WO2023156578A1 - Method for processing a digital sound signal for vinyl disc emulation - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of digital processing to restore the auditory impression of a “vinyl sound” from a reproduction on digital audio equipment.
- the vinyl microgroove record was born in 1948; the sound information was restored by the movement of a needle transmitting the deviations of the groove to an electromagnetic or piezoelectric transducer which transforms these vibrations into an electrical signal.
- the high frequencies are boosted and the lows are cut according to an RIAA curve. This makes it possible to have a more regular engraving dimension and prevents the highs from getting lost in the background noise and the lows from sending the chisel into the neighboring turn. Reading is performed with a correction according to the inverse curve RIAA.
- - select a channel from the first audio recording, select a channel from the second audio recording, mix the two channels into a third audio recording which includes at least two channels.
- Examples of music transcription systems include musical key detection, fundamental frequency detection, and musical pattern detection.
- Music performance analysis systems present an overview of approaches to rhythm and tempo detection as well as musical performance evaluation.
- the music classification systems covered are audio fingerprinting, musical genre classification and musical emotion recognition. The chapter ends with a discussion of the current challenges in the field and a speculation on the prospects.
- the present invention relates, in its most general sense, to a process for processing a pair of stereophonic signals having the characteristics set out in claim 1.
- An iterative modification step consisting in applying a change of tone to increase the pitch for said initially reference stereophonic signals for the first modification, then to the pair of signals obtained during the previous iteration,
- the number of iterations is between 3 and 8.
- the method includes an additional step of reducing the stereophonic image of said pair of corrected digital stereophonic signals.
- said additional step of reducing the stereophonic image consists in adding to each channel of said corrected digital stereophonic signals a central monophonic signal resulting from the processing of the two channels of said corrected digital stereophonic signals.
- said processing of said corrected digital stereophonic signals consists of adding to the signal of each of the channels the opposite signal of the other channel and of adding the two resulting signals to provide a central monophonic signal.
- said initial step of playing a vinyl record is repeated with a plurality of turntables, and said pair of stereophonic reference signals corresponds to the selection of the pair of signals corresponding to one of said turntables as a function of a selection criterion based on characteristics specific to said plates.
- the method comprises an additional step consisting in applying a post-processing of said pair of digital stereophonic signals corrected by an impulse response filter, by an impulse response corresponding to a capture of an impulse signal from an acoustic set and electronics for playing a vinyl record.
- the method comprises an additional step consisting in generating an imprint of a reference listening system [that on the reference plate] in stereo and binaural at a distance of between 20 and 300 cm and in applying a filter to ensure maximum compatibility with HRTF profiles.
- the method comprises processing by a crosstalk filter having an angle greater than 3 degrees and less than 320 degrees.
- the method includes an additional step consisting in applying an equalization processing of the listening medium in order to restore a signal identical to the original.
- the method comprises an additional step consisting in applying a specific processing to frequencies between 150hz and 300hz by impulse filtering with binaural impulse responses comprising a modification of delays of 25%, by application to each corrected signal of a low-pass filter and weighted addition of said corrected signal and of the signal processed by pulse filtering.
- said processing comprises a modification of a value of between 10 and 20% of the "left" component of the "right” channel the impulse response as well as of the "right” component of the "left” channel the impulse response.
- said method comprises an additional step consisting in applying a specific processing to the frequencies comprised between 12000 Hz and 22000 Hz with a specific processing to the harmonics comprised between 2 and 7 without modification of the harmonic 1, by application to each corrected signal d a high-pass filter and weighted addition of said corrected signal and of the processed signal.
- the method comprises an additional step consisting in applying a processing of frequencies below 150 Hz in mono via a reduction of the stereo tracks with application of an acoustic filter.
- the method comprises an additional step consisting in applying a multiband 3D acoustic correction filter defined by the pickup distance from the reference system and the volume of the harmonics.
- it comprises an additional step consisting in applying a 3D acoustic correction filter applied to the fundamental.
- the method includes an additional step of modifying the stereophonic image applied to step b) and to the fundamental of the signals corrected on the 3D signal.
- the objective is to obtain with headphones a listening consistent with a vinyl mastering on a reference system while keeping all the advantages of the support, as well as the restitution of the space of the two speakers (left and right) and the listener. , essential for an identical reproduction of an existing system on a hifi system.
- the digital sound signal is subject to a set of processing described below and illustrated by the .
- the first step (1) consists of reading a vinyl record (30) on a turntable (40) and sampling this pair of stereophonic signals to record a digital reference file (35) taking into account all the audio characteristics of playing a vinyl record on a turntable.
- This reference file (35) is recorded in a memory, during an initial step of the method.
- a series of digital stereo signal processing is carried out.
- a harmonic of the fundamental frequency of this signal is duplicated (step 2) and a frequency shift is performed on the duplicated component in a ratio x2 to create a harmonic 1 (step 3).
- the 100 Hz frequencies are transformed into 200 Hz frequencies, without the duration of the musical sequence changing.
- This processing can be carried out by applications of the type "voicechanger" (trade name).
- the number of iterations is determined empirically, according to the evolution of the signals of an iteration compared to the signals of the previous iteration. If the variation is imperceptible, the treatment is stopped. Typically, the optimum number of iterations is between 3 and 8, and generally five iterations lead to a good result.
- This first processing of the digital signal (45) integrates the characteristics specific to vinyl records by this step of combining the digital signal (45) and the reference signal (35) recorded during the initial step.
- the objective is to obtain with headphones (20) a listening consistent with a vinyl mastering on a reference system while keeping all the advantages of the support, as well as the restitution of the space of the two speakers (left and right) and of the listener, essential for an identical reproduction of an existing system on a hi-fi system.
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Abstract
The present invention relates to the field of digital processing in order to reproduce the auditory impression of a "vinyl sound". Vinyl records were created in 1948; the sound information was reproduced by the movement of a needle transmitting the deviations in the groove to an electromagnetic or piezoelectric transducer that converts said vibrations into an electrical signal. When manufacturing the disc matrix, high frequencies are boosted and low frequencies are reduced according to an RIAA curve. This enables a more regular engraving dimension to be achieved and prevents high frequencies from being lost in background noise and low frequencies from sending the engraving point into the neighbouring turn. Playback is corrected according to the reverse RIAA curve.
