Улучшение звука в автомобиле с помощью ЦОС, Можно ли с помощью коробочки с DSP заставить звучать любую аудиосистем Опции

[syoma]

Привет всем.
Просьба не пинать ногами, но возможно здесь есть Гуру, которые работают со звуком? Возможно это не самий правильный форум... Но попробую тут спросить.
Вопрос чисто праздный и появился после прочтения статьи http://www.avtozvuk.com/az/2010/09/038.htm
Я собственно работаю с DSP на FPGA, но совсем в другой области, про Фурье и фильтры знаю, но к сожалению имею только среднее представление о звуке в автомобиле. У меня есть машина и улучшить звук в ней я немного смог, поставив сабвуфер, усилитель, обесшумку и поменяв динамики, но все по рекомендациям с форумов и сайтов. Но есть некоторые проблемы со звуком, которые можно решить со слов продвинутых аудиофилов, заменой магнитофона, усилителя, профодов и вообще всей машины на что-то более дорогое, но сами понимаете, вкладывать деньги и силы в неопределенный результат мне, как разработчику электроники, совсем не интересно.
Так вот собственно после статьи мне пришел в голову вопрос проанализировать, что может сделать DSP в автозвуке?

Допустим есть какая либо комбинация магнитофон - услилитель - колонки - салон автомобиля. Все это вместе переводит звук с компактдиска в звуковые колебания. Насколько, я понимаю одним из важных параметров качества звучания является равномерная АЧХ во всем диапазоне воспроизводимых частот. В простой системе из-за индивидуальных качеств салона, расположения динамиков, их чувствительности, конструкции сабвуфера, усилителя магнитофона АЧХ выглядит достаточно плохо. Например у меня невооруженным глазом заметен резонанс на 85Гц с заметным подъемом, и повизгивание на высоких частотах.
А что если попробовать так:
Между магнитофоном и усилителем ставим ДСП. То есть звук преобразовываем в цифру, обрабатываем и затем обратно. Возможно будут искажения, но считаем, что они мизерные.
Первым шагом надо проверить, что выдает магнитофон - так как в магнитолах часто стоят фильтры, которые срезают низкие и верхние частоты, чтобы не нагружать штатные динамики. Ставим компакт диск с известными тонами и прогоняем весь спектр частот от 20Гц до 20кГц. Таким образом путем преобразования Фурье для каждой частоты можно определить ее коэфициент усиления, чтобы затем определить необходимые коэфициенты усиления в зависимости от частоты.
Далее нужен широкополосный микрофон или даже несколько микрофонов с известными АЧХ, которые будут располагаться на месте слушателя. DSP должын выдавать на выход синус определенной частоты и амплитуды, а микрофоны должны мерять реальную мощность звука. Таким образом будет построена АЧХ динамиков в конкретном салоном с учетом всех конструктивных особенностей салона. Естественно следует расчитывать на то, что мощность усилителя будет достаточна и динамики не станут давиться гармониками, хотя возможно это тоже можно учитывать. Также можно прогнать каждый динамик отдельно, чтобы узнать его "отдачу"

Ну и в результате при проигрывании реальной музыки DSP должен брать исходный сигнал, скажем каждые 50мс(для 20Гц), разлаживать в Фурье, умножать на полученные в результате калибровки коэфициенты, складывать все обратно и отправлять на выход.
В результате, как я понимаю, должна получиться идеально гладкая звуковая АЧХ в месте прослушивания.
С фазой можно поступить точно так же, если это имеет значение.

Вопрос - может я что-то совсем не понимаю в звуке? Почему это не должно работать? А если должно - то это ж будет магическая коробочка, которая даже из самой плохой акустики сможет сделать конфетку, причем полностью автоматически?
Спасибо за ответы.
ПС. Проблема еще может быть в том, что фанаты автозвука совсем не понимают в ЦОС, а спецы по ЦОС не интересуются проблемами автозвука.

[syoma]

Если динамик физически не в состоянии излучать частоты ниже 100 гц никакой эквалайзер тут не спасет.

Я это понимаю. Естественно, скажем так, требуется наличие как минимум компонентов, которые могут что-то воспроизводить. Если меньше 100Гц не воспроизводится, то DSP это спокойно определит и правильно срежет, что не должно помешать ему подправить спектр на более высоких частотах.

В дорогих авто, например audi r8, есть система автоматического изменения динамического диапазона и корректировки спектра сигнала в зависимости от окружающего звукового фона

Все, что я видел на дорогих авто - это системы автоматической регулировки громкости, в зависимости от скорости движения автомобиля, чтобы шым дороги перебивать. Их почему-то тоже DSP называют.
А вопрос активного шумоподавления тоже интересен. Наушники с активным шумоподавлением счас стали очень большой популярностью пользоваться. С машиной это сложнее, конечно, но я думаю, определенного уровня подавления достаточно несложно добиться. Микрфоны в двери, моторный отсек и софт.

Теоретически возможно это, только не так это просто как вы себе представляете, захотите ли вы потратить несколько лет на освоение теории?

Если можно расскажите мне теорию или дайте ссылки. В принципе ИМХО все дело в софте, а не железе. И если из этого возможно получить конкретный продаваемый продукт, то пары лет на теорию и разработку не жалко.

для чего ставить дорогое устройство если эти вычисления нужно проделать только один раз, и то можно выставить вручную как нравится

Понятно, что один раз, но для этого нужна лаборатория и пара дней настройки, а я хотел-бы полностью автоматизировать процесс, чтобы для любой машины можно было сделать и чтобы человек при продаже машины мог устройство забрать и поставить в новую.

[petrov]

А вопрос активного шумоподавления тоже интересен. Наушники с активным шумоподавлением счас стали очень большой популярностью пользоваться.

В них нету цифровой обработки, чисто аналоговое вычитание, туфта в общем.

Если можно расскажите мне теорию или дайте ссылки. В принципе ИМХО все дело в софте, а не железе. И если из этого возможно получить конкретный продаваемый продукт, то пары лет на теорию и разработку не жалко.

Просто в качестве иллюстрации гляньте ява апплеты демонстрирующие эффекты интерференции и т. п.

http://www.falstad.com/ripple/index.html

ИМХО такое не компенсировать несколькими динамиками, это какая-то многоканальная распределённая система излучателей должна быть со сложным алгоритмом настройки. Задача для исследовательской лаборатории с соответствующим бюджетом.

Судя по

разлаживать в Фурье, умножать на полученные в результате калибровки коэфициенты, складывать все обратно и отправлять на выход.

начинать с букварей нужно.

[Kluwert]

В них нету цифровой обработки, чисто аналоговое вычитание, туфта в общем.

Не горячитесь, коллега, вам просто, похоже, попадались дешевки. В серьезных наушниках с АП очень даже есть DSP, поскольку в помещении, вообще говоря, нужно подавлять еще и реверберацию, что требует, по крайней мере, декорреляции приемных каналов (конечно, если мы говорим о недешевых наушниках с АП, где имеются несколько микрофонов). А в китайских творениях, да, стоит схема а-ля эхоподавление, от которой толку как от ультразвука против комаров

Спасибо за ссылку. Но чего-то я тут мало сложного вижу. Если говорить о настройке звука, то ничто не мешает каждый источник включать отдельно и определять по микрофону интерфернтную картинку от него. Ну а затем все вместе пересчитать. Пока я вижу только сложную математику, но ничего невозможного.

И совершенно правильно не видите и математика там не особо сложная. Вам интерференционную картину считать и не зачем! Вам достаточно расставить ряд микрофонов по салону и считать, что амплитуды сигналов на выходе микрофонов (Am) и амплитуды сигналов, подводимых динамиками (Ad) связаны через некоторую матрицу (Z). Т.е. Am = Z*Ad, зависящая, естественно от частоты f. А далее, все зависит от задачи, которую вы хотите решать.

Например, хотите учесть сидящих в салоне людей, так что бы картину звучания изменилась минимально. Для частот выше 3-4КГц, наличие людей в салоне уже очень надо учитывать. Тогда вы просто замеряете матрицу при наличии людей в салоне (обозначим Zp) для дискрета частот. И далее просто корректируете амплитуды на динамиках Zp^(-1)*Z, если грубо компенсировать, либо запускаете итерационную подстройку, что бы максимально приблизится к исходной картине. А для этих расчетов ЦСП вам ой как понадобится!

[petrov]

Не горячитесь, коллега, вам просто, похоже, попадались дешевки. В серьезных наушниках с АП очень даже есть DSP...

Приведите пример что ли популярной модели с DSP.

[syoma]

Приведите пример что ли популярной модели с DSP.

Вот, вроде одни из самых популярных: http://www.headphone.com/rightbetweenyourears/?p=748