Предыскажения для коррекции колебаний диффузоров в АС

[Teoretic]

Т.е. вы готовы сразу построить точную математическую модель динамической головки и ее окружения?
Я - нет.

Так я про это и толкую.
Без точной модели корректировать положение диффузора - безнадежная задача.
(Но модель - это только половина проблемы. Вторая половина - точные параметры для этой модели.)
В поршневом диапазоне с этой задачей прекрасно справляется ЭМОС.
А вот на средних и высоких частотах основная проблема вовсе не инерция диффузора, а его гибкость. Деформируется он, волны по нему бегут. Отсюда и искажения. Вот их-то и надо бы корректировать. Только вот не представляю, как.

[_Сам_]

С помощью цифрового анализа сигнала, подаваемого на ЦАП, возможно внести данные предыскажения с большей точностью (для решений один усилитель - один динамик).

На мой взгляд, идея работоспособная. Хотя до нуля искажения, конечно, не подавить. В самом лучшем случае можно ожидать снижения компенсируемых величин раз в 10. Для практики вижу несколько сложностей.
1. Точность компенсации, очевидно, будет не выше точности измерения искажений. Любую математическую модель надо наполнить реальными физическими измерениями, а они всегда получаются с погрешностью.
2. Заранее непонятно насколько сильно плывут вносимые динамиком искажения во времени. Если плывут сильно, то потребуется периодическая калибровка параметров модели, что неудобно.
3. Браться за компенсацию волновых процессов в диффузоре даже не стоит пытаться. Задача нерешаемая в реальном времени.

[ViktKors]

Сообщение от ViktKors:
"А амплитуда пищалки на низу ее диапазона запросто может быть в 0.1 мм.."
Не думаю что колебания иголки звукоснимателя сильно больше.

Не больше. Но у звукоснимателя принципиально иная ситуация. За счет предискажений (сильно упрощенно говоря) колебательная скорость растет линейно с частотой, так что постоянному уровню сигнала соответствует примерно постоянная амплитуда колебаний иглы
Имено потому (емнип) достопамятный ГЗК631 и применялся без каких-либо коррекций. Датчик имел отдачу ~пропорциональную смещению иглы, и АЧХ автоматически получалсь пристойной (на том уровне качества), никто и не стремился дойти до точности электромагнитных звукоснимателей + RIAA.
Емкостной датчик в этом смысле похож на пьезоэлектрический - сигнал пропорционален смещению.

Ситуация-же в динамике (пищалке) приницпиально противоположна. Смещение диффузора падает обратно пропорционально частоте в квадрате, что и определяет специфику. Так для диапазона 2-20 кГц подъем ВЧ наверху должен составить 40 дБ. Т.е. (упрощенно) для обеспечения отношения сигнал ВЧ канала (на пищалке) в 90 дБ, отношение сигнал/шум всей измерительной схемы должно быть под 130 дБ.

Рабочие смещения в 0.1 мм для межэлектродного расстояния ~1 мм - это был пример нелинейности системы в 1% (для АМ). В сравнении с ГЗК631 () это было вполне ничего, но нормальные пищалки дают поменьше, и линеаризовывать их нужно просредством более линейных датчиков.
Опять-же, если пищалка будет отрезана менее круто чем 15 дб/окт, амплитуда хода ее диафрагмы не будет уменьшаться вполоть до частоты ее основного резонанса (скажем 600 Гц). Если 3 кгц - начало ВЧ полосы, все частоты в диапазоне 600 Гц - 3 кГц будут с этой самой нелинейностью в 1% модулировать сигнал датчика. Таким образом, при малых гармонических искажениях ВЧ полосы "самой по себе", она вся, тем не менее, будет довольно сильно модулирована СЧ сигналом (IMD в чистом виде).

Потому мне и кажется, что работоспособный и вполне удовлетворяющий критериям хорошести "виниловый" способ/ы, совсем не обязательно окажется применим в ВЧ звене, даже после дорабатывания напильником. Особенно учитывая, что в этой ветке была упомянута только часть проблем реализации.

Американский форум: задал вопрос - получил ответ.
Израильский форум: задал вопрос - получил вопрос.
Русский форум: задал вопрос и потом долго выслушиваешь какой ты "чyдак".