Description
La présente invention concerne le domaine du traitement numérique pour restituer l’impression auditive d’un « son vinyle » à partir d’une restitution sur un équipement audio numérique.The present invention relates to the field of digital processing to restore the auditory impression of a “vinyl sound” from a reproduction on digital audio equipment.
Le disque microsillon vinyle est né en 1948 ; l’information sonore était restituée par le déplacement d’une aiguille transmettant les déviations du sillon à un transducteur électromagnétique ou piézoélectrique qui transforme ces vibrations en signal électrique. Lors de la fabrication de la matrice du disque, les fréquences aiguës sont renforcées et les graves sont atténuées selon une courbe RIAA. Cela permet d'avoir une dimension de gravure plus régulière et évite aux aigus de se perdre dans le bruit de fond et aux graves d'envoyer le burin dans la spire voisine La lecture s'effectue avec une correction selon la RIAA courbe inverse.The vinyl microgroove record was born in 1948; the sound information was restored by the movement of a needle transmitting the deviations of the groove to an electromagnetic or piezoelectric transducer which transforms these vibrations into an electrical signal. When manufacturing the disk matrix, the high frequencies are boosted and the lows are cut according to an RIAA curve. This makes it possible to have a more regular engraving dimension and prevents the highs from getting lost in the background noise and the lows from sending the chisel into the neighboring turn. Reading is performed with a correction according to the inverse curve RIAA.
Les imperfections résultant de cette lecture « mécanique » (usure, souffle, bruits de surface, fluctuations de la vitesse, craquements, …) ont conduit dans les années 2000 à privilégier les enregistrements numériques sur des supports physiques (CD, DVD-audio) ou dématérialisés (radio numérique, DAB, « streaming »).The imperfections resulting from this "mechanical" reading (wear, breath, surface noise, speed fluctuations, crackles, ...) led in the 2000s to favor digital recordings on physical media (CD, DVD-audio) or dematerialized (digital radio, DAB, "streaming").
Récemment, on observe un retour d’intérêt pour les disques vinyles, pas seulement par nostalgie, mais en raison d’une perception d’écoute plus musicale. Cette différence de perception s’explique par les spécificités de l’enregistrement des disques vinyles, qui en l’absence d’échantillonnage et en raison des contraintes « physique » imposées par la formation des sillons, et se traduisant notamment par des paramètres typiques (courbe RIAA), qui apportent une « coloration » particulière d’un signal plus facile à écouter, dans lequel plus de détails sont amenés à des seuils audibles et par un son perçu comme plus musical, plus chaleureux et plus "pêchu".Recently, there has been a return of interest in vinyl records, not just out of nostalgia, but because of a more musical perception of listening. This difference in perception is explained by the specificities of the recording of vinyl records, which in the absence of sampling and because of the "physical" constraints imposed by the formation of the grooves, and resulting in particular in typical parameters ( RIAA curve), which bring a particular "coloration" of an easier to listen to signal, in which more details are brought to audible thresholds and by a sound perceived as more musical, warmer and more "punchy".
Afin de pouvoir concilier les avantages d’un signal numérique, a priori inaltérable, et la particularité du « son vinyle », pour utiliser ce vocable désignant une perception un peu subliminale et difficile à caractériser techniquement, on a proposé dans l’art antérieur d’appliquer des filtres pour modifier la courbe spectrale du signal sonore et simuler le « son vinyle » à partir d’un signal numérique.In order to be able to reconcile the advantages of a digital signal, a priori unalterable, and the particularity of "vinyl sound", to use this term designating a somewhat subliminal perception and difficult to characterize technically, it has been proposed in the prior art to apply filters to change the spectral curve of the sound signal and simulate "vinyl sound" from a digital signal.
On connait dans l’état de la technique la demande de brevet US2011060436 décrivant un procédé d’enregistrement audio biauriculaire stéréo, dans lequel les notes mémorisées dans un premier canal de l'enregistrement sont mémorisées selon la même séquence dans un second canal de l'enregistrement mais sont décalées en fréquence d'une même valeur, et sur un procédé pour traiter un signal audio, consistant à :Known in the state of the art is the patent application US2011060436 describing a stereo biaural audio recording method, in which the notes stored in a first channel of the recording are stored in the same sequence in a second channel of the recording but are shifted in frequency by the same value, and on a method for processing an audio signal, consisting in:
- acquérir un ensemble de données apte à définir un signal audio ;- acquiring a set of data capable of defining an audio signal;
- sélectionner un décalage de fréquence ;- select a frequency offset;
- générer un premier enregistrement audio numérique par synthétisation de celui-ci selon l'ensemble de données ;- generating a first digital audio recording by synthesizing it according to the data set;
- générer un second enregistrement audio numérique par synthèse de celui-ci selon l'ensemble de données et le décalage de fréquence;- generating a second digital audio recording by synthesizing it according to the data set and the frequency offset;
- sélectionner un canal du premier enregistrement audio, sélectionner un canal du second enregistrement audio, mélanger les deux canaux dans un troisième enregistrement audio qui comprend au moins deux canaux.- select a channel from the first audio recording, select a channel from the second audio recording, mix the two channels into a third audio recording which includes at least two channels.
