Retard de groupe

Réflexions, Résonances, Réverbération, Echos

Re: Retard de groupe

Messagepar Emmanuel Piat » 09 Juin 2013, 19:10

Si le filtre est un retard pur (de 2 sec), le groupe des fréquences qui vont être décalées ensembles est effectivement constitué de toutes les fréquences (c'est tjrs le cas pour un retard pur) et le retard de groupe vaut 2 secondes.

Vérifions-le.

Prenons fe = 48 kHz
Te = 1/fe.

2 sec de délais représentent d = 96000 périodes Te.

Si on reprend le schéma avec les 2 figures :

Image

La plus haute fréquence possible ds le signal numérique est f = fe/2 = 24 kHz.
Elle correspond à la figure de droite.
On a fr = f/fe = (fe/2) / fe = 1/2

En appliquant la formule donnée, pour obtenir 2 sec de décalage du signal, cette fréquence devra être déphasée (en régime établi) de :
phi = -2 * pi * fr * d = -2 * pi * 1/2 * 96000 = -96000*pi radians.

La fréquence 12 kHz devra elle être déphasée de 2x moins, soit -48000*pi radians.
etc.

La réponse en phase du retard pur est donc une droite phi(f) qui vaut 0 pour la fréquence nulle et -96000*pi radians pour la fréquence fe/2 = 24 kHz.

Si on exprime l'axe des abscisses en pulsations plutôt qu'en fréquence :

La réponse en phase du retard pur est une droite phi(w) qui vaut 0 pour la pulsation nulle et -96000*pi radians pour la pulsation w = 2*pi*(fe/2) = 48000*pi rad/s

La pente (dérivée par rapport à w) de la droite phi(w) est donc de -2.

Donc Tgr(w) = - dphi(w) / dw = 2 sec quelle que soit la pulsation w entre 0 et 48000*pi rad/s

La courbe du délais de groupe du retard pur est une droite horizontale d'ordonnée 2.
Les abscisses sont au choix, soit les fréq. exprimées en Hz (entre 0 et 24 kHz) soit les pulsations exprimées en rad/s (entre 0 et 48000*pi rad/s).

En TNS, on met aussi très souvent sur les abscisses les fréquences réduites fr entre 0 et 0.5 (sans dimension ou période / échantillon), car l'échelle devient indépendante de la fréquence d'échantillonnage. 0.5 représente alors la moitié de la fréq. d'échantillonnage (th de Shannon). C'est très pratique d'utiliser cette échelle normalisée. On peut aussi mettre la pulsation réduite qui vaut 2*pi*fr qui est comprise entre 0 et pi. Attention, la pulsation réduite s'exprime en radian (ou radian / échantillon) et pas en rad/s comme la pulsation...
Dernière édition par Emmanuel Piat le 09 Juin 2013, 22:25, édité 2 fois au total.
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Re: Retard de groupe

Messagepar Emmanuel Piat » 09 Juin 2013, 22:04

Combien de taps doit avoir le filtre correspondant à un retard pur de 2 secondes si fe = 48 kHz ?

96000 taps...

Ca se comprend en se disant que si ou veut retarder le signal de 96000 périodes d'échantillonnage, il va falloir en permanence sauvegarder 96000 samples dans une mémoire à l'intérieur du filtre... Cette sauvegarde se fait via le mécanisme de convolution implémenté ds le filtre qui nécessite un buffer de la taille des taps. Ce buffer joue le rôle de la mémoire... (je ne parle pas ici de convo rapide à base de FFT et iFFT).

En pratique on n'utilise jamais un mécanisme de convolution pour implémenter un retard pur car ça n'a aucun intérêt. On utilise une mémoire FIFO.
Dernière édition par Emmanuel Piat le 09 Juin 2013, 22:35, édité 1 fois au total.
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Re: Retard de groupe

Messagepar Emmanuel Piat » 09 Juin 2013, 22:33

Quelques infos supplémentaires sur le group delay :
http://www.dsprelated.com/dspbooks/filt ... Delay.html
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Re: Retard de groupe

Messagepar Emmanuel Piat » 10 Juin 2013, 08:12

Dans le lien qui précède la définition du group delay est donné en considérant la pulsation réduite w (en rad / échantillon et pas rad/s) avec w = 2*pi*fr.
Dans ce cas, la valeur du group delay donne un retard exprimé en nombre d'échantillons (donc sans unité).

