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

[Сергей Гапоненко]

Хочу вернуться к вопросу о фазовой точности при звуковоспроизведении.
Евгений Букварев предположил (статья, ссылка в пост №1), что ортогональное преобразование аудиограммы незаметно на слух, так как синусы просто поменяются на косинусы, и наоборот.
Вопрос о-о-чень интересный!
Утверждение о неслышности ортогонального преобразования , по-видимому справедливо только для абсолютно чистого синусоидального сигнала. В том же посте #1 Игвин показывает, что меандр после такого преобразования становится пилой. Это происходит из-за того, что каждая спектральная компонента сдвигается на различное время.
естественно, на слух это будут абсолютно разные сигналы, но с неизменным основным тоном. Pitch сохранится, а тембр -нет.

А теперь вопрос к Евгению Буквареву: прослушивали ли Вы ортогонализарованный сигнал? Отличается ли он на слух от исходного?

[Semigor]

Хороший ОООСный усилитель в первую очередь проявляет недостатки источника. Без ОООСный - маскирует недостатки источника.

Все с точностью до наоборот Bukvarev со своей звуковой карточкой, например, слышит лишь незначительную разницу между совершенно разными усилителями.

[dekko]

Offтопик:
на самом деле, ОСность или безОСность не определяющие факторы при условии сравнения ХОРОШИХ ОДНОКЛАССНИКОВ, просто гораздо чаще в практике встречаются относительно хорошие тщательно вылизанные безОСники и не очень хорошие невылизанные ОСники

---------- Сообщение добавлено 08:25 ---------- Предыдущее сообщение было 08:23 ----------

Offтопик:
как пример - я на днях был в гостях у одного забаненного форумчанина, слушал его полностью безОСный без УНный тракт в чистом классе А..... так вот - это слушать низзя, хотя и его ЦАП и его усь имеют патенты в "Европатенте"

[wert]

Bukvarev со своей звуковой карточкой, например, слышит лишь незначительную разницу между совершенно разными усилителями.

Да звуковая карта дает очень существенные нелинейные искажения амплитуды и фазы, провел исследования как минимум десятка, не смог подобрать для измерений.
Для измерений и поиска корреляции инструментального метода слуховым ощущениям нужны измерительные приборы с хорошими метрологическими параметрами.

[Medan]

Для измерений и поиска корреляции инструментального метода слуховым ощущениям нужны измерительные приборы с хорошими метрологическими параметрами.

Да, это проблема в проблеме, кроме вопроса, что надо измерять, надо иметь необходимый инструментарий для этой работы. «Пойди туда, не знаю куда, принеси то, неведомо что»)) Прям аудиосказка какя-то. Со своими невидимками, и пока, невооружёнными, растерянными молодцами

---------- Сообщение добавлено 08:51 ---------- Предыдущее сообщение было 08:49 ----------

Хороший ОООСный усилитель в первую очередь проявляет недостатки источника. Без ОООСный - маскирует недостатки источника. Если ОООСному усилителю дать достойный источник, будет отрыв, но это редкость на практике.
В свою очередь, безОООСный источник маскирует недостатки студийной аппаратуры. Звучать полностью безОООСный тракт при этом может красиво и субъективно лучше тракта с ОООС, но это будет вариация на тему исходного сигнала. На практике это достигается чаще, отсюда мифы про фундаментальное превосходство безОООСной схемотехники.

Абсолютно убеждён, ошибочное мнение.

[Сергей Гапоненко]

Offтопик:
на самом деле, ОСность или безОСность не определяющие факторы при условии сравнения ХОРОШИХ ОДНОКЛАССНИКОВ, просто гораздо чаще в практике встречаются относительно хорошие тщательно вылизанные безОСники и не очень хорошие невылизанные ОСники

---------- Сообщение добавлено 08:25 ---------- Предыдущее сообщение было 08:23 ----------

Offтопик:
как пример - я на днях был в гостях у одного забаненного форумчанина, слушал его полностью безОСный без УНный тракт в чистом классе А..... так вот - это слушать низзя, хотя и его ЦАП и его усь имеют патенты в "Европатенте"

Патенты не имеют отношения к звучанию. Для получения патента надо заплатить деньги и продемонстрировать НОВОЕ техническое решение, новизна признается экспертами. К качеству звучания отношения никакого нет. Автор, заплативший деньги за регистрацию и поддержание патента, рассчитывает на патенте заработать. Все. Мы даже не знаем, заработал ли (то есть продал ли хоть одну лицензию, сделаны ли по этой лицензии аппараты, вышли на рынок? Звучат?) Причем здесь звук? Ваши аргументы - не аргументы.

[SAPR]

Offтопик:

у одного забаненного форумчанина,

Это случайно не водопроводчик ?

[wert]

это проблема в проблеме, кроме вопроса, что надо измерять, надо иметь необходимый инструментарий для этой работы. «Пойди туда, не знаю куда, принеси то, неведомо что»)) Прям аудиосказка какя-то. Со своими невидимками, и пока, невооружёнными, растерянными молодцами

В контексте ТС стоит сверх задача.
Молодцы растеряны скорее по причине попытки инструментально оценить эмоциональное воздействие музыки на слушателя, типа сущности измерить, но это скорее философия, хотя валидацию никто не отменял...
Амплитуда, частота, фаза, в трех соснах сложно заблудиться и при точной передаче информации до слушателя сомнения и проблемы будут решены сами собой.

[npuHmep]

Прекрасно подмечено.
Молодцы растеряны скорее по причине попытки инструментально оценить эмоциональное воздействие музыки на слушателя, типа сущности измерить, но это скорее философия, хотя валидацию никто не отменял...
Амплитуда, частота, фаза в трех соснах сложно заблудиться и при точной передаче информации до слушателя сомнения и проблемы будут решены сами собой.

Эмоциональное воздействие при конструировании звуковоспроизводящей аппаратуры имеет значение чуть менее, чем никакое. Так что да, причины для растерянности есть.
А что касается точной передачи информации до слушателя, то проблема в том, что у слушателя очень редко есть возможность эту точность оценить.

[АЛВАЛИ]

Будьте любезны цитировать, не вырывая фразы из контекста, и не искажая тем самым смысл сказанного.
Спасибо за понимание.

Нет, ушш... тут без любезностей.
Мне ВАШ контекст как раз и не понравился, в силу искажения истин.
Поэтому я её и "вырвал" из ВАШЕГО контекста.

[wert]

А что касается точной передачи информации до слушателя, то проблема в том, что у слушателя очень редко есть возможность эту точность оценить.

Напротив, у каждого свой "банк" памяти с подмешанными эмоциями.
40 лет назад Академгородок под Новосибирском, в сосновом бору после грозы концерт Академического хора Новосибирского электротехнического Института, вызывает подобные эмоции как прослушивание концертов
органной музыки в Костелах, камерных оркестров в залах Печерской Лавры, Стинга, Scorpions в живье...
Напротив, сопоставление эмоций от прослушивания связана с точностью передачи звуковых образов, обстановки и прочее...
Ребята пытаются эту точность передачи звуковых образов определить инструментальными методами, футуристическая, достойная и сложнейшая задача

[bondar100]

Offтопик:

(сразу видно, что на студийной стороне неизбежно присутствует какой-никакой воспроизводящий тракт)

Я этот момент про сведение на студийном оборудовании помнил, но опустил, поскольку это вообще все запутывает.

[npuHmep]

Напротив, у каждого свой "банк" памяти с подмешанными эмоциями.

О какой точности сравнения тогда идет речь? Чего с чем?

Напротив, сопоставление эмоций от прослушивания связана с точность передачи звуковых образов, обстановки и прочее...

Это да (наверное), но эмоции бывают разные... В т.ч. и резко негативные... Вряд ли слушатель, испытав отрицательные эмоции, высоко оценит воспроизводящий тракт...

[Сергей Гапоненко]

Предлагаю от анализа передачи эмоций отойти. Эмоции возникают после прослушивания длинных фрагментов.
Эмоции - это передача сообщения от человека к человеку. Например, они стираются при многократных склейках, переигровках кусками в студиях, но сохраняются в концертных записях. Поэтому и ходим на концерты.
У меня был интересный опыт. Я испытал сильное эмоциональное воздействие при посещении балета Щелкунчик много лет назад. Хотел его (ощущение) воспроизвести дома, нашел 2 диска симфонических оркестров, но не балетов. Ничего подобного не испытал. И понял, что дирижер смотрел на танцовщицу и ритм музыки соответствовал живому танцу, а не темпу в голове дирижера.

При сравнении усилителей лучше сравнивать звуковые образы, " паттерны". Удары , щипки, голос. Чтобы эмоции не перекрывали нюансы звука. Тихий звук на фоне громкого, голос на фоне оркестра, хор в смысле отсутствия "каши". Наверное, так проще. Эмоции - тонкая "материя".

[bondar100]

Offтопик:

Но УН тоже работает в режиме сильного сигнала.

К тому косвенно нагрузка влияет и на УН (через входное сопротивление выходного повторителя, которое не бесконечно и модулируется сигналом). С этой точки зрения более выигрышны ВК на полевых транзисторах, там эта паразитная связь сильно ослаблена.

Как я понял, у Медана ВК сделан на полевиках. Поэтому, все-таки влияние ВК на УН без ОС между ними должно быть не принципиально больше слаботочных схем. Разве что напряжения куда выше...

---------- Сообщение добавлено 10:15 ---------- Предыдущее сообщение было 10:05 ----------

Хороший ОООСный усилитель в первую очередь проявляет недостатки источника. Без ОООСный - маскирует недостатки источника. Если ОООСному усилителю дать достойный источник, будет отрыв, но это редкость на практике.

Ну, как так? Если Медан слышал (и мы ему как бы верим), что сцена на УН с ООС становится более плоской, то на лицо - потеря информативности по сравнению с УН без ООС. Потеря информации - это не антагонизм к маскировке недостатков. Скорее наоборот. Маскировка - это потеря информации.

---------- Сообщение добавлено 10:16 ---------- Предыдущее сообщение было 10:15 ----------

Offтопик:

просто гораздо чаще в практике встречаются относительно хорошие тщательно вылизанные безОСники и не очень хорошие невылизанные ОСники

Как я понял, у МЕДАНа оба типа УН были облизаны одинаково.

[Игорь Гапонов]

Это не цель, это по-следствие. Т.е. полученный результат. А цели совершенно разные.
В первую очередь в зависимости от назначения. Соответственно изменяются условия записи и сведения.

Нет, это именно основная цель аудио передачи информации - формирования вторичного акустического поля (а с ним - акустических стимулов реципиента/юзера) идентичного первичному. Остальное - частные цели (например, цели психоакустики), так или иначе поглощаемые основной целью.

---------- Сообщение добавлено 10:21 ---------- Предыдущее сообщение было 10:19 ----------

Offтопик:

Я этот момент про сведение на студийном оборудовании помнил, но опустил, поскольку это вообще все запутывает.

Усложняет технически - да, но не запутывает, а распутывает.

[Orion33]

Ну ни фига себе, уже и программу подавай
Это не модель, а реальные измерения. Сама программа выглядит в виде скрипта для Матлаба.
Поправлю тестовый файл, можно будет записать, я обработаю.
Скрипт тоже выложу. Ставьте Матлаб и проверяйте на здоровье результаты.

Для того, чтобы писать исполняемый код, нужно провести полный цикл исследований и получить статистику. У меня еще не все мысли проверены.

Вот я и говорю, что это еще не готовый продукт/прибор вне зависимости от Ваших возмущений

[Medan]

Как я понял, у Медана ВК сделан на полевиках.

Я специально, несколько раз подчеркнул, что все применяемые УНы разделены однотактным ИП от УМа, показал, доказал экспериментально, что явление деградации, свойственное для ООС проявляется и в ограниченной полосой до 300 герц, но наши исследователи очень невнимательны, или другие «факторы» тут виноваты.)) Более того. Дал и другую интересную инфу для размышлений, но опять мимо)) Ладно, будем посмотреть и работать… По крайней мере, я проблему локализовал. Это уже полдела, есть и предположения её природы. Буду её проверять на этой неделе. Думаю, тут два одновременно явления.... Надо проверять.

[Orion33]

Offтопик:
В науке загадками не изъясняются.

[bukvarev]

Евгений Букварев предположил (статья, ссылка в пост №1), что ортогональное преобразование аудиограммы незаметно на слух, так как синусы просто поменяются на косинусы, и наоборот.

Это не предположение, а факт. Подобные фокусы изучаются в том числе психоакустикой. И ортогональность тут совсем не причем. Можно сделать неортогональное преобразование.

А теперь вопрос к Евгению Буквареву: прослушивали ли Вы ортогонализарованный сигнал? Отличается ли он на слух от исходного?

Прослушивал, т и не только я. Не отличается. Можно сделать бесконечное множество вариантов одного и того же музыкального произведения. У каждого из этих вариантов будет своя временнАя форма сигнала, но на слух они будут неразличимы (если использовать очень хороший (идеальный) усилитель). Прослушивали несколько вариантов преобразований. Психоакустика рулит