Lubuntu Audio Testy: JACK Audio Connection Kit + Calf Studio Gear /analyzer/parametrický equalizer/xover/exciter/compressor

Již nejméně 2 roky používám JACK Audio Connection Kit viz: http://jackaudio.org/  (dále Jack), což je interní audio server, který umí propojovat virtuálními kabely velké množství audio komponent. Používám komponenty Calf Studio Gear viz: http://calf-studio-gear.org/ , kterých je jich více než 30.

Nejčastěji používám SteroTools pro regulaci hlasitosti a vyvážení (sedím mimo osu) a pak podle potřeby parametrický equalizer 8 Band. Jeho použití záleží na reprobednách, když např. poslouchám Yamaha NS-G30 (http://www.hifi-wiki.de/index.php/Yamaha_NS-G_30 ) tak:
– odstraňuji protivný hrb okolo 100 Hz
– přidávám hloubky pod 50 Hz
– přidávám trochu na 650 Hz, kde jsem naměřil díru
– přidávám trochu na 2500 Hz, kde jsem naměřil druhou díru (asi dělící frekvence)
– přidávám výšky (kompenzace mého hluchu)
Nastavení se dá uložit a vyvolat při poslechu konkrétních repro. Ukázka je na dalším snímku, vpravo dole je vidět propojení virtuálnách kabelů, signál jde z Audacious do Analyzeru (ten signál nemění) a z něho do dalších komponentů a do digitálního zéznamníku QJackRcd:

Bedny jsem nejdřív orientačně změřil a pak dolaďoval podle poslechu CD Dire Straits Money For Nothing – č. 1 Sultans Of Swing, které jsem slyšel na mnoha bednách, nejlepší to bylo na Vivid Audio GIYA G1 viz https://premsvo.wordpress.com/2018/03/10/audio-video-show-praha-aneb-hifi-vystava-po-50-ti-letech/ . Equalizace značně vylepšila můj dojem z poslechu a přestal jsem uvažovat o koupi jiných repro. Také jsem změřil vliv equalizeru na zkreslení – viz snímky na konci ZDE .

Doplněno 28.5.2018: v současné době u PC posluchám také Grundig Box M600 https://premsvo.wordpress.com/grundig-box-m600/ .  Mají méně průrazný zvuk, což mě při poslechu k práci lépe vyhovuje. Také jsem je nemusel tolik eqalizovat:

U některých starších nahrávek, které si pouštím z Google Play si přidávám spodní harmonické. Je to lepší než přidávat hloubky v EQ. Normálně mám BassEnhancer bypasovaný.


V tomto příspěvku jsem se zaměřil na podrobnější proměření Jacku a vybraných komponent Calfu.

Vše je měřeno pro Lubuntu 14.04.5 LTS, nastaveno na 24 bitů / 44,1 kHz podle převažujícího formátu nahrávek.
Protože Arta zobrazuje THD jen v % a to si špatně pomatuji, tak vše přepočítávám na dB pomocí tabulky v Excelu https://premsvo.wordpress.com/percent-db/ .

Nejprve jsem proměřil základní smyčku Arta+Wine+Jack+Alsa propojenou virtuálními kabely, bez vlivu zvukové karty (ty vodorovné spoje out — in úplně nahoře). Zbytek jsem nechal standardní, z reproduktorů to normálně pískalo.
Měření pro 44.100Hz, 24 bit
THD+N=0,0000083%= -141,6 dB .
Totéž jsem změřil pro frekvenci 192kHz, nastaveno jen v Artě, vše ostatní bylo stejné. Nečekal jsem, že zhoršení bude tak velké.
THD+N=0,0019%= -94,4 dB .


