Показано с 1 по 13 из 13

Тема: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

  1. #1
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Почти на всех форумах, посвященных качественным системам звукового воспроизведения, постоянно, возникают споры, как нужно измерять качество работы аппаратуры. Достаточно лишь слуховой экспертизы или лучше использовать аппаратно - программные методы измерения искажений для того чтобы определить какая аппаратура работает точней или достоверней чем другая.

    Во - первых, на слух человек не всегда может отфильтровать “особый, индивидуальный” звук, например УНЧ высокого качества. Человек всегда слышит конечный звук с участием как АС, так и помещения прослушивания, как самого сильно искажающего звена в виде фильтра со своими конкретными АЧХ, ФЧХ, ВЧХ и многократными повторами сигнала из-за эффекта реверберации. Изменяя положение головы, в жилом помещении прослушивании, меняются все эти параметры, и реальный акустический сигнал изменяется очень сильно.
    Например, изменения тонального баланса или, как часто для простоты говорят, АЧХ, могут составлять примерно до +-15-25 дБ в неудачных точках прослушивания.

    Вместе с тем и сами УНЧ, сделанные на различной элементной базе и по различным схемам могут вносить определенные искажения, которые регистрируются и заметны на слух, например, в безэховой камере в одной и той же точке расположения головы относительно АС, но не так явно определяются по традиционным аппаратным методикам измерений искажений.
    Для объективной регистрации искажений собственно самих УНЧ можно просто изменить традиционные методики измерения их качества. По обычным методикам, с использованием стационарных сигналов, выявить все виды искажений, которые дают специфическую "окраску звуку" не всегда получается.

    Часто голоса экспертов разделяются почти пополам, какой УНЧ работает точней и искажает сигнал меньше. При этом УНЧ с одинаковыми параметрами могут звучать по-разному даже в безэховой камере. И если эти скрытые виды искажений, сравниваемых УНЧ заметны на слух, то их можно попытаться зарегистрировать, и в явном виде выделить в виде одного интегрального показателя качества. Такой показатель можно определить с помощью современных приборов и компьютерных, общедоступных программ, если несколько изменить традиционные методики измерения искажающих свойств УНЧ (или иных любых других устройств - четырехполюсников).
    Наиболее прогрессивной методикой анализа искажающих свойств УНЧ на сегодняшний день можно считать сравнительный анализ искажающих свойств УНЧ по звукоподобным - импульсным сигналам с широким, изменяющимся во времени спектром. В качестве таких сигналов, которые очень удобно будет сравнивать можно предложить, например, пачки импульсных сигналов с широким спектром. Например, пачки пилообразных сигналов, спектр которых простирается относительно основной гармоники до граничной частоты звукового диапазона (до 20 000 Гц). Для дополнительного усложнения формы сигнала, амплитуду таких пачкообразных сигналов можно менять по уровню во всем звуковом диапазоне частот звуковых сигналов, например, в диапазоне работы УНЧ (порядка 100-110 дБ с шагом в 5 - 10 дБ).

    Таким образом, имея на входе и выходе анализируемого УНЧ набор таких сигналов, можно будет их с высокой точностью зарегистрировать, например, на современном, профессиональном звуковом редакторе в виде соответствующих реализаций (допустим, входной сигнал - правый канал, выходной сигнал УНЧ - левый канал записи на звуковом редакторе).
    Имея эти реализации, можно будет потом выбрать одинаковые по времени отрезки входного и выходного сигнала, пронормировать эти реализации по энергии (грубо говоря, выставить одинаковый их уровень).

    Затем эти реализации нужно, в общем случае, за синхронизировать во времени (сдвинуть на звуковом редакторе одну реализацию относительно другой, чтобы они точно совпадали, если в канале есть задержка сигнала на выходе по отношению к сигналу на входе).
    Для измерения искажений УНЧ этого можно не делать. Эта операция может потребоваться для анализа искажений АС (и помещения прослушивания, если измерения делаются не в безэховой камере) в конкретной точке прослушивания.
    Имея записи на звуковом редакторе реализаций опорного и искаженного сигнала, можно найти среднеквадратическое отклонение (СКО) этих сигналов друг от друга.

    СКО ищется очень просто.

    1. Делают отсчеты амплитуды с удвоенной высшей частотой Fв.
    2. Находят собственно отклонения отсчетов друг от друга для каждого момента времени. Вычитают из отсчета одной реализации отсчет другой реализации или наоборот.
    3. Полученную разность возводят в квадрат и извлекают квадратный корень, чтобы избавиться от знака.
    4. Полученные, таким образом, КО для всех точек отсчетов суммируют.
    5. Полученную сумму делят (усредняют) на число сделанных отсчетов и получают конечное значение СКО в виде конкретного числа.

    Чем больше будет СКО, тем выше искажающие свойства, например, УНЧ. И наоборот - чем меньше СКО, тем более достоверно или точней УНЧ воспроизводит такие сложные, звукоподобные сигналы.

    Такой способ анализа искажающих свойств УНЧ (или любого другого четырехполюсника) самый точный и научно обоснованный на сегодняшнее время.

    Он позволяет зарегистрировать все виды возможных искажений УНЧ - искажения АЧХ, ФЧХ, нелинейные искажения, интермодуляционные искажения и даже инерционно нелинейные искажения (ИНИ).

    Кроме того, этот способ позволяет отразить в параметре интегрального качества работы УНЧ и другие важные параметры – уровень помех, наводок и шума УНЧ или иного узла.

    Результат получается в виде одного числа, которые легко сравнивать с другим числом – результатом анализа, например другого УНЧ. Это намного проще и наглядней, чем анализировать и сопоставлять большую группу отдельных параметров, как это имеет место сейчас.
    Понятно, что измерения по всем УНЧ должны проводиться по сигналам одного и того же типа, на сопротивлении нагрузки одного и того же типа (кстати, тип нагрузки - чисто активная или комплексная нагрузка, например, реальная АС) и её величина могут также меняться. Это целесообразно сделать, чтобы снять вопросы о качестве работы УНЧ, на различных АС, содержащих различные пассивные фильтры. Измерения СКО можно проводить и на проводах одинакового типа (это позволит ответить на вопросы влияния сечения, длины и конструкции проводов в конечный уровень искажений УНЧ). И как уже указывалось выше, длинна по времени реализаций, на которых вычисляется СКО, также должна быть одинаковой, так как при увеличении времени реализаций будет расти и СКО.

    Понятно, что по изложенной методике можно написать программу для домашнего ПК. Если кто-то напишет программу для измерений искажений по этой методике, то радиоинженерам и радиолюбителям всего мира будет на много проще при разработке и отладки новых конструкций УНЧ и другой аппаратуры.

    В этой программе желательно запрограммировать указанные выше тест - сигналы в качестве уже встроенной подпрограммы, чтобы измерения параметров всей аппаратуры в мире были унифицированными. И искажения, например, различных УНЧ можно было ранжировать по классу качества или точности воспроизведения звуковых сигналов, а также по цене.
    Споры сразу прекратятся, чей УНЧ лучший в РФ или в мире и как его цена соотносится с ценой аналогов.

    Подобные измерения можно провести, в принципе, и по любым реальным музыкальным композициям – тест - сигналам при соблюдении вышеперечисленных условий. Но для удобства синхронизации во времени реализаций лучше на них наложить короткий, импульсный, стар - стопный сигнал (для анализа искажений УНЧ этого можно не делать).

    Спортивного интереса ради можно потом провести и слепой тест и посмотреть есть ли корреляция между современными научно - обоснованными методами анализа качества работы УНЧ и методами анализа без приборов и математики - на слух – по старинке, как и 100 лет тому назад.

    Есть и другой - упрощенный способ регистрации искажений УНЧ по сигналам упрощенного типа - периодическим сигналам, например, типа 'пила' (или “пила” + несколько синусоид на НЧ частотах, например на 20, 40, 60, 150, 300 Гц) и с использованием простейшей аналоговой схемы для анализа качества работы УНЧ или измерения его интегральных искажений.

    Схема этого устройств очень простая.

    На (+) вход ОУ высокой верности подают через регулятор уровня сигнал с выхода УНЧ. А на (-) вход подают входной, опорный тест-сигнал. ОУ включен по схеме вычитающего устройства. При этом, желательно, иметь искажения ОУ не больше 0,0001- 0,0002%. И СКО ОУ должно быть, как минимум, на порядок меньше СКО ОУ хорошего УНЧ.
    Итерационно подбирая уровни сигналов, находят на таком вычитающем устройстве минимальный уровень разностного сигнала. Например, в нескольких режимах (разная мощность УНЧ и разные провода, и разные нагрузки в виде реальных АС).
    Измерения другого УНЧ проводят на тех же уровнях сигналов и с теми же тест - сигналами.

    Затем полученный, таким образом, переменный сигнал (ошибки работы УНЧ) усиливают двумя, тремя также прецизионными ОУ и усиленное напряжение детектируют.

    В качестве детектора можно использовать микросхему К157ДА1.

    Сигнал с выхода этой микросхемы подают на интегратор с постоянной времени, например 0,1-2 секунды. Этот сигнал постоянного напряжения как раз и будет отображать интегральную ошибку любого усилителя или иного четырехполюсника или даже всей системы. Его можно зарегистрировать обычным мультиметром в вид значения напряжения.

    Проведя аналогичные процедуры измерений с другими УНЧ, и измерив их ошибки работы, можно предельно точно сделать вывод, какой из УНЧ работает точней.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	схема измерени&#11.jpg 
Просмотров:	14 
Размер:	97.6 Кб 
ID:	3478
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 31.10.2020 в 21:02.

  2. #2
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Схема изм. интег&#.jpg 
Просмотров:	17 
Размер:	26.1 Кб 
ID:	3479

  3. #3
    Лишен права ответа (до 17.04.2022)
    Регистрация
    05.11.2018
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    847

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Дружище, а Вы в курсе что у Вас в схеме ошибка? Две!
    http://www.hiend-audio.pro/attachmen...161866&thumb=1

    Здесь переменное напряжение подается на диодный выпрямитель с умножением без разделительного конденсатора поэтому полуволны минус будут срезаны.
    Второе, на выходе я виду RC цепочку интегратора , это обычная цепочка АМ-детекторов и она сильно искажает продукт на выходе сама по себе из-за разных постоянных времени заряда и разряда конденсатора. То есть ваш измеритель дефект сигнала сам выдает дефектный сигнал. Применение ДА1 мало что дает и это микросхема -рудимент

    - - - Добавлено - - -

    Цитата Сообщение от Владимир R-V-A Посмотреть сообщение

    http://www.hiend-audio.pro/attachment.php?attachmentid=3479&d=1604170980


    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	схема измерени&#11.jpg 
Просмотров:	14 
Размер:	97.6 Кб 
ID:	3478
    http://www.hiend-audio.pro/attachment.php?attachmentid=3479&d=1604170980
    Эта схема ущербна и не обладает свойствами инструментального усилителя. Сравниваемые сигналы должны поступать только на входы + а входы минус должны образовать единую связь для устранения амплитудного разбаланса. Надо применять специальные мс инструментального усилителя или собрать его на ОУ, еще две штуки добавляются.
    И все равно на выходе RCцепь сама по себе искажающая. Дружище, детектированием амплитуды в современной технике ничего не достичь.

  4. #4
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Цитата Сообщение от sensonic Посмотреть сообщение
    Дружище, а Вы в курсе что у Вас в схеме ошибка? Две!
    Применение ДА1 мало что дает и это микросхема -рудимент

    http://www.hiend-audio.pro/attachmen...9&d=1604170980
    Эта схема ущербна и не обладает свойствами инструментального усилителя. Сравниваемые сигналы должны поступать только на входы + а входы минус должны образовать единую связь для устранения амплитудного разбаланса. Надо применять специальные мс инструментального усилителя или собрать его на ОУ, еще две штуки добавляются.
    И все равно на выходе RCцепь сама по себе искажающая. Дружище, детектированием амплитуды в современной технике ничего не достичь.

    Согласен, для реализации схемы удвоения напряжения нужен конденсатор. Он просто не помещался на первоначальной схеме. И второй диод я уже потом дорисовал, чтобы подчеркнуть идею, что для повышения точности измерений желательно детектировать не только положительные полу волны сигналов, но и отрицательные, если речь идет о сложных, несимметричных тест-сигналах.

    Сумматор и вычитатель можно собрать на одном ОУ. Тут просто надо правильно выбирать соотношение резисторов и помнить, что коэффициент усиления в инвертирующем и неинвертирующем плечах разный. Вот схема сложного сумматора и вычитателя разных сигналов.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	суммируещее вы&#10.jpg 
Просмотров:	2 
Размер:	52.7 Кб 
ID:	4199

    Чтобы не заморачиваться с пересчетом соотношений резисторов проще использовать еще один ОУ - инвертор. Но это приведет к добавке его шумов, если опорный сигнал низкого уровня. Схема такого измерителя может быть, например такой.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Схема изм. интег&#.jpg 
Просмотров:	5 
Размер:	38.3 Кб 
ID:	4200

    Схема интегратора никак не определяет искажения сигналов. Это обычный, классический интегратор - накопитель энергии в положительных и в отрицательных полу волнах двух сравниваемых сигналов. И постоянная времени интегратора должна быть достаточно большой, чтобы усреднить все пульсации за большое время анализа сигналов, например за 1-2 сек.

    Чем не нравится схема детектора на микросхеме, я не понял. Не нравится, ставьте обычные диоды.
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 01.05.2021 в 19:15.

  5. #5
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    В нашей семье измерителей трагедия. От механических проблем, времени и непомерной работы умер "Петрович".

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	20200131_223613.jpg 
Просмотров:	3 
Размер:	138.0 Кб 
ID:	4262 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	20200131_202439.jpg 
Просмотров:	2 
Размер:	53.4 Кб 
ID:	4263 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	20200131_202426.jpg 
Просмотров:	2 
Размер:	112.8 Кб 
ID:	4264


    Долго искал ему замену. Но все время попадались претенденты со слишком большой и круглой головой, одним словом - румыны.



    В итоге выбрал на замену "Петровичу", "Семеныча".

    Вы не смотрите, что он голубой и башка 55 размера - зато прочный и компромисс между мужчинами, женщинами и сопливыми детьми. Прочный - его головой можно играть в футбол - на века! Я за него зуб даю - не подведет и молчаливый - не как вы!

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMG_20210515_214847.jpg 
Просмотров:	4 
Размер:	61.1 Кб 
ID:	4265 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMG_20210515_214925.jpg 
Просмотров:	4 
Размер:	57.6 Кб 
ID:	4266 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMG_20210515_214933.jpg 
Просмотров:	4 
Размер:	59.2 Кб 
ID:	4267
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 15.05.2021 в 23:10.

  6. #6
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Я тут подумал о несколько измененной методики оценки качества звуковых акустических сигналов в реальном помещении прослушивания. Идея простая - в качестве оценки точности сигнала использовать к качестве критерия качества не минимум среднеквадратического отклонения сигнала (СКО) в точке прослушивания по отношению к сигналу источника, а рассчитывать как бы огибающую для импульсных тест сигналов. Эту огибающую можно получить как интерполяцию или ломаную кривую, проходящую через максимумы колебаний импульсных сигналов со стороны положительных полу волн и со стороны отрицательных полу волн сигналов. А в качестве тест-сигналов можно использовать прачки сигналов разных частот с разными уровнями и с огибающей тоже разной формы.

    Естественно, тут тоже требуется нормировка сигнала оригинала и искаженного сигнала по энергии или уровню громкости.

    Такая методика на мой взгляд, может позволить исключить очень большой разброс в значениях СКО, когда на каких-то частотах произошло большое расхождение сигналов по фазе.

    Пример, тест сигнал для простоты состоит из двух последовательно повторяющихся пачек всего лишь на двух частотах 50 Гц и 5000 Гц. Понятно, что передний и задний фронты сигнала на НЧ может быть сильно затянуты и тут встает вопрос, как выбрать смещение опорного сигнала, чтобы потом его сравнивать с искаженным сигналом.

    Если синхронизацию реализаций опорного сигнала и копии проводить по фронту сигнала (пачки синусоид) на частоте 5000 Гц, то можно с высокой вероятностью получить ситуацию, когда реализации пачки синусоид на 50 Гц будут в противофазе или с большим смещением по фазе. И формальный расчет СКО для этого куска реализаций может иметь большое значение, которое неадекватно будет отражать как бы неточность оригинала и копии.

    Вот именно для исключения таких аномально больших ошибок лучше за грубить расчет расхождения во времени не самих реализаций, а как бы огибающих импульсных сигналов.

    При этом величина разрешения во времени может быть существенно больше, чем формальное время отсчетов для расчета СКО в виде периода удвоенной частоты высших составляющих сигнала. То есть сравниваться будут не мгновенные значения отсчетов в реализациях, а как бы форма огибающих или гистограммы этих сигналов.

    В результате такого сравнения, как бы огибающих импульсных сигналов, будут точней учитываться переходные или импульсные искажения, всевозможные выбросы (звон или гул в звуке), а также затягивание фронтов за счет реверберации звука в помещении прослушивания. Регистрация в качестве ошибки как бы изменения формы огибающей импульсных музыкальных сигналов позволит получить дополнительную оценку точности работы АС и помещения прослушивания именно по музыкальным импульсным сигналам во всей полосе частот или в отдельных под диапазонах частот. С помощью такого анализа, на мой взгляд, можно будет достаточно точно и быстро оценить точность работы тех или иных АС или систем из ряда излучателей или АС, включая, например, сабвуфер.

    Попробую сейчас нарисовать графики реализаций и их огибающих. Они будут напоминать графики пачек импульсов и их огибающих, как это делают в радио сигналах, поясняя, например, принцип амплитудной модуляции и искажения сигнала за счет расхождения формы огибающей радиосигнала за счет неточности работы радиопередатчика и искажений в канале радиосвязи.

    Ну, теперь можно и не рисовать - словами объяснил суть всей этой затеи.

    Что думаете про такую методику?
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 13.08.2021 в 21:05.

  7. #7
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Вот взял такой музон в качестве тест-сигнала https://disk.yandex.ru/d/GLlISV_80EM8mw

    Такие получились по виду реализации. Верхняя - копия. Нижняя - оригинал.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	все реализации сигнала и копии примерно с одинаковой энергетикой.jpg 
Просмотров:	7 
Размер:	175.3 Кб 
ID:	4568

    А вот как эти реализации выглядят при другой развертке и огибающие этих реализаций в другом масштабе.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	копия и оригинал график 1.jpg 
Просмотров:	6 
Размер:	157.7 Кб 
ID:	4569 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	копия и оригинал график 2 с огибающей импульса.jpg 
Просмотров:	6 
Размер:	170.0 Кб 
ID:	4570

    Видно, что на этом участке времени у копии уровень одного из инструментов типа бочки на много больше, чем у оригинала и несколько другая форма огибающей. Следовательно, на этом отрезке точность повторения оригинала за счет влияния АС и комнаты будет относительно низкая. И искажения будут именно за счет энергетики и формы огибающей. Бочка бубнит в комнате достаточно громко и с заметными на глаз фронтами и повторами. а на других частотах картина может быть наоборот - по энергетике проигрыш по сравнению с оригиналом и там тоже будет снижение точности сигнала по сравнению с оригиналом уже за счет меньших, чем нужно уровней сигналов. Причем тут даже как бы уже и не столь важен вклад фазы. Можно инвертировать огибающую, но в среднем это меняет не много.

    Если тест сигнал будет состоять из большого числа достаточно коротких импульсов - для простоты прямоугольной формы и на разных частотах, то именно за счет задержки фронтов и разного уровня компонентов на этих частотах будут проявлять себя искажения АС и помещения в плане импульсных свойств и точного или не очень повторения сигнала. Конечно, если у нас стоит задача по возможности точного повторения реализаций сигнала вблизи от правого и левого уха слушателя. Эти искажения не удается выявить при традиционных способах анализа АЧХ, ФЧХ по длительным свип-сигналам.

    Тут попытался в другом масштабе получше нарисовать огибающие сигналов, но импульсы не совсем четкие были в выбранной музыке. Но даже и на этих небольших отрезках можно уловить общую идею этого метода.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	копия и оригинал в увеличенном масштабе.jpg 
Просмотров:	6 
Размер:	86.2 Кб 
ID:	4572 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	копия и оригинал в увеличенном масштабе 2.jpg 
Просмотров:	4 
Размер:	103.6 Кб 
ID:	4571 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	копия и оригинал в увеличенном масштабе 3.jpg 
Просмотров:	3 
Размер:	105.4 Кб 
ID:	4573 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	копия и оригинал в увеличенном масштабе 4.jpg 
Просмотров:	3 
Размер:	104.5 Кб 
ID:	4574

    Вот тут хороши видны различия на всем куске звукового материала и если графически вычесть например верхнюю реализацию из нижней или наоборот как это делают с СКО (находят разницы, возводят их в квадрат, извлекают корень квадратный, их складывают и делят на число таких операций) можно получить ошибку звуковоспроизведения для этого по времени и форме тест-сигнала.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Отличия реализаций 1.jpg 
Просмотров:	8 
Размер:	143.4 Кб 
ID:	4576 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Отличия реализаций 2.jpg 
Просмотров:	7 
Размер:	120.7 Кб 
ID:	4575 Грубо на глаз, ошибка воспроизведения звука для конкретной точки моего пространства прослушивания в этом конкретном эксперименте может составить где-то 20-25%. Ясно, что на другом музыкальном материале она может быть и другой - пример - все время пауза или тишина. Ошибка будет порядка 0,5 - 1% только за счет шумов помещения прослушивания.


    Понятно, что такие тест-сигналы должны быть одинаковыми и по форме и по длительности, чтобы получать сопоставимые по ошибки и для измерения качества работы разных АС и помещения прослушивания. И измерения нужно делать на сопоставимых уровнях сигнала, подаваемого на АС или звуковом давлении.

    Ну, как-то так, мне каца...
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 14.08.2021 в 00:53.

  8. #8
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Решил проверить АЧХ и искажения АС, на которых проводил эксперимент. Одна АС была АС от Сони RX-90, другая самодельная - напольник на 3 шт. 25 гдш-12д. Вот графики.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	параметры двух АС при записи сигналов оригинала и копии.jpg 
Просмотров:	8 
Размер:	172.5 Кб 
ID:	4577

    Неравномерность АЧХ определяется не только неравномерностью АС и переораженными сигналами в помещении прослушивания, но и эффектом интерференции при работе двух АС в режиме МОНО и разнесенных в пространстве по разному относительно точки прослушивания или установки микрофона (головы слушателя).

    Относительно высокий уровень шумов помещения связан с тем, что было уже поздно и громко включать АС не мог.

    Определенный завал на частотах 3-7 кГц и подъем уровня на частотах 8-14 кГц связаны с АЧХ этого конкретного микрофона. Я уже тут рассказывал. У него АЧХ имеет как раз такие характерные искажения.

    Провал на 40 Гц связан с АЧХ помещения и местами расстановки в нем АС и точки прослушивания (микрофона) и тем, что АС имеют разные АЧХ и ФЧХ.

    Другие графики с трех разных микрофонов по белому шуму и в разных точках их установки в помещении сохранить не удалось (комп глюкнул), но АЧХ примерно такая же и даже поровней, чем на картинке выше есть.

    Так что теперь сами можете судить, что собственно нелинейные искажения АС и АЧХ (АС + помещение), это не совсем полный показатель качества работы всей звуковоспроизводящей системы для конкретной точки прослушивания.

    Формально может показаться, что точность звуковоспроизведения должна быть примерно такого же порядка, как у АС по нелинейным и интермодуляционным искажениям, где-то на уровне 0,7 - 0,05%. А на самом деле, анализируя огибающие реализаций даже не вооруженным взглядом видно, что интегральные искажения звука, который будет слышать ушами человек, на порядки больше - примерно 20-30% и без учета шумов помещения прослушивания. И именно поэтому на слух такая большая разница между реальными звуками в живую и их записями, воспроизведенными в домашних условиях. Слышат эту разницу практически все.

    И тут надо использовать новые методики, чтобы не только ушами, но и машинами можно было полно, объективно и достаточно точно судить о качестве звука любой домашней системы звуковоспроизведения класса High-End.
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 14.08.2021 в 04:55. Причина: будет слушать ушами человек на много выше и составляют примерно 20-30%

  9. #9
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Цитата Сообщение от Владимир R-V-A Посмотреть сообщение
    Такой способ анализа искажающих свойств УНЧ (или любого другого четырехполюсника) самый точный и научно обоснованный на сегодняшнее время.

    Он позволяет зарегистрировать все виды возможных искажений УНЧ - искажения АЧХ, ФЧХ, нелинейные искажения, интермодуляционные искажения и даже инерционно нелинейные искажения (ИНИ).

    Кроме того, этот способ позволяет отразить в параметре интегрального качества работы УНЧ и другие важные параметры – уровень помех, наводок и шума УНЧ или иного узла.

    Есть и другой - упрощенный способ регистрации искажений УНЧ по сигналам упрощенного типа - периодическим сигналам, например, типа 'пила' (или “пила” + несколько синусоид на НЧ частотах, например на 20, 40, 60, 150, 300 Гц) и с использованием простейшей аналоговой схемы для анализа качества работы УНЧ или измерения его интегральных искажений.

    Схема этого устройств очень простая.
    Обоснование этого подхода в измерениях точности работы УНЧ и других узлов звуковоспроизводящей системы есть тут (комментарий #195) http://www.hiend-audio.pro/showthrea...4564#post14564
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 08.11.2021 в 21:15.

  10. #10
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Хотел подредактировать самый первый пост по этой теме, но нет возможности. Появились существенные уточнения. Поэтому публикую новую редакцию в этих комментариях.

    "Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения. “

    Почти на всех форумах, посвященных качественным системам звукового воспроизведения, постоянно возникают споры, как нужно измерять качество работы аппаратуры. Достаточно лишь слуховой экспертизы или лучше использовать аппаратно - программные методы измерения искажений для того, чтобы определить какая аппаратура работает точней или достоверней, чем другая. Во - первых, на слух человек не всегда может отфильтровать “особый, индивидуальный” звук, например УНЧ высокого качества. Человек всегда слышит конечный звук с участием как АС, так и помещения прослушивания, как самого сильно искажающего звена в виде фильтра со своими конкретными АЧХ, ФЧХ, ВЧХ и многократными повторами сигнала из-за эффекта реверберации. АС и КП изменяют звук на порядки сильней, чем это делают УНЧ или кабели. Даже при незначительном изменении положения головы, в жилом помещении прослушивании, меняются все эти параметры, и реальный акустический сигнал изменяется очень сильно. Особенно это заметно на высоких и средних частотах. Например, изменения тонального баланса может составлять до +-15-25 дБ в неудачных точках прослушивания.
    Вместе с тем и сами УНЧ, сделанные на различной элементной базе и по различным схемам могут вносить определенные искажения, которые заметны на слух, например, в безэховой камере в одной и той же точке расположения головы относительно АС. Но эти искажения могут не так явно проявляться при традиционных методиках измерений линейных и нелинейных искажений УНЧ. Для объективной регистрации искажений УНЧ, заметных на слух, нужно изменить традиционные методики измерения их качества или точности работы. По обычным методикам, с использованием стационарных сигналов, выявить все виды искажений, которые дают специфическую "окраску звуку" не всегда получается. Часто голоса экспертов разделяются почти пополам, какой УНЧ работает точней и искажает сигнал меньше.
    Отличия в звуке работы УНЧ экспертами регистрируются, но одним нравится, как звучит один УНЧ, а другим, наоборот, нравится звучание больше другого УНЧ. При этом УНЧ с одинаковыми параметрами могут звучать по-разному даже в безэховой камере. И если эти скрытые виды искажений, сравниваемых УНЧ заметны на слух, то их можно попытаться зарегистрировать, и в явном виде выделить в виде одного интегрального показателя качества.

    Такой показатель можно определить с помощью современных приборов и компьютерных, общедоступных программ, если несколько изменить традиционные методики измерения искажающих свойств УНЧ (или иных любых других устройств - четырехполюсников). Наиболее прогрессивной методикой анализа искажающих свойств УНЧ, или любого другого линейного усилителя , на сегодняшний день можно считать анализ искажающих свойств УНЧ по звукоподобным - импульсным сигналам с широким, изменяющимся во времени спектром. В качестве таких сигналов, которые удобно будет сравнивать, можно предложить, например, пачки импульсных сигналов с широким спектром.
    Например, пачки пилообразных сигналов, спектр которых простирается относительно первой гармоники до граничной частоты звукового диапазона (до 20 000 Гц). Для дополнительного усложнения формы сигнала, амплитуду таких пачкообразных, импульсных сигналов можно менять по уровню во всем звуковом диапазоне частот звуковых сигналов, например, в диапазоне работы УНЧ (порядка 100-110 дБ с шагом в 5 - 10 дБ).
    Таким образом, имея на входе и выходе анализируемого УНЧ набор таких сигналов, можно будет их с высокой точностью зарегистрировать, например, на современном, профессиональном звуковом редакторе в виде соответствующих реализаций (допустим левый канал записи, это входной сигнал (или тестовый или опорный) сигнал, подаваемый на вход измеряемого УНЧ , а правый канал, выходной сигнал УНЧ, записанный на звуковом редакторе). Имея эти реализации, можно будет потом работать как бы с абстрактными функциями реализации сигналов - опорным или идеальным сигналом и искаженным сигналом, например, если искажения произошли только в УНЧ. Для расчета ошибки работы системы или УНЧ нужно будет выбрать одинаковые по времени отрезки входного и выходного сигнала, пронормировать эти реализации по энергии (грубо говоря, выставить одинаковый их уровень).
    Затем эти реализации нужно, в общем случае, за синхронизировать во времени (сдвинуть на звуковом редакторе одну реализацию относительно другой, чтобы они точно совпадали, если в канале есть задержка сигнала на выходе по отношению к сигналу на входе). Для измерения искажений УНЧ этого можно не делать, поскольку сигнал на выходе УНЧ появляется практически без задержки относительно входного сигнала.
    Эта операция может потребоваться для анализа искажений АС (и помещения прослушивания) в конкретной точке прослушивания, где неизбежно будет задержка сигнала, связанная с конечной скоростью распространения звука в помещении прослушивания.
    Имея записи реализаций сигналов на звуковом редакторе реализаций опорного и искаженного сигнала, можно найти среднеквадратическое отклонение (СКО) этих сигналов друг от друга.
    СКО ищется очень просто.
    1. Делают отсчеты амплитуды с удвоенной высшей частотой Fв (или используются уже ранее сделанные, например, в звуковом редакторе).
    2. Находят отклонения отсчетов друг от друга для каждого момента времени. Вычитают из отсчета одной реализации отсчет другой реализации или наоборот.
    3. Полученную разность возводят в квадрат и извлекают квадратный корень, чтобы избавиться от знака.
    4. Полученные, таким образом, квадратические отклонения (КО) для всех точек отсчетов суммируют.
    5. Полученную сумму делят (усредняют) на число сделанных отсчетов и получают конечное значение СКО в виде конкретного числа.

  11. #11
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Текст больше 10 000 знаков, пришлось ждать 2 часа, чтобы закончить ввод информации.

    Понятно, что значение СКО может также зависеть от формы тест-сигнала. Чем более сложный по форме будет тест-сигнал для УНЧ, тем и СКО может быть больше, поскольку как бы увеличивается разрешающая способность с помощью таких тест-сигналов регистрировать искажения высших порядков, которые по другим методикам зарегистрировать очень сложно.

    Для сравнения точности работы разных УНЧ нужно использовать одни и те же тест - сигналы.

    Чем больше будет СКО для одних и тех же тест-сигналов, тем выше искажающие свойства соответствующего устройства, например, УНЧ. И наоборот - чем меньше СКО, тем более достоверно или точней УНЧ воспроизводит такие сложные, звукоподобные сигналы.

    Такой способ анализа искажающих свойств УНЧ (или любого другого линейного четырехполюсника) самый точный и научно обоснованный на сегодняшнее время. Он позволяет зарегистрировать все виды возможных искажений УНЧ - искажения АЧХ, ФЧХ, нелинейные искажения, интермодуляционные искажения и даже инерционно нелинейные искажения (ИНИ).
    Кроме того, этот способ позволяет отразить в параметре интегрального качества работы УНЧ и другие важные параметры – уровень помех, наводок и шума УНЧ или иного узла. Результат получается в виде одного числа - СКО, которые легко сравнивать с другим числом – результатом анализа, например другого УНЧ.
    Это намного проще и наглядней, чем анализировать и сопоставлять большую группу отдельных параметров, как это имеет место сейчас.

    Понятно, что измерения по всем УНЧ должны проводиться по сигналам одного и того же типа, на сопротивлении нагрузки одного и того же типа (кстати, тип нагрузки - чисто активная или комплексная нагрузка, например, реальная АС) и её величина могут также меняться. Это целесообразно сделать, чтобы снять вопросы о качестве работы УНЧ, на различных АС, содержащих различные пассивные фильтры.

    Измерения СКО можно проводить и с любыми силовыми или межблочными проводами одинакового или разного типа. Это позволит ответить на вопросы влияния сечения, длины и конструкции проводов в конечный уровень искажений соответствующих узлов звуковоспроизводящей системы (УНЧ+провод или только проводов).

    Аналогично можно измерять влияние межблочных кабелей, исключив УНЧ, а потом подключив их ко входу УНЧ.
    Длинна по времени реализаций тест-сигналов, на которых вычисляется СКО, в общем случае также должна быть одинаковой, так как при увеличении времени реализаций может расти и СКО для тест-сигналов сложной формы.
    Данная методика применима к любым линейным устройствам, как к пассивным узлам, так и к активным.

    Для измерения интегральный искажений четырехполюсников, которые выполнены, например, в виде фильтров, необходимо на их входе ставить зеркально обратный по АЧХ фильтр. И тогда можно измерять, например интегральные искажения различных типов фокорректорв, имеющую ту или иную АЧХ, например, в соответствии со стандартом RIAA. Фильтр можно выполнить в виде физического устройства или реализовать его виртуально – в виде подпрограммы.

    Изложенная кратко методика не всегда будет точно работать при анализе работы УНЧ с АС в конкретном помещении прослушивания.

    При анализе работы всей системы такая предельная точность выбора отсчетов не нужна и даже может быть вредна. Это связано с тем, что в реальном помещении прослушивания расхождения по времени различных компонентов сигнала может быть очень большим.
    В обычном жилом помещении возникают не просто фазовые искажения в пределах длины волны тех или иных компонентов сигнала, а могут быть существенные временные задержки сигналов разных частот. И на все эти искажения накладываются многочисленные повторы сигналов за счет переотражения звуковых волн от стен и других предметов в помещении прослушивания.

    Поэтому практически в любом помещении прослушивания форма реализации сигнала, например с выхода микрофона, установлено в точке прослушивания будет очень сильно отличаться от формы реализации сигнала с выхода источника сигнала (формы тест-сигнала).

    Для сопоставления точности работы всей системы с учетом искажающих свойств АС и КП лучше использовать более загубленный способ сопоставления точности работы системы с опорными сигналами.

    Он заключается в сопоставлении не мгновенных отсчетов сигналов или поиске корреляции не между мгновенными значениями или отсчетами в реализациях сигналов, а как бы анализе или сопоставлении точности повторения огибающей сигнала в точке прослушивания по отношению к огибающей тест - сигнала.

    Этот метод можно для наглядности представить себе примерно как поясняют принцип амплитудной модуляции (АМ) радиосигнала, где сигналу источника (сигналу сообщения) соответствует огибающая несущей частоты радиосигнала.
    Но это уже отдельная тема.

    В этой статье мы не будем рассматривать эту методику оценки точности работы всей звуковоспроизводящей системы в специально неприспособленном помещении прослушивания.

    Понятно, что по изложенной выше методике анализа точности работы УНЧ по мгновенным отсчетам можно написать программу для домашнего ПК или усовершенствовать уже существующие программы для измерения радиоаппаратуры, введя в них дополнительную функцию по измерению интегрального коэффициента искажений УНЧ или иного четырехполюсника.

    Прочитав эту статью разработчики программно обеспечения – программ для ПК , предназначенных для измерения различных параметров радиоаппаратуры ( Например, RMAA5.5, TrueRTA, VisualAnalyser, LoudSpeakerLAB и др.) смогут дополнить эти программы новой полезной функцией по измерению интегрального коэффициента искажений линейного усилителя электрических сигналов.

    Если кто-то напишет программу для измерений искажений по этой методике, то радиоинженерам и радиолюбителям всего мира будет на много проще при разработке и отладке новых конструкций УНЧ и другой аппаратуры высокой верности, к которой предъявляются высокие требования по линейности усиления сложных по форме сигналов.

    В этой программе желательно запрограммировать указанные выше тест - сигналы в качестве уже встроенной подпрограммы, чтобы измерения параметров всей аппаратуры в мире были унифицированными. И искажения, например, различных УНЧ можно было ранжировать по классу качества или точности воспроизведения звуковых сигналов, а также по цене.

    Подобные базы данных точности работы различных моделей УНЧ и на разной их мощности позволят покупателям осмысленно выбирать свои покупки по критерию цена-качество и станут реальной преградой завышения производителями реальных параметров своей продукции.

    Подобные измерения искажений всей системы можно провести, в принципе, и по любым реальным музыкальным композициям – тест - сигналам при соблюдении вышеперечисленных условий. Но для удобства синхронизации во времени реализаций на них желательно наложить короткий, импульсный, стар - стопный сигнал.

    Есть и другой - упрощенный способ регистрации искажений УНЧ по специальным тест- сигналам упрощенного типа - периодическим сигналам, например, типа 'пила' (или “пила” + несколько синусоид на НЧ частотах, например на 20, 40, 60, 150, 300 Гц) и с использованием простейшей аналоговой схемы для анализа качества работы УНЧ или измерения его интегральных искажений.

    Схема этого устройств очень простая. На (+) вход ОУ высокой верности подают через регулятор уровня тест-сигнал с выхода УНЧ. А на (-) вход подают входной, опорный тест-сигнал. ОУ работает по схеме вычитающего устройства. При этом, желательно, иметь искажения ОУ не больше 0,00008- 0,0002%. И СКО ОУ должно быть, как минимум, на порядок меньше СКО хорошего УНЧ.

    Итерационно подбирая уровни сигналов, находят на таком вычитающем устройстве минимальный уровень разностного сигнала. Например, в нескольких режимах (разная мощность УНЧ и разные провода, и разные нагрузки в виде реальных АС).

    Измерения другого УНЧ проводят на тех же уровнях сигналов и с теми же тест - сигналами.
    Затем полученный, таким образом, переменный сигнал (ошибки работы УНЧ) усиливают прецизионными ОУ и усиленное напряжение детектируют. В качестве детектора можно использовать микросхему К157ДА1.

    Сигнал с выхода этой микросхемы подают на интегратор с постоянной времени, например 0,1-2 секунды.
    Этот сигнал постоянного напряжения как раз и будет отображать интегральную ошибку любого усилителя или иного четырехполюсника или даже всей системы.

    Его можно зарегистрировать обычным мультиметром в виде значения напряжения. Чем меньше напряжение, тем меньше интегральные искажения УНЧ. Проведя аналогичные процедуры измерений с другими УНЧ, и измерив их ошибки работы, можно предельно точно сделать вывод, какой из УНЧ работает точней.
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 25.11.2021 в 23:18.

  12. #12
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Я тут вот, что надумал.

    По описанной выше методике можно сравнивать между собой не только аналоговые или цифровые УНЧ или иные элементы тракта звуковоспроизводящей аппаратуры, но и собственно сами цифровые системы с различным семплингом и разными стандартами сжатия информации (кодирования).

    В этом случае структурная схема и алгоритм расчета СКО (или использования упрощенного метода измерения ошибки работы системы с использованием прецизионного ОУ, детекторов и интегратора) не меняются.

    Нет принципиальной разницы для этой методики, какие узлы или элементы тракта звуковоспроизведения сравнивать между собой, если их представить в обобщенном виде - в виде некоторого "черного ящика".

    Эта методика позволяет измерять СКО любого "черного ящика", даже, если это цифровое устройство в виде АЦП-ПК-ЦАП или один из этих узлов.

    Например, таким образом можно протестировать работу ПК со звуковой картой и ответить на вопросы, например, как влияет величина семплинга на рост СКО звукового стандартизированного тест - сигнала. Или как влияет на рост СКО замена звуковой карты, установленной в компьютере пользователя на ту или иную звуковую карту - приставку к ПК.

    Понятно, чтобы потом сравнивать различные ПК или звуковые карты между собой по интегральному показателю качества (СКО или величине ошибки) желательно сразу договориться и выбрать единый тест-сигнал.

    Такие исследования можно провести на большой группе современных компьютеров и понять, например, на сколько сильно происходит рост СКО при уменьшении числа отсчетов или снижения частоты дискретизации, а также понять влияние изменения числа уровней квантования сигналов в виде изменения СКО при типовых параметров семплинга и разном кодировании сигналов.

    Далее эти данные можно будет сопоставить с измерениями СКО, например, типовых проводов или межблочных кабелей и УНЧ, чтобы понять, есть ли практический смысл увеличивать параметры семплинга, чтобы снизить искажения заметные на слух? То есть ответить на ряд актуальных вопросов современной цифровой и аналоговой звуковой техники и, в частности, на главные вопросы High-End техники.

    По этой методике можно отбирать по наименьшему СКО конденсаторы или другие радиоэлементы, которые целесообразно использовать при конструировании Hi-Fi и High-End аппаратуры, а какие радиоэлементы категорически не рекомендуется использовать, например, в ламповых или транзисторных УНЧ, фильтрах, эквалайзерах и так далее.

    По этой ссылке есть дополнительная информация, поясняющая суть и актуальность (до сих пор) этих вопросов и, описание некоторых исследований в этой области техники, сделанных зарубежными и отечественными учеными. https://web.archive.org/web/20090303...phisanaliz.htm
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 27.11.2021 в 04:38.

  13. #13
    Завсегдатай
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    2,049

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Цитата Сообщение от Владимир R-V-A Посмотреть сообщение
    СКО ищется очень просто.
    1. Делают отсчеты амплитуды с удвоенной высшей частотой Fв (или используются уже ранее сделанные, например, в звуковом редакторе).
    2. Находят отклонения отсчетов друг от друга для каждого момента времени. Вычитают из отсчета одной реализации отсчет другой реализации или наоборот.
    3. Полученную разность возводят в квадрат и извлекают квадратный корень, чтобы избавиться от знака.
    4. Полученные, таким образом, квадратические отклонения (КО) для всех точек отсчетов суммируют.
    5. Полученную сумму делят (усредняют) на число сделанных отсчетов и получают конечное значение СКО в виде конкретного числа.
    В третьем пункте можно не извлекать квадратный корень, чтобы не расходовать дополнительное время для выполнения компьютером этой операции и не повышать дополнительно ошибку вычислений компьютера. Если корень не извлекать, то физический смысл этого параметра будет в усредненной ошибке по мощности (энергетическая ошибка) работы УНЧ. А если корень извлечь, то смысл этого параметра - усредненная ошибка повторения реализации или ошибка точности работы УНЧ по напряжению.

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •