O zniekształceniach fazowych

[jar1]

>misiomor

 

Weźmy sygnal składajacy się z 1 kHZ i 2 kHZ. Wypadkowa amplituda po pół okresie (w stosunku do 1 kHz) będzie równa zero.

Jesli teraz sygnał 1 kHz pozostawimy bez mian a przesuniemy fazę dla 2 kHz, to po tym samym czasie (połowa okresu 1 kHz) wypadkowa nie bedzie już równa zero. Czyż nie tak?

[jacek_zagaja]

Ale dzwiek jest jak z zaswiatow. Faza poza wyselekcjonowanymi przypadkami jak asymetryczne fronty falowe instrumentow detych ma znaczenie przy stereofoni. No niestety mikrofony musza byc parowane. Pytanie tylko czy faza powinna byc liniowa czy tylko identyczna w obu przetwornikach? Chyba kazdy sie zgodzi ze linearyzacja fazy w glosnikach poprzez DSP poprawia lokalizacje (i wielkosc instrumentow), a niektorzy slysza wiecej detali (efekt maskowania jest tez dyskutowany przy znieksztalceniach fazowych).

 

I ostatnia kwestia jak sie ma ITD do zaburzen fazowych i lokalizacji ponizej 1.5kHz. Rozdzielczosc ITD wynosi az 3mm a systemy wielodrozne takiej precyzji nie maja z reguly. Wciaz jestem zafacynowany przestrzenia dzwiekowa Mangera MSW w konfiguracji bipolarnej z reflektorem (nagrania binauralne).

[lancaster]

jar, "Nierównomierność charakterystyki fazowej w paśmie skutkuje zmianą widma amplitudowego."

???

Między głośnikami ? Sumaryczne ciśnienie ? No wiadomo...

...w wersji dla uparciuchó wnie majacych pojecia o zgraniu fazy można pewnie dowalic dobroć filtru i podnieść ciśnienie jednego z głośników w paśmie podziału tak by sumaryczna amplituda była w miarę OK. Widziałem juz takie "dzieło":)...gdzie w torze(2rząd elektryczny) tweetera(19mm Scan Speak) był kondensator ponad 15uF i cewka ok. 0,33mH :)

 

Pozdrawiam

[misiomor]

Jar1:

 

Jest jak piszesz - wartość chwilowa po pół okresu 1k się zmieni (jak zamiast sinusa 2k dodamy np. cosinus a więc przesuniemy fazę). Nie zmieni się jednak widmo amplitudowe, ciągle będą 2 prążki odpowiadające 1k i 2k.

[outsider]

MariuszH, 1 Lis 2007, 08:06

 

>Outsider, jest taki efekt, wykorzystywany przez gitarzystów, klawiszowców etc, nawywa się "phaser".

>Nie robi nic innego... A jakoś słychać właśnie :-)

 

Dwie uwagi:

 

1. Mamy tu sumowanie przebiegu z przetwornika z przebiegiem zmodulowanym fazowo.

2. Fazer wprowadza zmienne w czasie przesunięcie fazowe - inaczej niż korektory.

 

Z (1) wynika skutek amplitudowy. z (2) wynika zmienność w czasie, czego korektory fazy nie wprowadzają. Słyszymy skutek (1) i (2) - co nie oznacza, że słyszymy fazę. Tak na marginesie - każda modulacja (fazowa również) dodanie do pojedynczego prążka cżęstostliwości wstęg bocznych, czyli częstotliwości nieobecnych w sygnale przed modulacją: to więcej niz zmiana amplitudy. Przy dźwięku niesinusoidalnym te wstęgi boczne pojawiają się wokół każdej składowej harmonicznej. A wstęgi boczne ucho zauważa z pewnością.

[outsider]

lancaster, 1 Lis 2007, 10:45

 

>jar, to też słychać, choć już nie tak bardzo upierdliwie.

>Podłacz sobie kolumny w fazie i przeciwfazie(względem wzmacniacza, a nie względem siebie)...niby nie

>powinno byc słychać a słychać.

 

Nie byłoby słychać przy doskonale identycznych kolumnach, w komorze bezechowej, przy umieszczenu słuchacza idealnie na osi zestawu... Warunki nie do spełnienia - przynajmniej pierwszy, drugi może zastąpić odsłuch w przestrzeni otwartej - byleby gruntu tez pobliżu nie było bo odbija :-). A trzeci wymagałby słuchania jednym uchem.

[jar1]

>misiomor

 

Tak jest. Z tym, że my nie słuchamy 'prążkowo'. ;-) W jednej chwili na wyjściu wzmacniacza zawsze jest jedna wartość napięcia. W jednej chwili mamy jedynie jedną wartość tego napięcia na zaciskach kolumny. Oraz w jednej chwili mamy dokładnie jedną wartość ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu. A jeżeli te chwilowe poziomy amplitudy są różne - to i to co słyszymy też.

[misiomor]

Jar1:

 

Fazoczułość ucha będzie jeszcze długo tematem sporów. Choćby 100 audiofili jej nie usłyszało w testach ABX to i tak znajdzie się 101-szy twierdzący że słyszy.

 

Na pewno jednak czasem da się rozróżnić sygnały różniące się tylko relacjami fazowymi między składowymi - jeżeli system na którym słuchamy jest nieliniowy, na forum madisound eksperymentowali z all-pass'ami i wychodziło że jeżeli dawało się usłyszeć rożnicę to tylko w zakresie niskich tonów gdzie głośniki są silnie nieliniowe i zaburzenie relacji czasowych między składową podstawową a harmonicznymi w widmie instrumentu skutkowało innym nakładaniem się harmonicznej naturalnej na dodawaną przez głośnik - a więc efekt był jak najbardziej w dziedzinie amplitudowej a nie fazowej.

[misiomor]

sorry, w końcowym zdaniu zamiast:

 

" - a więc efekt był jak najbardziej w dziedzinie amplitudowej a nie fazowej."

 

powinno być

 

" - a więc efekt był jak najbardziej w dziedzinie amplitudowej a nie TYLKO fazowej."

[jar1]

>misiomor

Ja zastrzegłem się, że dotyczy to nieliniowości w przesunięciu fazy w zakresie pasma słyszalnego. Jeśli przesuniemy całość o taką sama stałą czasową - nie powinno być słyszalne. A jeśli już, to z innych powodów niż to początkowe przesunięcie fazy.

[misiomor]

Przesunięcie całości o taką samą stałą czasową ozncza: czy CD puszczone o godzinie 10:34:21 brzmi inaczej niż o 10:34:22. W kontekście astrologii, new age itd. problem niekoniecznie jest banalny...

 

Ja sam jestem raczej sceptykiem jeżeli chodzi o słyszalność zniekształceń fazowych jako takich, jeżeli obie kolumny pary stereo zniekształcają fazę tak samo, to nie ma problemów ze słyszalnością nawet najbardziej zakręconych efektów przestrzennych takich jak źródła pozorne zupełnie poza bazą stereofoniczną (np. kule uderzające w ścianę z boku słuchacza).

[jar1]

>Przesunięcie całości o taką samą stałą czasową ozncza: czy CD puszczone o godzinie 10:34:21 brzmi

>inaczej niż o 10:34:22.

 

No, tak to wygląda ;-)

 

Ale, gdy mamy duże nieliniowości w opóźnieniach.... może byc chyba róznie. Wyobraxmy sobie że słuchamy uderzenia w bęben. Jeśli częstotliwości nizsze zaczną dobiegać szybciej do nas niż wyższe - to różnica może być słyszalna.

[misiomor]

Jeżeli kolumna wprowadza przesunięcia fazowe, to uderzenie w bęben zostanie istotnie zniekształcone w sensie przebiegu czasowego.

 

Pytanie czy jest to słyszalne - tęgie głowy nad tym myślały, eksperymentowały i do konsensusu nie doszły. Taki np. Linkwitz uważa że zniekształcenia fazowe wnoszone przez np. zwrotnicę akustycznie 4-tego rzędu są niesłyszalne same w sobie.

[muls]

ksiązka jak wyzej strona 38.Przedstawiono tam przykłady dwóch przebiegów złozonych z czest.Podstawowej oraz drugiej i trzeciej harmonicznej.Druga i trzecia były tak poprzesuwane o 90 stopni wzgledem reszty że przebiegi wyjsciowe stanowiły zupelnie rózne przebiegi.Cytat" co jednak ciekawe nawet po tak duzej zmianie w kształcie fali,spowodowanej przesunieciem zwiazków czasowych jej składowych,ludzkie ucho nie zauwaza wprowadzonych zmian.Innymi słowy,bedziemy słyszeć BARDZO podobnie obie fale przedstawione na rys...."Zwrócmy uwage jedna 90 - druga 90 +.Beda jeszcze inne kawałki.

[senicz]

Wydaje sie ze ucho czlowieka nie wykrywa fazy sygnalu??? ale jak przelaczasz glosnik sredniotonowy w kolumnie w przeciw fazie do wysokotonowego to slyszysz wyrazna zmiane. Czy to jest odczucie zmiany fazy czy fale akustyczne od glosnikow sie wzajemnie znosza? oczywiscie w zakresie wspolnoty sygnalu z jednego i drugiego glosnika? jak wytlumaczyc efekt polegajacy na rozjechaniu sie zrodel dzwieku na dwa w jednym polaczeniu sredniaka na subiektywne odczucie jednego zrodla w innym?

[misiomor]

Wygenerowałem sobie takie przebiegi - podstawowa 200Hz i trzecia harmoniczna dodana w ilości 10% na 2 sposoby:

 

- "clipping" a więc f(x)=sin(x)+0.1*sin(3*x)

 

- "zero crossing" f(x)=sin(x)-0.1*sin(3*x)

 

I rzeczywiście różnic nie słychać.

[muls]

natomiast jest tak zwane zjawisko pierwszeństwa lub Hassa.Kazdy dzwięk tzn bezposredni lub odbity dochodzący do ucha w ciągu do 50 ms jest łaczony i odbierany jako jeden, ale o zwiekszonej głosności.Najlepiej to sie sprawdza w zakresie 20-30 ms.Ale bardzo krótkie opóznienia mniejsze od 1ms maja wpływ na rozróznianie kierunku dochodzacego dzwieku.Wieksze opóznienia nie maja wpływu na rozpoznawanie kierunku.Strefa rozrózniania echa zaczyna sie od 60 -100ms.Haas napisał.Te pierwsze odbicia zwiekszaja głosnośc dzwieku i powoduja wrażenie polegajace na rozszerzeniu żródła dzwieku żródłowego mimo że żródło echa nie jest juz akustycznie odbierane.

[senicz]

Moze zbyt slaby sygnal tej harmonicznej?

[muls]

musicie sobie jednak panowie zdac sprawe że to sa przypadki skrajne.Muzyka to nie jest ciagły sygnał.Ton musi trwac długo zeby był tonem.Wysokośc dzwieku odbierana tylko w PEWNYM stopniu odpowiada czestotliwości.Spiew to tylko krótkie zgłoski ,fortepian to nie harmoniczne albo nie tylko- tak jak i inne instrumenty.

[muls]

ciekawostka dla senicza.Jak wpuscimy do jednego ucha 23 khz a do drugiego 24 khz to mimo niesłyszalno/sci obu usłyszymy róznicowa o duzym natęzeniu 1 khz.Jesli puscimy 1000hz.1200.hz 1400hz to umysł wytworzy podstawowa 200hz.I takie tam cuda.Równiez że barwa orkiestry zalezy od miejsca na widowni.Pierdoły.

[lancaster]

Muls oczywiście ze barwa, rozdzielczosć a nawet dynamika(rozpietośc) zależy od miejsca na widowni...fale odbite itp...mozna to traktowac jak zniekształcenia fazowe harmonicznych oczywiście...

...ale moze na poczaek skupmy sie na banalnej(:)) sytuacji w której słucha sie np. 3m od zestawów idealnie rozsyawionych. Będzie słychać zmiany fazy ?

Załózmy eksperyment:

Układ 2 way podłączony do urzadzenia, które symuluje działanie filtrów(np. 2order elektryczne w obu gałęziach) tak by wypadkowa dawała płaski spl...ale tak jak to najcześciej bywa same głośniki nie były w całym paśmie średnich tonów idealnie we fazie względem siebie.

- drugie podłaczenie - to samo tylko urządzenie po pomiarze głośników poprawia równiez faze(zmieniajac pewnie wartosci elementów filtrów dajace poprzednio płaskie spl)...tak by wypadkowe spl było identyczne....

....głosniki to moim zdaniem najcięzszy do opanowania element toru audio.

[senicz]

Czyli kosci znieksztalcaja dzwiek. Bo te 1k bez zjawiska piezo kosci nie sposob uslyszec.

[misiomor]

Lancaster, 1 Lis 2007, 20:01

 

"Poprawa" fazy niekoherentnego czasowo zespołu głośnikowego 2-way jest niemożliwa - taki filtr gdyby istniał, musiałby wygenerować oscylacje, na dodatek rosnące w czasie.

 

Sposoby osiągania koherentności czasowej są dość wredne pod innymi względami:

 

- szerokopasmowce - zniekształcają jak diabli

 

- zwrotnice 1st order - przeciążają gwizdek a i tak koherentność czasowa nie jest idealna

 

- aktywne zwrotnice subtraktywne - dno kompletne, nie do realizacji praktycznej skoro powyżej podziału woofer gra głośniej niż tweeter a więc jego roll-off skaszani fazę jak cholera

 

- zwrotnice cyfrowe na symetrycznych filtrach FIR - tutaj niestety pojawia się problem z pre-echem, które co prawda można dość skutecznie zwalczyć na osi odsłuchu (pre-echo woofera będzie się odejmować z tym od tweetera) ale powyżej i poniżej osi będzie kiszka (nienaturalne odbicia od podłogi i sufitu). Może koaksjal Seasa ze zwrotnicą cyfrową dałby namiastkę punktowego, koherentnego czasowo źródła dźwięku? Nawet umiałbym coś takiego zaprojektować (DSP programować potrafię - Motorolę 563xx oraz TI C6000, koaksjala również ćwiczyłem) ale nie bardzo mi się na razie chce... Poza tym jak efektywności przetworników się zmienią względem siebie (inny egzemplarz głośnika, zmiana parametrów z czasem) to pre-echa przestaną się odejmować idealnie.

[misiomor]

Jeszcze jedno - pre-echo w koaksjalu ze zwrotnicą na DSP będzie generować harmoniczne (każdy głośnik zniekształca nieliniowo) - i wcale nie jest powiedziane że harmoniczne od woofera będą takie same jak te od tweetera, tylko w przeciwnych fazach. Tak więc będziemy niepokojeni jeżeli nie samym pre-echem, to przynajmniej jego harmonicznymi.

[misiomor]

Z powyższych względów dawno dałem sobie spokój z próbami osiągnięcia koherentności czasowej. Jak nie można czegoś zwalczyć, to trzeba to polubić.

[jar1]

misiomor, 1 Lis 2007, 19:19

 

>I rzeczywiście różnic nie słychać.

 

W przypadku powatarzajacego sie w czasie takiego sygnału - tak na pewno jest. Ale, muzyka, uderzenie np. w bębny,itp. to nie jest stały w czasie sygnał. Trudno chyba decydowac o tym, słychać czy nie na podstawie odsłuchowania dwóch czy trzech złożonych sinusów.

aktem jednak jest, że sygnały na wyjściu sa różne. Pytanie, kiedy ucho to 'rozróżni'.

[muls]

jar..co znaczy rózne?.Jesli przesuniete w fazie mniej niz 1 ms to róznica połozenia .Jesli więcej to nic.

 

senicz...Nie kosci ,tylko cały układ- młoteczki,kowadełka,strzemiaczka.cała nielinowośc pod kazdym wzgledem.20 % ksiazki

[jar1]

>muls

Różne, jeśli przesunięcia w fazie są różne w zależności od częstotliwości.

[jacek_zagaja]

Misiomor - nie przejmuj sie pre-echem. Pisalem juz na forum ze nie jestem go w stanie uslyszec wytezajac sluch, porownujac filtr liniowo i minimalnofazowy zrealizowany jako zwrotnica powiedzmy 100-10kHz z ostrymi zboczami.

 

Na razie wiekszosc convolverow na rynku to wciaz przerobione komputery PC. Brakuje przystepnych modulow DSP z wejsciami i wyjsciami cyfrowymi z mozliwoscia latwego ladowania filtrow FIR.

[misiomor]

Jacek_Zagaja:

 

Twierdzisz że nie słyszysz pre-echa. Zniekształceń fazowych też nie słyszysz skoro nie ma Twoim zdaniem różnicy pomiędzy zwrotnicą na filtrach minimalnofazowych o ostrych zboczach (a więc mocno zniekształcających fazę) a realizowaną na filtrach FIR o fazie liniowej (generujących za to pre-echa).

 

Tak więc nie bardzo widzę po co w ogóle miałbym się zabierać za cyfrowe zwrotnice.