Интерференция в зонах совместного излучения в многополосных акустических системах и активный фильтр

[bondar100]

Как я понимаю, в многополосной системе в зонах совместного излучения динамиков наблюдается интерференция. При этом, я полагаю, если делать фильтры круче, то зоны совместного излучения будут более узкими. Но у меня активные фильтры с "вычитанием", то есть это 12 Дб/окт для НЧ и ВЧ, и лишь 6 Дб/окт для СЧ.
При этом зоны совместного звучания довольно широкие:
для раздела НЧ/СЧ это составляет 135-500 Гц по уровно -6 Дб (или 200-350 Гц по уровню -3 Дб),
для раздела СЧ/ВЧ это составляет 2,3-8,5 кГц по уровно -6 Дб (или 3-6 кГц по уровню -3 Дб).

Как я понял, такие широкие полосы совместного излучения - результат того, что в активных фильтрах с вычитанием НЧ и ВЧ из исходного сигнала, фактически на СЧ выпадает участь компенсации ФЧХ, которая получается в результате формирования спадов на НЧ и ВЧ. Если суммировать все три составляющих (ВЧ, СЧ, НЧ) сумматором на ОУ, то фаза будет константой (малиновая прямая на графике). Но в реальности ведь эти 3 компонента суммируются уже находясь в воздушном пространстве. То есть ФЧХ будет компенсироваться уже сложением акустических, а не электрических волн. Это совсем не Айс, поскольку динамики также могут вносить свои фазовые сдвиги. Я прав? Или это все не так критично?

Вообще есть еще такие вопросы на эту тему:
1. Если сделать частоту раздела 1 кГц будет ли интерференция портить голос, поскольку это в зоне голосового диапазона?

2. Если я буду использовать 2 ВЧ динамика (один в диапазоне 1-5 кГц, Другой 5-20 кГц), испортит ли это музыкальность?

Вот нашел даже программку на счет интерференций 2-х точек: https://sites.google.com/site/intercommod/program

Внизу промоделирована интерференционная картина в вертикальной плоскости от 2-х точечных источников, разнесенных по высоте на 20 см дуг от друга.
Все поле занимает 4х4 метра - и видно, как "лучи" интенсивности излучения расходится от "колонки" слева направо.
Частота выбрана - 3,4 кГц - как совместное излучение на частоте раздела.
Тонкая красная линия внизу поля - это тот самый магический уровень ВЧ головки. Соответственно кривая снизу 2-D картинки - это интенсивность вдоль красной линии.

Вот картинка для сдвига нулевого сдвига фаз (т.е. ВЧ головку надо сдвинуть внутрь после моего фильтра на 3,3 см):




А это для сдвига фаз 120 градусов (что соответствует положению диафрагм на одном уровне):



Очевидно, что все зрители окажутся в "сумеречной зоне".

[_Сам_]

bondar100
Боюсь, что вы слишком глубоко погрузитесь в вопросы дифракции и интерференции, но всё же спрошу. Вам знакома такая программа моделирования Edge?

[Сухоруков Сергей]

Провалы на 3 кГц связаны только с интерференцией, поскольку при инвертировании излучения одного из динамиков провал исчезает

Я думаю, речь идет о банальном рассогласовании в фазировке сигналов. Просто нужно подстроить фазу так, чтобы в пограничной полосе сигналы от "соседних" динамиков были бы синфазны или близки к этому.

[bondar100]

Это не совсем так. Юнг занимался изучением волн. Фотонная модель - это Ньютон.
Время когерентности как раз характерно для волн, поскольку речь идет о ФАЗЕ, а фазой характеризуется волна, а не фотон.
Обычно каждый динамик воспроизводит свой участок частот, значит, ни о какой когерентности между излучением динамиков не может быть речи.

Такое чувство, что вы не понимаете того, что я пишу.
Ньютон 300 лет как был мертв после открытия квантовой природы взаимодействий.
Фотоны, безусловно имеют фазу, поскольку фотоны - это волны. Я же все подробно описал, откуда образуются фотоны - например, в результате перехода электронов с одной орбиты на другую в структуре атома. Фотоны имеют фазу. Почитайте, пожалуйста несколько первых томов курса теоретической физики Лундау/Лифшица, чтобы мы говорили на одном языке. А то совсем ерунда получается. Вы приводите какие-то утверждения, которых нет в современной физике. Ну, какой смысл мне рассказывать, что Ньютон жил за 300 лет до наступления открытий в квантовой механике? Это уж совсем отношения к теме не имеет.

