Windows Vista: Audio Signal Processing

[stealth82]

Esordisco in questo modo, con un quote. Spero che la discussione possa diventare interessante. Per me lo è già al punto da valutare seriamente l'uso di Vista - in abbinata ad una eccellente scheda audio - come unico vero preamplificatore del mio nuovo impianto per la decodifica dei nuovi formati audio HD.

Questo il quote dal forum di diyAudio:

Hi,

I thought I'd share my experience in getting a bit-perfect output using Vista, for anyone who may be interested.

My setup is:

PC (with Vista Ultimate)
MOTU 896HD sound card
Esoteric D70 DAC
Pass Labs XVR1 analogue crossovers (x2 - one per channel)
Hypex UCD700 HG amplifiers (x8 - four per channel)
Wilson Benesch Chimera speakers

The 896HD is slaved to the D70's wordclock output. The digital audio signal is fed to the D70 via an AES/EBU cable.

I determine whether I'm getting a bit-perfect output by playing an HDCD-encoded WAV file (extracted using EAC) and seeing if I can invoke the HDCD processing in my D70 (a little blue light comes on when this happens).

Here's what happens with the three audio applications I've tried:

1) XXHighend - bit-perfect output only with Engine #3
2) Windows Media Player - not bit-perfect (irrespective of which settings I use)
3) Foobar - only bit-perfect if ASIO driver is used

These results surprise me. Everything I've read about Vista suggests that the removal of KMixer has removed the necessity of using an ASIO driver with Foobar.

I'd love to hear others' views/experiences.

On a final note, I could not discern any difference between XXHighend (engine #3) and Foobar (ASIO) - both are superb and better my Esoteric P70 transport playing the same CD.

Questo sarà la prima di una serie di informazioni che riporterò circa la questione perchè vorrei cercare di mostrare - e magari anche infondere - un po' di coraggio dove, fino ad oggi, convinzioni tradizionalistiche hanno prodotto ben altri pensieri.

Sentitevi liberi di esprimere i vostri pareri od i vostri scetticismi in merito, purchè siano costruttivi

[stealth82]

Allora, giusto perchè le parole citate nel primo post non fossero solo pensieri di uno sprovveduto qualcuno ha pensato bene di commentare la cosa in maniera abbastanza esaustiva. E quel qualcuno non mi sembra uno sprovveduto qualsiasi (vedere la parentesi).

Breve parentesi
Imbattendomi in tale "approfondimento" ho fatto una piacevole scoperta. Il commentatore, il quale possiede un blog, ha degli obbiettivi piuttosto ambiziosi:

Amplio Audio is currently developing new audio products for home theater personal computers (HTPCs). Our products combine a high quality PC audio interface with state of the art DACs and powerful, amazing sounding Class-D amplifiers. Simply connect your PC to our box and enjoy the best audio experience available on your PC

Riporto alcuni aspetti salienti:

The original poster starts out by telling us what audio equipment he's using. He has a PC running Vista Ultimate. For the PC's audio, he has a MOTU 896HD sound card, which is an 8 channel 24/192 audio interface that costs around $1,000. This is connected to his PC via a FireWire connection. He uses the digital AES/EBU outputs of the MOTU to connect to the digital inputs of his Esoteric D70 external DAC

Esoteric, which is a division of Teac, doesn't look like they still sell the D70, so I couldn't find a link to their product information. Anyhow, it is/was a pretty highly regarded $6,500 stereo DAC. It's a shame that he's only using 2 channels from his multichannel MOTU interface. Next, the analog output from each channel of his D70 are sent to Pass Labs XVR1 active electronic crossovers. Each of these babies normally cost $5,000.

Just to give you an idea of the price of a couple components he probably included, the amp module and matching power supply for the UcD700 cost up to $500 and $350 respective (using the current exchange rates). Since he probably has 8 of each, just those components cost $6,800. Next add in the transformers, interconnects, chassis, etc. and his amp probably cost at least $7,500 - $10,000. The amps are feeding a pair of Wilson Benesch Chimera loudspeakers that cost somewhere between $21,000/pair and $33,000/pair, depending on your source of information. So, if price is a determining factor, this approximately $50,000 sound system must sound pretty damn good.

Now why would someone connect a PC to a high-end system like this instead of an expensive high-end audiophile CD, DVD-Audio, or SACD transport? Actually he does own one of the $7,500 Esoteric P70 transports, but still prefers the sound through the PC. When asked if the PC chain was really better or just different, he responded that it was definitely better.

Riprenderò questo discorso ancora. Il prossimo intervento ci riporta un attimo su quelle che sono le potenzialità di Vista.