U 48 kHz byly výsledky trochu lepší, čím vyšší frekvence, tím horší. Snímky jsem už nedělal, trend je jasný. Asi by to šlo v Lubuntu přenastavit, ale nechce se mě to hledat, já stejně používám 44.1 kHz a tam by to zase mohlo vadit.
Další meření jen přes Analyzer jsou přidána na konec, dosáhl jsem při tom nejlepší hodnotu THD+N = 0,0000061% = -144,29dB, což je prakticky rovno teoretické hodnotě pro 24 bitů.

Negativní vliv konverze kmitočtů jsem změřil i u Windows, kde je nutné hlídat nastavení frekvencí na více místech a vše měřit.

V dalším jsem se zaměřil na měření řetězce, kde kromě výše uvedeného byly zapojeny tyto komponenty z Calf Studio Gear:
– Analyzer – používám pro kontrolu nahrávek
– 8mi pásmový EQ – pro korekce nahrávek nebo reprobeden
– stereo tools – pro případné korekce sterea a pro ovládání hlasitosti (má velký knoflík)
– exciter – pro úpravy starých nahrávek, přidává tam vyšší harmonické, které mám na starých mgf. nahrávkách uříznuté. Zní to přirozeněji než při dohánění equalizerem.

Celý řetězec, ale všechny komponenty vypnuté.
THD+N=0,000016%= -135,9 dB .
Proti nejkratšímu spojení nastalo zhoršení o cca 6 dB, hodnota pod hranicí slyšitelnosti:
Když se něco nastaví na EQ (úmyslně jsem to nastavil hodně), tak se výsledek zhorší:
THD+N=0,000027%= -131,3 dB , tj o cca 5 dB

Podobně vycházejí i ostatní komponenty, pořád jejich vliv je pod hranicí schopností mé zvukovky a hluboko pod mým vnímáním.
Problém ale nastane, když extrémní nastavení například EQ způsobí přemodulování. Pak vyšlo:
THD+N=1,23%= -32,2 dB

V reprobednách se objevil pískot a pravý indikátor úrovně na EQ ukazoval červeně. K mému překvapení stačilo pohnout doleva pravým (výstupním) regulátorem úrovně, indikátor zezelenal, pískot z repro zmizel a THD se vrátilo na úroveň kolem -130 dB. Křivku EQ jsem měnit nemusel.
Z toho usuzuji, že interní výpočty v jednotlivých modulech Calf jsou asi dělány v pohyblivé řádové čárce a pak se to nakonec převede na formát 24/44,2.
Úrovně se v Calfu Studio se prostě musí hlídat.

Součástí Calf Studia jsou také Xovery (elektronické výhybky) pro 2 až 4 pásma. I když se je zatím nechystám používat pro reprobedny, tak jsem je vyzkoušel na svém Xonaru DX. Je to překvapivě snadné.
Musí se jen dobře nastavit AlsaMixer a správně propojit virtuální kabely na výstupy zvukovky. Dají se tam zařadit i další equalizery a signály vystupující z X-Overu ještě upravit.
Poslouchal jsem to zatím tak, že jsem postupně přendával jack sluchátek z jednotlivých zdířek Xonaru. Docela zajímavé, co vlastně které pásmo obsahuje. Stavitelé beden to určitě znají, ale pro mě to bylo nové a nemusel jsem nic rozebírat ani letovat.

Přidáno 8.11.2017 – JACK Timemachine (JTM).
To je další užitečná komponenta Jacku, kterou bych chtěl popsat. Používá se jednoduše. Jakmile se spustí, zobrazí se miniokénko, kde ale nic není, jen na spodní liště je indikátor úrovně.

Před použitím se JTM musí zapojit do systému virtuálními kabely, jak je vidět na snímku (stav při nahrávání):

Já jsem ho zapojil hned na alsa-jack 001-002, aby signál nebyl ovlivněn dalšími částmi řetězce. Když nahrávám staré pásky, tak zapojuji až na konec a nahraje se to upravené korekcemi a exciterem.

Jakmile se JTM propojí, ožije spodní lišta s indikátorem úrovně. Nic nelze nastavovat, JTM je totiž vlastně záznamník datového toku v připojném místě.

