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

[Ломатель]

Можно "суслика" еще на контрасте поискать. Почему глубокоОСники ругают, а усилитель на 42-х ОУ BUF - хвалят? А там 42шт ОС. Это не вопрос. Это вводное для формулирования гипотезы.

[Medan]

Может быть, например, зависимость "частотных" параметров от выходного тока. В ВК, например, там беда с этим..

«…То, что Вы небрезгливы, это хорошо, а то что невнимательны, это плохо» (С) . Процессы с ООС, присутствуют в отдельно взятом УНе, изолированном от УМа. Может на цвет среагируете. Тут такой приём уже применяли)). Больше не напоминаю. Вы ещё к сетевым проводам подключитесь.)) Ладно, вам видней как свой временной ресурс использовать. Надеюсь, без обид.

[bukvarev]

А что это за усилитель,MW?

Да это мой: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=64875

https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2353984

Offтопик:
ЗЫ. Все, починил блок питания. Сдох вспомогательный выпрямитель и электролит. Легко отделался

---------- Сообщение добавлено 17:57 ---------- Предыдущее сообщение было 17:34 ----------

Можно "суслика" еще на контрасте поискать.

Тоже такие мысли есть. Но смущает порядок малости величин, если не знаешь, что искать.
Когда пробую этим путем двигаться, всегда прихожу к малому остатку разности, в котором ничего не разобрать..
А например, мы легко отличим хороший усь от плохого даже в условиях окружающего шума.

Почему глубокоОСники ругают, а усилитель на 42-х ОУ BUF - хвалят? А там 42шт ОС.

Не знаю, почему. Мы слушали его "живьем" у Олега. Реально там нет принципиальной разницы в звуке, есть незначительные ньюансы. Это если глубокоосники хорошо сделаны.

[Rondo]

Offтопик:
Посмотрел,полистал...Ну прямо скажем,не из простых решений.Сделан брутально(в хорошем смысле слова),мне понравилось,только ручку РГ поменять срочно .Да,забавное сравнение и у Вас получилось.

[wert]

Почему глубокоОСники ругают, а усилитель на 42-х ОУ BUF - хвалят? А там 42шт ОС. Это не вопрос. Это вводное для формулирования гипотезы.

Одна из гипотез может быть такой -
каскад в режиме А дает сверх низкие нелинейные искажения фазы.
42 шт ОУ BUF в параллели выводят суммарный ВК усилителя в режим А, обеспечивая минимальные нелинейные фазовые искажения.
Можно долго и упорно рисовать нелинейную модель сего, затем разрабатывать различные теории, долго искать в разных направлениях, возможно результат в конце длинного туннеля высветится, не обязательно положительный.
А можно провести измерение изменения фазы сигнала на выходе усилителя от уровня воздействия и задуматься над причиной увиденного и последствиями.
Измерения займут 3 минуты при наличии усилителя.
Но, это всего лишь одна из возможных гипотетических гипотез.

[bukvarev]

А можно провести измерение изменения фазы сигнала на выходе ВК от уровня воздействия и понять причину увиденного.
Измерения займут 3 минуты при наличии усилителя.

Андрей Медан, возьмите пожалуйста на заметку. Как раз по теме УН. Вам тут, как говорится, и флаг в руки. А Сергей, как я понимаю, сможет проверить гипотезу связи "нелинейных фазовых искажений" с качеством звука. У Вас и акустика хорошая, и условия, и УНов разных в ассортименте. И дополнительная информация к размышлению появится. Я-то вряд ли доберусь до УН в ближайшем будущем. Как Вам такое предложение?

[Medan]

Андрей Медан, возьмите пожалуйста на заметку. Как раз по теме УН. Вам тут, как говорится, и флаг в руки. А Сергей, как я понимаю, сможет проверить гипотезу связи "нелинейных фазовых искажений" с качеством звука. У Вас и акустика хорошая, и условия, и УНов разных в ассортименте. И дополнительная информация к размышлению появится. Я-то вряд ли доберусь до УН в ближайшем будущем. Как Вам такое предложение?

Да, планы есть, но только в Минске.

[оператор]

Одна из гипотез может быть такой -
каскад в режиме А дает сверх низкие нелинейные искажения фазы.
42 шт ОУ BUF в параллели выводят суммарный ВК усилителя в режим А, обеспечивая минимальные нелинейные фазовые искажения.
Можно долго и упорно рисовать нелинейную модель сего, затем разрабатывать различные теории, долго искать в разных направлениях, возможно результат в конце длинного туннеля высветится, не обязательно положительный.
А можно провести измерение изменения фазы сигнала на выходе усилителя от уровня воздействия и задуматься над причиной увиденного и последствиями.
Измерения займут 3 минуты при наличии усилителя.
Но, это всего лишь одна из возможных гипотетических гипотез.

Тут все просто.
Такие многоканальные системы обладают свойством: рандомизации, усреднения, расширения спектра, как хотите назовите.
Это как с увеличение числа выходных транзисторов, чем больше тем лучше, пока не ограничит конструктив, где за счет разброса параметров получаем расширение спектра переключательных искажений.
Да, это хороший способ улучшить качество и фазовых и тепловых, так, как имеет место еще и распределение токов, снижается ток для отдельного транзистора.

[wert]

Это как с увеличение числа выходных транзисторов, чем больше тем лучше, пока не ограничит конструктив, где за счет разброса параметров получаем расширение спектра переключательных искажений.

Тут немного не так,увеличение тока покоя ВК раздвигает клыки коммутации, при достижении режима А клыки коммутации выходят за рамки максимального напряжения на выходе ВК.Увеличение количества транзисторов в плече подобно увеличению тока покоя одного транзистора в плече, это относительно коммутации. Режим А отличается отсутствием коммутации плеч, минимальными фазовыми и амплитудными искажениями.

[Semigor]

bukvarev, рад, что все обошлось малой кровью Но, если вы хотите услышать, на что способна в пределе эта схема - придется обращать внимание на каждую мелочь, вплоть до качества проводов, не говоря уже о конденсаторах и резисторах. То есть на всю ту фигню, которая в ОООСном усилителе не имеет решающего значения.

[bukvarev]

bukvarev, рад, что все обошлось малой кровью Но, если вы хотите услышать, на что способна в пределе эта схема - придется обращать внимание на каждую мелочь, вплоть до качества проводов, не говоря уже о конденсаторах и резисторах. То есть на всю ту фигню, которая в ОООСном усилителе не имеет решающего значения.

Это как раз не радует. Люблю повторяемость, возиться с проводами и конденсаторами не хочется.По искажениям.. Макет починил, поставил 908 с усилением 200 при 4 А и 15 В. Также уменьшил усиление до 10. Выходной сигнал теперь около 9 В. Все ОК.При 4 В амплитуды на 4 Ом вторая -74, третья -69 дБ, четвертая -99 дБ, пятая - 97 дБ.

[Semigor]

Как вы это делаете? У меня вторая в разы больше третьей. 8 В амплитуды дает? .. ЗЫ. С повторяемостью, в смысле качества звука, плохо, увы. Даже припой влияет. А в смыле, чтобы играл, не хуже глыбокоосного усилителя - проблемм нет на мой вслух.

[Валерий]

Настраивали по симметрии ограничения, или по минимуму гармоник? Какой ток х.х. получился и напряжение питание какое. Номиналы сопротивлений по оригинальной схеме не пришлось менять?Semigor, у меня почему то тоже вторая не в разы больше.

[bukvarev]

Как вы это делаете? У меня вторая в разы больше третьей. 8 В амплитуды дает?

Ловкость очумелых рук ))) 8 Вольт - предел. В общем, нужно подбирать транзисторы по усилению в том режиме, в котором они в усилителе стоят, и у КТ908 должно быть усиление больше 150 раз.Поставил в питание 20 мФ, слушаю.."Шерсть" пропала полностью, звук - обалдеть . Видимо, порог по продуктам искажений - где-то "минус" 40..50 дБ. Как отношение "сигнал/искажения" в полосах получается больше - так на статические искажения можно просто забить.По сравнению с MW чуть подчеркивает верх, что дает ощущение чуть большей детальности. Нижняя середина все же выражена меньше, чем у ОООСника (слушал Даяну Кролл с оркестром). На классике струнные практически одинаковы.В общем, классная схемка! Возможно, доработаю печатную платку и сделаю себе экземпляр в коллекцию .---------- Сообщение добавлено 23:38 ---------- Предыдущее сообщение было 23:34 ----------

Настраивали по симметрии ограничения, или по минимуму гармоник? Какой ток х.х. получился и напряжение питание какое. Номиналы сопротивлений по оригинальной схеме не пришлось менять?

Даже не настраивал, т.к. резисторы в эмиттере пока еще не те стоят, что нужно. После покручу. Изменил усиление (заменил резистор 11,5 КОм в цепи смещения верхнего транзистора СРПП на 4,3 КОм).40 В питание, 2,6 А холостого тока.

[Semigor]

"Нижняя середина все же выражена меньше, чем у ОООСника "Блин, видимо прийдется и мне макет MW собирать

[bukvarev]

"Нижняя середина все же выражена меньше, чем у ОООСника "Блин, видимо прийдется и мне макет MW собирать

Не нужно Я Вам с оказией в Ижевск на несколько дней привезу. Пообщаемся, послушаем

[Semigor]

Вот хорошо, буду ждать

[variator]

у меня почему то тоже вторая не в разы больше.

Offтопик:
УН - SRPP свои гармоники имеет, те же уровни -60...-70, не может происходить компенсации?

[antecom]

42 шт ОУ BUF в параллели выводят суммарный ВК усилителя в режим А, обеспечивая минимальные нелинейные фазовые искажения.

Нет там режима А. Уже обсуждалось. Ток покоя одного BUFа 15мА - по 5мА на каждую "ветвь" внутри BUFа. Т.е. на выходные транзисторы одного повторителя приходится около 5мА или примерно 200мА суммарно на 40 повторителей.

[Medan]

УН - SRPP свои гармоники имеет, те же уровни -60...-70, не может происходить компенсации?

У СРПП, можно подстраивать вторую гармонику нагрузкой каскада. По крайней мере, у ламп это возможно.