[stealth82]

Ma, in poche parole - , cosa offre Vista di così eclatante dal punto di vista del comparto audio? Riprendiamo un altro intervento su Ampliozone che analizza, nuovamente, ciò che aveva rivelato un dipendente - e che dipendente - Microsoft su avsforum:

In a recent AVSforum post titled, "Audio Processing in Vista Explained", Amir Majidimehr, Corporate Vice President of Microsoft’s Consumer Media Technology Group, writes about the new audio capabilities planned for Vista. New audio features included in Vista are digital room correction (DRC), bass management, loudness equalization, headphone virtualization, and channel control tools.

Che, dunque?

When asked, if after you plug your PC into an A/V receiver and perform the room correction calibration on the PC and then disconnect the receiver from the PC, 'will the receiver retain the calibration settings?', Amir replied, "Unfortunatly not. All the processing is done inside the PC and only works if you use the PC as the source, driving your receiver. Take away the PC and there is nothing there anymore. For your receiver to have similar capabilities, it would have to have a ton more hardware in it." Amir then favorably compared Vista's room correction capabilities to a high end TacT processor by saying, "The TacT processors do what you say but the one I have cost me a cool $10K and it does less in some respects than Vista!"

Parole grosse

The bass management feature is very flexible and doesn't have some of the limitations you find with the bass management on most A/V receivers. For example, with Vista's bass management, you can have any combination of large or small speakers, with or without a subwoofer. The crossover point can be set to whatever your loudspeakers need. When sending a full range signal to any of your small speakers, the portion of the signal below the crossover point will be routed to the subwoofer, or in the case of a system without a subwoofer, the lower frequencies can be routed to the large speakers.

Un bass management di un certo livello. Ma non è finita:

Most A/V receivers won't let you send a full range signal to the front speakers if the subwoofer is engaged. They force you to filter out the low frequencies from the fronts and send everything below the fixed crossover point to the subwoofer. This works okay with a sub/sat system, but isn't very appealing for anyone who has large or full-range loudspeakers in the front. There are also some A/V receivers and processors that will not send a signal to the subwoofer when it is set to stereo mode. Also, with most of the A/V receivers and processors, the subwoofer output jack is low-pass filtered so any signal above the frequency setting (usually in the 100Hz-150Hz range) is blocked. Most powered subwoofers also have a built-in low pass filter, and when the two filters combine you are increasing the steepness of the filter. Too steep of a filter slope makes for worse sound. Anyhow, it sounds like Vista's bass management feature will let you avoid these types of limitations.

Qualche punto possiamo darlo a Vista?

E' pur sempre vero che:

Vista now has a new audio mixer that according to Amir works much better than Windows XP's Kmixer. Kmixer resampled all audio to 48KHz, unless the sample rate was already 48KHz. Audio originally from a CD source, which uses a sample rate of 44.1KHz, was always resampled to 48KHz and the method used by Kmixer degraded the sound quality. With the new mixer, maybe the algorithms for resampling are much better so the sound quality remains high. The new mixer also has a user mode audio engine where a user can set the default sample rate and includes an exclusive mode which provides access directly to the soundcard. With the user mode, the mixer will not apply resampling at all. However, its not clear if the mixer will just leave the source material alone so that if you are playing ripped CDs it will use 44.1KHz and when playing from a DVD, it will automatically switch to the native 48KHz.

Quello che ho riportato, per motivi di regolamento, non è la completezza dell'intervento. Chi è maggiormente interessato gli consiglio di guardarsi il link ad inizio post.

[Marlenio]

Sono interessato a questa cosa anche io: ho già a casa Vista Ultimate ENG, devo sono installarlo. Dicono che il su DRC sia piuttosto valido, non chè molto veloce nell'esecuzione delle misurazioni/setup.

[stealth82]

Non dirlo a me. Ho sempre trovato l'argomento stimolante, ma guarda caso sempre soprasseduto per i motivi che ho spiegato nel primo post. Io credo che trattando sempre superficialmente la cosa, come fatto assodato che un PC analog non sarà mai una valida alternativa ai processori audio esterni, abbiamo perso di vista i progressi di tale campo a livello software/hardware.

E pensare che il motivo principale - dal punto di vista video - per cui abbiamo costruito un'HTPC è stato anche credere che su di esso si potessero ottenere risultati superiori che all'elettronica dedicata (naturalmente si parla per fascie di prezzo o per comparative economiche, non in maniera assoluta ). Strana la vita...

