Freeverb3 impulse response processor

Windows/VSTには、SIR Impulse Response Processor のような気軽に使えるインパルス応答の畳み込み用のプログラムがありますが、ソースコードが公開されていないので、 Jezarにより作られたfreeverbに何種類かの残響処理や畳み込み演算の機能を加えたものをC++で作成しました。 Audacious、Beep Media Player、XMMSのEffect PluginsとSteinberg VSTを実装したので、ある程度簡単に試せます。Mac OS XのVSTも実装しました。 VST最新版にはマルチコア用のアルゴリズムも入っており、デフォルトで有効にされています。DFTには最も高速なライブラリの一つであるFFTWを使用しているので、 SIRより速度はずっと速いです。畳み込み時のバッファの影響を減らしたZero Latency Modeも実装しています。Buffer Frame SizeまたはNon Zero Latency Modeの時バッファサイズは、 2の累乗から選べます。8192,16384あたりがデフォルトです。Athlon 800MHz PC133で、ステレオ160万tapをreal-timeで畳みこめます。精度(S/N)は、35万*18万tapの畳み込みで約100dBです。
畳み込みは、Hardwareですと、YAMAHAのSREV1(生産完了品)のような製品があります。

Freeverb3のエフェクトの一覧

Impulse Response Reverb Processor
Enhanced Freeverb
Enhanced NVerb
FDN Reverb (Zita Reverb+)
Simple Tank Reverb
1-Pole/1-Zero LPF/HPF
SoftKnee/HardKnee Simple Compressor with RMS/envelope detector
FIR LPF/HPF/BPF/BEF
Linear Phase 3band frequency splitter
Linear phase multi band compressor
Sampling Rate Converter

VST Plugins

実装済みエフェクト: Freeverb, NReverb, Impulse Response Processor, Stereo Enhancer, Multiband compressor, Progenitor Reverb, Zita Reverb
OS: WindowsXP/32bit
Windows(XP, 2003)/64bit Mac(PPC,PPC64,x86,x64)
VSTSDKバージョン: 2.4
VSTGUIバージョン: 3.0 beta4
サンプリングレート: 32kHz, 44.1kHz, 48kHz, 96kHz, 192kHzをテスト済み。他のレートでもおそらく動作する。
精度: 32bit単精度/64bit倍精度
レイテンシ (Impulse Response Processor): 0または2^N (8192, 16384, ...)
レイテインシ (NReverb, Freeverb): サンプリングレート依存
レイテンシ (WindCompressor): 遷移帯域による
インパルスの長さ: 2^31

Sound Effect Samples

音源: S-YXG50.DLL

Download & Install

ライブラリ freeverb3@nongnu
VSTプラグイン freeverb3vst@sourceforge.net

VST plugin Freeverb3_Impulser2の出力注意

VST pluginのImpulser2には、出力保護のためのリミッターを挿入してあります。最新版では外せるようにしてありますが、古いバージョンやデフォルトでは入っているので、出力にゆがみが生じる場合があります。デフォルトでCeiling 0dB, Threshold=-1dB程度, Release=10ms程度のリミッタになっています。他の畳み込みリバーブプラグインと異なる結果が出る場合や、出力がどこか暗い感じを受けるという場合は、大抵、畳み込み結果が飽和して0dB FS以上となっています。リミッタのパラメータ自体はＧＵＩで変更できます。もし、ミックスまで0dB以上に出力したいという場合や出力のゆがみをなくしたいという場合、古いバージョン等やリミッタオンの場合ではCEI=+20dB THRES=+20dBにすれば出力の歪みはなくなりますが、大きな出力により耳や機器が損傷する場合があるので、注意してください。

なお、他のリバーブプラグインに関しては出力リミッタが入っていません。WindCompressorには出力リミッタが入っています。

アルゴリズムの概略

最適化技法に関しては、畳み込みと最適化で詳しく説明しています。

畳み込み信号を2^Nで分割し断片をDFT＋DelayLineを生成
(A)入力信号を2^Nに分割し＋周波数領域で畳み込み＋DelayLineに入力
(B)DelayLine上の信号についても周波数領域で畳み込み
最後に(A)(B)すべての畳み込みを加算してIDFTし出力
ゼロレイテンシの場合、入力が2^Nにみたなくても０挿入して演算してから挿入分を無視して出力する

リバーブのアルゴリズムに関しては、リバーブに簡単な説明があります。

覚え書き

FFTを使ってフーリエ変換を行う場合、畳み込みは循環畳み込み。
データの後ろ半分を0で埋めることによって循環畳み込みを線形畳み込みに変換。
入力信号数がインパルス応答より大幅に長いとき、信号をインパルス応答の長さ程度で切り取り、巡回畳み込みを行ない、後で結合。
VST Latencyの削減のためには固定長複数回の乗算が必要(未実装)。
SIRがSOL2/XGWorksSTで遅いのは、Frameの大きさが小さすぎる時があるため。(512sampleとか)この場合は、ASIOを使うべき。

その他の話題

インパルス応答＋畳み込みで検索したら、無限に長い信号と非常に長いインパルス応答の畳み込み演算[PDF] というものがありましたが、さらに調べると、海外で同様のアルゴリズムの論文を出している所があるようです。同じようなことを考える人は多いようです。

Freeverb3 Impulse Response Processor