И снова - про измерение искажений

[bukvarev]

Ниже - материал, посвященный оценке искажений элементов звуковоспроизводящего тракта.
Файл упаковал посильнее, по ссылкам в тексте - картинки в нормальном разрешении и звуковые файлы.

Способ определ&#10.pdf

20.03.2016 Создал новые каталоги в облаке. Основная ссылка проекта: https://drive.google.com/folderview?...Dg&usp=sharing
Старые ссылки из ранних постов позже снесу или обновлю.
В папке "МОДЕЛЬ MATLAB" буду выкладывать файлы программ. Пока выложил функцию генератора тестовых файлов "test_file_generator.m".
В ближайшем будущем напишу развернутое описание, как пользоваться ключами, с примерами.
Теперь есть возможность создания теста по своему вкусу любому, кто захочет .
В папке "ТЕСТОВЫЕ ФАЙЛЫ" буду выкладывать или обновлять/заменять тестовые файлы. Пока там следующие файлы:
TEST-RAND-48000Hz-1ch-16x-3s-500ms-0ms.wav (шум с равномерным распределением)
TEST-NORM-48000Hz-1ch-16x-3s-500ms-0ms.wav (шум звуковой полосы с нормальным распределением)
TEST-PINK-48000Hz-1ch-16x-3s-500ms-0ms.wav ("розовый" шум по DIN)
TEST-FILE--FRNT-48000Hz-1ch-16x-3s-500ms-0ms.wav (фрагмент "Together" Front 242)
TEST-FILE--HOSA-48000Hz-1ch-16x-4s-500ms-0ms.wav (фрагмент "Hosanna" Вебера)
TEST-FILE--JOVI-48000Hz-1ch-16x-3s-500ms-0ms.wav (фрагмент "We Don*t Run" Bon Jovi)
TEST-FILE--META-48000Hz-1ch-16x-3s-500ms-0ms.wav (фрагмент "Dirty Window" Metallica)
Все вышеперечисленные файлы имеют одноименные текстовые файлы с отчетом функции "test_file_generator.m".
Также в папке "ТЕСТОВЫЕ ФАЙЛЫ" создан подкаталог "ИСХОДНЫЕ ФАЙЛЫ", в котором содержатся муз. произведения, использованные при генерации тестовых файлов. Если кому интересно, может сам повторить синтез, введя в командной строке Matlab вызов ф-и test_file_generator.m с соответствуюшими параметрами.

31.03.2016 Обновил файлы моделей : https://drive.google.com/folderview?...zQ&usp=sharing
1. Теперь поиск маркеров стал быстрым (применил комбинированный алгоритм поиска вместо согласованной фильтрации по всему файлу). Открывается возможность "без тормозов" анализировать файлы с очень большим количеством проб - больше 100.
2. В очередной раз скорректирован список рассчитываемых параметров:
-> profile noise level (RMS, ref to 0 dB garm RMS): -111.80 dB - уровень шума по отношению к полной шкале. Характеризует уровень шума паузы в анализируемом тракте. От уровня записи не зависит.
-> average signal to noise ratio: 111.57 dB - реальное отношение мощности тестового сигнала к уровню шума (оно зависит от уровня записи ).
-> signal power deviation to signal, RMS: -44.74 dB - относительное изменение мощности тестового сигнала от пробы к пробе. Косвенно характеризует временнОй уход коэффициента передачи в измеряемом тракте, насколько "дышит" система. Если эта величина значительно больше уровня шума, то есть проблемы со стабильностью системы.
-> FIND (Relative Distortion Power): -88.58 dB - это отношение мощностей продуктов искажений и тестового сигнала. Собственно, "Коэффициент нелинейных искажений".
-> distortion power deviation to distortion average waveform, RMS: 9.45 dB - среднеквадратическое отклонение мощности продуктов искажений от пробы к пробе. Характеризует отношение "нестационарной" составляющей искажений (динамические амплитудные, фазовые, джиттер) к "стационарной" (нелинейность ААХ и усредненные тепловые шумы). Очень условно, данный параметр показывает, в какой степени можно ожидать расхождения результатов классического измерения КНИ и предложенного способа. Если данное отношение значительно меньше 0, то следует ожидать близких результатов. В противном случае есть шанс получить "плохо звучащий аппарат" при его малом Kr.
-> (distortion average waveform power to noise ratio: 13.07 dB) - среднее превышение мощности продуктов искажений над шумом (условная заметность).
И два параметра, характеризующих наихудший случай из всех проб:
-> FIND worst estimation (peak): -82.66 dB
-> (worst case distortion power to noise ratio: 28.91 dB) .