[stealth82]

Dal blog di Microsoft l'articolo Audio Innovations in Windows Vista:

Loudness Equalization

Una delle cose che risultano frustranti circa l'esperienza mediale è l'inconsistenza nei livelli di volume tra differenti sorgenti.
Windows Vista ha la capacità di mantenere una più costante percezione di volume indipendentemente dalla sorgente in riproduzione.
Questo significa che il volume rimarrà sempre all'interno di un range costante al di là dei segnali riprodotti. Ad es.: visionare una trasmissione satellitare e ascoltare un file audio in locale. Saltare da un file audio all'altro con differenti volumi di registrazione, wma, mp3 o wav.

Questo servizio è alquanto raro nei normali A/V receivers e non è generalmente incluso nei software competitor.

Bass Management

In molti sistemi audio, alcuni o tutti gli altoparlanti non sono full-range. In questi sistemi, un singolo subwoofer è spesso utilizzato per riprodurre quelle frequenze non raggiungibili dai normali altoparlanti.

In una configurazione "forward bass management", alcuni o tutti gli altoparlanti sono small, e possono esserci due altoparlanti large - sinistro, destro - , un subwoofer, o entrambi.

In una configurazione "reverse bass management", vi sono almeno due altoparlanti large, e nessun subwoofer presente. Il reverse bass management è possibile con solo due o tutti altoparlanti large, e la traccia sub verrà distribuita appropriatamente secondo i casi.

In qualunque di questi sistemi, la conoscenza delle configurazione degli altoparlanti e la conoscenza del taglio di frequenza per i bassi può essere inserita nel setup del "Bass Management". Il sistema adotterà così le dovute personalizzazioni.

[stealth82]

Speaker Fill

Con lo Speaker Fill, Windows Vista può simulare una configurazione altoparlanti multi-canale virtuale, abilitando tutti gli altoparlanti nella stanza a riprodurre il suono che sarebbe altrimenti generato da due altoparlanti, restituendo un'enfatizzata sensazione di spazialità

Room Correction

Configurare l'audio in un sistema HT può portare via una considerevole quantità di tempo affinchè le cose suonino "nel giusto modo". Dialoghi ed effetti sonori dovrebbero sounare il più possibile in maniera corretta e fedele. Per questo motivo, Windows Vista ora dispone di un sistema DRC, atto a "configurare" il giusto punto d'ascolto per l'utente. Le impostazioni ottimizzano l'esperienza d'ascolto per una particolare posizione della stanza - per esempio, il cuscino centrale del vostro divano - calcolando automaticamente la combinazione di ritardi, frequenza di risposta, e aggiustamento livelli. Questa tecnologia lavora differentemente da features simili integrate nei receivers high-end poichè calcola in maniera migliore della valutazione orecchiometrica

Il sistema DRC richiede l'uso di un microfono per calibrare le proprie impostazioni. Il microfono dovrebbe essere posto nel punto nel quale l'ascoltatore si sederà, a questo punto l'utente attiverà il wizard che rileverà le informazioni per effettuare la correzione ambientale. Usando uno specifico set di toni studiati allo scopo, ciascun tono verra riprodotto a turno, il computer calcolerà la distanza, frequenza, risposta e livello per ciascun altoparlante dalla posizione di ascolto del microfono. Il DRC si applica sia a sistemi stereo che multicanale.

Se l'utente dispone di un buon microfono, la correzione ambientale tenterà automaticamente di allineare la frequenza di risposta di ciascun canale per compensare le relative differenze di ogni canale, così come qualsiasi deficienza nella frequenza di risposta da ogni canale.

Speaker Phantoming

In un sistema multi-channel, ci si aspetta generalmente che tutti gli altoparlanti (centrale e altoparlanti satellite) siano sempre presenti. Cmq, non sempre è così. L'utente potrebbe non avere tutti gli altoparlanti o potrebbe scegliere di spegnere selettivamente uno o più canale del proprio sistema. La modalità di riproduzione dei suoni per i canali mancanti ridiretti ai canali presenti è chiamato Speaker Phantoming. Un es. comune è l'assenza del centrale in un sistema multicanale.

[Marlenio]

La cosa che mi incuriosisce è che se ne parla sempre come fonte sonora con integrato un DRC. Mi chiedevo se fosse possibile anche un uso esclusivo come DRC, quindi avendo la possibilità di interporlo tra pre e finali, utilizzandolo come correttore per tutte le sorgenti collegate al pre.

[red5goahead]

Molto interessante. Quello di cui si parla però sono comunque implementazioni a livello di driver che Vista rende disponibili alla casa produttrice dell'hw. Quindi resta tutto legato ai driver specifici
della scheda audio? o sbaglio?
Altra cosa : sarebbe interessante capire per tutti coloro che vogliano approfondire conoscere la catena di amplificazione e i diffusori a disposizione. credo sia utile per capire con quale livello di costi della catena ognuno di noi fai i conti.

