Транзисторное звучание и музыкальная гармония

[korolkov24]

Интересно, что нелинейные искажения возникают даже в линейных цепях, имеющих тот или иной наклон АЧХ (RC, LC-цепочки), если через эту цепь пропустить АМ-сигнал (аналог - колебание струны) на выходе имеем сразу АМ+паразитную ФМ (ЧМ) модуляцию...Это еще один камень в сторону различных корректоров АЧХ, коими являются всевозможные темброблоки и фильтры в АС..

Речь идёт о модуляции фазового сдвига, в L, R, C звеньях этого нет.

[Johny]

Фаза и частота взаимно коррелированы,
применительно к модуляции следует говорить что фазовая есть
один из видов частотной и наоборот. Вид определяет лишь выбор
конкретного механизма исполнения.

Очень хочется по-поводу определения частоты и фазы отослать Вас к:
Ваксман Д.Е. "Об определнии понятий амплитуды, фазы и мгновенной частоты сигнала" - Радиотехника и электроника, 1972, N5, с.972-978.
Думается, после изучения этой работы Вы будете аккуратней пользоваться словами.
Best regards, Johny.

[victorpg]

У рояля??????? Когда к нему еще полторы октавы добавили?

Рояль просто приведён в качестве примера инструмента с фиксированным интервалом между нотами. Существует масса инструментов, в том числе и электронных у которых частота основного тона или наиболее выраженные гармоники лежат в области 10 кГц.

[Johny]

Я считаю единственно правильным определение которое например дано тут http://www.cordellaudio.com/papers/a...w_of_tim.shtml.

Robert R. Cordell - конечно, один из весьма известных исследователей феномена TIM-DIM-искажений, имеющий достаточно много опубликованных работ в этой области. Но, как и многие исследователи этого механизма искажений, остановился на частном случае возникновения наиболее грубых переходных искажений, обусловленных переходом усилителя в область насыщения одного из каскадов и выходом из области квазилинейной передаточной характеристики.
Приношу извинения за то, что не отвечаю сразу на поставленный вопрос - по причине отпуска и отсутствия нужной литературы под рукой.
Best regards, Johny.

[victorpg]

Кстати есть ещё одна область, в воспроизведении звука, где борются с паразитной частотной модуляцией. Это борьба с джиттером в ЦАПах. Посмотрите с какой стабильностью они вынуждены строить опорные генераторы. Иначе хорошо слышно как портится звук.

[Johny]

Кстати есть ещё одна область, в воспроизведении звука, где борются с паразитной частотной модуляцией. Это борьба с джиттером в ЦАПах.

Эк Вас переклинило на частотной модуляции. Вообще-то Джиттер запускает несколько механизмов деградации звука, но частотная модуляция там на 25 месте. Есть очень неплохой обзор по Джиттеру: http://www.ixbt.com/proaudio/jitter-theory-part1.shtml
Все же вопросы привязки фазовой синхронизации для уменьшения джиттера намного серьезней, чем сопутствующая ЧМ, совсем незначимая.
Best regards, Johny.

[victorpg]

Эк Вас переклинило на частотной модуляции. Вообще-то Джиттер запускает несколько механизмов деградации звука, но частотная модуляция там на 25 месте. Есть очень неплохой обзор по Джиттеру: http://www.ixbt.com/proaudio/jitter-theory-part1.shtml
Все же вопросы привязки фазовой синхронизации для уменьшения джиттера намного серьезней, чем сопутствующая ЧМ, совсем незначимая.
Best regards, Johny.

Johny, нас в данном случае интересует джиттер именно как паразитная модуляция и его влияние на звук, а не механизмы его возникновения. В читируемой Вами работе есть отдельная глава, посвящённая соотношению слышимости и величины воздействия на сигнал. Вот цитата:

"Соображения о слышимости

Итак, есть способ найти и измерить джиттер. Но как узнать, критичное ли количество джиттера? Документ, созданный Эриком Бенджамином и Бенджамином Гэнноном (документ 4826 с 105й Конвенции AES), описывает практические исследования, которые нашли нижный уровень джиттера, которые становится слышным - около 10 нс rms. Был проведен тест с сигналом 17 кГц высокого уровня. На музыке джиттер был незаметен, начиная с 20 нс rms и ниже.

Автор разработал модель слышимости джиттера на основе худшего случая единичного звукового тона с учетом эффекта маскировки (Джулиан Данн, "Пояснения к стандартам цифрового аудио интерфейса AES3, AES5, AES11", публикации с 10й Конференции AES). Выводы работы: "Теория маскирования говорит о том, что максимальное количество джиттера, которое не дает слышимого эффекта, зависит от спектра джиттера. На низких частотах этот уровень составляет более 100 нс, с резкой отсечкой, начиная со 100 Гц к нижнему пределу около 1 нс на 500 Гц, далее падение с наклоном 6 дБ/октаву приблизительно к 10 пс на 24 кГц, для систем, где звуковой сигнал находится на 120 дБ выше порога слышимости".

