Фазовые сдвиги гармоник и их слуховое восприятие.

[ViktKors]

Виктор, чтобы стало совсем понятно, для этих же примеров можешь привести спектры, фазы и АХ-ки?

Там все написано - спектры идентичные: основной тон и третья гармоника (-20 дБ) с разной фазой (0, 180, 90 градусов - это видно из рисунков).

АХ - для первых двух случаев нетрудно представить - "мягкое ограничение" и "падение усиления около нуля"(недоразвитое подобие "ступеньки"). Для третьего случая (3 гармоника сдвинута на 90 градусов) АХ петлеобразная. Такая вполне может быть реализована в усилителе (за счет фазового сдвига на ВЧ), но выглядит это забавно до недоверия.

... не поленился послушать и нарисовать наглядные картинки с разными фазовыми сдвигами.

Да я вообще шизею тут!!!
Когда я тут вчера отзывался о разном звучании второй гармонки от 30-ти герц, я полагал, что просто нелинейность ушей на НЧ запредельная, потому и появилась зависимость "невнятности" баса от фазы гармоники.


Сечас вот я послушал третью гармонику от частоты в 500 герц. Сигнал - как на картинке, третья гармоника в фазе/в противофазе.

Чего можно бвло-бы ожидать? Принято считать. что в обоих случаях ничего не меняется, ведь состав гармоник совпадает.
Так вот - черта с два!!!
Разные АХ с идентичными спектрами звучат по разному.

1. "Пилоподобная" синусоида звучит громче чем "скругленная"!
2. Тембр у них совершенно разный! "Пила" - закономерно звенит, "ограничение" - "тупит".
3. Пороги обнаружения/заметности - разные!
4. И что совсем меня деморализовало - если фазу менять туда-сюда, то слышатся тоны разной высоты!! Зависит от относительного уровня третьей гармонки, но на определенном уровне, например, терцию (!!) я слышал вполне отчетливо.

Занавес.

Сигнал слушается в наушниках с компа .
Уровень громкости - средний/ниже среднего.
Форма искажений синусоиды по звуковому давлению контролируется микрофоном.
На чистом тоне никаких лишних гармоник микрофон на спектре не показал.
Реверс фазы ничего на спектре не меняет.

Попробовать - ничего-же не стоит, может каждый; в нормальности своего слуха я теперь хотя и не стопроцентно уверен, но уши - мытые

----------------------
Вообще говоря, для меня это не совсем новость. Пару месяцев назад я пропустил сигнал перед наушниками через пару фазовращателей с линейной АЧХ и ФЧХ как у моих АС. Звук стал другим, но если не слышать оригинала - он вполне нормально воспринимается, правда после сравнения не остается никаких сомнений в том, что это "неправильный" звук.
Но вот что меня сегодня сразило - так это то, насколько сильно проявляется эффект на таком простом сигнале, раньше я полагал, что это критично для "сложных" сигналов.

[ИГВИН]

Там все написано - спектры идентичные: основной тон и третья гармоника (-20 дБ) с разной фазой (0, 180, 90 градусов - это видно из рисунков).

АХ - для первых двух случаев нетрудно представить - "мягкое ограничение" и "падение усиления около нуля"(недоразвитое подобие "ступеньки"). Для третьего случая (3 рамоника сдвинута на 90 градусов) АХ петлеобразная. Такая вполне может быть реализована в усилителе (за счет фазового сдвига на ВЧ), но выглядит это забавно до недоверия.

Правильным будет считать эти графики иллюстрацией, искусственно созданной?
Т.е. в реале такого не встречается.

Сегодня я послушал третью гармонику от 500 герц. Сигнал - как на картинке, третья гармоника в фазе/в противофазе.

Чего можно бвло-бы ожидать? Принято считать - в обоих случаях ничего не меняется - состав гармоник совпадает.
Так вот - черта с два!!!

1. Пилообразная синусоиды звучит громче чем закругленная!
2. Тембр у них совершенно разный! "пила" - закономерно звенит, "ограничение" - "тупит".
3. Пороги обнаружения/заметности - разные!
4. И что совсем меня деморализовало - если фазу менять туда-сюда, то слышатся тоны разной высоты!!

