Немного теории искажений

**Scop** · 03.04.2010, 16:49

Не секрет, что существующие показатели нелинейных искажений с очень большой натяжкой могут характеризовать субъективное качество воспроизведения. Из-за этого искажения различают на искажения громкоговорителей и усилителей, ламповые и транзисторные, искажения активных и пассивных элементов и т.д. и т.п. И в каждом из этих разделов есть свое деление на хорошо/плохо, можно/нельзя, слышно/не слышно.
После некоторых раздумий возникло предположение разделить имеющуюся в звуковом тракте нелинейность на два класса:
1. Детерминированная нелинейность, которая существует в тракте независимо от наличия /отсутствия сигнала – например, нелинейность жесткости подвесов, ВАХ усилительных приборов, трансформаторов, кривая намагничивания магнитной ленты и т.п. Т.е. эта составляющая нелинейности однозначно задана, имеет стабильный вид в течение длительного времени.
2. Стохастическая (случайная) нелинейность, которая возникает непредсказуемо и, как правило, определяется наличием сигнала. Примеры такой случайной нелинейности – тепловые эффекты в полупроводниках (микро- и макро- разогрев), выходной каскад с нелинейным выходным сопротивлением, работающий на реальную АС (у такого каскада искажения определяются током, а ток в АС не очень коррелирован с напряжением на ней). Есть и другие примеры – джиттер, влияние серво-системы.

Наука (Теория информации) по поводу этого предположения сказала следующее (вольный перевод): С точки зрения передачи информации нет такого закона природы, по которому нельзя скомпенсировать детерминированную нелинейность и получить ВСЮ информацию, переданную по тракту с такой нелинейностью. (Там есть ограничения, но применительно к аудио несущественно).
Напротив, стохастическая нелинейность принципиально не может быть учтена ни технически, ни физиологически (ухом, и т.п.) и приводит к потерям информации в звуковом тракте. Вот эта самая стохастическая нелинейность и определяет объективную разницу в звучании.

В общем, под таким прицелом поисследовал я выходные каскады разных УМЗЧ, прослезился, написал статью "Стохастическая нелинейность электроакустического тракта и ее влияние на субъективное качество звуковоспроизведения" и положил у себя на сайте здесь.
Статья уже принята к публикации в редакции журнала. Когда выйдет –добавлю библиографичесую ссылку. Кстати, тема вполне диссертабельна

Собственно, чего пишу здесь – в статье есть простенькая методика измерения обратной интермодуляции (RIMD). Очень рекомендую использовать. У меня получилась поразительная точность соответствия слышимого и наблюдаемого: на слух чуть заметное ухудшение(улучшение) сопровождается изменением коэффициента ОИМ уже в полтора-два раза!

С уважением.

Статья опубликована 08.4.2010. Библиографическая ссылка:

Чумаков М.И. "Стохастическая нелинейность электроакустического тракта и ее влияние
на субъективное качество звуковоспроизведения"
Электронный журнал "Исследовано в России", 022, стр. 283-292, 2010 г.
http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2010/022.pdf

**АЛВАЛИ** · 09.04.2010, 05:40

Сообщение от Scop

http://zhurnal.ape.relarn.ru/SECTIONS/natural.html

Спасибо за ссылку

.

**Scop** · 18.04.2010, 15:19

В продолжение темы.
Внес в один из усилителей отключаемые нелинейности – детерминированную (по напряжению УН) и стохастическую – по нелинейности выходного сопротивления.
Условно обозначил первую dU, вторую dI. Измерения IMD всех трех вариантов – на рисунке IMD Total.PNG. Зеленым – исходный усилитель, синим – с внесенной нелинейностью по напряжению, пурпурным - внесенной нелинейностью по току (выходному сопротивлению). Пунктиром показан уровень выходного сигнала при котором снимались спектры IMD и RIMD – рисунки IRIMD-00, IRIMD-dU, IRIMD-dI.
На оси Х 0 dBFS – это полная шкала при записи тестовых фонограмм.

Этим трем вариантам соответствуют три звуковых файла OUT00, OUT-dU, OUT-dI (flac, каждый 8,3 Мб)
Файлы записаны с клемм выхода УМ с присоединенными АС (т.е. напряжение, подаваемое на реальный громкоговоритель с реальными токами и проч.).

Тест совершенно «зрячий» с целью показать, как звучат стохастические искажения (в нашем случае – нелинейность выходного сопротивления).
При прослушивании обратить внимание на атаки, согласные и шипящие– насколько они «органично» сочетаются с остальными звуками (не выпячиваются и не выпадают из общего «объема» фонограммы).
Слушать можно и на акустике и через наушники. Правда, в первом случае есть шанс, что собственные искажения усилителя испортят картину.

**Игорь Гапонов** · 19.04.2010, 00:36

Offтопик:
а вдувать в три флейты не пробовали?

Прослушивание, эскизное, т.к. преферансный тракт не установлен в новом помещении.

Мониторы (компьютерные) NXT+вуфер от TDK, звуковуха - креативный SB-live!, плеер- VUPlayer, декодирование - риалтайм. Как на духу:

Мне показалось, что файл "OUT-dI" звучит как-то объёмнее, гулче , и, в общем-то, лучше других, а самый по мне плохой- "OUT-dU". Но эти различия таки на грани возможностей пары: настольная система + я. Может, такой выворот из-за NXT панелей?