[Alex]

Вообще-то, заметность джиттера еще сильно зависит от типа ЦАПа - мультибитники допускают бОльшие величины чем дельта-сигмы.

[victorpg]

Теперь попробую вернуться к теме влияния динамических задержек в тракте на звук.
Понятно, что одним из путей решения проблемы является построение трактов с высокой скорость нарастания напряжения. В этом случае паразитная модуляция в тракте и ошибка ООС будут значительно уменьшены.
Может быть это объясняет тот факт, что звучание усилителей со скоростью нарастания напряжения более 200 В/мкс намного точнее передают звуковую картину на высоких частотах, а не замыливают её? Например усилители с токовой обратно связью Lynx и Accuphase.

Добавлено через 19 минут
Еще два направления по уменьшению влияния задержек, которое целесообразно рассмотреть:
1.Повышение напряжения питания. Известно, что с увеличением напряжения на обратно смещённом pn-переходе емкость уменьшается (Этот эффект используется в варикапах).
2.Возможно, что есть смысл проектировать усилители таким образом, чтобы полезный сигнал был значительно ниже напряжения питания. В этом случае величина изменения емкости будет меньше и ,как следствие, будет меньше динамическое изменение задержки.

[32768]

В качестве примера можно рассмотреть взаимодействие двух синусоидальных сигналов – 200 Гц большого уровня и 6 КГц низкого уровня. Для упрощения предположим, что сигнал высокого уровня оказывает влияние на тракт, а низкоуровневый не оказывает. На самом деле оба сигнала оказывают влияние, только в разной степени. Высокоуровневый сигнал будет изменять величины емкостей переходов пропорционально амплитуде. Т.е. величина задержки сигнала будет изменяться пропорционально синусоидальному сигналу 200Гц . Это приведёт в свою очередь к частотной модуляции синусоидального сигнала 6 КГц.

Позвольте встречный вопрос? Какие сложности Вы видите в том что бы не обсуждать вопрос а ответить на него?
Двухчастотный сигнал есть. Подозреваемый усилитель тоже
Проанализируйте выходной сигнал. Какие есть проблемы?

[ANEK]

Очень хочется по-поводу определения частоты и фазы отослать Вас к:
Ваксман Д.Е. "Об определнии понятий амплитуды, фазы и мгновенной частоты сигнала" - Радиотехника и электроника, 1972, N5, с.972-978.
Думается, после изучения этой работы Вы будете аккуратней пользоваться словами.
Best regards, Johny.

Поучать кому какими словами пользоваться не Вам дано.
А призыв выражаться более строго возымел действие.
Не стану искать, что именно провозгласил г-н Ваксман в своей статье
"Об определении понятий..." в журнале РЭ в 1972.
Лучше сослаться на определения из учебников, ограничусь цитатой из
"Теоретические основы информационной техники" (Ф.Е.Темников,В.А.Афонин,В.И.Дмитриев,1979).
Раздел "Частотная и фазовая модуляция" (стр.238):

"При изменении частоты всегда меняется фаза колебания, а при изменении фазы меняется частота.
Этим определяется общий характер частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляций. Иногда их объединяют
под общим названием угловой модуляции. ЧМ осуществляется прямым воздействием датчика на генератор
для изменения частоты его колебаний, хотя при этом меняется и фаза. При ФМ датчик воздействует
на выходную цепь генератора, изменяя фазу несущего колебания, однако при переходах от одной фазы
к другой меняется и частота колебаний."

Различная терминология и описания для каждого из процессов в отдельности никак не опровергают
их обобщенной классификации.

Будьте здоровы.

[korolkov24]

"При изменении частоты всегда меняется фаза колебания, а при изменении фазы меняется частота.
Этим определяется общий характер частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляций. Иногда их объединяют
под общим названием угловой модуляции. ЧМ осуществляется прямым воздействием датчика на генератор
для изменения частоты его колебаний, хотя при этом меняется и фаза. При ФМ датчик воздействует
на выходную цепь генератора, изменяя фазу несущего колебания, однако при переходах от одной фазы
к другой меняется и частота колебаний."

В данном случае мы не имеем целочисленного отклонения периодов, в заданном промежутке времени. Например, за 5мс имеем 20 периодов исходного сигнала и 20 периодов, сдвинутого по фазе, по этому можно говорить о фазовой модуляции.

[Johny]

А призыв выражаться более строго возымел действие.

Лучше сослаться на определения из учебников

При изменении частоты всегда меняется фаза колебания, а при изменении фазы меняется частота.
Этим определяется общий характер частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляций. Иногда их объединяют
под общим названием угловой модуляции. ЧМ осуществляется прямым воздействием датчика на генератор
для изменения частоты его колебаний, хотя при этом меняется и фаза. При ФМ датчик воздействует
на выходную цепь генератора, изменяя фазу несущего колебания, однако при переходах от одной фазы
к другой меняется и частота колебаний."

Различная терминология и описания для каждого из процессов в отдельности никак не опровергают
их обобщенной классификации.

Уважаемый г-н ANEK!
Вы цитируете не учебник!
Что такое обобщенная классификация мне неизвестно.
Описание работы какого-то генератора с ЧМ и ФМ не повод для перемешивания понятий и их определений.
По поводу определений и "понятий" - классики прекрасно потрудились!
Ваша цитата - не от "классиков" жанра.
Best regards, Johny.

[korolkov24]

[QUOTE=victorpg;345031]

Из радиотехники известно, что процесс изменения фазы всегда сопровождается изменением частоты.
Например, поворот фазы на 360 градусов за период означает изменение частоты в два раза. Т.е. за период опорного колебания модулируемая частота должна совершить два колнбания. (Если уж совсем просто, то синусоида должна растянуться или сжаться за время изменения фазы)
В музыке диапазон в одну октаву- это изменение частоты в два раза. На рояле октава разбита на 12 полутонов (12 нот). При частоте основного тона 10 килогерц (100 микросекунд) разница в периодах колебаний соседних нот составит 100:12=8,3 микросекунды. Изменение этого интервала на 1микросекунду- это изменение на 12 процентов. А это для гармонического звучания в музыке громадная величина. И это будет резать слух даже неискушенного слушателя. Даже если динамические частотные искажения будут в 10 раз меньше, то звучание будет восприниматься как замусоренное и раздражающее.
Теперь об устойчивости усилителя.1 микросекунда на периоде 100 микросекунд – это изменение фазы на 360:100=3,6 градуса. С точки зрения устойчивости нормально спроектированного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, поворот фазы на 3,6 градуса величина несущественная.
Стоит заметить, что в усилителях с ООС опаздывающая обратная связь с динамически изменяющейся задержкой будет приводить к появлению дополнительных искажений.

Модуляция происходит с удвоенной частотой, частота 200Гц, модулирует частотой 400Гц.
Время модуляции 2.5мс, это 25 периодов частотой 10кГц. Максимально возможный поворот фазы 90 градусов=1/4 периода=0.025мс, для 10кГц. Всего периодов 25 за 2.5мс, 1 период 0.1мс, все 25 периодов сократились на 0.025мс, один период сократился на 0.025/25=0.001мс и стал равен 0.1-0.001=0.099мс. Новая частота = 1/0.000099=10101кГц.
Между основным и производным тоном, должны быть биения 101Гц, но модуляция =400Гц, то есть биений мы не можем слышать, и это правило распространяется на все отношения модулирующих и модулируемых частот.
К тому же интервалы 1/12 октавы не идеальны, например, если настраивать тот же рояль или скрипку по правильным квинтам, ни чего не получиться, именно по этой причине не все музыканты могут правильно настроить свой инструмент, некоторые синтезаторы, с цифровым делением, в прошлом, немного врали в квинтовых интервалах.
Прикладываю файл, в котором начало чистый тон 10кГц, вторая половина 10кГц промодулировано частотой 400Гц девиация 100Гц и смешано с исходной частотой. Разница немного слышна, но диссонанса нет.
К тому же в качестве примера был взят крайний случай, усилитель с переворотом фазы на частоте 20кГц, реально таких не бывает.

[victorpg]

[QUOTE=korolkov24;345785]
Очень хорошая иллюстрация. Вы получили изменение исходной частоты 10000Гц до10101кГц, что составляет частотные искажения около 1%.

«Разница немного слышна, но диссонанса нет.» Мне не хотелось бы сейчас искать границу в понятиях «разница слышна» и «диссонанс». Важно, что это заметно на слух.
В реальных усилителях картина будет несколько иная. Вид модулирующего сигнала не будет ограничен низкочастотным сигналом. Форма модулирующего сигнала будет произвольной. Соответственно и характер искажений будет более сложным.
Кстати, даже сам единичный синусоидальный сигнал будет себя искажать. За счёт динамически изменяющейся задержки "фронты" синусоиды будут отличаться по скорости нарастания (убывания). И искажения будут расти с ростом частоты и амплитуды сигнала. Эти искажения не будут компенсироваться ОООС

[ANEK]

Уважаемый г-н ANEK!
Вы цитируете не учебник!
Что такое обобщенная классификация мне неизвестно.
Описание работы какого-то генератора с ЧМ и ФМ не повод для перемешивания понятий и их определений.
По поводу определений и "понятий" - классики прекрасно потрудились!
Ваша цитата - не от "классиков" жанра.
Best regards, Johny.