On connaît aussi l’article Jot, Jean-Marc & Walsh, Martin. (2010). Center-channel processing in virtual 3-D audio reproduction over headphones or loudspeakers. 128th Audio Engineering Society Convention 2010. 3. 1935-1944 concernant les systèmes de traitement audio 3D virtuel destinés à l'amélioration spatiale d'enregistrements reproduits au casque ou dans des haut-parleurs produisent généralement un effet moins convaincant sur les composantes sonores situées au centre. L'algorithme de traitement audio 3D virtuel décrit permet d'améliorer l'effet de renforcement spatial au casque ou dans les haut-parleurs, même pour les composantes sonores localisées au centre de l'image stéréo, de préserver le timbre et l'équilibre de l'enregistrement original et de produire une image "centrale fantôme" plus stable dans les haut-parleurs. Les améliorations proposées sont bénéfiques, en particulier, dans les systèmes audio des ordinateurs et des téléviseurs ou dans les haut-parleurs de la "barre de son" du cinéma maison.We also know the article Jot, Jean-Marc & Walsh, Martin. (2010). Center-channel processing in virtual 3-D audio reproduction over headphones or loudspeakers. 128th Audio Engineering Society Convention 2010. 3. 1935-1944 concerning virtual 3D audio processing systems intended for the spatial enhancement of recordings reproduced through headphones or loudspeakers generally produce a less convincing effect on the sound components located at the center. The virtual 3D audio processing algorithm described makes it possible to improve the spatial reinforcement effect in the headphones or in the loudspeakers, even for the sound components located in the center of the stereo image, to preserve the timbre and the balance. of the original recording and produce a more stable "ghost center" image in the loudspeakers. The proposed improvements are beneficial, in particular, in the audio systems of computers and televisions or in the speakers of the "soundbar" of the home theater.
La demande de brevet US2019379995 décrit un procédé de fourniture d'une fonction de transfert relative à la tête (HRTF) destinée à être appliquée à un signal audio d'entrée pour la localisation audio dans des écouteurs, comprenant :
- l'accès à une paire de réponses impulsionnelles acoustiques binaurales (BAIR) individualisée pour un auditeur dans une position de référence ;
- l'accès à une pluralité de réponses impulsionnelles acoustiques binaurales (BAIR) pour l'auditeur correspondant à des positions supplémentaires par rapport à l'auditeur ;
- la dérivation d'une pluralité de fonctions de transfert pour convertir des réponses impulsionnelles acoustiques binaurales (BAIR) pour la position de référence par rapport à l'auditeur à chacune des positions supplémentaires en divisant chacune de la pluralité de paires de réponses impulsionnelles acoustiques binaurales (BAIR) pour les positions supplémentaires par la paire de réponses impulsionnelles acoustiques binaurales (BAIR) pour la position de référence;
- la réception d'un signal indiquant une modification de l'orientation de la tête, et la sélection d'une paire de la pluralité de fonctions de transfert en réponse au signal et de façon correspondante au signal ; et
- l'application de la paire de réponses impulsionnelles acoustiques binaurales (BAIR) de la position de référence et de la paire sélectionnée de la pluralité de fonctions de transfert au signal audio d'entrée pour localiser l'audio dans les écouteurs.
- accessing a binaural acoustic impulse response (BAIR) pair individualized for a listener in a reference position;
- accessing a plurality of binaural acoustic impulse responses (BAIR) for the listener corresponding to additional positions relative to the listener;
- deriving a plurality of transfer functions to convert binaural acoustic impulse responses (BAIR) for the reference position relative to the listener at each of the additional positions by dividing each of the plurality of pairs of binaural acoustic impulse responses ( BAIR) for the additional positions by the pair of binaural acoustic impulse responses (BAIR) for the reference position;
- receiving a signal indicating a change in the orientation of the head, and selecting a pair of the plurality of transfer functions in response to the signal and corresponding to the signal; And
- applying the pair of binaural acoustic impulse responses (BAIR) of the reference position and the selected pair of the plurality of transfer functions to the input audio signal to locate the audio in the headphones.
L’article “Pitch extraction and separation of overlapping speech” P.N. Denbigh, J. Zhao, Speech Communication,Volume 11, Issues 2–3, 1992,Pages 119-125, ISSN 0167-6393 décrit des algorithmes qui séparent deux signaux qui se chevauchent. Ces algorithmes dépendent des mesures précises de la hauteur de la voix-cible. Le premier algorithme utilise un seul microphone et le trait important consiste à exploiter le début du voisement pour extraire sa hauteur en la présence d'interférences. Le deuxième algorithme utilise deux microphones et sa caractéristique majeure consiste aussi à exploiter la direction de la voix-cible.The article “Pitch extraction and separation of overlapping speech” P.N. Denbigh, J. Zhao, Speech Communication,Volume 11, Issues 2–3, 1992,Pages 119-125, ISSN 0167-6393 describes algorithms which separate two signals which overlap. These algorithms depend on accurate measurements of the pitch of the target voice. The first algorithm uses a single microphone and the important feature is to exploit the onset of voicing to extract its pitch in the presence of interference. The second algorithm uses two microphones and its major feature is also to exploit the direction of the target voice.
L’article « Audio content analysis » de Alexander Lerch et al. doi = {10.48550/ARXIV.2101.00132 présente le processus général d'analyse du contenu audio et examine les approches de base de l'analyse du contenu audio. Les différentes tâches de l'analyse du contenu audio sont classées en trois catégories :
- la transcription de la musique,
- l’analyse des performances musicales, et
- l'identification et la catégorisation de la musique.
- music transcription,
- musical performance analysis, and
- identification and categorization of music.
Les exemples de systèmes de transcription musicale comprennent la détection de la clé musicale, la détection de la fréquence fondamentale et la détection de la structure musicale. Les systèmes d'analyse des performances musicales présentent un aperçu des approches de détection du rythme et du tempo ainsi que de l'évaluation des performances musicales. Les systèmes de classification musicale couverts sont l'empreinte audio, la classification des genres musicaux et la reconnaissance des émotions musicales. Le chapitre se termine par une discussion sur les défis actuels dans le domaine et une spéculation sur les perspectives.Examples of music transcription systems include musical key detection, fundamental frequency detection, and musical pattern detection. Musical performance analysis systems present an overview of approaches to rhythm and tempo detection as well as musical performance evaluation. The music classification systems covered are audio fingerprinting, musical genre classification and musical emotion recognition. The chapter ends with a discussion of the current challenges in the field and a speculation on the prospects.