Занавес.

Приведу картинку, для удобства.



Познавательно.
Ну опять-таки - это всё искусственные сигналы, верно? Подал синус, второй -20 таскаешь по фазе туда-сюда...
Или мы можем поиметь такой случай в реале? Тогда как - разве что расфазировкой динамиков? Больше ничего в голову не приходит.

[flipper]

Если так, то просто кривой ФЧХ наверное поиметь можно.

[SAPR]

Такая вполне может быть реализована в усилителе (за счет фазового сдвига на ВЧ), но выглядит это забавно до недоверия.

Почему же забавно - на вч за счет фазового сдвига либо из-за ограничения по скорости нарастания - несимметричной для плеч + разные условия заряда - разряда емкостей выходного каскада. Вполне бывает.

[ViktKors]

Ну опять-таки - это всё искусственные сигналы, верно? Подал синус, второй -20 таскаешь по фазе туда-сюда...
Или мы можем поиметь такой случай в реале? Тогда как?

Навскидку:
1. Эквализацией (эффект от вращений фазы на частотах, где АЧХ еще почти неизменна);
2. ФЧХ многополосной АС;
3. Интерференцией гармоник усилителя и музыкального тона..
Список можно продолжить.

[anli]

Offтопик:

Список можно продолжить.

Да, да! Ты знал!! Конечно же, из этого всего следует, что УПТ рулит!

[Шитхеппенз]

что УПТ рулит!

Вот это - сомнительно. Обычно УПТ - называют усилитель с интегратором в обратной связи, иначе сделать трудно. А интегратор - отдельное биде, лучше уж поставить хороший разделительный кондер.

[SAPR]

что УПТ рулит!

Совсем не обязательно.

Обычно УПТ - называют усилитель с интегратором в обратной связи, иначе сделать трудно.

Сделать непросто - это да. А вот наличие\отсуствие интегратора к УПТ отношение имеет слабое.

[anli]

Вот это - сомнительно. Обычно УПТ - называют усилитель с интегратором в обратной связи, иначе сделать трудно. А интегратор - отдельное биде, лучше уж поставить хороший разделительный кондер.

От микросхемы ЦАПа у меня истинный УПТ.

А вот наличие\отсуствие интегратора к УПТ отношение имеет слабое.

Прямое. Обычно путают УПТ с конструкцией без конденсаторов (или трансформаторов) в цепи сигнала. Но УПТ, скажем, с Ку == 5, это такой усь, на который ты подал 1V, пришёл через год - а на выходе по-прежнему 5V. То есть если есть серво, то это уже не УПТ.

[SAPR]

То есть если есть серво, то это уже не УПТ.

Задумался о своем (когда писАл - вспомнились ОУ то ли с ЧМ, то ли с АМ - которые были УПТ) - понятно, что если есть серво - то это уже не УПТ.

[anli]

ViktKors, я послушал почти то же, что и ты. "Почти" потому, что нет синхронизованных генераторов. То есть не могу управлять начальной фазой. Но и как есть - попробовал три смещения - 0, 1/4 и 1/2 периода. Частоты были 200Hz и 600Hz (-6db и -26db соответственно). Укороченная версия сгенерённого файла - на рисунке. Конечно же, звучит по-разному (но в моём случае 1-и и 3-й фрагменты на слух близки). Да и выглядит тоже по разному

Это я мучился, чтобы ты не мучился, что у тебя крышеед Всё именно так, как ты сказал и услышал.

Полный файл тоже присоединил.

[Валет]

Но вот что меня сегодня сразило - так это то, насколько сильно проявляется эффект на таком простом сигнале, раньше я полагал, что это критично для "сложных" сигналов.