Nahrávání (=záznam dat) se zahájí klikem na okénko JTM a to se obarví červeně. Další klik nahrání ukončí, okénko zezelená.

Záznam dat se uloží do domovského adresáře s aut. vytvořeným názvem TM-datum-čas.w64

V názvu jsou dvojtečky, které jsem nahradil -, aby to braly Windows šel překopíroval na USBdisk. Na něm jsem změnil příponu z w64 na wav, aby tomu rozuměl každý program.

Na dalším snímku je vidět, jak jsem ho v DoubleCommanderu spustil pomocí Audacious (můj nejpoužívanější přehrávač). Na spodní liště přehrávače jsou údaje o typu souboru, který JTM používá. Tento formát určitě nezpůsobí ztrátu kvality. Volba 44,1 kHz je automaticky odvozena z nastavení mého systému, které vychází z parametrů mnou poslouchané hudby.

Přidáno 11.11.2017. Ještě jsem orientačně otestoval kvalitu záznamu JTM, na výstup z Arty jsem zapojil jednak vstup Arty, aby to ukazovalo graf, přes Calf výstup, aby to bylo slyšet a ještě jsem připojil JTM, aby se výstup z Arty nahrál:

Pak jsem spustíl Artu, místo interního generátoru jsem přepnul na External a spojil tak, aby do toho šel záznam vytvořený JTM, který jsem přehrával pomocí Audacious. Hodnoty naměřené Artou jsou stejné:

Protože čert nikdy nespí, tak jsem vyzkoušel, co se stane, když zastavím Audacious. Arta by neměla mít signál. Stalo se, snímek zachycuje, kdy signál padá, vteřinu na to už byla nula a na grafu už nebylo nic vidět:

Arta je šikovný program. umožňuje vytvářet testovací soubory a tak jsem vytvořil sinus 1kHz (umí toho víc) 24/44,1 defaultně se to jmenuje sig.wav. Tento soubor jsem zase otestoval přehráním:
Výsledky opět stejné. Možná někomu bude moje testování přehnané. Ale párkrát se mě už stalo, že ve změti kabelů jsem měřil něco jiného, než jsem chtěl a udělal z toho nesprávné závěry.

Další snímek ukazuje ABX test pod Lubuntu. Foobar + doplněk ABX se musí nainstalovat pod Wine, nepoužívám Jack ani Calf, jde to přímo přes Alsu. Testoval jsem soubory z http://hifi.slovanet.sk/bb/viewtopic.php?t=25196  a vypadalo to takto:


Další měření, úroveň signálu 1 kHz nastavena na -3dB, bez ditheringu.

Měření pro 24 bit /44.100Hz
THD+N=0,0000098%= -140,17 dB

Měření pro 16 bit /44.100Hz
THD+N=0,0017%= -95,4 dB

Měření pro 16 bit /44.100Hz, dithering 16 bit
THD+N=0,0025%= -92 dB


Měření interní smyčka jen přes Analyzer:

Bez konverze, Arta i Jack 24 bit /44.100Hz:

Konverze, Arta 24 bit /48.000Hz , Jack 24 bit /44.100Hz:

Měření vlivu Equalizeru na zkreslení.

