znieszktałcenia czasowe w kolumnach

[misiomor]

Graaf:

All-pass vs zwrotnica - te zdesynchronizoane składowe w obszarze "współpracy" - w dobrej zwrotnicy nie są one zdesynchronizowane a dźwięk z obu głośników sumuje się akustycznie do charakterystyki fazowej zbliżonej do all-passa. Vide pomiary stereophile takiego np. KEF Reference 207/2:

http://stereophile.com/floorloudspeakers/208kef/index4.html

"Turning to the time domain, the KEF\'s step response (fig.8) shows that each of the five drive-units (four if you count the twin woofers as one) is connected with positive acoustic polarity. It also shows that while the speaker is not time-coincident—the outputs of successively lower-frequency drivers arrive successively later in time—it is time-coherent, in that the step response of each unit smoothly hands over to that of the next lower in frequency. This correlates with the superb integration of their outputs seen in the frequency domain (fig.4)."

Trzy podziały akustycznie 4th order, odp. na skok napięcia jest bardzo zbliżona do trzech all-pass\'ów (2nd order - odpowiadającym zwrotnicy 4th) jeden za drugim.

Co do tej rozdzielczości czasowej ucha - do publikacji zajrzałem, co prawda sporo rzeczy jest opisanych dość pobieżnie, w sposób wymagający wejścia w używaną tam terminologię (najlepiej poprzez jakiś kurs psychoakustyki czy fizjologii słyszenia), wniosków nie neguję, choć uważam że sprawdzenie istotności zachowania struktury czasowej dla jakości dźwięku hifi (w porównaniu do innych rodzajów zniekształceń) wymagałoby jednak studiów ukierunkowanych na ten konkretny problem. Własnych eksperymentów w tej dziedzinie nie prowadziłem z następujących powodów:

- Wszystkie szerokopasmowce jakie do tej pory słyszałem brzmiały fatalnie. Nie tylko dla mnie - kiedyś słuchałem Mangera na AS w towarzystwie nie-audiofili, kompletnie nie uprzedzonych ani nie podjaranych do tej technologii. Po chwili stwierdzili że muli i zniekształca (podobnie jak ja) więc sobie poszliśmy.

- nawet chwalony (powściągliwie co prawda) przez Zapha Jordan ma jednak mocno postrzępione SPL pomimo wygładzania jakie zaaplikował Zaph. 8dB różnicy między 11k a 14.5k nie wyglda IMHO najlepiej. Zniekształcenia nieliniowe też spore i to z przewagą nieparzystych harmonicznych i bardzo wysokim poziomem 5-tej (co sugeruje bardzo wysokie zniekształcenia intermodulacyjne zwłaszcza że ten sprzęt przetwarza całe pasmo). Dlatego jeszcze nie rzuciłem się do kupowania tego wynalazku.

- w dawniejszych czasach bawiłem się na komputerze efektami 3D (Diamond Monster Sound MX300) i nie-koherentne czasowo kolumny jakoś nie przeszkadzały w osiągnięciu wrażenia że uderzenia kul z karabinu w ścianę słychać z kierunku "godzina 4" na normalnym setup\'ie stereo.

Zdaję sobie sprawę z roli autosugestii w audio (w żadnym razie nie potępiam - w końcu chodzi o przyjemność i zabawę) - i że zwolennicy szerokopasmowców potrafią bardzo sugestywnie opowiadać jak to struktura czasowa jest niezwykle ważna i jak jej zachowanie pozwala "wejść" w muzykę jeżeli się na tym skupimy, pomimo oczywistych na pierwszy rzut ucha niedoskonałości sprzętu minimalnofazowego - które jednak przy odpowiednim skupieniu na strukturze czasowej stają się ich zdaniem nieistotne. Być może jestem nieumiejętny w dziedzinie skupiania uwagi na tym co istotne ale jak do tej pory większą przyjemność sprawiało mi słuchanie klasycznych wielodrożniaków optymalizowanych pod kątem płaskości SPL, kierunkowości i zniekształceń.  

Również pozdrawiam

[Molibden]

Jakie są metody eliminacji niedopasowania czasowego? Co z tym można zrobić? Na ile problem  jest poważny?

Membrana szerokopasmowca o dużym wychyleniu sama wprowadza przesunięcie fazowe czy czasowe.

Pochylenie ścianki i cofnięcie wysokotonowca nie załatwia sprawy? No bo korekcja w układzie opóźniająym jest możliwa tylko w układzie aktywnym. Czy wybranie odpowiednio wysokiej częstotliwości podziału zzmniejsza to zjawisko? Jak wpływa rzędowość filtrów (im wyższy rząd tym większe opóźnienie) - problem lezy tylko po stronie filtru dolnp rpzepustowego czy górnoprzepustowego też?

Wydaje mi się, że problem koherentności czasowej może być mały jeśli zespół głośnikowy
- jest wyrównany amplitudowo
- jest wyrównany częstotliwościowo
- ma ciągłą fazę w punkcie podziału
- konstrukcja obubowy i/lub zwrotnicy (rzędowość, typ filtru) minimalizuje te różnice
- zwrotnica ma konstrukcję "all-pass filter" i opóźnienie grupowe zmienia się w sposób liniowy

W najprostszym przypadku koherentne czasowo powinny być układy ze zwrotnicami I rzędu (elektrycznego) lub
0/I - filtracja tylko na gł. wysokotonowym, niskośredniotonowy filtrowany akustycznie.

[misiomor]

Molibden:

Zwykle koherentność czasowa rozumiana jest jako minimalnofazowość a więc przebieg fazy akustycznej związany z przebiegiem amplitudy (w kolumnach SPL) poprzez transformatę Hilberta. Płaski przebieg fazy wymagałby nieograniczonego pasma a więc jest nie do realizacji, z kolei minimalnofazowość jest tak jakby naturalna - jeżeli jakieś zjawisko fizyczne ogranicza pasmo źródła dźwięku albo zmienia proporcje między składowymi, zwykle robi to w sposób minimalnofazowy.

To jest naturalne w szerokopasmowcu (za cenę kaszany w praktycznie wszystkich innych aspektach jakości dźwięku), w zespole wielodrożnym jest niestety nierealizowalne w praktyce bez zwrotnic cyfrowych.

Jedyną zwrotnicą analogową dającą koherentność czasową byłaby zwrotnica gdzie zbocza akustyczne byłyby 1st order. Niestety gwizdek ma swój roll-off highpass, związany z rezonansem, który daje zbocze akustyczne 2nd order, do tego jeszcze filtr i razem jest 3rd a więc kaszana poniżej podziału jeżeli spróbujemy wyrównywać centra akustyczne i łączyć w polaryzacjach zgodnych. Od strony fizycznej zbocze akustyczne 1st order highpass jest zresztą nierealizowalne - bo wymagałoby wychyleń rosnących 2-krotnie na każdą oktawę w dół przy niezmiennej amplitudzie sygnału wejściowego - na domiar złego w prawdziwym życiu ta amplituda rośnie dla malejącej częstotliwości. Filtry all-pass niewiele tutaj pomagają a właściwie to nawet szkodzą jako że mogą one kręcić fazę tylko w stronę "przyczynową" a więc faza opada ze wzrostem częstotliwości.

Z kolei zwrotnice cyfrowe na symetrycznych filtrach FIR (i opóźnieniach kompensujących przesunięcia faz akustycznych między przetwornikami) też mają swoje problemy - chociażby to że poniżej i powyżej osi odsłuchu pojawią się pre-dzwonienia. Jak dla mnie najbardziej obiecujące byłoby zastosowanie koaksjala Seasa i zwrotnicy cyfrowej ale nie chce mi się na razie inwestować w projekt płytki ze stadem procesorów DSP (4 warstwy jak w mordę strzelił a może nawet lutowanie BGA) i przetworników D/A.

[misiomor]

Graaf:

Dla stereophile time coherency oznacza zwrotnicę z prawidłową fazowo współpracą głośników, z koherentnością rozumianą jako minimalnofazowość nie ma to wiele wspólnego - ta ostatnia to według nich time-coincidency. Tak czy siak pomiary pokazują ładną charakterystykę 3*all-pass 2nd order co dowodzi moją tezę o tym że zniekształcenia fazowe (czasowe) wnoszone przez zwrotnice są takie jak pochodzące od filtrów all-pass .

Goldmund - kiedyś analizowałem o co im chodzi i wyszło że próbują korygować charakterystykę kolumny wielodrożnej (nieminimalnofazowej) filtrem nieprzyczynowym (takim który ma oscylacje wcześniej niż impuls - a więc wyłącznie do realizacji cyfrowej gdzie możemy bez trudu zrobić opóźnienie) i to niestety opracowywanym na podstawie teoretycznych modeli kolumny głosnikowej. Jakoś mnie to nie przekonuje zwłaszcza że nie pokazali wyników pomiarów po korekcji - tylko zachwyty że brzmiało spektakularnie. Już zresztą dyskutowaliśmy o tym na AS.

Dlatego też nie bardzo widzę sens w rozpracowywaniu rozwiązań Goldmunda skoro podobnymi środkami (DSP) można zrobić kolumnę koherentną czasowo na koaksjalnym Seasie - i to ze zminimalizowanymi pre-dzwonieniami jako że źródła są współosiowe i mają jeszcze podobne charakterystyki kierunkowe na dodatek. Takie podejście IMHO rokuje znacznie lepiej niż najlepsza korekcja na podstawie modelu (którego dokładność jest IMHO mocno dyskusyjna), poza tym Goldmund chce sprzedać swoje rozwiązanie a nie dzielić się nim z takimi jak ja.

Jak czas pozwoli, może rozejrzę się za dobrymi narzędziami do projektowania filtrów FIR (albo skorzystam u znajomych) i zrobię studium jakiej mocy obliczeniowej DSP potrzeba do realizacji kolumny minimalnofazowej na koaksjalu i jakiejś sekcji niskotonowej (na pewno w d\'Appolito żeby nie było pre-dzwonień). Może nawet udałoby się to "psim swędem" na taniej płytce ewaluacyjnej.

Natomiast co do tych technicznie zorientowanych inżynierów od zniekształceń czasowych - oni próbują sprzedać swoje produkty. Dlaczego zabrnęli w rozwiązania niestandardowe czy kontrowersyjne - być może dlatego że w mainstreamowych jest za duży tłok. Tak czy siak inżynier polecający kopanie w kartonowe pudło celem dostarczenia basu dla mnie robi wrażenie co najmniej zaślepionego jakąś ideą i posady autorytetu u mnie na razie nie dostanie.

Czy jestem po stronie przyjemności - tak... Czy autosugestii - być może. Inna sprawa że kiedyś brałem udział w prezentacji systemu kina domowego z mocnymi subwooferami. Brak koherentności czasowej, stratna kompresja. Puścili "Phantom Menace", scenę wyścigu pod-racer\'ów. Wrażenie było niesamowite - wysokie SPL w niskich basach w połączeniu z dużym obrazem z projektora dawało efekt "uderzenia gorącym powietrzem" tak jakby racer przeleciał człowiekowi tuż przed nosem. Moje umiejętności w dziedzinie autosugestii nie są jednak na tyle duże żeby dostać to samo wrażenie przy pomocy koherentnego czasowo szerokopasmowca bez basu. Dlatego pozostaję sceptykiem wobec podejścia każącego mi zaakceptować wszelkie możliwe kompromisy na rzecz minimalizacji zniekształceń czasowych.

[misiomor]

Graaf:

Stereophile i używana przez nich nomenklatura - faktycznie znaczenie "time-coherent" dla Dunlavy i KEF-a się różni. Według naszego języka KEF-y nie są koherentne czasowo (minimalnofazowe). Tak czy siak przykład tego nieszczęsnego KEF-a przytoczyłem żeby pokazać że zwrotnica wyższego rzędu kaszani impuls podobnie jak all-pass i że ślepe testy z użyciem all-passa (cyfrowo w nagraniu a więc łatwo i tanio) i koherentnych czasowo kolumn mogą do pewnego stopnia pomóc odpowiedzieć na pytanie o znaczenie koherentności czasowej dla jakości dźwięku hi-fi.

Co do Dunlavy - przejrzałem ich pomiary w Stereophile i faktycznie osiągnęli bardzo zacne rezultaty w dziedzinie fazy akustycznej. Nie wiem jednak do końca jak sprawa wygląda od strony wytrzymałości mocowej i zniekształceń - jako że zwrotnice 1st order (być może zresztą zastosowali filtry z układami rezonansowymi) niestety są źródłem poważnych problemów w tej dziedzinie. Byłem kiedyś na zamkniętej prezentacji pasywnych kolumn koherentnych czasowo (z lampą i gramofonem) i średniotonowiec prawie bottomował na "rumble" z gramofonu, a konstruktor przekonywał mnie że to jest nieszkodliwe bo skupiać należy się na strukturze czasowej muzyki/dźwięku. Szkoda że Stereophile nie prezentuje indywidualnych charakterystyk poszczególnych przetworników w kolumnach Dunlavy.

Jordan - jeżeli jego wysokie i bas nie są mega-kompromisem, to nie wiem już co miałoby nim być.

Peter Walker z Quada - przy całym szacunku dla jego umiejętności inżynierskich jak również pasji, nie jest dla mnie absolutnym autorytetem w dziedzinie hifi - właśnie za ten tekst o kartonowym pudle. Z drugiej strony był rozsądny w dziedzinie kabli i wzmacniaczy...

W kwestii tego Phantom Menace - nie będę się tłumaczył z tego że również takie dzieła kulturalne odbieram z przyjemnością, zwłaszcza na odpowiednim sprzęcie. Teraz mam fazę na "Married... with Children" w oryginale - genialne teksty plus akcent i przyznaję się do tego bez bicia. Co nie znaczy że czasem nie lubię posłuchać sobie czegoś audiofilsko-akustycznego.

[misiomor]

Jzagaja:

Na pewno na etapie prototypu zwrotnica na wielokanałowej karcie do PC, koniecznie bezwiatrakowym, mogłaby być ciekawa - wielkie dzięki za propozycję, jeżeli zabiorę się za cały projekt, nie omieszkam przyjść na konsultacje.

Tym niemniej muszę jeszcze trochę pokombinować nad tematem teoretycznie - koaksjal Seasa ma tę wadę że geometrycznie wszystko jest ustalone - a przy częstotliwości próbkowania jak w CD przesuwanie o jedną próbkę oznacza ok. 20 stopni przesunięcia fazy przy 2.5kHz - precyzja jest trochę mała gdybym chciał dokładnie zabić jedno pre-echo drugim. Dlatego właśnie myślałem o filtrze nadpróbkującym i filtracji na 176.4kHz. Z tych też powodów mam pewne obawy co do potrzebnej mocy obliczeniowej. Powiedzmy że jeden filtr miałby ok. 500 tapsów (wróżenie z fusów) i już 100 MMAC\'ów jest, powiedzmy że razy dwa bo 2 kanały a lowpass można zrobić subtraktywnie i już jestesmy blisko granicy możliwości sprzętu w rodzaju C6713. A przecież wypadałoby jeszcze zrobić dolny podział który jest przy niższej częstotliwości a więc wymagałby jeszcze więcej tapsów - chyba żeby tego drania robić przed nadpróbkowaniem.

Poza tym zgadzam się z Tobą w 100% odnośnie potrzeby sparowania odpowiedzi impulsowych - a w koaksjalu są dwa niezależne układy drgające ze swoimi rozrzutami parametrów tak więc niewykluczone że projekt wymagałby zakupu np. 10 - 16 sztuk T18REX/XFC na madisound, pracowitym i starannym ich pomierzeniu a nastpnie ocenie ile w miarę spasowanych par można z tego stada mieć, ew. można próbować zamieniać gwizdki pomiędzy przetwornikami.

Te i inne przyczyny powodują że jak na razie jeszcze nie dałem temu pomysłowi "go ahead" zwłaszcza że nie jestem do końca przekonany co do opłacalności tej zabawy w ostatecznym rozrachunku.

[misiomor]

Graaf:

No cóż - na temat Exotic\'ów już pisałem na AS rzeczy następujące:

- koszty wytworzenia nie usprawiedliwiają takiej ceny. Kosz jest standardowy, 1 funt magnesu alnico kosztuje 20$ tak więc taki magnes dodaje najwyżej 40$ ponad ferryt. Nabiegunniki nie są z jakichś kosmicznych materiałów skoro indukcja to 0.8T. Spieniona guma na zawieszenie chyba też nie jest bardzo droga w produkcji, podobnie jak rzadko pleciony spider.

- cena na poziomie 1000$ na pewno wzmacnia argument "nie słyszałeś - nie krytykuj" jako że mało kto będzie gotowy wydać tyle tylko po to żeby sprawdzić czy (te) szerokopasmowce rzeczywiście się nadają

- wysoka cena na pewno wzmacnia pozytywną autosugestię, jak i efekt "padania na twarz" na wystawach w rodzaju Audio Show.

- jeżeli nawet ktoś stwierdzi że zakupił babola, będzie głośno chwalił żeby nie zaniżać ceny odsprzedaży

- taka cena najprawdopodobniej wynika z analizy rynku i dążenia maksymalizacji zysku z przedsięwzięcia pt. "robimy szerokopasmowca". Spece od marketingu pewnie uznali że sprzedają to ludziom wydającym więcej na kable a nawet sieciówki.

- cena jest minimalnie niższa niż np. PHY-HP, za to jednak renoma Seasa daje wrażenie że zrobił to wiodący producent z dużym zapleczem laboratoryjnym.

Jestem zresztą ciekawy jak wygląda sprawa powtarzalności charakterystyk tego wynalazku - ten peak przy 3k może się różnić kształtem i wysokością pomiędzy egzemplarzami - i wtedy jest rozbieżność charakterystyk impulsowych na co zwrócił uwagę Jacek Zagaja. W przetwornikach bardziej zbliżonych do sztywnego tłoka (nawet koaksjal T18REX/XFC) powtarzalność charakterystyk jest chyba jednak łatwiejsza do osiągnięcia - zwłaszcza dla przetworników z tego samego runu produkcyjnego. Różnice mogą być zresztą sprowadzone do mniejszej liczby istotnych parametrów (takich jak np. masa ruchoma kopułki itd.).

[misiomor]

Graaf, 2008-04-07 20:31:05:

To nie jest do końca tak - mając charakterystykę częstotliwościową (amplitudową i fazową) można otrzymać odpowiedź impulsową - a więc zachowanie w domenie czasu, licząc odwrotną dyskretną transformatę Fouriera. Jeżeli mamy tylko charakterystykę amplitudową to dla przetwornika minimalnofazowego (pojedynczy głośnik) możemy odtworzyć fazę przy pomocy transformaty Hilberta i następnie  poprzez IDFT otrzymać charakterystyke impulsową. Na tym bazują zresztą narzędza do wyciągania użytecznych symulacyjnie danych z kart katalogowych głośników.

To co piszą w tym papierze nt. STransform (że dwie identyczne charakterystyki częstotliwościowe mogą dać dwie zupełnie różne odp. impulsowe) jest prawdą tylko wtedy, jeżeli identyczne są tylko przebiegi amplitudy, natomiast przebiegi fazy muszą być różne.

[misiomor]

jzagaja, 2008-04-13 21:09:03:

Srona 27, testy z przesuwaniem fazy harmonicznej względem tonu podstawowego - tutaj problem słyszalności fazy jako takiej może być maskowany przez inne oddziaływanie z nieliniowościami przetwornika elektroakustycznego - zmiana fazy będzie powodowała zmianę balansu tonalnego.

Oczywiście ucho samo z siebie jest nieliniowe - i to może również dawać wspomniany efekt.

Tak czy siak lektura ciekawa, dzięki za link.

[misiomor]

Doczytałem do końca - niestety proponowane tam zabawy z filtrami wyższych rzędów i cofaniem gwizdka mocno do tyłu nie są IMHO najlepszym pomysłem - kiedyś się bawiłem w takie symulacje (3rd Butterworth w odwrotnych polaryzacjach z cofniętym gwizdkiem) i niestety trudno jest wyeliminować lokalne górki group delay o ile pamiętam (dawno to było).

Niestety - gdyby dało się praktycznie zrobić minimalnofazowość na filtrach pasywnych, takie kolumny już by dawno zdominowały rynek.

[misiomor]

Graaf, 2008-04-13 22:27:51:

Przykład Dunlavy pokazuje że da się osiągnąć minimalnofazowość. Niestety nie wiemy jakim kosztem w innych dziedzinach (wytrzymałość, zniekształcenia nieliniowe itp.). Tu leży pies pogrzebany.

Ja problem minimalnofazowości widzę tak, przez analogię z przemysłem spożywczym:

- widząc te dzwoniące step response itd. człowiek ma podobne wrażenie jakby patrzył na proces produkcji parówek czy mielonki. Zobaczy - i straci apetyt na rzecz, która mogłaby dostarczyć mu wiele radości. Pamiętam jak po całym dniu ciężkiego wiosłowania pod prąd smakuje zupa na mielonce turystycznej... Zwłaszcza jak się ma 16 lat, 190cm i 65kg (przed wyjazdem na spływ).

- dogmatyczni zwolennicy minimalnofazowosci przypominają niektóre (zwłaszcza francuskie) restauracje haute - cusine. Najwyższa jakość (przynajmniej z wierzchu), szczyt snobizmu w formie wizualnej potraw, MAŁO, skandaliczne czasy oczekiwania na kolejne talerze, atmosfera wykluczająca jakiekolwiek dyskusje (my jesteśmy najlepsi więc jak ci się coś nie podoba to znaczy że jesteś nieokrzesanym redneck\'iem - jak tekst Quad\'a o kartonowym pudle) i w rezultacie po wyjściu z takiego przybytku ma się ochotę gnać do Burger-Kinga (no chyba że jesteśmy tam w celach innych niż spożywcze).

Nie twierdzę że ten dylemat jest nie do rozwiązania, dobry koaksjal i zwrotnica na DSP mogłyby takowym być, żałuję że w tej chwili nie jestem w stanie porządnie się za to zabrać.