В книгах по акустике пишут, что ухо не ощущает фазовые соотношения в звуке. Имхо, разница в восприятии получается из-за разных искажений УМЗЧ и динамиков при разных фазах, т.к. меняется размах и скорость нарастания сигнала, а вовсе не из-за фазы. Для чистоты эксперимента надо основной тон и 3-ю гармонику усиливать разными каналами УМЗЧ и воспроизводить разными динамиками.

[ViktKors]

Но и как есть - попробовал три смещения - 0, 1/4 и 1/2 периода. Конечно же, звучит по-разному (но в моём случае 1-и и 3-й фрагменты на слух близки). Да и выглядит тоже по разному

Похоже очередное изобретение велосипеда можно считать состоявшимся.

Я тут заметил, что в слепом тесте в 100% слчаев угадываю какое положение фазы гармоники поставлено. Правда только после того как ознакомился с тем как звучит в том и ином случае.

Потом отметил, что "реверс" второй гармоники слышен куда боее явно. И решил попробовать подметить когда бас со второй и третьей гармоникой звучит более "упруго", а когда "размазано".
Эта разность звучания (размазано/слитно-упруго) наблюдается при изменении фаз и уровней почти всегда, но вот закономерность была непонятной.

Все явно сводится просто к тому, что подбором уровня и фазы гармоники можно получить звучание, которое можно описать как "рафинировано чистый" тон. Т.е. гармоники ушей просто компенсируются гармониками сигнала. Причем в моем случае, например, вторая гармоника должна быть противо-, а третья - синфазной основному тону.
Причем уровенит второй гармоники - порядка 5-10%, а третьей - около 1-го.
И все это на вполне обычной громкости.

И это-то и удивительно. Получается. в зависимости от того, какую именно фазу второй гармоники дает АС, ее звучание может меняться от "размазанного" до "слитного". Причем не исключено, что для разных людей - по-разному.

[anli]

В книгах по акустике пишут, что...

Много где всего разного пишут.

Имхо, разница в восприятии получается из-за разных искажений УМЗЧ и динамиков при разных фазах, т.к. меняется размах и скорость нарастания сигнала, а вовсе не из-за фазы. Для чистоты эксперимента надо основной тон и 3-ю гармонику усиливать разными каналами УМЗЧ и воспроизводить разными динамиками.

Тут уровень третий гармоники - -20db относительно тона, так что искажения усилителя (на несколько порядков ниже гармоники) тут совершенно ни при чём. И тем более на таких-то низких частотах. Какая, ёмаё, тут скорость?? Ну и слушали на наушники. Хотя на усилителе, очевидно, тоже слышно.

---------- Добавлено в 19:42 ---------- Предыдущее сообщение в 19:34 ----------

Похоже очередное изобретение велосипеда можно считать состоявшимся.

Не знаю, как для других, но для меня это не особенно велосипед, так как раньше таких опытов не проводил. Просто не задумывался. И уверен, что так для большинства. Хотя кто-то сейчас точно скажет: "Господа, ну это же известно с 1947 года..."

[SAPR]

Много где всего разного пишут.

Да правильно там пишут - ухо не чуствительно к абсолютной фазе сигнала, а чуствительно к ее производной (времени задержки) - только к данному случаю это не имеет никакого отношения (к чистому тону подмешивается 2 - я гарм. с произвольной фазой и амплитудой)

[ИГВИН]

Навскидку:
1. Эквализацией (эффект от вращений фазы на частотах, где АЧХ еще почти неизменна);
2. ФЧХ многополосной АС;
3. Интерференцией гармоник усилителя и музыкального тона..
Список можно продолжить.

Продолжайте, полковник!

В общем, пока что список сильно гипотетический, это как надо извратится, чтобы в звуковом диапазоне провернуть фазу на 90 градусов...
Но само по себе разное восприятие неудивительно. Слух улавливает и гораздо меньшие тонкости.

Я тут заметил, что в слепом тесте в 100% слчаев угадываю какое положение фазы гармоники поставлено. Правда только после того как ознакомился с тем как звучит в том и ином случае.