[stealth82]

La cosa che mi incuriosisce è che se ne parla sempre come fonte sonora con integrato un DRC. Mi chiedevo se fosse possibile anche un uso esclusivo come DRC, quindi avendo la possibilità di interporlo tra pre e finali, utilizzandolo come correttore per tutte le sorgenti collegate al pre.

Cosa complicatina... se noto qualche informazioni al riguardo la posterò.

Molto interessante. Quello di cui si parla però sono comunque implementazioni a livello di driver che Vista rende disponibili alla casa produttrice dell'hw. Quindi resta tutto legato ai driver specifici
della scheda audio? o sbaglio?

Esatto.

Altra cosa : sarebbe interessante capire per tutti coloro che vogliano approfondire conoscere la catena di amplificazione e i diffusori a disposizione. credo sia utile per capire con quale livello di costi della catena ognuno di noi fai i conti.

Idea interessante

[stealth82]

Riprenderò questo discorso ancora. Il prossimo intervento ci riporta un attimo su quelle che sono le potenzialità di Vista.

Concludo il discorso citanto il secondo articolo di Ampliozone inerente l'argomento.

The original poster started by explaining that the sound quality when playing audio/music with his computer was better than using his expensive dedicated audio components. There are a couple of reasons some may believe a computer based audio system can never sound as good as dedicated stand-alone components. One is that the computer is just too electronically noisy to pass an analog signal without some distortion. The second reason is that the computer software and/or operating system modifies the audio data before passing it to the soundcard and DACs, thus distorting and/or damaging the sound quality.

There are several ways to avoid the first problem. One is to purchase a good quality soundcard that is properly shielded from any electro-magnetic interference. The other is to use a product who's analog circuitry is external to the PC. All FireWire and USB based soundcards fall under this category, as do a new generation of USB DACs. The product Amplio Audio is working on falls under this category as well. Up to this time, we have been using FireWire and it still proves to be the best technical solution.

The second problem is a little more complicated. Sound degradation caused by the operating system was true with Windows XP and standard WDM drivers. XP's audio engine relied on a mixer (KMixer) that would resample all audio to 48 KHz so everything output from the PC would use the same sample rate. There are some ways to avoid resampling, but if you adjusted the volume or simultaneously allowed sound output from other applications (including system sounds), resampling was performed.

Now with Vista, a couple things have changed. First, the audio engine is much better. Even if the audio is resampled, the algorithms are much better and the effect on sound quality is not nearly as bad as what happened in XP. They've also improved the volume control so that they no longer truncate the bits to reduce sound levels. Instead, it converts the data to 32-bit floating point, then performs the volume adjustment calculations and then converts back to the original sample rate. This basically gives you lossless attenuation. It's not bit-perfect, but there is no degradation in sound quality. Some dedicated audio hardware that uses high quality DSP chips use this same technique. For the purist, who still want bit-perfect operation, they can still use ASIO drivers if they've been updated to work under Vista.

Ed è quello che ho sempre pensato... il lavoro sul segnale registrato prima o poi DEVE essere fatto da qualcuno introducendo modifiche conseguenti allo stesso. Il bit-perfect, cmq, ha assolutissimamente senso, perchè inviando il segnale al pre esterno per la vera e finale elaborazione ci sarebbe "l'intervento di troppo" a monte.

I have to admit, if it sounds good to you, I'm not going to try to convince you otherwise. I'm also not convinced bit-perfect output is the only acceptable way to listen to audio. Especially since Vista is not bit-perfect, unless you use exclusive mode, but it still sounds great because any changes are lossless.

[red5goahead]

Idea interessante

Riguardo la mia Realtek HD ci sono quasi tutte le opzioni indicate tranne il bass management. Ovviamente in modalità spfd/if tutto ciò non è abilitato
dobbiamo rimanere nell'ambito pcm.
Per la mia attuale catena audio è composta da un amplificatore Marantz SR4400 e da frontali Chario Reference 100. centrale e surround sono Indiana Line. il sub Yamaha. con catena di questo tipo quindi con un costo attuale intorno a poco più di 1000€ non credo purtroppo che soluzioni hi-end di questo tipo possano contribuire a migliorare in modo significativo il risultato. Occorerebbe però provare. per esempio una scheda come l'Auzentech x-plosin cinema 7.1 che costa intorno agli 80€ già potrebbe mettere a disposizione queste novità di Vista attraverso i suoi driver?