Un petit truc pour finir, si on ne veut pas voir apparaître des valeurs bizarres dans le group delay, il faut impérativement "unwrapper" la réponse en phase avant de dériver numériquement, car sinon, les sauts de 2pi dans la phase vont engendrer des dérivées complètement fausses.
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Re: Retard de groupe

Messagepar Emmanuel Piat » 10 Juin 2013, 10:18

... et s'il y a du bruit sur la phase, le unwrapping peut être délicat à effectuer, il faut des algorithmes robustes par rapport au bruit. Par ailleurs, la dérivation est aussi une opération très sensible au bruit puisque si les hautes fréquences du bruit de phase décalent les valeurs de la phase, la dérivée (pente entre 2 valeurs successives) peut vite devenir artificiellement bcp trop grande... En général, la dérivation d'un signal bruité donne de très mauvais résultats et amplifie significativement le bruit. Il faut filtrer avant ou utiliser d'autres approches à base d'observateur ou de reconstructeur d'état qui s'appuient à la fois sur les mesures bruitées et sur des modèles pour débruiter. Ces remarques d'ordre général sont juste là pour vous permettre d'avoir un regard critique par rapport à vos mesures et leurs traitements.
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Re: Retard de groupe

Messagepar JIM » 10 Juin 2013, 12:01

Pour le filtre SUB, avec Rephase et 8192 taps (fs44100), j'implémente un filtre Subsonique calé vers 25Hz, la précision n'est pas bonne mais ça n'a pas d'importance.
Je corrige le GD jusqu'à 80Hz sur les frontales (Correction effectuée avec mesure à proximité) mais à la position d'écoute, impossible à mesurer.
D'après ce que j'ai vu, tu utilises un PC comme source et tu as une pièce traitée, tu peux essayer de faire la correction du GD via convolution.

Il y a pas mal de chose sur le GD et le raccord entre enceinte et sub sur le site de Neumann.

Voir Qu´est-ce que le “temps de propagation de groupe” et en quoi influence-t-il la qualité sonore d´une enceinte ?
ici http://www.neumann-kh-line.com/neumann- ... al-answers

Un extrait
Retour au retard dépendant de la fréquence…
Un temps de propagation de groupe excessif se traduit, subjectivement, par un “manque de précision” dans les graves, une sorte de “flou”. Aujourd’hui, la recherche psycho-acoustique est insuffisante au niveau de la valeur-seuil du temps de propagation de groupe dans les graves. Une valeur est connue : 2,5 ms à 100 Hz. C’est celle mesurée pour les modèles KH 310 A et O 410. Une enceinte bass reflex de performances similaires dans les graves présenterait un temps de propagation de groupe d’environ 5 ms à 100 Hz. Aux fréquences supérieures (>1 kHz), le temps de propagation de groupe devrait être inférieur à 1,6 ms (ce qui correspond au temps que le son met à se déplacer sur 55 cm), ce qui est le cas sur la plupart des enceintes. Les courbes ci-dessous indiquent les réponses en fréquence et les temps de propagation de groupes théoriques de différents types d’enceintes (clos, bass reflex, caisson de graves avec évent).


Pour le mesurer le GD ou la phase dans le grave à la position d'écoute, il faut déjà une très bonne acoustique ou écouter à proximité !
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Re: Retard de groupe

Messagepar christubes » 10 Juin 2013, 12:33

sans parler en plus que dans une salle le grave perd encore en précision. Faudrait alors avoir une chambre sourd pour eventuellement déceler ces problêmes à l'oreille. Mais 2,5ms à 100Hz est ce que ça s'entends? Et faut il encore que le son soit de nature trés percussif, je pense pas que sur la tenu d'un son on entendrait quelque chose...
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Re: Retard de groupe

Messagepar Emmanuel Piat » 10 Juin 2013, 13:49

Merci JIM pour ce lien. Je connais très bien l'ancienne gamme KH300D (j'ai ai 7). Excellente enceinte pour de la proximité. Capable aussi de faire du midfield mais ds ce cas, elle nécessite un soutien ds le grave.

Un temps de propagation de groupe excessif se traduit, subjectivement, par un “manque de précision” dans les graves, une sorte de “flou”.


Pourquoi pas. Encore faut il le quantifier pour un panel d'oreille (avec un protocole sérieux type ABX qui peut permettre de passer ds une publi)

Aujourd’hui, la recherche psycho-acoustique est insuffisante au niveau de la valeur-seuil du temps de propagation de groupe dans les graves.


Là tout de suite mon esprit critique de chercheur se met en marche. En condition de labo (comprendre acoustique maîtrisée), vu qu'on sait faire des filtres déphaseurs, on peut facilement mener des études consistant à dégrader progressivement le DG autour d'une fréq donnée f d'étude. La courbe de DG aurait l'allure suivante :

Plate de 100 Hz à f - fd
croissante ou décroissante de f-fd à f+fd
Plate de fd à 24 kHz

2fd correspond à la zone dégradée autour de f.
la pente moyenne entre f-fd et f+fd correspond à la rapidité de variation de la phase autour de f en fct de la fréquence.

En peut alors jouer sur f, fd et cette pente moyenne pour déterminer des seuils d'audibilité et vérification en ABX...

Avez-vous entendu parler d'étude récentes via des moyens de filtrage numérique performants (ailleurs que chez les gourous des forums qui ne peuvent précisément pas mener des écoutes ds des conditions parfaitement maîtrisées et connues) ?

Si ce genre de sujet ne fait pas l'objet de publications dans des revues scientifiques sérieuses, c'est que c'est un pb quasi indétectable par l'oreille humaine et qu'il sera ds 99% des cas masqué par d'autres problèmes de restitution bien plus prégnants. En d'autres termes, il vaut mieux commencer par s'occuper de l'acoustique de la pièce.

Je corrige le GD jusqu'à 80Hz sur les frontales (Correction effectuée avec mesure à proximité) mais à la position d'écoute, impossible à mesurer.


Est-ce que cela ne t'interpelle pas ?
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Re: Retard de groupe

Messagepar Kazuya » 10 Juin 2013, 14:31

Je peux te donner mes constatations à partir des expérimentations que j'ai menées sur le sujet.

Déjà, impossible de descendre en dessous de 200hz pour évaluer la phase réelle de l'enceinte dans une salle, ne serait-ce qu'à cause de la proximité du sol. Je te trouves bien optimiste JIM avec tes 80hz mais j'imagine que tu les as seulement évalués subjectivement à partir d'une fenêtre plus courte comme je le fais. :wink:

Pour pouvoir mesurer la phase réelle de son enceinte de 20 à 20kHz (et la réponse en fréquence), il faut être en freefield et enterrer l'enceinte (HPs vers le haut c'est mieux :mrgreen: ) et effectuer la mesure avec le micro suspendu au dessus.
Je l'aurais bien fait mais la finition laquée de mes enceintes me l'interdit ! lol
Bref... j'aurais dû y penser au début lors des phases de tests...

Donc, mes enceintes ont à priori, d'après le fenêtrage à 200hz, 540° de rotation de phase entre 150 et 6kHz (fin d'action du filtre passe-haut du tweeter, filtre 3 voies et demi) :

Image

A partir de cette mesure j'interprète donc une convolution qui aplanit la courbe, à 50hz on est donc pas loin de 620° ce qui correspond si je me trompe pas à un décalage temporel de presque 2 longueurs d'onde à 50hz par rapport à 6kHz soit 12m environ, ou 34ms.
A l'écoute, en passant instantanément du réglage avec et sans convolution, j'entends clairement plus de grave avec. A la mesure au point d'écoute en fenêtre longue, bien entendu aucune différence de niveau,
J'ai aussi réalisé des essais avec des caissons de grave, dans ce cas le grave traîne également moins, parfaitement audible.
Mais bon, 34ms à 50hz c'est beaucoup !
Kazuya
 
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Re: Retard de groupe

Messagepar Emmanuel Piat » 10 Juin 2013, 14:55

Kaz je n'ai pas vraiment compris ce que tu compensais, mais peut on mettre le résultat d'écoute uniqt au profit d'une linéarisation de la phase ?
Le filtrage utilisé ne va t'il pas avoir un impact sur la directivité et modifier la manière dont tu excites ta salle ?

J'ai fait une rapide biblio sur google scholar avec les mots clé group delay audibility. La plupart des études (toutes assez anciennes) qui attestent de formes de distorsion de phase audibles sont faites avec des casques ou dans des acoustiques volontairement problématiques. Certains avis prudents ne permettent pas vraiment de conclure :

On normal music or speech signals phase distortion appears not to be generally audible, although it was heard with 99% confidence on some recorded vocal material. It is clear that more work needs to be done to ascertain acceptable limits for the phase linearity of audio components-limits which might become more stringent as improved recording/reproduction systems become available. It is stressed that none of these experiments thus far has indicated a present requirement for phase linearity in loudspeakers for the reproduction of music and speech.
http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=3824
Emmanuel Piat
 
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Re: Retard de groupe

Messagepar Kazuya » 10 Juin 2013, 15:01

Sur la directivité à 50Hz ???
Je ne crois pas non... c'est uniquement temporel. Le grave arrivant plus tôt avec la correction il est entendu en même temps que l'aigu (à peu près) alors qu'avant son retard faisait que le reste des sons le masquait.
Je compense le retard engendré par le filtre passif et le bass-reflex du boomer de mes enceintes.