Offтопик:
Так что Вы тогда здесь делаете? Зарегиться на американском форуме даже проще.
Или так хочется послушать про себя разное?

Математическая модель движения диффузора довольно проста. Ссылку на дам, поскольку не интересовался, но когда-то выводил для форума. Там в ветке чуть иная ситуация - ФИ и порт, но принципиально ничего не поменяется для систем с небольшим КПД и для незапредельных уровней громкости. Так что для дина "в вакууме" (сферического?) решение вполне пройдет, можно еще дополнить его разными штуками вроде индуктивности катушки да немегниченности сердечника. Файл с описанием пристегнут к посту:
Model.pdf

[Игорь Гапонов]

Существенно больше чем требуется.
Правда, цена не понравится.

---------- Добавлено в 10:11 ---------- Предыдущее сообщение в 10:10 ----------


Сколько "стандартных" - никого не интеерсует, интересно сколько у него "МАС-операций".

1. И какая же "требуется"? (сильно хочу узнать Ваши обоснования выбора Fd, например, для сабжа)
2. Это и есть "стандартная операция"- умножение на константу и накапливающее суммирование с заданной точностью (разрядностью) . Посчитать сколько оно сможет стандартно прооперировать семплов за "общепринятый" период дискретизации в 1/48000 секунды?

2 ViktKors

Посмотрел Ваш файл про линеаризованную модель ЭД ГГ на сосредоточенных элементах в приближение первого порядка.

Есть вопросы.

1. Где индуктивность катушки ЭД ГГ?

2. Из Вашей статьи видно, что нагрузки апертур ГГ и порта средой и акустическая взаимосвязь этих апертур через среду не учитываются. У Вас есть обоснования этого?

Пока всё ...

[ViktKors]

2 ViktKors

Посмотрел Ваш файл про линеаризованную модель ЭД ГГ на сосредоточенных элементах в приближение первого порядка.

Есть вопросы.

1. Где индуктивность катушки ЭД ГГ?

2. Из Вашей статьи видно, что нагрузки апертур ГГ и порта средой и акустическая взаимосвязь этих апертур через среду не учитываются. У Вас есть обоснования этого?

1. Индуктивность катушки динамика не особо влияет на работу вблизи частоты резонанса. Не хотелось загромождать изложение, оставлял только самое необходимое, потому и не стал выписывать.
При желании эта индуктивность учитывается точно так-же как Re. Если прописать ее в формулах и проследить, в итоговую эквивалентную схему эта самая L войдет привычным образом - как катушка последовательно с Re.
Второе соображение, которое помешало вставить такою индуктивность в схему - это то обстоятельство, что у многих (хороших) динамиков это не совсем "индуктивная" индуктивность. В том смысле, что индуктивность динамика является фактически индуктивностью первичной обмотки трансформатора, при том, что вторичная обмотка - короткозамкнута (медь на керне).
В принципе, во многих аспектах учесть это влияние можно простой подгонкой формы импеданса модели к измеренному (например разбив L на две последовательные и зашунтировав одну катушкой).

2. Нагрузки "апертур" имеют множественную природу.
а) Один аспект (связанный с реактивной мощностью) - это затраты на колебание воздуха возле дина. Физически это сводится к так называемой "присоединенной массе" воздуха (эта масса входит в массу диффузора) и к "виртуальному удлинению" порта (длина порта на практике всегда береться чуть больше геометрической).
То есть этот вид нагрузок учитывается, хоть и неявно.

б) второй аспект - "акустическая" нагрузка - это энергия уходящая на излучение акустической волны. Тут конечно можно писать длинные формулы для учета всевозможных волновых эффекты, но для поставленной задачи ИМХО достаточно знать, что в пределе размеров излучателя гораздо меньших длины излучаемой волны, по факту, можно ограничиться банальными активными "потерями" на излучение. Т.е. чтоб "учесть", достаточно немного понизить добротность колебательных систем. Принимая во внимание, что акустический КПД динамиков весьма невелик, можно не делать и этого. Все равно точность оценки потерь в оформлении (+/- лапоть) замаскирует этот эффект.

с) "взаимосвязь апертур" не учитывается. Я делал тогда численные оценки, выходило что-то на уровне максимум пары процентов; включал АС в форточку (фаз - на улицу, дин - в комнату) и изменений не наблюдал, видел в конце-концов в инете статью кого-то (то-ли Тилля, то-ли Смолла)*, где это влияние оценивалось и емнип тоже ничего существенного не обнаружилось.

______________________
* В конце-концов, в моем файле по идее все то-же самое, что и у них, смысл был только в дополнительной оценке влияния добротности порта.



П.С. Наверное стоит оговориться. Когда говорят про "линеаризованную модель .. в приближение первого порядка", обычно имеют в виду, что есть некая модель, поведение которой описывается не точно, а в некотором приближении. Например, при отклонении маятника от оси считают, что сила, которая его возвращает - линейна (~alpha), хотя на деле она ~sin(alpha), а линейной будет именно, что в первом приближении.
В описании "вакуумной модели" дина подобных предположений (емпнип, кроме разложения адиабаты) нет, поведение модельной системы описывается точно, а вопрос приближений сводится к тому, насколько модель соответствует реальности. В реальности-то есть и "ломка" диффа, и нелинейность подвеса и т.д. и т.п.
Причем многие важные нелинейности, вроде той-же зависимости индуктивности от положения диффузора в зазоре или нелинейности подвеса, вполне можно ввести в модель как банальные зависимости соответствующих величин. Например ввести зависимость индуктивности Ld (соотносящейся с жесткостью подвеса) от координаты диффузора. Или добавить модуляцию Bl и оценить, как итоговая нелинейность отразиться на звуковом давлении в случае ИТУНа.

[Arena]

Кстати, недавно наткнулся на новую микросхему(в рекламке, но ссылки не помню): цифровой (д класс) усилитель для динамиков мобильных телефонов с выходной мощностью 2Вт и как раз с контролем хода динамика на НЧ (так написано было) посредством токовой ОС для того, чтобы не сжечь динамик на НЧ( да еще с хитрым алгоритмом работы). Только вот где видел - не помню, вроде в рассылке на ящике - но рассылок было много и удалил как неактуальную для меня.

---------- Добавлено в 20:18 ---------- Предыдущее сообщение в 20:07 ----------

Отсюда и искажения. Вот их-то и надо бы корректировать. Только вот не представляю, как.

Раньше корректировали сами диффузоры - делая их профиль эллиптическим. Сейчас эллиптические - только в автозвуке и то не везде.

[Игорь Гапонов]

2 ViktKors

С удовольствием Вам отвечу! (очень приятно иметь дело с человеком думающим и прикладывающим свои знания к интересующей его проблеме)

1.

Индуктивность катушки динамика не особо влияет на работу вблизи частоты резонанса. Не хотелось загромождать изложение...
При желании эта индуктивность учитывается точно так-же как Re. Если прописать ее в формулах и проследить, в итоговую эквивалентную схему эта самая L войдет привычным образом - как катушка последовательно с Re.
Второе соображение, которое помешало вставить такою индуктивность в схему - это то обстоятельство, что у многих (хороших) динамиков это не совсем "индуктивная" индуктивность.

Особого загромождения не будет даже, если использовать "трансформаторную модель" (там получается инд. катушки + сопротивление Фуко+ инд. расс. трансформатора Фуко). Однако сразу же становится видно как влияет, например, проводящий магнит (типа,"алнико"), и как не проводящий (типа, "ферит бария"). Видно также, что неподвижный "виток Фуко" помогает движению, а движущийся- тормозит катушку. Не согласен также с "невлиянием в близи резонанса"- миниум импеданса как раз обусловлен Lгг и находится в актуальном диапазоне частот для сабжевой моделей на сосредоточенных элементах (до "изломов" диффузора ещё далеко).

2. Нагрузки "апертур" имеют множественную природу.

а) Один аспект (связанный с реактивной мощностью) - это затраты на колебание воздуха возле дина....

б) второй аспект - "акустическая" нагрузка - это энергия уходящая на излучение акустической волны...

с) "взаимосвязь апертур" не учитывается...

______________________
* В конце-концов, в моем файле по идее все то-же самое, что и у них, смысл был только в дополнительной оценке влияния добротности порта.