Время когерентности - я на эксперименте показал, что для наших условий (построения колонок) этот термин не употребим. Все рассуждения о времени когерентности для наших условий - бессмысленны ввиду того, что жизнь показала это. Ну, так всегда в физике - строится гипотеза, если она не подтверждается, то значит она ошибочна.

"Обычно каждый динамик воспроизводит свой участок частот, значит, ни о какой когерентности между излучением динамиков не может быть речи."
Это вообще, что за бред? Извините, но это просто непонятно что за высказывание. Вам надо изучить как происходит разделение частот для воспроизведения динамиками.

---------- Добавлено в 12:31 ---------- Предыдущее сообщение в 12:28 ----------

Боюсь, что вы слишком глубоко погрузитесь в вопросы дифракции и интерференции, но всё же спрошу. Вам знакома такая программа моделирования Edge?

Нет, впервые слышу. Я же не так давно занимаюсь колонками. А физикой - больше 20 лет (не считая школы).

---------- Добавлено в 12:34 ---------- Предыдущее сообщение в 12:31 ----------

Я думаю, речь идет о банальном рассогласовании в фазировке сигналов. Просто нужно подстроить фазу так, чтобы в пограничной полосе сигналы от "соседних" динамиков были бы синфазны или близки к этому.

Тогда они рассогласуются под другим углом измерений - поскольку образуется набег фаз из-за разности хода волн. Это я и показал и объяснил подробнейшим образом в посте №31.
Интерференция - это и есть сложение фаз когерентных волн, то есть фазы которых связаны друг с другом. И если есть интерференция - это означает, что есть и связь между фазами волн. Это абсолютно очевидно.
Если фазы складываются, уменьшая амплитуду в какой-то точке наблюдения, это и есть пространственная интерференция.

Поскольку мы уже начинаем ходить по кругу, я думаю, что пора заканчивать обсуждение.

[Сухоруков Сергей]

Поскольку мы уже начинаем ходить по кругу, я думаю, что пора заканчивать обсуждение.

Мне тоже так кажется.

---------- Добавлено в 12:45 ---------- Предыдущее сообщение в 12:41 ----------

Интерференция - это и есть сложение фаз когерентных волн, то есть фазы которых связаны друг с другом. И если есть интерференция - это означает, что есть и связь между фазами волн.

С чего Вы взяли, что два динамика излучают когерентно? Чтобы добиться когерентности, много нужно потрудиться.

Если фазы складываются, уменьшая амплитуду в какой-то точке наблюдения, это и есть пространственная интерференция.

Это суперпозиция волн, а не интерференция. В дифракции тоже происходит взаимодействие волн, но это не то же самое, что интерференция.

[_Сам_]

Нет, впервые слышу.

можно скачать например тут: https://forum.vegalab.ru/showthread....ll=1#post31484

В двух словах. Она моделирует интерференцию динамика конечного размера с излучением от угловых кромок морды АС, которые по принципу Гюйгенса тоже являются источниками излучения.

[Сухоруков Сергей]

Это вообще, что за бред?

Давайте не будем вешать ярлыки. Я тоже умею, но сдерживаюсь.

---------- Добавлено в 12:48 ---------- Предыдущее сообщение в 12:46 ----------

Фотоны, конечно же имеют фазу

Вот это, действительно, бред, коллега.

---------- Добавлено в 12:49 ---------- Предыдущее сообщение в 12:48 ----------

И потом, данная тема не для раздела для начинающих.

[Johny]

Это суперпозиция волн, а не интерференция. В дифракции тоже происходит взаимодействие волн, но это не то же самое, что интерференция.

Что-то происходит "запредельное" в физике.
Почитайте учебники что-ли, господа исследователи. А то как-то "мутно" стало.

[bondar100]

_Сам_, спасибо. Это интересно.

С чего Вы взяли, что два динамика излучают когерентно?

Наличие интерференционной картины - этого достаточно, чтобы делать выводы о когерентности. Не когерентные источники не дадут устойчивой картины, которую я показал на графиках (я ведь не "ловил" ее, картина была постоянной во времени).

Это суперпозиция волн,

Нет, суперпозиция может относиться к волнам разной частоты и амплитуды, которые проходят друг через друга. В точке, в которой мы измеряем суперпозицию, мы будем иметь сложный, зависящий от времени характер сложения амплитуд, чего в моих опытах не было.
Интерференция характеризуется устойчивой картиной сложения волн - то есть, если "провал" интенсивности не "бегает" со скоростью звука, то это и есть интерференция.
Обратите внимание, что если взять и сложить волны разных частот - интерференция тоже будет, но она не будет статической, а будет "бежать" в поперечном направлении распространению волн со скоростью пропорциональной разности частот и отдаленности точки наблюдения картины от источника.

"В дифракции тоже происходит взаимодействие волн, но это не то же самое, что интерференция."
Откуда эта инфа? Я вижу, что Вы все еще не читали Ландау-Лифшица, но продолжаете делать какие-то утверждения из школьных учебников. Зачем Вы это делаете? Вы думаете, что школьный курс - это финал развития физики? Ну, объясните мне эту загадку - почему вы пишете утверждения из учебников школьного курса, которые как бы должны опровергнуть 9 лет физического образования?

Природа дифракции и интерференции одна и та же.
Уже на первом курсе института нам это объяснили - разницы в природе этих явлений никакой нет. Есть в способе их наблюдения, но это уже проблемы человека, а не явления. Позже в обучении мы не делили явления интерференции и дифракции на 2 явления - поскольку это одно явление сложение волн. Термин "интерференция" не использовался, использовался только термин "дифракция". Я боюсь, что у нас разный уровень погруженности в теоретическую физику, это и порождает разного рода непонимания.
Мне искренне жаль. За оскорбления прошу извинений, эмоционально я не был настроен враждебно.

Вот это, действительно, бред, коллега.

Ну, а как там на счет Ландау-Лифшица?
Как я могу с вами обсуждать серьезную физику, если вы не читали серьезных базовых фолиантов?
Просто назвать бредом современную теор. физику - это делает Вам честь? Почему?
Я правда очень хочу понять Ваши мотивы. Мне они не понятны.

[Johny]

а как там на счет Ландау-Лифшица?

bondar100, не смешите!
Здесь так "не принято"!

[bondar100]

Johny, я просто перестал понимать людей, и хоть этот форум не об этом, но я пытаюсь разобраться в мотивах поведения. Я не шучу. Я и вправду перестал понимать мотивы.
Тему не закрываю только поэтому, а так она себя изжила.



_Сам_, прога и вправду прикольная, интересно, насколько она соотносится с измерениями? За упоминание Гюйгенса спасибо - как бальзам на душу

[ViktKors]

Offтопик:

bondar100, не смешите!
Здесь так "не принято"!

Я кстати присоединюсь к восклицанию, но несколько по другому поводу.
Насколько мне известно, учебники теоретической физики имени Ландау-Лифшица - это серьезный теоретический курс, ссылаться на него обсуждении бытовых вопросов, имхо, все равно, что при парковке в узком месте сетовать на то, что собеседник не освоил технику прохода поворотов в скольжении. Здорово смахивает на частную разновидность "гнутья пальцев".

Масса людей (например почти физики за рубежом) никогда не читали курса ЛЛ, что не мешает им быть нормальными специалистами. К тому-же очень многие базовые понятия физики, могут быть вообще разъяснены "на пальцах", вполне хватает здравого смысла (что здорово подводит тех, кто ничем кроме "здравого смысла" не руководствуется).

bondar100, можете еще раз тезисно сформулировать Ваши вопросы? Давайте попробуем упорядочить информацию.
(вопросы в первом посте резко контрастируют с стилистикой следующих страниц. Не очень ясно, о чем говорить - про "музыкальность","портит голос" или о теоретических основах, причем на уровне ЛЛ )

[Johny]

Я и вправду перестал понимать мотивы.

Offтопик:
Применяйте "принцип суперпозиции"!Не забывайте о дифракции, в смысле огибания "острых углов"

[_Сам_]

_Сам_, прога и вправду прикольная, интересно, насколько она соотносится с измерениями?

Теоретически Edge описывает гораздо больше нюансов, чем модель двух точечных сферических источников. Кстати там можно задать число динамиков. АЧХ получается изрезанной как в реальности и спад на ВЧ наблюдается при отклонении микрофона от оси. Думаю, Edge мощный инструмент моделирования.

[bondar100]

_Сам_, а Вы не пробовали использовать другие проги этого же автора? http://www.tolvan.com/index.php?page=/main/home.php
Я сейчас пользуюсь Visual Аnalizer-ом, но настройки там какие-то не дружественные пользователю, смещения фазы излучения приходится считать по клеточкам (в смысле по разности между синусоидами от подаваемого сигнала и от пришедшего через микрофон).
ViktKors,

Offтопик:
Да, я с Вами согласен, но вы гляньте, сколько листов я исписал объясняя на пальцах сложение волн (по-простому), зачастую повторяясь по несколько раз. При этом ответные аргуметы были такими: "фотоны - это Ньютон" или "фотоны не имеют фазы" и подобное - откуда все эти аргументы? А главное - ЗАЧЕМ? Мне пришлось посоветовать почитать литературу на эту тему. Большое искусство - сложное объяснить просто. И, возможно, это не мой конек

.

Как всегда бывает, пока объяснял смысл интерференции - сам многое понял именно в приложении к построению акустики

Наверное, остался один вопрос из практики построения колонок:
Если фазу излучения 2-х головок выравнивать физическим перемещением одной головки вглубь, то как это будет выглядеть на фазовых графиках?
Например, в первом посте разбежка фаз СЧ/ВЧ составляет около 90 градусов, это пара сантиметров на частоте раздела. Если углубить головку ВЧ, то соответствующий график фазы (зеленый) приобретет наклон - я прав? То есть он не сместится параллельно вниз. Значит, совместив фазы строго на частоте раздела 4,5 кГц мы получим некоторую разбежку фаз в зоне совместного излучения 3 - 6 кГц?
Эти мои рассуждения правильны?
Если "да", то выходит разделение на полосы с помощью вычитания - не лучший метод.
То есть когда за счет углубления головки мы выравниваем акустические центры излучения - это же не приводит к таким заметным расхождением фазы на "соседних" частотах?
Например, если фильтрация выглядит вот так:

[ViktKors]

Если фазу излучения 2-х головок выравнивать физическим перемещением одной головки вглубь, то как это будет выглядеть на фазовых графиках?
Например, в первом посте разбежка фаз СЧ/ВЧ составляет около 90 градусов, это пара сантиметров на частоте раздела. Если углубить головку ВЧ, то соответствующий график фазы (зеленый) приобретет наклон - я прав? То есть он не сместится параллельно вниз. Значит, совместив фазы строго на частоте раздела 4,5 кГц мы получим некоторую разбежку фаз в зоне совместного излучения 3 - 6 кГц?

Именно так, "задержка" - изменение фазы пропорционально частоте, то есть так можно подстроить фазу только в одной точке.

Тут вопрос совсем в другом. Вы пишите "..совместив фазы.." Это делать можно/нужно только в том случае, когда "разбег фаз" между соседними полосами должен быть равен нулю (или "Пи"n). Обычно этому условию удовлетворяют только фильтры Линкцитца-Райли - LR.
Во всех остальных случаях разность фаз должна быть именно такой, как того требует кроссовер. В например Вашем случае из первого поста - 120 градусов.
Что при этом получается для прямого излучения АС можно посмотреть в нулевом приближении, например в "другой проге этого же автора" - "Xdir"

[_Сам_]

_Сам_, а Вы не пробовали использовать другие проги этого же автора?

нет, как-то так получилось, что его сайт мне не попался на глаза. Посмотрю на досуге.

Мысль вдогонку насчёт когерентности двух динамиков: НЧ и ВЧ динамики, сторого говоря, не когерентны. Они воспроизводят разные части спектра. Но когда вы переходите к анализу в аплитудно-частотном пространстве, то применяете преобразование Фурье и неявным образом выделяете две когерентные составляющие из широкополосного шумого сигнала. (так же можно выделить поляризатором часть светового потока) Вы хоть и подали шумовой сигнал, но рассматриваете результат суперпозиции через узкополосный частотный фильтр. Это всё равно как подать чистый синус. Когерентные сотавляющие будут давать интерференционную картину.

[Johny]

Если фазу излучения 2-х головок выравнивать физическим перемещением одной головки вглубь, то как это будет выглядеть на фазовых графиках?

Важным моментом является тот факт, что на частоте раздела, например СЧ-ВЧ, как правило, излучатели имеют разные размеры. Это приводит к тому, что волновые фронты этих излучателей будут иметь разную форму (кривизну)! При возникновении интерференции в точке приема картина размажется и не даст таких глубоких провалов (выпученностей) на АЧХ, по-сравнению со случаем одинаковых излучателей.
Наличие рупоров, даже вырожденных (неглубоких) еще больше улучшает ситуацию.
Ну и т. д.. Инструментов влияния на картину интерференции довольно много. Их можно увидеть при изучении топовых моделей известных "серьезных" фирм (Hi-End-ные не рассматриваются).

[bondar100]

_Сам_, Да, вы правильно говорите. На опытах по физике мы даже делали такое со светом - складывали пучки широкого спектра, а потом смотрели на результат сложения через узкие фильтры. При определенных условиях можно было получить интерференционную картинку при просмотре через фильтр, а невооруженным глазом ее мы не видели. Однако ухо и глаз - отличаются принципиально. Глаз не раскладывает свет в ряд Фурье, поэтому на опытах для выявления интерференции приходилось выделять ту часть спектра, в котором она происходит. Но происходит она на экране, а не на фильтре - фильтром мы только ее обнажаем. В остальной части спектра могут хоть черти мазурку плясать, но если волны какой-то частоты интерферируют, то они это делают не смотря на чертей. В улитке нашего уха как раз и находятся такие узкие фильтры - волоски нервных волокон, каждый из которых настроен на свою частоту. И танец чертей на соседних волокнах не отменит картины интерференции волн на группе волокон, отвечающие за эту группу частот.

Итак, что нам удалось выяснить:
1. Мы разобрались, что когерентных составляющих в шумовом сигнале могло бы и вовсе не быть, если "длина когерентности" шума оказалась бы сравнима с разностью хода волн. В этом нам помог разобраться Сухоруков Сергей. Однако для разности хода в несколько раз превышающего длину волны - это довольно большая "длина когерентности" - мы наблюдали устойчивую рябую картину пост 54, которая менялась на обратную при переключении фазы одной из головок на 180 градусов, а также исчезновения провалов при отключении любого из динамиков - что доказывает происхождение этой картины (именно от сложения излучения от динамиков).
2. Розовый шум - это результат одновременного излучения волн многих частот. Например, также, как и белый свет. Причем то, что эти волны излучаются одновременно не означает, что они взаимодействуют друг с другом в воздухе. Эти волны независимо распространяются в воздухе (суперпозиция).
3. При взаимодействии этих волн с поглотителем (микрофоном), какая-то группа частот начинает складываться с некоторой закономерностью, которая при определенной разнице хода дает взаимное поглощение этих волн (но не в воздухе, а именно в микрофоне). Обильное присутствие волн остальных частот эту картину замазывает. То есть смотря глазами на форму электрического сигнала с микрофона (осциллографом) мы не обнаружим интерференции - то есть не увидим "пропавших" волн.
4. Ухо человека (или программа обработки) разделяет эти частоты в ряд Фурье (конечно с оговорками, но все-таки) - и этим самым выявляет ту группу частот, которая подверглась интерференции. То есть результатом Фурье преобразования является разделение сложной волны на частотные составляющие, из которых она состоит, т.е. Фурье анализ выявляет ту группу волн из которых сложена суммарная волна. Тут и выясняется, что волны, которые были в противофазе взаимно аннулировались в микрофоне, и не перешли в форму электрических колебаний.
То есть, если бы шумовой сигнал не разделялся бы в ухе на составляющие, (если бы мы смотрели на форму колебаний), то мы бы ничего не узнали бы о том, что в шумовом сигнале присутствуют волны, которые складываются когерентным образом и при определенной разности хода (половина длины волны) начинают вычитаться.

[viktor8m]

Давайте не будем вешать ярлыки. Я тоже умею, но сдерживаюсь.

Offтопик:
А я заметил обратное, как раз Вы спешите навесить ярлыков, даже не разобравшись полностью в предмете обсуждения (в т.ч. на личном опыте убедился).

Как я могу с вами обсуждать серьезную физику, если вы не читали серьезных базовых фолиантов?
Просто назвать бредом современную теор. физику - это делает Вам честь? Почему?

Offтопик:
Чему Вы удивляетесь, это самый обычный пример невежды, который поверхностно нахватался разных знаний и уверен, что этого хватает, чтобы судить людей и их высказывания. Такие серъёзную литературу не читают, зато хамства (не обязательно матом) хоть отбавляй.

Тему не закрываю только поэтому, а так она себя изжила.

Очень прошу не закрывать, мне (и уверен многим) эта тема очень интересна (я в этом вопросе дилетант, в смысле на уровне школьной физики, поэтому в отличие от некоторых не учу кого-то, а набираю опыт).

[bondar100]

Это приводит к тому, что волновые фронты этих излучателей будут иметь разную форму (кривизну)!

Да, я тоже пытался как-то это обдумать, но дело не дошло. Тем более, что большой диффузор излучает как правило в "зонном режиме". Так ведь?

---------- Добавлено в 15:42 ---------- Предыдущее сообщение в 15:38 ----------

Offтопик:
viktor8m, спасибо, а то я уж хотел и вправду удалять.
Однако все-таки я к Сухорукову Сергею отношусь глубоко по-дружески. Просто видимо он как-то увлекся эмоциями что ли, может гонкой за быть правым в споре. Я не знаю. Для меня это все непонятная сфера человеческой активности. Но я не испытываю к нему лично ни малейших негативных чувств. Надеюсь, он так же относится ко мне