Проверка уровня слышимости искажений

[Михаил К]

Очень интересно! И что это за искажения?

вопрос действительно интересный. Хотелось бы ответить на него подробно. Но этому надо выделить много времени протому что тема нетривиальная.
Если коротко - один из подходов к разным типам искажений изложен у Чумакова:
http://filigrane.ru/docs/Chumakov_St...earity_EAT.pdf

Согласен с ним во многом, но я пришел к близким идеям самостоятельно и продвинулся дальше в плане практического применения их. В начале была программа HARMONI.EXE, которую я привел здесь, потом я научился прецизионно определять параметры электрических передающих цепей, потом разработал метод определения малых стохастических искажений на фоне больших линейных и нелинейных регулярных искажений.
В результате появился метод объективного (аппаратного) контроля качества передачи сигнала электрическим трактом, который измеряет малые слышимые искажения и не реагирует на искажения которые слух не воспринимает как искажения. Обычными методами измерений эта задача не решается.
Но в основе то, что бывают малые слышимые искажения в сочетании с большими не слышимыми.

[Johny]

разработал метод определения малых стохастических искажений

"...Стохастичность (др.-греч. στόχος — цель, предположение) означает случайность. Случайный (стохастический) процесс — это процесс, поведение которого не является детерминированным, и последующее состояние такой системы описывается как величинами, которые могут быть предсказаны, так и случайными....".
Простой вопрос: каким образом в усилителе возникает случайная составляющая искажений? Опишите механизм её возникновения.
Про метод измерения не спрашиваю. Понимаю, секретно.

[Михаил К]

возникает так - на рисунке три траектории входного сигнала. Они проходят через одно и то же значение в точке 0.
Но отклик системы во всех трех случаях (1,2,3) на входной сигнал 0 будет разным. Он будет зависить от сигнала и в результате появится стохастическая составляющая.

В программе HARMONI.EXE моделируются искажения без стохастической составляющей, поэтому они практически не слышны.

[Johny]

на рисунке три траектории входного сигнала

Т. е. показаны три разных сигнала U(V) = f (t). Соответственно, на выходе (отклик системы) будет три разных сигнала.

и в результате появится стохастическая составляющая.

В результате чего, какого преобразования в усилителе?
Или где?

---------- Сообщение добавлено 03:05 ---------- Предыдущее сообщение было 03:03 ----------

моделируются искажения без стохастической составляющей, поэтому они практически не слышны.

Трудно найти "чёрную кошку" в темной комнате.

[Игорь Гапонов]

Вот в магн. записи есть стохастика нелинейности - меняется количество доменов в области записи и их ориентация. Ладно нелинейную "квазистохастику" можно увидеть/услышать при квантовании по уровню или при джиттере (при случайном джиттере - точно стохастическая нелинейность). Но чтобы в усях.... Да, продукты нелинейности для произвольного сигнала похожи на шум "по виду", но они полностью детерминированы нелинейностью усилителя и термодинамическими условиями его эксплуатации - теплообменом. В своё время, когда обсуждалась статья Чумакова здесь, я ему об этом говорил. Однако, безответно...

[Михаил К]

Т. е. показаны три разных сигнала U(V) = f (t). Соответственно, на выходе (отклик системы) будет три разных сигнала.

показаны три сигнала совпадающие в момент 0. Если преобразовывать их программой HARMONI то при любых уровнях
заданных искажений сигналы останутся совпадающими в момент 0.
А если подать их на реальный усилитель то в момент 0 выходные сигналы будут различаться (естественно задержку сигналов надо учесть). Если вас смущает что сигналы равны только в одной точке - пусть они будут равны в окрестности точки 0 и различаются вне этой окрестности. При преобразовании в усилителе выходные сигналы в окрестности 0 все равно будут разные.
Тут у Чумакова нет четкости, он пишет что выходные сигналы разные при одинаковых входных сигналах. Это не так - при полностью одинаковых входных сигналах на всем временном интервале выходные сигналы тоже будут одинаковые.

В результате чего, какого преобразования в усилителе?
Или где?

Стохастическая нелинейность это термин Чумакова. В качестве причины он назвает наример тепловую модуляцию. Но она не случайная и может быть описана набором RC цепей. Поэтому если смущает термин "стохастическая" замените его другим. На мой взгляд лучше бы подошел термин динамические искажения но его уже использовали. Чумаков понимает стохастичность так как у него в статье - как область рассеяния выборок Uвых от Uвх.

[Михаил К]

------------------------------------------
было такое сообщение

...Опишите механизм её возникновения.
Про метод измерения не спрашиваю. Понимаю, секретно.

Метод не секретный, но он сложный. Надо приложить немало усилий что бы его изложить и потребуется очень большое желание и много усилий что бы его понять, и тем более применить.

Поэтому я опишу основные идеи в упрщенном варианте, близком к всем знакомому классическому спектральному анализу.
Я взял двухтоновый сигнал 8500 Гц + 9500 Гц.
(Сигнал лежит на сайте http://xn--80aalqlkif6b5f7a.xn--p1ai...1-test-signals)

Сигнал выглядит так:

Амплитуда показана условно.
Обычные биения повторяющиеся с частотой 1 КГц. На рисунке отмечена синяя зона (слева) и красная зона (справа). В синей зоне сигнал в среднем нарастает, а в красной зоне сигнал убывает.
Сигнал спектрально везде состоит только из двух компонент (8500 Гц + 9500 Гц) - это важно. И зеленая зона зеркально повторяет красную.
Но реальная динамическая система отреагирует по разному на сигнал в синей зоне и на сигнал в красной зоне. Если в динамической системе есть память, ее реакция на правую и левую часть будет разной.

Что бы показать как это работает, взял для теста простой эмиттерный повторитель с током эмиттера 10 мА (питание +-9 B). Тестовый сигнал был пропущен через повторитель и записан. Далее анализировались два основных тона и комбинационная состовляющая 1000 Гц.
А именно определялся сдвиг фаз сигнала 1 кГц по отношению к сигналу биений.
Измеренный сдвиг фаз составил величину 0.044 радиана.
Результат показан на рисунке:

(Амплитуды показаны условно, 1 кГц значительно увеличен относительно основных тонов)
Эмиттерный повторитель обладает довольно большими гармоническими искажениями но эффект памяти у него довольно мал (стохастические искажения малы), что проявляется в малом (0.044 рад) сдвиге комбинационной компоненты 1 кГц. Эмиттерный повторитель одинаково реагирует на сигнал в красной и синей зонах. Поэтому он с успехом применяется в звуковых трактах.

Для сравнения был испытан инвертирующий усилитель с коэффициентом передачи -1 на ОУ типа УД708.
Измерение проводилось аналогично. Причем этот усилитель обладает гораздо меньшими искажениями чем предидущий повторитель. Но для этого усилителя был измерен сдвиг фаз 0.30889 радиан! Это говорит о том что эффект памяти и стохастические искажения в усилителе на данном ОУ большие и для звука применять его нельзя. Он по разному отрабатывает синюю и красную зоны. Разбег фаз показан на рисунке:

Результат сравнения двух повтрителей получен без прослушивания.

Как итог - здесь в упрощенном виде показана основная идея метода. Она в том, что "ABC" и "CBA" содержат абсолютно одинаковый набор гармонических составляющих, но воспроизводятся динамической системой по разному.

[Johny]

Если в динамической системе есть память, ее реакция на правую и левую часть будет разной.

Что значит "память" в динамической системе? Где "память" в усилителе? Как работает эта "память" в усилителе? Почему реакция на правую и левую часть будет разной?
Объясните изменение графиков на рис. 1...3.
Что-то пока не очень понятно, что имеется ввиду.

[COLOR="#FF0000"]основная идея метода... в том, что "ABC" и "CBA" содержат абсолютно одинаковый набор гармонических составляющих, но [COLOR="#FF0000"]воспроизводятся динамической системой по разному.

Экономика должна быть экономной! Масло должно быть масляным! И т. д., и т. п. ...

[VladimirV]

Где "память" в усилителе?

Исходя из физики ПП микросхем "память" может быть только в распределении теплового поля по поверхности кристалла. Больше негде. И эта "память" будет работать даже при сохранении постоянства средней температуры по поверхности.
Вообще идея очень интересная и заслуживает глубокого экспериментального изучения. Интересно, за бугром это уже изучалось? Может, и библиография в сети уже есть?

[Михаил К]

Что значит "память" в динамической системе? Где "память" в усилителе? Как работает эта "память" в усилителе? Почему реакция на правую и левую часть будет разной?
Объясните изменение графиков на рис. 1...3.
Что-то пока не очень понятно, что имеется ввиду.

для начала определения:

Пункт 68 это программа HARMONY, в ней есть нелинейность но нет памяти.
Пункт 67 это определение системы с памятью.
Согласно этому определению операционный усилитель это система с памятью, так как в нем работает RC цепь:

Хорошо если емкость постоянна, но реальные емкости нелинейны и диэлектрик в них с релаксацией.
Это источник стохастических искажений.

Источники стохастических искажений такие:
1 - емкости, нелинейные емкости, емкости с релаксацией в диэлектрике
2 - тепловая модуляция в полупроводниках
3 - резисторы, когда они достаточно большие что бы работать в нелинейных RC цепях

Реакция на правую и левую часть разная, потому что в системе есть память которая реагирует на то что сигналы зеркально симметричны.

Экономика должна быть экономной! Масло должно быть масляным! И т. д., и т. п. ...

Согласен, что понять позитивное содержание утверждения о том что гармонические компоненты сигналов "ABC","CBA" одинаковы непросто. Но об этом я уже сказал.

[Johny]

понять позитивное содержание утверждения о том что гармонические компоненты сигналов "ABC","CBA" одинаковы непросто

+100500!

[VladimirV]

понять позитивное содержание утверждения о том что гармонические компоненты сигналов "ABC","CBA" одинаковы непросто

Это как раз просто.
Но вот мысль насчет памяти - такие устройства однозначно должны давать сильные интермодуляционные искажения. Скажем, меандр 100 Гц, наложенный на синус 10 кГц с амплитудой, бОльшей на порядок. И тепловая компонента памяти, и адсорбция на диэлектрике внутренних емкостей однозначно сгенерят комбинационные частоты.
Представить канал усиления с НИ 0,001%, в т.ч. по интермодуляции и одновременно дающий искажения 0,1% на эффекте нелинейной памяти весьма непросто.
Мне представляется такое совсем невозможным.

[Игорь Гапонов]

на эффекте нелинейной памяти весьма непросто.
.

Offтопик:
это не "память", а реактивная нелинейность (или инерционная нелинейность, где под инерционностью понимается немгновенная, но таки однозначная реакция на воздействие). "Память" моделируется "в нашем мире" гистерезисом по воздействию, а не по времени, т.е. как минимум нелинейной двухзначной функцией времени.

[VladimirV]

это не "память", а реактивная нелинейность (или инерционная нелинейность, где под инерционностью понимается немгновенная, но таки однозначная реакция на воздействие). "Память" моделируется "в нашем мире" гистерезисом по воздействию, а не по времени, т.е. как минимум нелинейной двухзначной функцией времени.

При нестационарном сигнале это одно и то же. "Не мгновенная" - это однозначно функция времени. Так что тут что в лоб, что по лбу...

[Игорь Гапонов]

При нестационарном сигнале это одно и то же. "Не мгновенная" - это однозначно функция времени. Так что тут что в лоб, что по лбу...

стационарных/нестационарных сигналов не бывает, бывают стационарные/нестационарные процессы. Например, запрещённые состаяния на входе триггера приводят к нестационарным процессам и связанной с ними неопределённостью реакции триггера на воздействие во времени (состояний на выходе). Однако, сами состояния на выходе как сигналы времени никакого отношения к типу процессов внутри триггера не имеют. (обычно, чтобы не было путаницы в дефинициях, например, в наиболее частом случае контекста переходной процесс/нестационарный процесс, необходимо заранее оговариваться, предупреждать, но что Вы имеете в виду, говоря о "нестационарном сигнале" - вообще не понятно). Как и совсем не понятна в контексте "однозначности" и моего сообщения Ваша фраза в ответе:

"Не мгновенная" - это однозначно функция времени.

Хорошо, но какая функция времени однозначная или двузначная как гистерезис? Ведь время в нашем мире течёт только в одном направлении. Но тогда необходимо рассматривать развертку гистерезиса по времени как поверхность состояний, и это будет совсем не плоскость и траектория сигнала f(t,x), где x- величина воздействия, на ней, на поверхности состояний, будет ооочень замысловатой.

[E.Sokol]

В моем случае звук с гармониками хуже - он менее прозрачен, появляется вуаль в звуке, теряется четкость, тарелки начинают шепелявить. Грубо, но как то вот так, хреново даже только со второй гармоникой.

Потому что нет там никакой 2-й гармоники, а есть множество интермодуляционных искажений. Чтобы получить «настоящие» гармоники, нужно сначала сигнал разбить на узкополосные частотные составляющие, затем каждый по отдельности исказить, а затем сложить обратно.

---------- Сообщение добавлено 15:47 ---------- Предыдущее сообщение было 14:55 ----------

Я испытал программу топик-стартера с искажениями по-умолчанию. Результаты в виде спектра.

1 синусоида:

2 синусоиды:

узкополосной линейно-частотно-модулируемый тон:

Логарифмически-частотно-модулируемый тон:

[Semigor]

Offтопик:
Михаил К, вы случайно не тот замечательный модератор, который выжил Ю.А. Макарова с Аудиопортала?

[Игорь Гапонов]

Offтопик:
Вряд ли, тот по айкью+ментальности -бригадир сварщиков... хотя ....

[Михаил К]

Вообще идея очень интересная и заслуживает глубокого экспериментального изучения. Интересно, за бугром это уже изучалось? Может, и библиография в сети уже есть?

кажется лучшее что опубликовано по этой теме это Чумаков М. И.
http://filigrane.ru/docs/Chumakov_St...earity_EAT.pdf
на западе занимаются другим:
http://www.eurointech.ru/products/AW...aireSeries.pdf

Конечно можно много спорить как классифицировать искажения и какие из них можно назвать стохастическими и какие детерминированными. Это естественно, так как четкого определения для них не дано.
Определение должно быть такой же ясности, как теорема Котельникова и тогда будет прогресс в этой области.

Но у Чумакова уже есть четкое понятие о том что есть два типа искажений. Искажения простого типа такие, что слуховой аппарат их легко компенсирует и они практически не слышны. Такие искажения создает программа HARMONI. Искажения второго типа более сложные по природе и алгоритма компенсации у слуха нет. Первые могут быть большими и не слышны, вторые могут быть маленькми но на слух хорошо воспринимаются.

И еще один источник стохастического поведения это развдка плат и схем. Хорошие приемы сформулированы на базе успешных разработок Linear Technology:
an136f.pdf
это те приемы которые возникли сначала на базе разработок импульсных и скоростных схем и стали успешно применяться в аудио. Качество звуковой аппаратуры применяющей эти правила заметно выросло.

---------- Сообщение добавлено 20:22 ---------- Предыдущее сообщение было 20:12 ----------

Потому что нет там никакой 2-й гармоники, а есть множество интермодуляционных искажений. Чтобы получить «настоящие» гармоники, нужно сначала сигнал разбить на узкополосные частотные составляющие, затем каждый по отдельности исказить, а затем сложить обратно.

---------- Сообщение добавлено 15:47 ---------- Предыдущее сообщение было 14:55 ----------

Я испытал программу топик-стартера с искажениями по-умолчанию. Результаты в виде спектра.

1 синусоида:

2 синусоиды:

узкополосной линейно-частотно-модулируемый тон:

Логарифмически-частотно-модулируемый тон:

разберитесь с тестированием, такого забора гармоник в программк просто нет. Я привеел спектры.
Если есть набор тонов в исходном сигнале то на нелинейности возникают интермодуляционные компоненты, так и должно быть, но разумного уровня. Возможно у вас первая версия программы и сигнал под завязку. Разберитесь. Судя по спектрам у вас меандр на выходе!!!

---------- Сообщение добавлено 20:23 ---------- Предыдущее сообщение было 20:22 ----------

Offтопик:
Михаил К, вы случайно не тот замечательный модератор, который выжил Ю.А. Макарова с Аудиопортала?

бред

[Semigor]

Михаил К, прошу меня извинить. Просто Ваш ник полностью совпал с ником дебильного мудератора с Аудиопортала.

---------- Сообщение добавлено 23:33 ---------- Предыдущее сообщение было 23:30 ----------

Игорь Гапонов, зачем ты обижаешь сварщиков?