Искажения на многотональных и шумовых сигналах для усилителей и ЦАП

[romanrex]

Это своего рода продолжение закрытой темы "Метод измерения реального разрешения усилителя" https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=34487

В экспериментальном режиме в Reference Audio Analyzer добавлены тесты на многотональных сигналах (мультитонах) для тестов ЦАП и усилителей.

Дадут ли эти тесты больше информации, нежели стандартный тест на гармонические искажения, покажет время. На текущий момент собирается статистика, на основе которой можно будет определить различные взаимосвязи между разными типами сигналов. После будет решение, оставить этот тип сигнала в тестах или нет.

http://www.reference-audio-analyzer.pro/news13.php

Помимо многотонального сигнала добавлен и шумовой по мотивам "Измерение нелинейных искажений на шумовом сигнале" https://www.vegalab.ru/content/view/172/52/

http://www.reference-audio-analyzer.pro/news14.php

Основной особенностью тестов является получение спектров в широком диапазоне амплитуд, что крайне затруднительно получить в каком-либо софте или измерительном комплексе. На разноцветных сонограммах затруднительно сопоставлять цвет с уровнем, а отдельные спектры в хорошем разрешении ни у кого терпения не хватит сохранить и структурировано выложить. Экспертная оценка в виде "я посмотрел, повертел, сделал выводы и выкладываю два-три графика" часто несет опасение, что смотрелось невнимательно, а выложенные графики сделаны в иных условиях, нежели подобные графики от других устройств. В отчетах Reference Audio Analyzer используются одни и те же тестовые сигналы, а широкий набор амплитуд позволяет делать сравнения между графиками для близких мощностей или амплитуд.

Новые протестированные устройства будут постепенно добавляться.


Вопросы, замечания, наблюдения, пожелания...

[romanrex]

mellowman,
Т.к. Burst Decay строит график к периодам, то возникает вопрос, почему он сразу не называется Period Decay? Явно какая-то ассоциация была вроде "водопады" для трехмерных сонограмм. У нас "водопады" не прижились, получились "ваттерфолы" . Вполне возможно, что изначальное значение относится именно в полураспаду ядра, т.к. горизонталь времени логарифмически искажается от частотной области и это дает прямую связь с постоянно половинчатым делением. Возможно правильно это перевести как "Ядрёное затухание спектра"

Ну 1) можно рисовать функцию

Попробую, как дойдут до этого руки.

[Audiomaniac]

Что бы программа меньше ошибалась, надо вручную делать обрезку начала и конца трека. Что бы это начало пометить, надо добавить в исходную запись импульс, как это делают при видеосъемке, щелкая специальной квадратной (не знаю как называется). И по всплеску-иммульсу отрезать начало для простой синхронизации.

Строб.

Вот это было бы реально круто для проверки усилителей.

[mellowman]

mellowman,
Т.к. Burst Decay строит график к периодам, то возникает вопрос, почему он сразу не называется Period Decay? ... Возможно правильно это перевести как "Ядрёное затухание спектра"

Не, Period Decay — периодическое затухание (как кардиограмма, ^\___^\___) , не то. А burst — я ж из словаря привёл цитату, там есть такой смысл — пакет, "пачка сигналов одновременно". Возможно автор и задумывал ядрёную игру слов, но вряд ли. Для меня интуитивнее было бы групповое время затухания, но группа в "групповое время задержки" означает немного другое, может поэтому пришлось другой термин использовать.

Попробую, как дойдут до этого руки.

Если что — это я сильно утрировал, там либо интерполировать надо, или лучше исходные точки x,y брать из массива, если что — могу немного адаптировать пример

[Костя Мусатов]

Считаю картинку водопада неудобной для сравнения и понимания. Гораздо информативнее ее представление в форме сонограммы, хотя она выглядит не так красиво. Не редко на на этих затухающих спектрах появляется горб после ямы, в режиме водопада его почти невозможно заметить. А в режиме сонограммы все как на ладони.

[romanrex]

групповое время затухания

Это подразумевает шкалу по времени и по сути является обычной сонограммой, ведь график ГВЗ - это просто линия, которую нанесли на сонограмму по максимальной мощности сигнала. Где резонансы были, там отклонения и получили. При этом шакала времени для каждой частоты едина.


