aurez une faible précision fréquentielle car le nombre de composantes sinusoïdales dépend du nombre d'échantillons du signal transformé et donc de la durée temporelle. La durée temporelle ici est de 10ms. Si vous prenez un signal beaucoup plus long, en ajoutant du silence avant ou après, vous n'augmentez pas la précision fréquentielle, vous ne faites qu'interpoler. En revanche, l'amplitude des composantes sinusoïdales obtenues reflètera l'énergie de ces fréquences sur ces 10ms, pas avant, et pas après. Vous avez donc une information sur l'énergie spectrale répartie dans ces 10ms, mais là encore vous ne savez pas comment se répartie cette énergie localement dans ces 10ms de signal transformé. C'est bien pour cela donc que l'on fait glisser la fenêtre dans le temps en répètant la transformée de Fourrier, avec possiblement un overlapping entre chaque décalage pour avoir quelque chose de suffisamment lisse.

2. Avec une transformée en ondelettes, où on décompose le signal en composantes qui sont localisées dans le temps (contrairement aux sinus qui sont infinis et donc non localisés dans le temps) ce qui permet d'avoir un rapport précision temporelle / précision fréquentielle qui soit indépendant de la fréquence, contrairement à une analyse de Fourrier par fenêtrage ou, à fenêtre temporelle de taille fixe, la précision fréquentielle augmente avec la fréquence (et la précision temporelle en nombre de cycles par rapport à cette fréquence diminue d'autant).

Quoiqu'il en soit, si vous voulez corrigé le pic d'énergie dans le temps, ce que je pense il est utile de faire, il faut utiliser l'analyse adaptée : celle faite par un spectrogramme.

Vous pouvez faire avec la phase, à supposer que la réverbération n'influe pas de façon sensible sur celle-ci (je viens de démontrer le contraire par cet exemple). pda0 a démontré un moyen qui semble fonctionner et qui permet de réduire drastiquement cette réverbération avec une série de mesure moyennées : ok. A supposer aussi que la phase ne varie pas de plus de 360° entre deux composantes sinusoïdales obtenues après transformée, le dépliement de phase est valide : c'est en général le cas si vous fenêtrez bien votre impulsion est qu'elle n'est pas trop accidentée : ok (quoique faut voir lorsque deux voies sont décalées, par sûr que cette hypothèse reste valide). Si votre pic d'énergie n'est pas suffisamment précis dans le temps, la phase donnera une fausse indication : au mieux bruitée, au pire complètement abhérrente. Donc oui ok, vous pouvez faire avec la phase pour corriger votre système, mais vous pouvez aussi vous en passer.

Quand j'aligne mes voies, je les décale temporellement, je visualise l'impulsion en temporel, et je calcule le délai entre chaque pic. Cette méthode marche car les pics d'énergie sont à délai temporel constant (donc possiblement phase linéaire, possiblement GD sous REW constant). Si ce n'est pas le cas, j'utilise le spectrogramme en utilisant une précision temporelle aussi grande que possible (et donc une précision fréquentielle aussi faible que possible : 1/3 octave, voire 1/2 octave). Je n'ai jamais et je n'utiliserai jamais la phase pour cela.

Citation :Je ne suis pas trop convaincu que le spectro ne donne pas d info sur le déphasage des enceintes.
J ai utilisé un infraflex pour faire le 20-40 hz. L'ayant positionné au centre des enceintes à un mètre derrière. J ai tâtonne pour trouver le delay à mettre et en fait le spectro faisait était décalé plus bas entre 20 et 40 hz. Cela m'a permis de caler exactement le délai.
Après vos considérations math acoustique me passent largement au dessus de la tête donc c'est juste une remarque en passant.

Effectivement je pense que le meilleur moyen d'aligner temporellement deux voies dont le pic d'énergie n'est pas à délai constant est d'utiliser un spectrogramme avec échelles adaptées (+5/-5ms par exemple et précision temporelle élevée...).

Citation :C'est la même chose, inverser la réponse impulsionnelle, c'est renverser la réponse en phase sur l'axe vertical, le produit sera donc une phase linéaire.

L'inversion se fait dans le domaine fréquentiel. Donc pour chaque composante, la valeur de phase devient son opposée, la valeur d'amplitude devient son inverse. Oui en théorie, ça permet d'obtenir une phase linéaire. En pratique non car la réverbération est un phénomène largement non linéaire (chaotique) et donc si REW vous simule un RT60 de quelques microsecondes, vous obtiendrez en pratique, des résultats à des années lumières de ces prédictions (en terme d'atténuation j'entend, la réponse SPL lissée elle est plutôt ressemblante à l'estimation).

Citation :il est effectivement facile d'avoir des résultats idiots ou absurdes sur les mesures de phase, c'est bien le problème de l'interprétation, pour en cerner les limites de validité.

Le problème c'est l'opération mathématique (transformée de Fourrier) qui n'est pas du tout adapté à la localisation de l'énergie dans le temps. Une autre transformée à été inventée exprès pour cela : la transformée en ondelettes. Mais si vous voulez continuez à utiliser une grandeur totalement inadaptée issue d'une opération totalement inadaptée aussi, libre à vous. Moi je ne le ferai pas et je vous déconseille simplement de le faire. Si vous ne pouvez pas vous en passer, on peut faire "au moins pire" comme préconisé par les méthodes de pda0.

Cdlt,
Jean

[audyart]

(09-22-2018, 04:30 PM)LeChacal619 a écrit : Quand on fait une transformée de Fourrier, la précision temporelle est perdue. Si vous faites une transformée de Fourrier sur un signal de 10 secondes, vous aurez l'amplitude de chaque composante sinusoïdale sur 10 secondes et pourrez donc en déduire une approximation de l'énergie à cette fréquence qui est présente sur cette durée de 10 secondes, mais vous ne saurez jamais comment cette énergie est répartie localement dans le temps sur ces 10 secondes /!\.


Cdlt,
Jean

 Certes, mais le logiciel fonctionne-t-il seulement ainsi?
 D'après (le peu ) que je saisis, le signal in n'est pas inconnu, et alors....

"we can get the frequency response by dividing the input-output cross-spectrum with the input auto- spectrum
(star denotes the complex conjugate value). This equation is usually called H1 estimator."

 Arta manual p52 : http://www.artalabs.hr/support.htm

[LeChacal619]

(09-22-2018, 07:25 PM)audyart a écrit :

(09-22-2018, 04:30 PM)LeChacal619 a écrit : Quand on fait une transformée de Fourrier, la précision temporelle est perdue. Si vous faites une transformée de Fourrier sur un signal de 10 secondes, vous aurez l'amplitude de chaque composante sinusoïdale sur 10 secondes et pourrez donc en déduire une approximation de l'énergie à cette fréquence qui est présente sur cette durée de 10 secondes, mais vous ne saurez jamais comment cette énergie est répartie localement dans le temps sur ces 10 secondes /!\.


Cdlt,
Jean

 Certes, mais le logiciel fonctionne-t-il seulement ainsi?
 D'après (le peu ) que je saisis, le signal in n'est pas inconnu, et alors....

"we can get the frequency response by dividing the input-output cross-spectrum with the input auto- spectrum
(star denotes the complex conjugate value). This equation is usually called H1 estimator."

 Arta manual p52 : http://www.artalabs.hr/support.htm

Je crois que vous ne comprenez pas. La réponse en fréquence peut être correctement estimée, ça ne change en rien le fait que la phase ne signifie rien et n'ai aucune précision : vous ne pouvez pas avoir une précision temporelle avec une précision fréquentielle élevée, c'est le principe d'incertitude d'Heisenberg, sinon je vous le dis de suite : déposez un brevet.... L'estimation qui est faite avec l'entrée sortie, c'est l'équivalent d'une déconvolution (domaine temporel) mais fait directement dans le domaine fréquentiel. Il s'agit uniquement d'une méthode d'estimation de la réponse d'impulsion du système. Ca ne change absolument en rien le fait que la phase n'est pas une information qui permette de localiser la répartition de l'énergie spectrale dans le temps : c'est seulement le déphasage des composantes sinusoïdales qui va bien pour que la somme des composantes permette de reconstituer l'impulsion....

[pda0]

Ok, on ne va pas contester les maths, mais la vraie question ici, sur un forum audiophile, n'est pas celle-ci.
La vraie question c'est comment utiliser astucieusement les informations données par les outils disponibles pour en déduire des actions concrètes d'amélioration du système.

C'est l'objet de plusieurs fils/tutos et je peux témoigner sur mon propre système que ça permet de progresser significativement. Si tu as le temps jète un oeil à ce fil http://forum-hifi.fr/thread-8728.html (le premier post notamment).

Tu peux d'ailleurs y ajouter d'autres méthodes de caractérisation, et suggérer des actions correctives.
Je trouve intéressant ton approche sur le spectrogramme, et je me suis amusé à regarder ce que ça donnait sur les différents systèmes que j'ai pu mesurer.
Le résultat obtenu ne me parait pas, pour l'instant (mais je creuse le sujet car il m'intéresse), très discriminant entre les bons systèmes (que j'ai pu écouter) et les moins bons (que j'ai aussi écouté évidemment - j'en ai d'ailleurs 3 à la maison en sus de celui du sous-sol). Alors que les indicateurs que j'utilise (et je ne les ai pas inventés, ils sont bien documentés par divers white paper sur internet) corrèlent assez bien avec ce qu'on entend (en tous cas la progression des mesures s'entend).