а) и б) - нельзя разделять! Это и есть комплексная нагрузка для сферы (изл. нулевого порядка) и малого поршня в ЗЯ или беск. экране: на мех./ак. стороне она представляет собой параллельное соединение массы (инд. характер) и потерь-излучения (активный характер) причём оба эти элемента частотно независимы (замечание об этом я встретил только у Скучика, хотя и пришёл к этому самостоятельно, но Скучик таки жил раньше ). При этом такая частотно независимая масса называется соколеблющейся в отличие от присоединённой, которая у тилей-смоллов таки частотно зависима. На электрической стороне этот импеданс представляет собой последовательно включенные ёмкость (аналог-отражение массы) и сопротивление (аналог-отражение потерь на излучение), присодединённые параллельно ёмкости (аналог-отражение массы подвижной системы). Видно, что "вчистую" суммировать соколеблющуюся массы с массой подвижки не даёт как раз сопротивление . Почему учёт важен даже при очень большом (на электр. стороне) импедансе нагрузки апертуры? Да потому что ток через эту нагрузку есть давление на апертуре (на электрической стороне ток таки аналог давления!), а напряжение на этой нагрузке есть скорость апертуры. Видно, что чем больше (BL)^2/Zac (т.е. чем меньше Zac), тем меньше влияние импеданса на скорость диффузора (апертуры). Но всё равно, давление-то на поверхности диффузора сильнейшим образом зависит от Zac! Интересно также, что "постоянная времени" нагрузки средой излучателя нулевого порядка совсем независит от BL...

П.С. Наверное стоит оговориться. Когда говорят про "линеаризованную модель .. в приближение первого порядка"...

Тут таки два момента.

1. Линеаризация.
2. Топология соединений и количество элементов в аналоге. Т.е. "порядок линейной цепи" и как следствие- порядок передаточной функции.

Ясно, что линеаризация сама по себе определяет "первую степень" полинома. Но вот какой порядок выбран для линейной модели той же катушки ГГ (см. выше), конечно, зависит от задачи. Лично я пришёл к выводу, что для моих целей (фильтры и т.д.) при компенсации реактивности ЭД ГГ необходимо использовать в модели катушки три указанных выше элемента и учитывать нагрузку апертуры средой. Например, у диполя приемлемых размеров именно в приближении первого порядка нагрузка апертуры средой состоит из емкости (соколеблющейся гибкости), индуктивности (соколеблющейся массы) и сопротивления (потерь на излучение)....

Наиболее полную модель ФИ можно найти у Вахитова (он же единственный известный мне автор, который открыто и обоснованно критиковал TS-модель). В отличие от Вас ( ) он не пренебрегал "связью апертур". Действительно, связь получается довольно сильной ("сверхближнее поле"), а экв. цепь усложняется...

[avkmar]

Можно долго упражняться не вникнув в суть вопроса, который заведомо не разрешаем.

Математически диффузор в динамической головке - инерционная система со своими параметрами, массой, упругостью подвеса, воздействием воздуха и соответственно резонансной частотой.

1) Ключевое слово "инерционная".

системы с ЭМОС вносят во входной сигнал поправки (предыскажения)

2) Нет там предыскажений. Предыскажения вводятся например в магнитной записи и они преследуют определенную цель.

У такого решения два минуса: первый, необходимость механического датчика ускорения

3) Можно использовать ЭДС самой катушки ГГ.

С помощью цифрового анализа сигнала, подаваемого на ЦАП, возможно внести данные предыскажения с большей точностью (для решений один усилитель - один динамик).

4) Нельзя исправить то, что уже произошло, а ввести предыскажения по "предсказаниям", не зная, что будет в следующее мгновение, тем более.
ЭМОС существует для погашения колебаний диффузора не соответствующих входному сигналу и ее основой являются обратные связи, но эффективна она в диапазоне поршневой работы ГГ, а любая обратная связь, хотите этого вы или нет, имеет временные задержки и цифровая обработка их только увеличит.

[_Сам_]

Нельзя ... ввести предыскажения по "предсказаниям", не зная, что будет в следующее мгновение

Цифровой корректор "знает", что произойдёт в следующее мгновение. Он просто посмотрит в буфер цифровых данных на столько выборок сигнала, сколько ему нужно.

[avkmar]

Цифровой корректор "знает"

Он знает то, что ему алгоритмом заложили в обработке некоторых переменных, а по датчику ускорения он нифига не знает, а может только "предположить". Он может знать только если стоит не датчик ускорения, а датчик положения катушки диффузора. Допустим положение диффузора в состоянии покоя примем за нулевую отметку относительно которой диффузор выдвигается или втягивается на определенное расстояние пропорциональное входному сигналу. Данные положения сравниваются с входным сигналом, обрабатываются уже в цифровом виде и управляют усилителем. Какой будет датчик, емкостный, индуктивный, оптический, это уже другой вопрос, главное чтобы после АЦП выдавался код всего диапазона смещения диффузора линейно. Принцип работы станков с ЧПУ в чем заключается?, Компьютер начинает отсчет расстояния, где должен находиться инструмент в данный момент времени, а привод работает в роли догоняющего, оперируя рассогласованием заданного положения и истинного. Чем больше размер рассогласования, тем большее задание дается приводу (увеличивается скорость). Когда привод находится в стоящем положении в режиме слежения, любая попытка сместить его с этой точки не увенчается успехом, поскольку начинает расти рассогласование и привод возвращает механизм в исходную точку, своего рода демпфирование. На таком принципе пожалуй можно контролировать и управлять диффузором, но опять же пока он работает в поршневом режиме.

[_Сам_]

он нифига не знает, а может только "предположить"

вы всё правильно говорите. Ускорение диффузора цифровой корректор может только предсказывать на основании известного музыкального сигнала и заложенной в алгоритм математический модели. Точность такого предсказания можно либо прямо проконтролировать акселерометром, либо проконтролировать косвенно путём измерения АЧХ + ФЧХ системы "корректор - усилитель - динамик".

[Игорь Гапонов]

Можно долго упражняться не вникнув в суть вопроса, который заведомо не разрешаем.

Из Ваших рассуждений видно, что Вы или термин "не разрешаем" (? "неразрешим", наверное) применяете не там, где надо, или просто не знаете решения по сабжу, альтернативного ОС.

Например, из п.4 ваших рассуждений можно сделать вывод, что бумажный диффузор никогда звук бронзового колокола не издаст.

[avkmar]

из п.4 ваших рассуждений можно сделать вывод, что бумажный диффузор никогда звук бронзового колокола не издаст

А с чего вы взяли или диффузор работает, как колокол? Я имел ввиду, что колебания диффузора должны в точности соответствовать входному сигналу. А если после окончания сигнала на входе ГГ еще звучит, то это уже колокол. Что-то перепуталось в теме, предыскажения можно ввести для корректировки АЧХ например, но топикстартер почему то приплел сюда инерцию, ну и как ее предысказить. В общем собрались в кучу кони, люди. Нужно отделить мух от котлет. Я так понял, что человек хочет сделать цифровой аналог ЭМОС, но без датчика и по всем диапазоне для одной связки усилитель - динамик.

[Игорь Гапонов]

А с чего вы взяли или диффузор работает, как колокол? Я имел ввиду, что колебания диффузора должны в точности соответствовать входному сигналу. А если после окончания сигнала на входе ГГ еще звучит, то это уже колокол.

Вот именно! "Неразрешимо" значит не имеет точного представления. Но ведь к "числу пи" можно "приблизиться" представлении рациональными числами как угодно близко. Поэтому бумажный диффузор приблизительно таки может звучать и как колокол и как газета и как колокол и газета одновременно.

Что-то перепуталось в теме, предыскажения можно ввести для корректировки АЧХ например, но топикстартер почему то приплел сюда инерцию, ну и как ее предысказить.

Вот Вы первый и "смешиваете". Важно, что в частотном представлении (домене) рулит не АЧХ , а ЧХ= АЧХ+ФЧХ. А если нет инерции, гибкости и дисперсии, то и ЧХ тоже не нужна.

В общем собрались в кучу кони, люди. Нужно отделить мух от котлет. Я так понял, что человек хочет сделать цифровой аналог ЭМОС, но без датчика и по всем диапазоне для одной связки усилитель - динамик

Нет, человек просто описывает свою идею с помощью "привычных" аналогий-ассоциаций. В данном случае фраза "подача предискажений вперёд" как раз соответствует этой аналогии. Ведь, нелинейность какого-то узла в определённых случаях можно снизить "обратной" нелинейностью в дополнительном корректирующем (исправляющем) узле предшествующем или последующем или параллельном данному. Но параметром коррекции будет не "текущий" сигнал, а стационарные свойсва корректируемого узла (а не сигнала на его выходе!).