В качестве пояснения слепил картинку. Разноцветные тонкие линии, это искажение сетки времени, где в QSD они линейны по отношению к частоте, а в BD в области низких частот фактически сливаются.
На BD видно всю линию ГВЗ целиком, а в стандартном QSD видно максимум треть или четверть, т.к. остальное уходит в области низких частот уходит рамки графика, а в области высоких сливается в 0.

Т.е. в исходным смысл было заложено именно такое искривление. Если из разряда ассоциаций "водопада", то проще не переводить а использовать более близкое по смыслу название в визе "затухания к периодам"

---------- Сообщение добавлено 12.48 ---------- Предыдущее сообщение было 12.45 ----------

Костя Мусатов,
Картинки водопадов любят строить в произвольных масштабах и из них действительно тяжело вытащить точные значения. Сонограммы аналогично не подарок, т.к. в них хорошо видно частоту и "ямы", но по цвету тяжело вычислить амплитуду, особенно, когда хочется увидеть относительную амплитуду от исходного сигнала, сопоставляяя красный цвет с зеленым и рядом синий с розовым. На водопадах такое более наглядно.

---------- Сообщение добавлено 19.21 ---------- Предыдущее сообщение было 12.48 ----------

Каким должен быть тест на музыкальных или любых других сигналах.

1. Выбор треков, сочетающих все жанры и всевозможные участки под субъективные характеристики, включая атаки, бинауральность, основные инструменты и т.п.. Что бы потом никто не сказал, что все это фигня, в треке не было скрипки или метал-запила. Когда стоит задача собрать музыкальную коллекцию в плеер на коротких треках, то общее количество треков меньше 50-ти никогда на получается (сбор типовых жанров и т.п.).
2. Конечная длина трека должна быть не более 2-5 минут, т.к. весь тест должен занимать не более часа на запись. Будет больше – не хватит терпения его сделать с большим количеством усилителей и ЦАП.
3. Далее начинаем тесты. В случае с ЦАП все просто, нужен всего один прогон, выставляя уровень громкости на максимум с линейного выхода.
4. В случае с усилителем нам надо прогнать тестовый файл как без нагрузки, так и под нагрузками. Для усилителей АС, это 4 и 8 Ом. Итого три прогона уже. Далее, слушаем усилители на разной громкости и соответственно прогнать надо на разных уровнях с шагом в 6, 9 или 12 дБ. Для диапазона в 60 дБ, с шагом 6 дБ это десять раз на нагрузку. Итого – 3x10 = 30 раз. Соответственно, если под тест выделяем час, то тестовый трек должен быть не более 2 минут.
5. Решаем вопрос регулировки громкости. Регулируем или вручную, что муторно, или пускаем на воспроизведение с ЦАП с изменением уровня громкости программно. Но многие ЦАП дают повышенные искажения в области -9~-20 dBFS и их надо как вычесть, иначе тест будет не столько усилителя, сколько ЦАП.
6. И конечно записанный файл резать и скармливать в диффмейкер
7. Протестировать надо широко распространенные устройства разных клакссов и конструкций, без редких авторских, которые мало кто слышал или видел только на фото. Или при прослушивании попадал под чары разработчика и уходил с уверенностью, что звучало волшебно. Устройств (усилителей) должно быть 3 или 4 десятка.

Вот после такого можно говорить о чем-то серьезно. И именно по такому принципу развиваются тесты в RAA (и являются довольно титанической работой).

[mellowman]

http://reference-audio-analyzer.pro/img/bd.gif
В качестве пояснения слепил картинку. Разноцветные тонкие линии, это искажение сетки времени, где в QSD они линейны по отношению к частоте, а в BD в области низких частот фактически сливаются.
На BD видно всю линию ГВЗ целиком, а в стандартном QSD видно максимум треть или четверть, т.к. остальное уходит в области низких частот уходит рамки графика, а в области высоких сливается в 0.

Наглядно и красиво, но тут точные значения тоже нелегко рассмотреть же? И "динамику" затухания отдельного резонанса

Каким должен быть тест на музыкальных или любых других сигналах.

1. Выбор треков, сочетающих все жанры и всевозможные участки под субъективные характеристики, включая атаки, бинауральность, основные инструменты и т.п.. Что бы потом никто не сказал, что все это фигня, в треке не было скрипки или метал-запила. Когда стоит задача собрать музыкальную коллекцию в плеер на коротких треках, то общее количество треков меньше 50-ти никогда на получается (сбор типовых жанров и т.п.).

Т.к. этот тест человеку не надо слушать человеку, и чем больше данных — их потом ещё и больше анализировать, то можно максимально сократить время если считать, что со временем характеристики не сильно меняются (одинаковый вход в разное время даёт одинаковые искажения). И тогда по секунде синус-запил-бочка-снер-хор-орган-ревер-стекло-вилка-ложка-треугольник, но конечно сильно меньше 2х минут наверно не получится.

1. Далее начинаем тесты. В случае с ЦАП все просто, нужен всего один прогон, выставляя уровень громкости на максимум с линейного выхода.

У некоторых при максимуме растут искажения, лучше пожертвовать 2-3-4 бита, 20 бит дают динамический диапазон больше, чем ограничивается минимальным шумом любого резистора. Влияние шума резистора понятно тоже увеличится, но вроде должно быть всё равно ниже уровня слышимых искажений.

1. В случае с усилителем нам надо прогнать тестовый файл как без нагрузки, так и под нагрузками. Для усилителей АС, это 4 и 8 Ом. Итого три прогона уже. Далее, слушаем усилители на разной громкости и соответственно прогнать надо на разных уровнях с шагом в 6, 9 или 12 дБ. Для диапазона в 60 дБ, с шагом 6 дБ это десять раз на нагрузку. Итого – 3x10 = 30 раз. Соответственно, если под тест выделяем час, то тестовый трек должен быть не более 2 минут.

Может уменьшить число уровней громкости, а добавить тест на колонки (6Ω + 1mH)?

1. Решаем вопрос регулировки громкости. Регулируем или вручную, что муторно, или пускаем на воспроизведение с ЦАП с изменением уровня громкости программно. Но многие ЦАП дают повышенные искажения в области -9~-20 dBFS и их надо как вычесть, иначе тест будет не столько усилителя, сколько ЦАП.

Можно реле переключать (на arduino/raspberry pi-подобных легко делается)

Вот после такого можно говорить о чем-то серьезно. И именно по такому принципу развиваются тесты в RAA (и являются довольно титанической работой).

Вот это действительно титанически!

[romanrex]

Может уменьшить число уровней громкости, а добавить тест на колонки (6Ω + 1mH)?

Для первых пяти-шести наоборот шаг будет под 1 дБ, а потом должно быть принято решение, где шаг останется подробным (в области близкой к клиппированию), а далее уже более редкий, но так, что бы можно было подобрать схожую мощность между мощным и слабым усилителем.

Можно реле переключать (на arduino/raspberry pi-подобных легко делается)

Можно, но это ведь надо сделать, а в идеале автоматизировать

[mellowman]

Можно, но это ведь надо сделать, а в идеале автоматизировать

Ну как раз же идеально подходит для автоматизации?

Подключил 8 усилителей, пошёл спать. К утру они все проверились

[romanrex]

Ну как раз же идеально подходит для автоматизации?

Подключил 8 усилителей, пошёл спать. К утру они все проверились

На видео выглядит интересно

[mellowman]

Там ещё в похожих видео есть на 32 реле через микросхему.

Как я себе представляю конвейер — включаем 1й усилитель "в розетку" 220В, ждём 10 минут, подключаем вход и выход, ждём пару секунд, запускаем тест 6-10 раз на разной громкости и нагрузке (через буферизующий со своим клоком USB ЦАП если Pi), в начале последнего теста включаем следующий усилитель на прогрев, после теста переключаем входы/выходы ждём пару секунд и по новой. Т.е. в каждый момент 5-6 реле включено: 1 220В, 1 селектор входа, 1 селектор выхода, 1 громкость, 1 выбор нагрузки, и 1 220В прогревающийся следующий подопытный. Немало, но на общем фоне вроде не много.