Tes mesures sont, d'ailleurs, exceptionnelles par rapport à ces indicateurs (y compris la phase qui te déplait tant ).
A l'exception notable du RT60 qui me parait bien trop bas pour une écoute "vivante" mais c'est aussi pourquoi je serais très intéressé de pouvoir écouter ton système et corréler ainsi mesures et écoute sur un système où la réponse amplitude/fréquence est quasi parfaite, l'amortissement idéal, l'ETC impeccable et la phase/group delay parfaits.

Pour revenir 2 secondes sur la phase, j'ai parfaitement compris ce que tu expliques, mais il n'en reste pas moins vrai que les mesures données par REW sont parfaitement cohérentes avec ce qui est attendu du fait de la conception du filtre des enceintes. Et d'autre part, quand on corrige cette même phase, en fonction du décalage induit par le filtre des enceintes, on observe aussi le résultat attendu (sur la phase, mais aussi sur le STEP qui est plus facile à visualiser simplement car il ne nécessite aucun fenêtrage, pour voir quand démarrent chaque HP de l'enceinte).

De plus, c'est aussi ce que font les logiciels du marché (Trinnov, Dirac, Acourate), et ils ne font pas mieux sur la gestion du peak energy que ce que fait RePhase/REW. Donc, si ça ne sert à rien selon toi, pourquoi le font ils ?

[LeChacal619]

Citation :C'est l'objet de plusieurs fils/tutos et je peux témoigner sur mon propre système que ça permet de progresser significativement. Si tu as le temps jète un oeil à ce fil http://forum-hifi.fr/thread-8728.html (le premier post notamment).

J'avais déjà lu ce tuto  

(09-23-2018, 09:42 AM)pda0 a écrit : Je trouve intéressant ton approche sur le spectrogramme, et je me suis amusé à regarder ce que ça donnait sur les différents systèmes que j'ai pu mesurer.
Le résultat obtenu ne me parait pas, pour l'instant (mais je creuse le sujet car il m'intéresse), très discriminant entre les bons systèmes (que j'ai pu écouter) et les moins bons (que j'ai aussi écouté évidemment - j'en ai d'ailleurs 3 à la maison en sus de celui du sous-sol). Alors que les indicateurs que j'utilise (et je ne les ai pas inventés, ils sont bien documentés par divers white paper sur internet) corrèlent assez bien avec ce qu'on entend (en tous cas la progression des mesures s'entend).

Ca m'intéresse beaucoup de creuser également ce sujet. As-tu ouvert un fil pour cela, avec les mesures et des comptes-rendus de qualité ou estimations à la louche qui nous permettent de nous guider vers les bons indicateurs ?

Citation :Tes mesures sont, d'ailleurs, exceptionnelles par rapport à ces indicateurs (y compris la phase qui te déplait tant ).
A l'exception notable du RT60 qui me parait bien trop bas pour une écoute "vivante" mais c'est aussi pourquoi je serais très intéressé de pouvoir écouter ton système et corréler ainsi mesures et écoute sur un système où la réponse amplitude/fréquence est quasi parfaite, l'amortissement idéal, l'ETC impeccable et la phase/group delay parfaits.

Je pense que mon système pêche par le niveau de bruit de fond et la distorsion au point d'écoute. Je n'ai pas trop de doute dans le fait qu'en diminuant le bruit de fond en déplaçant l'électronique dans une pièce isolée externe à la pièce d'écoute, toutes les techniques permettant d'augmenter la dynamique et réduire la distorsion des électroniques de puissance aient alors un impact sensible sur la qualité du système : juste qu'aujourd'hui ce n'était pas ma priorité, ma priorité étant la pièce. Je pense qu'avec des HPs plus hauts de gamme on peut parvenir aussi à une distorsion bien plus faible, pour peu que le niveau de bruit dans la pièce soit suffisamment faible et le micro de suffisamment bonne qualité pour pouvoir le mesurer. Je pense qu'un système très haut de gamme doit parvenir à -55dB de distorsion relative, ce qui le différencierait alors du miens.

Citation :De plus, c'est aussi ce que font les logiciels du marché (Trinnov, Dirac, Acourate), et ils ne font pas mieux sur la gestion du peak energy que ce que fait RePhase/REW. Donc, si ça ne sert à rien selon toi, pourquoi le font ils ?

Apparemment ils fonctionnent tous sur le principe du moyennage vectoriel de mesure, ce qui semble avoir pour effet de parvenir à isoler le pic d'énergie : l'amplitude et la phase de l'impulsion obtenue après moyennage vectoriel permet alors de corriger l'amplitude et le délai du pic d'énergie par inversion de cette réponse d'impulsion dans le domaine fréquentiel, puisqu'il ne reste plus que cela.... L'amplitude et la phase caractérisants entièrement l'impulsion, évidemment qu'il faut corriger les deux dans ce contexte particulier pour corriger le système.

Cdlt,
Jean