Переписка Теоретика с ИГВИНом по теме предложенного способа. Простое объяснение.

переписка

ИГВИН:
У меня есть предположение, что усилители (и прочие девайсы) нужно измерять в естественной среде их обитания - т.е. непосредственно в составе системы. В ходе воспроизведения музыки. Кажется Букварёв такое делает, но я что-то его плохо понимаю.

Teoretic:
Да. Букварев, Гапонов и К. Ребята нащупали универсальный метод измерения нелинейности именно на музыкальном сигнале. Мощность современных компьютеров позволяет это проделывать даже любителям.
Суть понять не трудно. Методика позволяет сравнить исходный сигнал с воспроизведенным и нечувствительна к линейным искажениям (это бич всех компенсационных/векторных методов). Примеры разностных файлов (чистые нелинейные искажения) можно послушать (выложены по ссылкам в теме https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=72049 )

ИГВИН:
По Букваревской методике надо мне разобраться в сути.
Что с чем сравниваем, как именно. Мельком я не понял.

Teoretic:
В двух словах. Берем музыкальный фрагмент. Пропускаем его через тракт (какой хотите, вплоть до динамиков), записываем результат. Преобразуем фрагмент. Снова пропускаем его через тракт и делаем обратное преобразование. Вычитаем из первого фрагмента второй. Результат (разностный сигнал) соответствует только нелинейным искажениям тракта.

ИГВИН:
Спасибо, суть понятна. Неясно, как это выполнить практически.

Teoretic:
Практически все выполняется на компьютере с хорошей звуковой картой.
Вывод через карту и запись обратно в комп тоже.
Преобразуем - это математика, преобразование Гильберта для исходного фрагмента, потом - обратное преобразование Гильберта, вычитание сигналов. Все в цифре. Букварев пока что это делает в Матлабе (ну, ему так удобнее), программы для пользователя еще не существует.

ИГВИН:
Метод теоретически хорош. Как быть с антиалисинговым фильтром, искажениями АЦП... преобразование возможно без искажения?... искажениями ЦАП и пост-фильтра - пусть авторы метода решают это практически.
И я всё-таки не понимаю, что такое "ортогональный сигнал". И почему после его прохождения через усилитель образуются какие-то другие искажения.

Teoretic:
Преобразование Гильберта сдвигает все спектральные составляющие исходного сигнала на 90 градусов.
Поэтому преобразованный сигнал "ортогональный". В принципе, это все.
Если в тракте есть нелинейные искажения, то прямой и ортогональный сигнал будут искажены по-разному.
Из ортогонального сигнала восстанавливаем обратно прямой. По разнице не преобразованного и восстановленного сигнала судим об искажениях. Эту разницу можно просто послушать.
Меру для величины таким образом полученных искажений еще не определили.

ИГВИН:
Сдвигает по фазе на 90 градусов? Относительно чего? Основная (первая) гармоника остаётся в своей фазе? или тоже отъезжает на 90?
Чем это отличается от задержки?

Teoretic:
Все гармоники сдвигаются на 90 градусов относительно гармоник исходного сигнала. Это совсем не задержка. При временной задержке сдвиг фазы пропорционален частоте, а у нас фаза постоянна. Это идеальный фазовращатель.

Мне самому стало интересно.
Я взял простой сигнал: меандр с ограниченным спектром (от первой до одиннадцатой гармоники):
h(x)=cos(x)-cos(3*x)/3+cos(5*x)/5-cos(7*x)/7+cos(9*x)/9-cos(11*x)/11
После сдвига всех гармоник на 90 градусов получим сигнал
g(x)=sin(x)-sin(3*x)/3+sin(5*x)/5-sin(7*x)/7+sin(9*x)/9-sin(11*x)/11
(все косинусы стали синусами).
И построил их графики. Вот они, "ортогональные" сигналы:
https://drive.google.com/open?id=0B8...GJwZTR6VFk4NTQ

ИГВИН:
Вижу. Здорово!!!
Интегралы по площади равны, форма сильно разная.