[Nordata]

Discorso interessante.

Ho realizzato un HTPC più che altro per l'uso Sat e farci prove, però sino ad ora ho utilizzato l'uscita ottica della MB ed entravo nell'A-11 avendo a che fare solo con segnali al massimo DD o DTS.

Ora ho riinstallato tutto, passando a Vista Ultimate con solo DVBViewer, PowerDVD e TMT e tutto funziona bene, quindi ho inserito un lettore BD/HD-DVD per iniziare a sperimentarci e decidere come muovermi nell'upgrade definitivo all'HD per la parte audio.

Ho visto che anche utilizzando l'audio del chip sulla MB per uscire in analogico nel menu compare una voce per la correzione dei ritardi e del tipo di altoparlanti, però non ho ancora fatto alcuna prova, anche perchè di documentazione al riguardo non ne avevo cercata, aspettavo fiducioso nel Forum , ad esempio se basta inserire il micro per far sì che si attivi il tutto, poichè ora come ora mi appaiono solo le caselle in cui inserire i dati manualmente (driver Realtek HD).

Nel frattempo mi è sorta una domanda, credo importante, la cui risposta non sembra essere così scontata.

Quando si setta un pre o ampli HT multicanale per l'ingresso mch analogico esterno, il segnale viene poi sottoposto o meno a qualche intervento ?

Ovvero: i ritardi, le dimensioni dei diffusori, il bass management impostatri nell'ampli vengono bypassati del tutto e rimangono eventualmente attivi, a parte il controllo di volume, i soliti controlli di tono e basta ?

Non è che nei manuali ci sia molto al riguardo, sul manuale del mio Denon pare non esserci nulla al proposito, qualcuno ha detto che tutto viene escluso, qualcun altro no.

Come ho appena scritto, non è che la cosa sia molto chiara, il fatto che non venga detto, anche se dovrebbe essere ovvio, non dà l'assicurazione che ciò avvenga, anche perchè alcuni lettori dotati di uscite mch analogiche non hanno tutte le regolazioni necessarie o sono ridotte al minimo e si affidano all'ampli.

Se non vengono escluse automaticamente o non è possibile farlo manualmente applicare due correzioni dello stesso tipo non è che faccia molto bene al risultato finale.

Prima di passare ad una scheda audio esterna di qualità mi piacerebbe avere qualche certezza.

Ciao.

[stealth82]

Io ho prima bisogno di capire che scheda audio mi comprerò. Indubbiamente la XONAR sembra un bel pezzo di scheda ma da chi c'è l'ha già ho sentito che non presenta l'integrazione con gli audio enhancements di Vista, ragion per cui sono ancora alla ricerca.

Senza dubbio, però, è importante acquistare una scheda audio di un certo livello sotto il profilo delle caratteristiche in modo da allineare il più possibile il "prodotto" finale rispetto ad una soluzione high-end dedicata.

[stealth82]

Quando si setta un pre o ampli HT multicanale per l'ingresso mch analogico esterno, il segnale viene poi sottoposto o meno a qualche intervento ?

Ovvero: i ritardi, le dimensioni dei diffusori, il bass management impostatri nell'ampli vengono bypassati del tutto e rimangono eventualmente attivi, a parte il controllo di volume, i soliti controlli di tono e basta ?

Ottima domanda. Posso solo rispondere sulla limitata conoscenza del campo: credo vada visto caso per caso.

Giusto per citare la mia situazione. Io possiedo un NAD T.163. Ho esaminato il manuale da cima a fondo fino ad estrapolare una striminzita nota sull'uso del 7.1CH pass-through. In tale modalità il pre eseguira SOLAMENTE il controllo volume, nessun altra correzione sarà possibile, vedi livelli, mixing, phantoming, ritardi. Che un certo smanazzamento per il controllo volume sarà presente è chiaro, ma per quanto riguarda qualunque altra elaborazione dovrei essere, spero, "tagliato fuori".

Vedo invece, e qui questo thread ha preso vita dalle considerazioni fatte sull'uso della XONAR da salierno.f, che alcuni pre garantisco funzionalità DSP sul segnale "passante". Che dire, un doppio smanazzamento ci sarebbe di sicuro... il punto è forse escluderlo a monte perchè cmq verrà svolto a valle. La posso pensare solo in questo modo.

Se non vengono escluse automaticamente o non è possibile farlo manualmente applicare due correzioni dello stesso tipo non è che faccia molto bene al risultato finale.

Forse le case dovrebbero essere più specifiche sul tipo di correzioni applicati ad un segnale pass-through.