Inconvénients de l’art antérieurDisadvantages of the prior art
Les solutions de l’art antérieur aboutissent à un son qui est plus proche d’une caricature du son vinyle, ajoutant aux défauts du son numérique, les défauts certes caractéristiques mais néanmoins préjudiciables, des disques vinyles. Les auditeurs peu avertis retrouveront bien sûr l’ambiance particulière des disques microsillons.The prior art solutions result in a sound that is closer to a caricature of vinyl sound, adding to the flaws of digital sound the admittedly characteristic but nonetheless detrimental flaws of vinyl records. Unsophisticated listeners will of course find the special atmosphere of microgroove records.
Les puristes, quant à eux, ne retrouveront avec les solutions de l’art antérieur que partiellement les spécificités acoustiques propres au son vinyle.Purists, for their part, will find with the solutions of the prior art only partially the acoustic specificities specific to vinyl sound.
Solution apportée par l’inventionSolution provided by the invention
Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un procédé de traitement d’un couple de signaux stéréophoniques présentant les caractéristiques énoncées en revendication 1.In order to remedy these drawbacks, the present invention relates, in its most general sense, to a process for processing a pair of stereophonic signals having the characteristics set out in claim 1.
Il comporte les étapes suivantes :
- Une étape initiale de lecture sur une platine d’un disque microsillon vinyle physique, d’échantillonnage du couple de signaux stéréophonique et d’enregistrement lesdits signaux numérique stéréophoniques constituant les signaux stéréophoniques de référence, puis un traitement comportant :
- An initial step of playing a physical vinyl microgroove record on a turntable, of sampling the pair of stereophonic signals and of recording said digital stereophonic signals constituting the stereophonic reference signals, then processing comprising:
a) Une étape itérative de modification consistant à appliquer un changement de tonalité pour augmenter la hauteur de son pour lesdits signaux stéréophoniques initialement de référence pour la première modification, puis au couple de signaux obtenus lors de l’itération précédente,a) An iterative modification step consisting in applying a change of tone to increase the pitch for said initially reference stereophonic signals for the first modification, then to the pair of signals obtained during the previous iteration,
b) une étape additionnelle consistant à procéder à la sommation desdits signaux numériques stéréophoniques résultant de la dernière itération et lesdits signaux numérique stéréophoniques de référence pour produire un couple de signaux stéréophoniques numériques corrigés.b) an additional step consisting of summing said digital stereophonic signals resulting from the last iteration and said reference stereophonic digital signals to produce a pair of corrected digital stereophonic signals.
De préférence, le nombre d’itération est compris entre 3 et 8.Preferably, the number of iterations is between 3 and 8.
Avantageusement, le procédé comporte une étape additionnelle de réduction de l’image stéréophonique dudit couple de signaux stéréophoniques numériques corrigés.Advantageously, the method includes an additional step of reducing the stereophonic image of said pair of corrected digital stereophonic signals.
Selon une variante, ladite étape additionnelle de réduction de l’image stéréophonique consiste à additionner à chaque canal desdits signaux stéréophoniques numériques corrigés un signal monophonique central résultant du traitement des deux canaux desdits signaux stéréophoniques numériques corrigés.According to a variant, said additional step of reducing the stereophonic image consists in adding to each channel of said corrected digital stereophonic signals a central monophonic signal resulting from the processing of the two channels of said corrected digital stereophonic signals.
Avantageusement, ledit traitement desdits signaux stéréophoniques numériques corrigés consiste à additionner au signal de chacun des canaux le signal opposé de l’autre canal et d’additionner les deux signaux résultant pour fournir un signal monophonique central.Advantageously, said processing of said corrected digital stereophonic signals consists of adding to the signal of each of the channels the opposite signal of the other channel and of adding the two resulting signals to provide a central monophonic signal.
Selon un mode de réalisation préféré ladite étape initiale de lecture d’un disque vinyle est répété avec une pluralité de platines, et ledit couple de signaux stéréophoniques de référence correspond à la sélection du couple de signaux correspondant à l’une desdites platines en fonction d’un critère de sélection fonction de caractéristiques spécifiques auxdites platines.According to a preferred embodiment, said initial step of playing a vinyl record is repeated with a plurality of turntables, and said pair of stereophonic reference signals corresponds to the selection of the pair of signals corresponding to one of said turntables as a function of a selection criterion based on characteristics specific to said plates.
Selon une autre variante, le procédé comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un posttraitement dudit couple de signaux stéréophoniques numériques corrigés par un filtre à réponse impulsionnel, par une réponse impulsionnelle correspondant à une capture d’un signal impulsionnel à partir d’un ensemble acoustique et électronique de lecture d’un disque vinyle.According to another variant, the method comprises an additional step consisting in applying a post-processing of said pair of digital stereophonic signals corrected by an impulse response filter, by an impulse response corresponding to a capture of an impulse signal from an acoustic set and electronics for playing a vinyl record.
Selon une autre variante, le procédé comporte une étape additionnelle consistant à générer une empreinte d’un système d’écoute de référence [celle sur la platine de référence] en stéréo et en binaurale à une distance comprise entre 20 et 300 cm et à appliquer un filtre permettant d’assurer une compatibilité maximale aux profils HRTF.According to another variant, the method comprises an additional step consisting in generating an imprint of a reference listening system [that on the reference plate] in stereo and binaural at a distance of between 20 and 300 cm and in applying a filter to ensure maximum compatibility with HRTF profiles.
Selon un mode de mise en œuvre particulier, le procédé comporte un traitement par un filtre de diaphonie présentant un angle supérieur à 3 degrés et inférieur à 320 degrés.According to a particular mode of implementation, the method comprises processing by a crosstalk filter having an angle greater than 3 degrees and less than 320 degrees.
Avantageusement, le procédé comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement d’égalisation du support d’écoute afin de restituer un signal identique à l’original.Advantageously, the method includes an additional step consisting in applying an equalization processing of the listening medium in order to restore a signal identical to the original.