Видно Вам молодой человек не то преподавали, либо недоучились,
раз популярный учебник неизвестен, там на титульном листе написано:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОЙ ТЕХНИКИ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР
в качестве учебного пособия для студентов высших технических учебных
заведений.

Не знаю кто для тебя классик, надеюсь хоть И.С.ГОНОРОВСКИЙ в своем
классическом учебнике (также с надписью от МВСС)
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ (часть II)
дает описание для фазовой и частотной модуляции в едином разделе
3.4 УГЛОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ В СИСТЕМЕ С НЕЗАВИСИМЫМ ИСТОЧНИКОМ НЕСУЩЕГО КОЛЕБАНИЯ.

В конце раздела, после описания ФМ:
"Хотя в этом разделе речь шла о фазовой модуляции, все описанные выше
способы могут быть использованы также и для частотной модуляции.
Для этого достаточно проинтегрировать напряжение, подаваемое к модулирующему
устройству. При этом изменение фазы высокочастотного колебания будет
производится по закону Инт st(t)dt, а мгновенная частота изменяется по закону,
совпадающему с сообщением s(t)."

Уважаемый мной А.А.ХАРКЕВИЧ (а я еще помню его живым - он КЛАССИК!) в работе
"СПЕКТРЫ и АНАЛИЗ",(1957) рассматривая спектры ФМ и ЧМ писал
"...видим, что ФМ и ЧМ в сущности дают совершенно одинакового вида колебания.
Разница лишь в том, что при ФМ в аргумент синусоидальной функции входит
модулирующая функция f(t), а при ЧМ - ее интеграл."
И ниже, говоря о более тонких различиях ФМ и ЧМ, (то, что я назвал различным
исполнением механизма модуляции) пишет:
"Появление множителя 1/омега означает необходимость введения соответствующих
корректирующих цепей".

Так что прежде чем громогласно поучать других в форуме не помешает тебе свое
образование поправить.
Тогда и разговаривать будем, а так, извини, надоело уже.

[Yury Novikov]

Парадокс в том, что построив идеальный УНЧ и
исключив все артефакты искажений мы можем в результате
обнаружить неудовлетворяющее либо себя либо других звучание.

Парадокс в том, что этот самый "почти идельный УМЗЧ" нафиг никому не нужен. Полно существует примеров УМЗЧ с искажениями близкими к нулевым, и при этом с омерзительнейшим звучанием. Возможно был бы нужен УМЗЧ _вообще_ без искажений, но поскольку это не возможно даже теоретически, нужен УМЗЧ с _правильными_ (приятными для слуха) искажениями, а это намного сложнение чем все игры в сверширокую полосу, сверхглубокую ООС, сверхнизкие THD и т.п. Собственно профессиональные конструкторы-разработчики УМЗЧ переболели всем этим рекордизмом еще в 70е - 80е, и путь этот давно уже объявлен тупиковым. Не о том вы спорите господа.

[korolkov24]

Вот если бы в форуме устроить референдум какие конкретно виды и уровни окрашиваюших гармоник создают кайф каждому - ценная статистика была бы

Не выйдет, аудитория разделиться как минимум на 3 лагеря. Музыканты, которым важна точность передачи, ценители звука, которым не важна точность, а важна музыкальность и.т.д., и аудиофилы, ценители проводов и радиоэлементов. У всех разные задачи, понимание и соответственно восприятие.

[Yury Novikov]

Музыканты, которым важна точность передачи,

Более глупой и далекой от жизни фразы придумать невозможно Музыкантам вообще пофиг на чем слушать. Они подключают свои МП3 плееры к своим гитарным комбикам или таким же говенным усилителям кл.D подключенным к еще более говенной концертной акустике и тащутся Им не точность звука нужна, а собственно само исполнение музыки, типа "о как этот вот тут струну дернул", а "тот вон там такой проигрыш дал" Качество они вообще не слышат и не слушают.

[Igor535]

Более глупой и далекой от жизни фразы придумать невозможно Музыкантам вообще пофиг на чем слушать. Они подключают свои МП3 плееры к своим гитарным комбикам или таким же говенным усилителям кл.D подключенным к еще более говенной концертной акустике и тащутся Им не точность звука нужна, а собственно само исполнение музыки, типа "о как этот вот тут струну дернул", а "тот вон там такой проигрыш дал" Качество они вообще не слышат и не слушают.