34ms c'est énorme, n'oublie pas. J'entends très clairement un décalage de 50ms sur les lèvres des acteurs et les paroles.
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Re: Retard de groupe

Messagepar JIM » 10 Juin 2013, 15:31

Je corrige le GD jusqu'à 80Hz sur les frontales (Correction effectuée avec mesure à proximité) mais à la position d'écoute, impossible à mesurer.


Est-ce que cela ne t'interpelle pas ?


Non, je précise. GD linéarisé pour LCR avec une mesure à 1m (convolution).
La fréquence de transition avec le sub se fait à 80Hz, filtre de type LR FIR 48dB/o.

Du fait de l'utilisation d'un caisson prenant la forme d'une "table basse" (proximité) et des conditions très particulière qui sont les miennes, je peux mesurer le GD qui reste assez propre jusqu'à 80Hz. Les enceintes LCR sont trop éloignés et l'acoustique insuffisamment amortie, le GD/phase au dessus de 80Hz (LCR) à la position d'écoute n'est pas mesurable précisément.
Je peux juste aligner les impuls, ce qui revient à aligner le GD (simplifié) car l'amplitude des diverses réflexions rend l'affichage du GD sous Arta plus qu'aléatoire.

Pour Kaz, avec une mesure en plan de sol, la mesure en extérieur est super fiable et la mise en œuvre reste acceptable.

Pour l'audibilité du GD, il y a le critère de Blauert et Laws mais ça date.
JIM
 
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Re: Retard de groupe

Messagepar Kazuya » 10 Juin 2013, 15:38

Tu alignes les impulses de quoi ? :shock:

En plan de sol j'ai essayé et ça ne fonctionne pas pour ce que je voulais faire. :doute:
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Re: Retard de groupe

Messagepar JIM » 10 Juin 2013, 16:31

Je coupe le passe bas FIR du Sub afin d'aligner le début des impuls.

La mesure en plan de sol donne une super précision jusque dans le bas médium.
Voici ce que je mesure pour une charge close, à 2m, sans fenêtrage ni lissage (raw)
Image
L'atténuation passée 600Hz et liée au procédé (mesure dans le jardin)
JIM
 
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Re: Retard de groupe

Messagepar Kazuya » 10 Juin 2013, 16:42

Ok, j'ai une autre enceinte pour ré-essayer dans le jardin. :wink:
L'alignement des impulsions crée à mon avis des marches d'escalier dans le group delay justement, à moins d'avoir des pics la même fréquence mais c'est impossible avec des HPs qui ne reproduisent pas les mêmes plages de fréquences !
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Re: Retard de groupe

Messagepar christubes » 10 Juin 2013, 20:25

Pour aligner sur l'impulse j'ai un doute sur la mesure en plan de sol. vaut mieu pas timer les voies au point d'écoute?

le plan de sol plutot pratique pour mesurer la réponse du grave d'une enceinte. Quant à mesurer le DG ou la phase d'un hp de grave seul autant faire une mesure en pression.

J'affirme pas cepandant. thxrd pourais en dire d'avantage sur ce sujet.

Quant à 50 ms seconde de retard évidament que sa s'entends.
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Re: Retard de groupe

Messagepar Kazuya » 11 Juin 2013, 09:16

34ms ! :mrgreen:
Tu es en filtrage actif FIR Christubes ?
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Re: Retard de groupe

Messagepar christubes » 11 Juin 2013, 11:27

Pesonnellement non pour la simple raison que j'écoute autant du CD mais surtout que des sources analogiques ( bandes 2 pistes master ) et du 96/192Khz natif et aussi du DSD et je préfère garder la chaine d'amplification full analogique ( seul la source est numérique ),

en sonorisation par contre a du actif en IIR avec le delay réglable et les EQ paramétriques par voie. c'est drolement pratrique.

Donc chez moi je me casse la tête avec du passif, avec une belle rotation de phase sur tout la bande de réponse mais le DG est droit ( sauf dans l'extreme grave mais ça vient des HP )
christubes
 
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Re: Retard de groupe

Messagepar Kazuya » 14 Juin 2013, 08:54

Ok, je comprends. Et tu as testé la convolution pour compenser ta rotation de phase en passif ?
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Re: Retard de groupe

Messagepar Francisbr » 01 Oct 2013, 19:00

Bonjour à tous,

Désolé pour le retard.

Un peu de lecture :
https://sites.google.com/site/francisaudio69/5-l-enceinte-acoustique/5-3-le-filtrage-des-hp#TOC-5.3.2-RETARD-ET-D-PHASAGE

Pour en discuter.

Cordialement.

Francis Brooke
Francisbr
 
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