Selon une autre variante, le procédé comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement spécifique aux fréquences comprises entre 150hz et 300hz par un filtrage impulsionnel avec des réponses impulsionnelles binaurales comprenant une modification de délais de 25%, par application à chaque signal corrigé d’un filtre passe-bas et d’addition pondérée dudit signal corrigé et du signal traité par filtrage impulsionnel.According to another variant, the method comprises an additional step consisting in applying a specific processing to frequencies between 150hz and 300hz by impulse filtering with binaural impulse responses comprising a modification of delays of 25%, by application to each corrected signal of a low-pass filter and weighted addition of said corrected signal and of the signal processed by pulse filtering.
Avantageusement, ledit traitement comporte une modification d’une valeur comprise entre 10 et 20% de la composante « gauche » du canal « droite » la réponse impulsionnelle ainsi que de la composante « droite » du canal « gauche» la réponse impulsionnelle.Advantageously, said processing comprises a modification of a value of between 10 and 20% of the "left" component of the "right" channel the impulse response as well as of the "right" component of the "left" channel the impulse response.
Selon une autre variante, ledit procédé comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement spécifique aux fréquences comprises entre 12000hz et 22000hz avec un traitement spécifique aux harmoniques comprises entre 2 et 7 sans modification de l’harmonique 1, par application à chaque signal corrigé d’un filtre passe-haut et d’addition pondérée dudit signal corrigé et du signal traité.According to another variant, said method comprises an additional step consisting in applying a specific processing to the frequencies comprised between 12000 Hz and 22000 Hz with a specific processing to the harmonics comprised between 2 and 7 without modification of the harmonic 1, by application to each corrected signal d a high-pass filter and weighted addition of said corrected signal and of the processed signal.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement des fréquences inférieures à 150hz en mono via une réduction des pistes stéréo avec application d’un filtre acoustique.According to a particular embodiment, the method comprises an additional step consisting in applying a processing of frequencies below 150 Hz in mono via a reduction of the stereo tracks with application of an acoustic filter.
Selon une autre variante, le procédé comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un filtre de correction acoustique 3D multibandes définit par la distance de captation du système de référence et du volume des harmoniques.According to another variant, the method comprises an additional step consisting in applying a multiband 3D acoustic correction filter defined by the pickup distance from the reference system and the volume of the harmonics.
Selon une autre variante, il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un filtre de correction acoustique 3D appliqué à la fondamentale.According to another variant, it comprises an additional step consisting in applying a 3D acoustic correction filter applied to the fundamental.
Avantageusement, le procédé comporte une étape additionnelle de modification de l’image stéréophonique appliquée à l’étape b) et à la fondamentale des signaux corrigés sur le signal 3D.Advantageously, the method includes an additional step of modifying the stereophonic image applied to step b) and to the fundamental of the signals corrected on the 3D signal.
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation de l’invention.Detailed description of a non-limiting embodiment of the invention.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, se référant aux dessins annexés sur lesquels :
Principes générauxGeneral principles
Le but de l’invention est de post-traiter un fichier audio numérique pour permettre une écoute au casque, avec un équipement « moderne », préservant l’impression de l’écoute d’un disque microsillon, caractérisé par la signature caractéristique de leurs défauts :
- Image stéréophonique limitée par l’extension physique maximale des sillons
- Déformation : réglage de la quantité de déformation et la forme de déformation du disque, de l'absence de déformation aux bords totalement fondus et déformés.
- Poussière : simulation de la quantité de poussière qui s'est déposée sur la surface du disque.
- Année : Modèles de lecteurs de disques de différentes décennies en utilisant des réponses de filtre.
- Usure : simulation de l'effet d'un disque qui a été joué trop souvent, du tout nouveau à quelques milliers de tours.
- Bruit mécanique : ajout du grondement de la platine et le bruit du moteur.
- Spin Down : simulation du son de l'arrêt lent de la lecture d'un enregistrement, en modulant à la fois la vitesse et la fréquence de lecture.
- Stereophonic image limited by the maximum physical extension of the grooves
- Warp: Adjust the amount of warp and warp shape of the disc, from no warp to fully faded and warped edges.
- Dust: simulation of the amount of dust that has settled on the surface of the disc.
- Year: Record player models from different decades using filter responses.
- Wear: Simulation of the effect of a record that has been played too many times, from brand new to a few thousand rpm.
- Mechanical Noise: Added turntable rumble and motor noise.
- Spin Down: simulation of the sound of the slow stop of the playback of a recording, by modulating both the speed and the frequency of playback.
L’objectif est d’obtenir au casque une écoute conforme à un mastering vinyle sur un système de référence en gardant tous les avantages du support, ainsi que la restitution de l’espace des deux enceintes (gauches et droites) et de l’auditeur, indispensable à une restitution à l’identique d’un système existant sur chaine hifi.The objective is to obtain with headphones a listening consistent with a vinyl mastering on a reference system while keeping all the advantages of the support, as well as the restitution of the space of the two speakers (left and right) and the listener. , essential for an identical reproduction of an existing system on a hifi system.
Traitements numériquesDigital processing
Le signal sonore numérique fait l’objet d’un ensemble de traitements décrits ci-après et illustrés par la .The digital sound signal is subject to a set of processing described below and illustrated by the .
La première étape (1) consiste à procéder à une lecture d’un disque vinyle (30) sur une platine tourne-disque (40) et à échantillonner ce couple de signaux stéréophonique pour enregistrer un fichier numérique de référence (35) prenant en compte toutes les caractéristiques audios de la lecture d’un disque vinyle sur une platine tourne-disque. Ce fichier de référence (35) est enregistré dans une mémoire, lors d’une étape initiale du procédé.The first step (1) consists of reading a vinyl record (30) on a turntable (40) and sampling this pair of stereophonic signals to record a digital reference file (35) taking into account all the audio characteristics of playing a vinyl record on a turntable. This reference file (35) is recorded in a memory, during an initial step of the method.