Теперь дайте подумать...
Итак, мы смотрим искажения двух разных сигналов. В идеальном случае оба не искажены.
В реале из-за различий формы будут разные амплитудные искажения.
Сравниваем их.
Чем меньше разница - тем меньше зависимость искажения vs амплитуда. То есть устройство более линейно.
Как будто сходится - метод теоретически должен работать.

[свернуть]

09.02.2018 КАК ПРОВЕСТИ ИЗМЕРЕНИЯ (ВРЕМЕННЫЙ СПОЙЛЕР)

Скрытый текст

По ссылке находятся десять тестовых файлов: https://drive.google.com/drive/folde...b_?usp=sharing

Эти файлы делятся на группы по названию:
тесты определения коэффициента гармоник и шумовой полки
-test-1KHz-48.wav
-test_multitone_48.wav

тесты на основе FFT фильтра
-test-nonstationar--NoMercy-FFT-48KHz.wav
-test-nonstationar--NoMercy-FFT-EN-48KHz.wav
-test-nonstationar--NoMercy-FFT-FRQ-48KHz.wav
-test-nonstationar--NoMercy-FFT-FRQ-EN-48KHz.wav

тесты на основе БИХ фильтра Чебшева
-test-nonstationar--NoMercy-IIR-48KHz.wav
-test-nonstationar--NoMercy-IIR-EN-48KHz.wav
-test-nonstationar--NoMercy-IIR-FRQ-48KHz.wav
-test-nonstationar--NoMercy-IIR-FRQ-EN-48KHz.wav

Длительность файлов - 1 минута

Нужно их воспроизвести и записать с выхода усилителя (каскада). Частота дискретизации - 48 КГц, очень желательно использовать при записи режим ASIO.
При использовании для воспроизведения и записи двух различных звуковых карт, их лучше всего синхронизировать по SPDIF.
В крайнем случае, воспроизвести и записать как есть, на внутренних частотах карт.

Стерео или моно - без разницы. Если в разных каналах будут разные сигналы (к примеру, со входа и выхода усилителя), то нужно об этом написать в названии файла.
Самое главное - главное - правильно записать на саму карту. Уровень записи на звуковой карте лучше делать в пределах -20..-10 дБ при испытательном файле 1 КГц (-test-1KHz-48.wav). Это делается внешним делителем напряжения. Все регуляторы уровня в микшерах - на 100% (это проверить с помощью соединения входа и выхода карты напрямую коротким шнурком), все эффекты - отключены.

Вначале записать сигнал напрямую, чтобы привязаться к "сквозному каналу".

Потом включить в тракт усилитель под нагрузкой, и записать повторно. Записанные файлы назвать, как считаете нужным.

Между записями разных файлов ничего в системе не изменять.

Потом заменить усилитель (если есть желание и возможность измерить несколько аппаратов), и повторить запись.

По минимуму нужно записать первые шесть файлов из списка. Обязательно записывать ЦЕЛИКОМ. Можно даже оставить в начале и в конце паузы.

[свернуть]

Ссылки на две интересные темы:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=35395
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=34487

[Medan]

Мю повторители при всех своих достоинствах, как ни странно имеют бОльшую девиацию фазы компонент сигнала, чем каскад с общим катодом с резистивной нагрузкой. Уровень таких искажений во многом зависит от применяемой лампы, режимов каскада и нагрузки.

Так я и писал, что надо повозится. Кто обещал, что всё просто)) Каскад с ОК и резистором, красит сигнал. Кг многовато,хотя некоторым это нравится. Я стараюсь применять ламповые схемы с минимальными Кг-окрасом, иначе, это обманка.
Вот по этой причине, я и не выкладываю пока схемные решения. Всё утонет в подобных "дискуссиях")). Тут любителей много)) Что-то, кому-то доказывать?)) Я себе уже всё доказал(С) ))

[bukvarev]

Придумал ЛЧМ можно использовать. Заодно это позволит нивелировать шумы квантования и избавится от необходимости многократно дублировать тестовый сигнал.

В крайнем тесте так и делал. Использовал ЛЧМ, причем разделил звуковой диапазон на 8 частей, и распределил импульсы таким образом, чтобы каждая тестовая частота минимум по разу оказывалась как в немаскируемой области (октава от частотных границ импульса), так и в маскируемой (в центре импульса). Это сделано для того, чтобы сэкономить время, и не использовать стандартный модуль вычисления психоакустической модели ("psymodel.c" в открытом исходном коде есть в пакете кодера LAME).
Но в некоторых случаях, использование вместо ЛЧМ шума дает лучшие результаты. Поэтому в составе тестового файла есть и то, и то.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ЗЫ. по поводу "ОООС-безОООС", и ламп, и.т.д.. Не нужно разводить оффтоп. Способы измерения искажений не зависят от топологии и элементной базы.
Меня убеждать в том, что лампа лучше, бессмысленно. Как разговаривать с машиной .
Пока нет физически измеренного свидетельства тому, что "лампа - лучше", считаю, что лучше тот усилитель, который обеспечивает меньший взвешенный средний квадрат ошибки (с учетом маскировки).
Никакие доказательства "на слух" в этой ветке не принимаются. Причем, неважно, что я сам разницу слышу. То, что я слышу, может лишь помочь скорректировать направление исследования, сузить круг поиска. Мой подход - чисто инженерный.
А начсет перспективы, я думаю очень просто. Иметь дело придется с "цифрой" и микросхемами. И если "суслик" будет найден, это позволит сделать микросхему, качества звучания которой никаким лампам не снилось.

[bondar100]

Offтопик:
Medan, А нельзя ли выделить эффект ОООС следующим образом - поставить перед вашим лучшим УН несколько последовательных ОУ?
Я где-то читал, что кто-то (вроде на западном форуме) ставил 100 шт. ОУ последовательно, и ухудшения не слышал. Но это еще вопрос к остальному тракту, который был у него. Если же вы слышите различия в ваших УН, то значит, ваш остальной тракт позволяет слышать эти различия. Вдруг подтвердится опыт на вашем оборудовании, что такое вмешательство не испортит звук? (Ведь нельзя игнорировать тот факт, что перед записью звук проходит через десятки УО в стандартном включении. Но натуральность голоса и акустических инструментов почему-то сохраняется).

[Игорь Гапонов]

Никакие доказательства "на слух" в этой ветке не принимаются. Причем, неважно, что я сам разницу слышу. То, что я слышу, может лишь помочь скорректировать направление исследования, сузить круг поиска. Мой подход - чисто инженерный.

Осталось разобраться с объективно необходимым для слуха присутствием в тракте эл.акустических преобразований, самыми мутными и кривыми хоть в среднеквадратическим, хоть в спектральном, хоть в статистическом, хоть в мгновенном, хоть в медицинском, хоть в инженерном смыслах.

(и ваще, если бы искажений не было или было бы начхать на математику с физикой вокруг них, как в древнем риме, то холивар остался бы, но под другим названием).

[Medan]

bondar100 Спасибо. Буду пробовать разные приёмы.

по поводу "ОООС-безОООС", и ламп, и.т.д.. Не нужно разводить оффтоп. Способы измерения искажений не зависят от топологии и элементной базы.

Евгений, «посторонние» дискуссии возникают потому, что люди действительно заинтригованы неизвестностью . Не все разбираются в Вашей области, она достаточно специфична на этом форуме. Но именно разные схемные решения дают разные слуховые ощущения. Это притягивает посетителей форума. Люди не могут найти причину, но у всех есть веские основания для сомнений. Уже есть устоявшееся мнение, что не единым Кг аудиомир измеряется)) Вы уж нас, лириков простите)). Будем с нетерпением ждать Ваших результатов. Меня, как практика, интересует, что надо подкрутить, чтоб звук в ОСных унчах стал меня устраивать. Пока, Вы мне советуете, мои уши подкрутить под Ваши ОСы. Мой разум на это протестует. Пока не убедили.

А начсет перспективы, я думаю очень просто. Иметь дело придется с "цифрой" и микросхемами. И если "суслик" будет найден, это позволит сделать микросхему, качества звучания которой никаким лампам не снилось.

Ой, дай то Бог! Проголосую всеми, пока боеспособными органами) Будем все рады познакомится с "сусликом"))).Прихватите его за яйца! Успехов Вам.!

---------- Сообщение добавлено 12:25 ---------- Предыдущее сообщение было 12:08 ----------

Осталось разобраться с объективно необходимым для слуха присутствием в тракте эл.акустических преобразований, самыми мутными и кривыми

Игорь, несмотря на «очевидную» кривизну этого преобразователя, он меня менее всего напрягает, бо, я знаю, как его ровнять в рамках моей комфортности. Ну, на данном этапе.)) А вот электрический тракт, меня белее волнует.

[bukvarev]

Пока, Вы мне советуете, мои уши подкрутить под Ваши ОСы. Мой разум на это протестует. Пока не убедили.

Андрей, я Вам этого не советую, и ни в чем не убеждаю. Делайте Ваши изделия на любой желаемой элементной базе.
Скорее наоборот, почему-то на очередные опубликованные результаты исследований, хоть какие, я регулярно вижу два неизменных поста:
"ламповый / безОООСый все равно лучше звучит", и "причиной всего - амплитудно - фазовые искажения".
Мне честно надоело это читать.

Результаты тем не менее, есть. По меньшей мере, "Каменный однотактник" уже оправдан, что подтверждается измерениями.
Я стараюсь быть беспристрастным.
Но по реакции уважаемой публики, у меня возникло стойкое ощущение, что мои исследования напоминают:
http://www.vzsar.ru/news/2011/03/31/...u_premiyu.html
Тогда я просто закрою ветку, т.к. для многих вкусы и наука - понятия несовместимые

[Игорь Гапонов]

Игорь, несмотря на «очевидную» кривизну этого преобразователя, он меня менее всего напрягает, бо, я знаю, как его ровнять в рамках моей комфортности. Ну, на данном этапе.)) А вот электрический тракт, меня белее волнует.

Представляю, как достали бы Вас детальки с неискажающим гучномовцем.

[wert]

Я стараюсь быть беспристрастным.
Но по реакции уважаемой публики, у меня возникло стойкое ощущение, что мои исследования напоминают:
http://www.vzsar.ru/news/2011/03/31/...u_premiyu.html
Тогда я просто закрою ветку, т.к. для многих вкусы и наука - понятия несовместимые

Евгений,
может обратиться к уважаемым форумчанам не оффтопить тему, ведь тема исключительно интересна и важна.

[Сергей Гапоненко]

Offtopic:
Евгений Букварев: "это позволит сделать микросхему, качество звучания которой никаким лампам не снилось."
Строго говоря пара 6Н28П с 8 выводами в одном корпусе и 2-3 резистора обвязки в SRPP уже дают прекрасное звучание, по размеру не намного больше ОУ в металлич корпусе. там тоже 8 выводов и 2-3 резистора вокруг. Только у лампового варианта кпд низкий и вых сопротивление большое.
Воскресенье, что-то многих на лирику потянуло...

[hydr]

Никакие доказательства "на слух" в этой ветке не принимаются. Причем, неважно, что я сам разницу слышу. То, что я слышу, может лишь помочь скорректировать направление исследования, сузить круг поиска. Мой подход - чисто инженерный.

Евгений а вот моя инженерная логика протестует. Как же так? С одной стороны мы не принимаем ни каких бездоказательных суждений (что безусловно справедливо ) с другой выносим категорические вердикты, без каких либо предварительных исследований по Вами же предложенной методике. Мне кажется было бы справедливым Вам признать субъективность Вашего суждения о ламповой технике. Ведь, что получается? С одной стороны, существующие объективные методы оценки качества показывают несостоятельность лампы, с другой Вы провели большую работу которая, вроде как, в свою очередь доказывает несостоятельность традиционных методов оценки. И потом, ведь именно расхождение между субъективным ( чувственным) и объективным (количественным) подвигло Вас на труды тяжкие.


С уважением hydr.

[fakel]

Строго говоря пара 6Н28П с 8 выводами в одном корпусе и 2-3 резистора обвязки в SRPP уже дают прекрасное звучание, по размеру не намного больше ОУ в металлич корпусе. там тоже 8 выводов и 2-3 резистора вокруг.

Специально для извращенцев ценителей ТЛЗ
https://www.terraelectronica.ru/news/5091

[bukvarev]

Мне кажется было бы справедливым Вам признать субъективность Вашего суждения о ламповой технике.

Ничего плохого, кроме бесперспективности и отсталости технологии, о ламповой технике я не писал. А это - объективный факт. Так что не надо мне присваивать то, чего не было. Пусть эти лампы звучат хоть в 1000 раз субъективно лучше, их никто массово выпускать больше не будет. Спуститесь наконец, вместе с Гапоненко на Землю.

Когда я был школьником, и ходил в радиокружок дворца пионеров, то просил руководителя дать мне собрать что-нибудь на лампах. Он обещал, что даст, но упорно подсовывал мне операционники и цифровые микросхемы. Уже тогда, в далеком 1987 году.

[Игорь Гапонов]

Евгений, ветку надо не закрывать, а чистить. Пора.

[fakel]

Когда я был школьником, и ходил в радиокружок дворца пионеров, то просил руководителя дать мне собрать что-нибудь на лампах. Но он упорно подсовывал мне операционники и цифровые микросхемы. Уже тогда, в далеком 1987 году.

Боялся за ваше здоровье: 250В для 14-летнего пацана - штука опасная. Ну и отвечать за вас, случись чего, ему тоже не хотелось. Суньте в ООС операционнику половинку 6Х2П получите тот самый звук и никакого высокого напряжения

[bukvarev]

Offтопик:

Боялся за ваше здоровье: 250В для 14-летнего пацана - штука опасная. Ну и отвечать за вас, случись чего, ему тоже не хотелось.

Возможно, и так. Может, из-за этого, у меня в подсознании лампы ассоциируются с обманом .
Не дождавшись, собирал на лампах усилители самостоятельно (6Н2П, 6Н6П, 6П14П, ГУ50, ГУ19). И даже слушал, и репетировал на них в группе.
Но опять же, это все - лютый оффтоп.

[variator]

не закрывать, а чистить.

Offтопик:
Или эту закрыть, пусть и временно, а в новой продолжать только по последнему методу с вырезанными окнами?
Просто эта уже очень большая.

[fakel]

Вторую половинку шунтируешь конденсатором и используешь как источник опорного напряжения,, чтобы ноль на выходе ОУ не уплывал. Степень ламповости регулируется подачей постоянки на обе половинки 6Х2П

[Medan]

Скорее наоборот, почему-то на очередные опубликованные результаты исследований, хоть какие, я регулярно вижу два неизменных поста:
"ламповый / безОООСый все равно лучше звучит", и "причиной всего - амплитудно - фазовые искажения".
Мне честно надоело это читать.

Евгений, Вы пожалуйста не обижайтесь. Я не писал что АФИ виноваты. Они похожи на них, но самое важное, сама причина их появления. Вы сейчас изобретаете новый инструмент, но надо найти причинноследственную вязь этих явлений. Это следующий, окончательный этап работы. Я лишь набрасываю схемные варианты для исследования. И это не мене важная часть, как мне кажется. Я стараюсь локализовать область проблемы. Жаль, что мы далеко живём. Возможно, у нас есть люди способные повторить измерения по Вашей методе. Мне самому очень интересен, но исключительно, конечный документ(С), сам результат. А критика, это хорошо. Я так точно не в оппозиции. Я за смысл вашего инструмента. Мало увидеть, а есть возможность увиденное исправить? Вы знаете ответ. Пока нет. . Успехов Вам! И не обижайтесь. Это форум.
Вот обсуждение «ламповых обманок»», это действительно не по теме.

[E.Sokol]

Специально для извращенцев ценителей ТЛЗ
https://www.terraelectronica.ru/news/5091

Даже вон чё придумали.

[A.B.ANTONOV]

Даже вон чё придумали.

Богохульство!