По сабжу. Думаю, что ценность Вашей статьи содержится в первой её части. И очень мне комплементарно, что Вы ратуете за психоакустические исследования именно с позиций Теории Информации. Однако, вслед за sia 2, не могу согласиться с превалированием "случайности" над "определённостью" в помехах человеческим восприятиям. Например, существует "эффект офсетной печати" (в том числе и в звукопередаче на примере МЗ или АЦ-ЦА преобразования). Так вот, если для довольно мелких офсетин-зёрен "структура офсета" квадратно-гнездовая, то она даёт довольно таки выраженный "муар" (звуковой в том числе) при передаче определённых образов, а хаотическая структура офсета такого проявления не даст практически никогда. Т.е. шумовые ПЧМ+ПАМ в МЗ слышно слабо, а периодический джиттер в АЦ-ЦА- довольно хорошо (пример, конечно, лишь "качественный"). И не примите это соображение за оправдание победы OUT-dI при прослушивании через NXT-панели

. Хотя на ночь глядя, можно вспомнить "изотерическую рандомизацию"...

**Бурцев** · 19.04.2010, 07:10

Вот два файла - инвертировал OUT00 и смикшировал с двум другими. http://slil.ru/28979700

**Scop** · 19.04.2010, 12:43

Сообщение от Бурцев

Вот два файла - инвертировал OUT00 и смикшировал с двум другими

Перед микшированием OUT00 и OUT-dI один нужно сдвинуть на 1-2 семпла. Имеющееся сейчас расхождение дает эффект ФВЧ.
В файле OUT-dU коэффициент усиления для малых сигналов на 0,3% (0,03) дБ больше, чем в исходном.

**Бурцев** · 19.04.2010, 13:32

Сообщение от Scop

Перед микшированием OUT00 и OUT-dI один нужно сдвинуть на 1-2 семпла.

Да вроде бы я проверял на сдвиг (смотрел по точкам перехода через 0). Но попробую еще раз.

UPD. Да, был неправ. Вот вариант со сдвигом на 1 семпл http://slil.ru/28981028. А для OUT-dU первоначальный вариант есть наилучший.

С уважением.

Алексей Бурцев

**Scop** · 19.04.2010, 22:53

Сообщение от Игорь Гапонов

Например, существует "эффект офсетной печати" (в том числе и в звукопередаче на примере МЗ или АЦ-ЦА преобразования). Так вот, если для довольно мелких офсетин-зёрен "структура офсета" квадратно-гнездовая, то она даёт довольно таки выраженный "муар" (звуковой в том числе) при передаче определённых образов, а хаотическая структура офсета такого проявления не даст практически никогда. Т.е. шумовые ПЧМ+ПАМ в МЗ слышно слабо, а периодический джиттер в АЦ-ЦА- довольно хорошо (пример, конечно, лишь "качественный").

Если уж пошли зрительные аналогии, то мне ближе сравнение с оконным стеклом с волнистыми дефектами: Когда смотришь через неподвижное стекло - быстро свыкаешься с "искривлениями пространства" на этих дефектах. А вот стоит такому стеклу хотя-бы немного двигаться - все, глаза в кучу, смотреть невозможно.

PS А что, примерчики больше никто не слушал? Даже как-то странно...

**Игорь Гапонов** · 20.04.2010, 00:48

Настоящих буйных мало...

**krulfa** · 22.04.2010, 01:34

Сообщение от Scop

Этим трем вариантам соответствуют три звуковых файла

В наушниках файл OUT-dU звучит "замыленно", на мой слух испорчен окончательно - и фон грязный, и верхи "стреляют" чрезмерными интермодами. "Мыло" слушать ну совсем не хочется.
Файл OUT-dI звучит намного лучше, здесь я иногда забывал, что слушал не оригинальный файл. Хотя искажения действительно другого характера - звук "ломается", теряет слитность случайным образом, какое-то лишнее зерно вдруг выскакивает. Отдаленно похоже на УКВ или запиленный "винил".

Однозначно высказываюсь против OUT-dU и за OUT-dI.

**krulfa** · 22.04.2010, 11:19

При прослушивании на колонках разница менее заметна - сказывается, что акустика не подчеркивает и не звенит на ВЧ, как это делают большинство наушников.
Первое впечатление - что оригинальный OUT-00 уже основательно испорчен. Мне такой звук знаком и я туда больше не хочу. Оригинальные CD звучат совершенно по-другому. Хотя это можно списать на огрехи повторной оцифровки.

Что касается OUT-dU, на средней и небольшой громкости уши вдруг предпочитают именно его, даже перед OUT-00 - он звучит мягче и естественней. При этом "мыло" не слышно, оно полностью заглушается внешними шумами городской квартиры.

По мере прибавления громкости начинает проявляться, что OUT-dU звучит не так чисто, и наконец на том уровне, когда "мыло" становится слышно, предпочтения меняются, и с небольшим перевесом перед OUT-dI в лидеры выходит OUT-00.

Про OUT-dI можно сказать только, что звук воспринимается чистым, но жестким на самом "верху", без потери естественности и пространства на СЧ и НЧ. В сравнении, OUT-dU мажет по всему спектру.

Естественности тембров нет уже на OUT-00, поэтому здесь что-то комментировать трудно.

Качественно, OUT-dU хуже OUT-00 в 2-2.5 "раза", а OUT-dI хуже OUT-00 на 20-30%.