Écoute d’un fichier numériqueListening to a digital file
Lors de l’écoute d’un fichier numérique (45), on procède à une série de traitement du signal stéréo numérique. On commence par créer une harmonique de la fréquence fondamentale de ce signal. Pour créer une harmonique artificielle, on duplique le signal (étape 2) et on procède sur la composante dupliquée à un glissement de fréquence dans un rapport x2 pour créer une harmonique 1 (étape 3). Ainsi, les fréquences de 100 Hz sont transformées en fréquences de 200 Hz, sans pour autant que la durée de la séquence musicale ne change. Ce traitement peut être réalisé par des applications de type « voicechanger » (nom commercial).When listening to a digital file (45), a series of digital stereo signal processing is carried out. We start by creating a harmonic of the fundamental frequency of this signal. To create an artificial harmonic, the signal is duplicated (step 2) and a frequency shift is performed on the duplicated component in a ratio x2 to create a harmonic 1 (step 3). Thus, the 100 Hz frequencies are transformed into 200 Hz frequencies, without the duration of the musical sequence changing. This processing can be carried out by applications of the type "voicechanger" (trade name).
On procède à plusieurs itérations de cette étape de création d’harmoniques, puis on procède à une addition du signal de référence (35) avec le signal résultant de la dernière itération (étape 4) de traitement dudit fichier numérique (45).Several iterations of this harmonic creation step are carried out, then the reference signal (35) is added to the signal resulting from the last iteration (step 4) of processing of said digital file (45).
Le nombre d’itération est déterminé de manière empirique, en fonction de l’évolution des signaux d’une itération par rapport aux signaux de l’itération précédente. Si la variation est imperceptible, on arrête le traitement. Typiquement, le nombre optimum d’itération est compris entre 3 et 8, et généralement cinq itérations conduisent à un bon résultant.The number of iterations is determined empirically, according to the evolution of the signals of an iteration compared to the signals of the previous iteration. If the variation is imperceptible, the treatment is stopped. Typically, the optimum number of iterations is between 3 and 8, and generally five iterations lead to a good result.
Ce premier traitement du signal numérique (45) intègre les caractéristiques propres aux disques vinyles par cette étape de combinaison entre le signal numérique (45) et le signal de référence (35) enregistré lors de l’étape initiale.This first processing of the digital signal (45) integrates the characteristics specific to vinyl records by this step of combining the digital signal (45) and the reference signal (35) recorded during the initial step.
On procède ensuite à une combinaison d’un ou de plusieurs traitements additionnels :
- Étape (5) : modification de l’image stéréophonique résultant de l’étape (4) et à la fondamentale des signaux corrigés sur le signal stéréophonique via un traitement dynamique défini par le contenu de la source audio
- Étape (6) : Génération de l’empreinte d’un système Hifi de référence en stéréo et en binaurale à une distance comprise entre 20 et 300 cm.
- Step (5): modification of the stereophonic image resulting from step (4) and at the fundamental of the corrected signals on the stereophonic signal via a dynamic processing defined by the content of the audio source
- Step (6): Generation of the footprint of a reference Hifi system in stereo and binaural at a distance between 20 and 300 cm.
Cette étape vise à produire un signal audio binaural à partir d’une méthode de captation du son adaptée à la morphologie de la tête humaine. Elle consiste à enregistrer à partir d’une tête artificielle (36) un signal de référence reproduit par des haut-parleurs disposés à une distance comprise entre 20 et 300 centimètres pour enregistrer une réponse impulsionnelle (37). Cette réponse impulsionnelle (37) sera ensuite exploitée pour une restitution binaurale au casque.
- Étape (7) : Cette étape consiste à ajouter un filtre assurant une compatibilité maximale aux fonctions de transferts relatives à différents profils de tête HRTF (head-related transfer function)
- Étape (8) ; Utilisation d’un filtre de diaphonie avec un angle supérieur à 3 degrés et inférieur à 320 degrés
- Étape (9) : Égalisation du support d’écoute afin de restituer un signal identique à l’original
- Étape (10) : Traitement spécifiques aux fréquences comprises entre 150hz et 300hz avec des réponses impulsionnelles binaurales comprenant une modification de délais de 25% ainsi qu’une modification du signal gauche de la réponse impulsionnelle droite ainsi que le signal droit de la réponse impulsionnelle gauche d’une valeur comprise entre 10 et 20%.
- Étape (11) : Traitement spécifique aux fréquences comprises entre 12000hz et 22000hz avec un traitement spécifique aux harmoniques comprises entre 2 et 7 sans modification de l’harmonique 1
- Étape (12) : Traitement des fréquences inférieures à 150hz en mono via une réduction des pistes stéréo avec application d’un filtre acoustique.
- Étape (13) : Filtre de correction acoustique 3D multibandes définit par la distance de captation du système de référence et du volume des harmoniques
- Étape (14) : filtre de correction acoustique 3D appliqué à la fondamentale
- Étape (15) : modification de l’image stéréophonique appliquée à l’étape b) et à la fondamentale des signaux corrigés sur le signal 3D
- Étape (16) : Utilisation des signaux de références afin de générer le bruit caractéristique du vinyle
- Étape (17) : Traitement du signal issu de l’étape (16) avec un jeu de réponses impulsionnelles spacialisées spécifiques.
- Step (7): This step consists of adding a filter ensuring maximum compatibility with the transfer functions relating to different HRTF head-related transfer function profiles.
- Step (8); Using a crosstalk filter with an angle greater than 3 degrees and less than 320 degrees
- Step (9): Equalization of the listening medium in order to restore a signal identical to the original
- Step (10): Specific processing at frequencies between 150hz and 300hz with binaural impulse responses including a 25% delay modification as well as a modification of the left signal of the right impulse response as well as the right signal of the left impulse response with a value between 10 and 20%.
- Step (11): Specific processing for frequencies between 12000hz and 22000hz with specific processing for harmonics between 2 and 7 without modification of harmonic 1
- Step (12): Treatment of frequencies below 150hz in mono via reduction of stereo tracks with application of an acoustic filter.
- Step (13): Multiband 3D acoustic correction filter defined by the pickup distance from the reference system and the volume of the harmonics
- Step (14): 3D Acoustic Correction filter applied to fundamental
- Step (15): modification of the stereophonic image applied in step b) and to the fundamental of the signals corrected on the 3D signal
- Step (16): Use of reference signals to generate the characteristic noise of vinyl
- Step (17): Processing of the signal resulting from step (16) with a set of specific spatialized impulse responses.
L’objectif est d’obtenir au casque (20) une écoute conforme à un mastering vinyle sur un système de référence en gardant tous les avantages du support, ainsi que la restitution de l’espace des deux enceintes (gauches et droites) et de l’auditeur, indispensable à une restitution à l’identique d’un système existant sur chaine hifi.The objective is to obtain with headphones (20) a listening consistent with a vinyl mastering on a reference system while keeping all the advantages of the support, as well as the restitution of the space of the two speakers (left and right) and of the listener, essential for an identical reproduction of an existing system on a hi-fi system.
Claims (16)
- Procédé de traitement d’un couple de signaux stéréophoniques caractérisé en ce qu’il comporte :
a) Une étape initiale de lecture consiste à procéder à une lecture d’un disque vinyle (30) sur une platine tourne-disque (40) et à échantillonner ce couple de signaux stéréophonique pour enregistrer un fichier numérique de référence (35) prenant en compte toutes les caractéristiques audios de la lecture d’un disque vinyle sur une platine tourne-disque, ce fichier de référence (35) étant enregistré dans une mémoire, lors d’une étape initiale du procédé,
b.) Puis, lors de l’écoute d’un fichier numérique (45), un traitement comportant les étapes suivantes :
i. Une étape itérative de modification consistant à appliquer un changement de tonalité pour augmenter la hauteur de son pour lesdits signaux stéréophoniques initialement de référence pour la première modification, puis au couple de signaux obtenus lors de l’itération précédente,
ii. une étape additionnelle consistant à procéder à la sommation desdits signaux numériques stéréophoniques résultant de la dernière itération et lesdits signaux numérique stéréophoniques de référence pour produire un couple de signaux stéréophoniques numériques corrigés.Process for processing a pair of stereophonic signals characterized in that it comprises:
a) An initial reading step consists of reading a vinyl record (30) on a turntable (40) and sampling this pair of stereophonic signals to record a digital reference file (35) taking into counts all the audio characteristics of playing a vinyl record on a turntable, this reference file (35) being recorded in a memory, during an initial step of the method,
b.) Then, when listening to a digital file (45), processing comprising the following steps:
i. An iterative modification step consisting in applying a change of tone to increase the pitch for said initially reference stereophonic signals for the first modification, then to the pair of signals obtained during the previous iteration,
ii. an additional step consisting of summing said digital stereophonic signals resulting from the last iteration and said reference digital stereophonic signals to produce a pair of corrected digital stereophonic signals. - Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le nombre d’itération est compris entre 3 et 8. Process for processing a digital sound signal according to Claim 1, characterized in that the number of iterations is between 3 and 8.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte une étape additionnelle de réduction de l’image stéréophonique dudit couple de signaux stéréophoniques numériques corrigés. Process for processing a digital sound signal according to Claim 1, characterized in that it includes an additional step of reducing the stereophonic image of said pair of corrected digital stereophonic signals.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite étape additionnelle de réduction de l’image stéréophonique consiste à additionner à chaque canal desdits signaux stéréophoniques numériques corrigés un signal monophonique central résultant du traitement des deux canaux desdits signaux stéréophoniques numériques corrigés. Process for processing a digital sound signal according to the preceding claim, characterized in that the said additional step of reducing the stereophonic image consists of adding to each channel of the said corrected digital stereophonic signals a central monophonic signal resulting from the processing of the two channels of the said signals. corrected digital stereophonics.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit traitement desdits signaux stéréophoniques numériques corrigés consiste à additionner au signal de chacun des canaux le signal opposé de l’autre canal et d’additionner les deux signaux résultant pour fournir un signal monophonique central. Process for processing a digital sound signal according to the preceding claim, characterized in that the said processing of the said corrected digital stereophonic signals consists of adding to the signal of each of the channels the opposite signal of the other channel and of adding the two resulting signals to provide a central monophonic signal.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication 1 caractérisé en que ladite étape initiale de lecture d’un disque vinyle est répété avec une pluralité de platines, et en ce que ledit couple de signaux stéréophoniques de référence correspond à la sélection du couple de signaux correspondant à l’une desdites platines en fonction d’un critère de sélection fonction de caractéristiques spécifiques auxdites platines.
Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle consistant à- enregistrer à partir d’une tête artificielle (36) un signal de référence reproduit par des haut-parleurs disposés à une distance comprise entre 20 et 300 centimètres pour enregistrer une réponse impulsionnelle (37),
- cette réponse impulsionnelle (37) étant ensuite exploitée pour une restitution binaurale au casque, par un traitement comprenant les étapes suivantes :
- Étape (7) : ajout d’un filtre assurant une compatibilité maximale aux fonctions de transferts relatives à différents profils de tête HRTF (head-related transfer function)
- Étape (8) ; Utilisation d’un filtre de diaphonie avec un angle supérieur à 3 degrés et inférieur à 320 degrés
- Étape (9) : Égalisation du support d’écoute afin de restituer un signal identique à l’original
- Étape (10) : Traitement spécifiques aux fréquences comprises entre 150hz et 300hz avec des réponses impulsionnelles binaurales comprenant une modification de délais de 25% ainsi qu’une modification du signal gauche de la réponse impulsionnelle droite ainsi que le signal droit de la réponse impulsionnelle gauche d’une valeur comprise entre 10 et 20%.
- Étape (11) : Traitement spécifique aux fréquences comprises entre 12000hz et 22000hz avec un traitement spécifique aux harmoniques comprises entre 2 et 7 sans modification de l’harmonique 1
- Étape (12) : Traitement des fréquences inférieures à 150hz en mono via une réduction des pistes stéréo avec application d’un filtre acoustique.
- Étape (13) : Filtre de correction acoustique 3D multibandes définit par la distance de captation du système de référence et du volume des harmoniques
- Étape (14) : filtre de correction acoustique 3D appliqué à la fondamentale
- Étape (15) : modification de l’image stéréophonique appliquée à l’étape b) et à la fondamentale des signaux corrigés sur le signal 3D
- Étape (16) : Utilisation des signaux de références afin de générer le bruit caractéristique du vinyle
- Étape (17) : Traitement du signal issu de l’étape (16) avec un jeu de réponses impulsionnelles spacialisées spécifiques.
Process for processing a digital sound signal according to Claim 1 or 2, characterized in that it comprises an additional step consisting in- recording from an artificial head (36) a reference signal reproduced by loudspeakers placed at a distance of between 20 and 300 centimeters to record an impulse response (37),
- this impulse response (37) then being used for binaural reproduction in headphones, by a processing operation comprising the following steps:
- Step (7): Addition of a filter ensuring maximum compatibility with transfer functions relating to different HRTF head-related transfer function profiles
- Step (8); Using a crosstalk filter with an angle greater than 3 degrees and less than 320 degrees
- Step (9): Equalization of the listening medium in order to restore a signal identical to the original
- Step (10): Specific processing at frequencies between 150hz and 300hz with binaural impulse responses including a 25% delay modification as well as a modification of the left signal of the right impulse response as well as the right signal of the left impulse response with a value between 10 and 20%.
- Step (11): Specific processing for frequencies between 12000hz and 22000hz with specific processing for harmonics between 2 and 7 without modification of harmonic 1
- Step (12): Treatment of frequencies below 150hz in mono via reduction of stereo tracks with application of an acoustic filter.
- Step (13): Multiband 3D acoustic correction filter defined by the pickup distance from the reference system and the volume of the harmonics
- Step (14): 3D Acoustic Correction filter applied to fundamental
- Step (15): modification of the stereophonic image applied in step b) and to the fundamental of the signals corrected on the 3D signal
- Step (16): Use of reference signals to generate the characteristic noise of vinyl
- Step (17): Processing of the signal resulting from step (16) with a set of specific spatialized impulse responses.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle consistant à générer une empreinte d’un système d’écoute de référence en stéréo et en binaurale à une distance comprise entre 20 et 300 cm et à appliquer un filtre permettant d’assurer une compatibilité maximale aux profils HRTF. Process for processing a digital sound signal according to Claim 1 or 2, characterized in that it comprises an additional step consisting in generating an imprint of a reference listening system in stereo and in binaural at a distance of between 20 and 300 cm and apply a filter to ensure maximum compatibility with HRTF profiles.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comporte un traitement par un filtre de diaphonie présentant un angle supérieur à 3 degrés et inférieur à 320 degrés. Process for processing a digital sound signal according to the preceding claim, characterized in that it comprises processing by a crosstalk filter having an angle greater than 3 degrees and less than 320 degrees.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon l’une au moins des revendications précédentes caractérisé qu’il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement d’égalisation du support d’écoute afin de restituer un signal identique à l’original. Process for processing a digital sound signal according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises an additional step consisting in applying an equalization processing to the listening medium in order to restore a signal identical to the original.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon l’une au moins des revendications précédentes caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement spécifique aux fréquences comprises entre 150hz et 300hz par un filtrage impulsionnel avec des réponses impulsionnelles binaurales comprenant une modification de délais de 25%, par application à chaque signal corrigé d’un filtre passe-bas et d’addition pondérée dudit signal corrigé et du signal traité par filtrage impulsionnel. Process for processing a digital sound signal according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises an additional step consisting in applying a specific processing to frequencies between 150hz and 300hz by impulse filtering with binaural impulse responses comprising a modification of delays of 25%, by application to each corrected signal of a low-pass filter and of weighted addition of said corrected signal and of the signal processed by impulse filtering.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication précédente caractérisé en que ledit traitement comporte une modification d’une valeur comprise entre 10 et 20% de la composante « gauche » du canal « droite » du signal traité par la réponse impulsionnelle ainsi que de la composante « droite » du canal « gauche» du signal traité par la réponse impulsionnelle. Process for processing a digital sound signal according to the preceding claim, characterized in that said processing comprises a modification of a value of between 10 and 20% of the "left" component of the "right" channel of the signal processed by the impulse response as well than the "right" component of the "left" channel of the signal processed by the impulse response.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon l’une au moins des revendications précédentes caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement spécifique aux fréquences comprises entre 12000hz et 22000hz avec un traitement spécifique aux harmoniques comprises entre 2 et 7 sans modification de l’harmonique 1, par application à chaque signal corrigé d’un filtre passe-haut et d’addition pondérée dudit signal corrigé et du signal traité. Process for processing a digital sound signal according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises an additional step consisting in applying a specific processing to the frequencies comprised between 12000hz and 22000hz with a specific processing to the harmonics comprised between 2 and 7 without modification of harmonic 1, by application to each corrected signal of a high-pass filter and weighted addition of said corrected signal and of the processed signal.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon l’une au moins des revendications précédentes caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un traitement des fréquences inférieures à 150hz en mono via une réduction des pistes stéréo avec application d’un filtre acoustique. Process for processing a digital sound signal according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises an additional step consisting in applying a processing of frequencies below 150 Hz in mono via a reduction of the stereo tracks with application of a acoustic filter.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon la revendication 1 caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un filtre de correction acoustique 3D multibandes définit par la distance de captation du système de référence et du volume des harmoniques. Process for processing a digital sound signal according to claim 1, characterized in that it comprises an additional step consisting in applying a multiband 3D acoustic correction filter defined by the pickup distance from the reference system and the volume of the harmonics.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon l’une au moins des revendications précédentes caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer un filtre de correction acoustique 3D appliqué à la fondamentale. Process for processing a digital sound signal according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises an additional step consisting in applying a 3D acoustic correction filter applied to the fundamental.
- Procédé de traitement d’un signal sonore numérique selon l’une au moins des revendications précédentes caractérisé en qu’il comporte une étape additionnelle de modification de l’image stéréophonique appliquée à l’étape b) et à la fondamentale des signaux corrigés sur le signal 3D. Process for processing a digital sound signal according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises an additional step of modifying the stereophonic image applied in step b) and to the fundamental of the signals corrected on the 3D signals.
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