Потом отметил, что "реверс" второй гармоники слышен куда боее явно. И решил попробовать подметить когда бас со второй и третьей гармоникой звучит более "упруго", а когда "размазано".
Эта разность звучания (размазано/слитно-упруго) наблюдается при изменении фаз и уровней почти всегда, но вот закономерность была непонятной.

Все явно сводится просто к тому, что подбором уровня и фазы гармоники можно получить звучание, которое можно описать как "рафинировано чистый" тон. Т.е. гармоники ушей просто компенсируются гармониками сигнала.

Так есть же эффект маскировки нижним более мощным тоном верхнего маломощного.
Цифр не помню, но это аксиома психоакустики.

Всё-таки Чивер молодец, еще когда эти дела отметил. Взвешивание гармоник усилителя по ушным.

[anli]

Да правильно там пишут - ухо не чуствительно к абсолютной фазе сигнала

Тут, на самом деле, надо точно знать, что пишут. Например, что такое сигнал. Может, это просто синус Из проведённого ViktKors-ом опыта точно следует, что, как минимум, зависимость ГВЗ от частоты - штука плохая. По крайней мере на низких и средних частотах. Но это мы и так знаем

[ViktKors]

В книгах по акустике пишут, что ухо не ощущает фазовые соотношения в звуке. Имхо, разница в восприятии получается из-за разных искажений УМЗЧ и динамиков при разных фазах, т.к. меняется размах и скорость нарастания сигнала, а вовсе не из-за фазы. Для чистоты эксперимента надо основной тон и 3-ю гармонику усиливать разными каналами УМЗЧ и воспроизводить разными динамиками.

Полагаю с чистотой эксперимента тут все в порядке. Уровень сигнала и гармоник выше уровня шумов на несколько десятков децибелл, в то время как чистый тон не дает на спектре никаких гармонических структур. Поэтому на все эти факторы можно с чистой совестью забить. Уж по сравнению с величиной эффетка - они ничто.

---------- Добавлено в 19:56 ---------- Предыдущее сообщение в 19:51 ----------

это как надо извратится, чтобы в звуковом диапазоне провернуть фазу на 90 градусов

Так есть же эффект маскировки нижним более мощным тоном верхнего маломощного.

Нет на оба случая.
Фаза между 1 кГц и 3 кгц, например, если они воспроизводятся СЧ и ВЧ динамиками с LR разделом 4-го порядка крутится почти на 150 градусов. Что несколько больше того, о чем Вы просите
Про то как крутят фазу всевозможные резонансы, можно и не говорить (а их в АС есть достаточно, одна "накачка" чего стоит..).


При описании эффекта маскировки я никогда не видел упоминаний типа "основной тон хорошо маскирует вторую гармонику если она синфазна, и на 12 дБ хуже - если она противофазна", А ведь именно об этой разнице (условно говоря в 12 дБ) я и веду речь.

[anli]

Всё-таки Чивер молодец, еще когда эти дела отметил.

Он разве что-то о фазах гармоник писал?

Так есть же эффект маскировки нижним более мощным тоном верхнего маломощного.
Цифр не помню, но это аксиома психоакустики.

Игорь, тут как раз речь о совершенно обратном! О том, что эффект маскировки зависит от фазы. И при определённом её, фазы, сдвиге маскировка минимальна!! При чём тут аксиомы психоакустики?

Было бы, кстати, интересно, если бы ты перечислил пяток-другой основных аксиом психоакустики. Без ссылок. Я просто не знаю даже, о какой аксиоме ты говоришь в данном контексте. И вообще ни одной не знаю

[ИГВИН]

Нет на оба случая.
Фаза между 1 кГц и 3 кгц если они воспроизводятся СЧ и ВЧ динамиками с LR разделом 2-го порядка крутится почти на 360 градусов. Что вчетверо больше того, о чем Вы просите

Спасибо. Может как раз перебор - это то, что нужно для нормального звука?

Вообще импульсные характеристики акустики просто ужас по сравнению с усилителями.
А мы ничего, слушаем. Узнаём и голоса и инструменты. Шож такое, как жеж так? (с) лысый. Интересно получается
Поворот на 360 это должно быть нечувствительно.