Abych věděl, zda mnou používaný EQ nezanáší do poslechu zkreslení, změřil jsem to opět v interní smyčce bez vlivu zvukové karty. Měřeno pro kvalitu CD, tj.16 bit, 41100 Hz se zapnutým Dither 16 bit, aby to bylo bližší situaci při přehrávání CD. EQ úmyslně nastaven na extrémní hodnoty. Nejprve snímek s vypnutým EQ, vyšlo THD+N= 0,0025% = -92 dB:
Zapnutí EG znamenalo zhoršení na THD+N= 0,0036% = -88,9 dB, tj o 3,1dB:
Zapnul jsem tentokráte průměrování a tak je vidět zvýšení šumu z ditheringu v nízkých kmitočtech, kolem 600 Hz, 2,5 kHz a nad 10 kHz, tak, jak je EQ nastaven, což le logické, protože tam jsem přidával hlasitost. Neuměl jsem ale určit, zda je to způsobeno jen extrémním nastavením EQ, nebo zda to dělá equalizace sama o sobě.
Proto jsem změřil jinak extrémně nastavený EQ, potlačující šumy na nízkých a vysokých frekvencích a zesilující signální kmitočet 1 kHz. Nejprve bypassovaný EQ:
Vyšla hodnota THD+N= 0,0025% = -92 dB, přesně stejná jako v předchozím případě, vypnutý EQ tedy signál nezhoršuje (což má být). Pak jsem EQ zapnul:
Očekával jsem cca -92 dB, ale vyšlo THD+N= 0,0012% = -98,4 dB což je lepší hodnota, než odpovídá 16-ti bitům! Je to způsobeno tím, že u signál s ditheringem z Arty s korektní hodnotou -92 dB má potlačené šumy okolo a je zesílený 1 kHz o 2,9 dB. Takto upravený signál jde zpět do Arty a ta pro něj vypočítala o 6,4 dB lepší hodnotu.
Toto měření bylo možné jen při nastavení operačního sytému na 24 bitů, jinak by to bylo oříznuto 16 bity na max 96 dB. Také bylo možné jen při spojení virtuálními kabely, jinak by to zhoršila zvukovka.

Za povšimnutí stojí, že graf i při výborné hodnotě (pro 16 bitů) =-98,4dB je více “chlupatý”. Důvod zatím neznám. Mohly to být projevy blížící se limitace, tak se mě projevovala i v jných měřeních. Nastavení RMS na -0,1 dBFS vzniklé přidánín na 1 kHz bylo možná moc na doraz. Také to mohou být důsledky procesu digitální equalizace. Nebo to může být důsledek převodu z 24 na 16 bitů. Equalizace probíhá nejméně v 24 bitové hloubce ale protože byla Arta nastavena na 16 bitů, tak se 8 bitů muselo uříznout. Zda a jaké je tam zaokrouhlování to bohužel nevím, tak dobře Linux ještě neznám. I to může být důvod.
Při normálním nastavení EQ (viz předchozí případ) také trošku narostla “chlupatost” , ale pořád pod -120 dB. To mě připadá pro 16 bitů z CD dostatečné (alespoň pro mě).

Doplněno 28.5.2018. Parametrický EQ jsem použil také při experimentu se starými a jednoduchými bednami Supraphon RK 09 Ty obsahují reproduktory ARN 567 viz http://www.repromania.net/teorie/basove-reproduktory-tesla.php , které na svou dobu byly relativně dobré. Výškový reproduktor byl odpojen.
Equalizace vycházela z měření na Repromanii, ještě jsem jí sluchově dolaďoval srovnáváním s Grundig M600 https://premsvo.wordpress.com/grundig-box-m600/ a  byla celkem divoká, dlouho to mělo “tlampačový” zvuk. Ale nakonec mě zvuk překvapil, je daleko blíž k Grundigu M600 než k původním bednám:
Změřil jsem také THD+N při vypnutém EQ:
THD+N se zhoršilo v důsledku přepočítávání při equalizaci  z 0,0018% na 0,0029%, tj. z -94,9 dB na -90,8 dB (měřeno Artou). To nejsou nijak hrozné hodnoty, zkreslení podobných reproduktorů bývá 0,01 až 0,1 % a to je o řád více. V běžném poslechu tak malé zkreslení způsobené equalizací není slyšet a také jsem nic neslyšel. Naproti tomu zlepšení zvuku bylo markantní.
Jak bude více času, tak přidám nějakou kalotu a zkusím ty prastaré bedýnky vylepšit aktivní výhybkou pomocí Xoveru.

 

%d bloggers like this: