Kodėl skaitmeninis garso signalas gali būti nemėgiamas?

Audiofilas Forums Akustikos inžinerija Signalo šaltiniai, stiprinimas ir signalo apdorojimas Kodėl skaitmeninis garso signalas gali būti nemėgiamas?

Viewing 10 posts - 1 through 10 (of 21 total)
  • Author
    Posts
  • #4246
    BelasBelas
    Keymaster

      Skaitmeninė era atnešė geresnį garsą ir atpigino signalo šaltinius. Įdomu, kodėl dalis patyrusių muzikos mylėtojų sako, kad skaitmeninis garsas skamba prastai?

      Neseniai peržiūrėjau filmuką, kur įrašų studijų darbą išmanantis specialistas susitinka su labai brangios ir sudėtingos GAS savininku. Maskvietis pasakoja turėjęs labai brangių daugiajuosčių AS, bet norimo garso nei su Triangle Magellan, nei su didžiosiomis Gryphoon Poseidon, nei su daugiajuostėmis ruporinėmis ir Goto draiveriais neišgirdo. Net su ŽD ruporu daugiajuostėje GAS su Goto garsiakalbiais garsas buvo ryškus, dinamiškas, bet varginantis – ilgai tokio nepaklausysi.
      Nusprendė keisti paieškų kryptį, ėmė tyrinėti plačiajuosčius garsiakalbius. Išbandė apie 40 įvairiausių plačiajuosčių ir dabar klauso kolonėles su plačiajuosčiais AER garsiakalbiais 12 mm storio akrilo rupore. Žemųjų dažnių atkūrimą užtikrina didžiuliai subvuferiai. Visi garsiakalbiai su elektromagnetais, kurių maitinimo grandynuose seniai pamiršti gazotronai.

      Žmogus turtingas, savo pomėgiams galintis skirti bet kiek. Neseniai pats ėmėsi lituoti, turi patikimą konsultantą. Unikalioje fonotekoje garbingiausią vietą užima įrašai juostelėse, kurias klauso aukščiausios klasės studijiniais magnetofonais. Vienas jų pritaikytas atkurti pusės colio pločio profesionalias juostas.
      Untitled1Untitled2Untitled4Untitled3Padarykime pertrauką diskusijai išklausyti ir galėsime pratęsti.

      • This topic was modified 1 year, 2 months ago by BelasBelas.
      #4268
      BelasBelas
      Keymaster

        14-tą filmuko minutę pašnekovas pasakė – daugiajuostė ruporinė sistema su Goto garsiakalbiais skambėjo skaidriai, turėjo puikią dinamiką, bet garsas buvo varginantis, ilgai tokio nepaklausysi.
        23:30 minutę ištarta svarbi frazė – skaitmeną daug kartų bandžiau, ji taip viską užmuša, kad žalos būna daugiau negu naudos.
        Kiti teiginiai prieš skaitmeninį garsą nuo 16:30 minutės, kur paminėta, jog vinilo plokštelės garsas švelnesnis. Autorius sako nežinantis kodėl skaitmeninis garsas kitoks, gal yra įpratęs klausyti analoginį garsą?
        Aš matau objektyvias aplinkybes, kurias pabandysiu aprašyti.

        Taigi, kodėl GAS su plačiajuosčiais, su signalu iš magnetofono arba lempiniais stiprintuvais skamba geriau? Gal juostų skaičius yra esminis dalykas, gal filtrai viską sugadina?..
        Pirmiausia stabtelkime prie pagrindinio maskviečio GAS gelbėtojo, prie plačiajuosčių garsiakalbių.

        Plačiajuostis žemuosius atkuria visa membrana, o nuo tam tikrų dažnių darbo imasi centre esanti papildoma membrana-švilpukas (whizzer). Toks garsiakalbis yra dvijuostė sistema su mechaniniu krosoveriu. Plačiajuosčių membranos būna lengvos, ritės mažos su maža membranų eiga. Toks buketas turi reikšmingų ypatumų:
        – žemųjų dažnių atkūrimas yra prastas, nes membranos išstumiamo oro darbinis tūris ~4 kartus mažesnis už 15“ studijinių monitorių ŽD garsiakalbių darbinį oro tūrį;
        – aukštųjų dažnių atkūrimas prastas, nes „švilpukas“ dirba kartu su pagrindine membrana, atsiranda specifiniai iškraipymai, pablogėja sklaida;
        – silpnas motoras apriboja dinamines GAS su plačiajuosčiais garsiakalbiais galimybes;
        – plačiajuosčiai garsiakalbiai turi didesnius THD ir intermoduliacinius (IMD) iškraipymus, todėl sudėtingesniems įrašams plačiajuostės sistemos netinkamos.

        Kaip nesistengtų plačiajuosčių gamintojai, šių problemų negali įveikti nei elektromagnetai, nei brangiausios gamybos technologijos. Siekiant viską atkurti plačiajuosčiais, kartais konstruojami ruporai, bet tada garsas išsidraiko laike ir prapuola pagrindinis privalumas – garso sinfaziškumas.
        Analizuojamoje GAS žemiausias oktavas atkuria subvuferiai, o šios 3-juostės su AER plačiajuosčiais silpniausia vieta yra aukštųjų dažnių atkūrimas.

        #4289
        BelasBelas
        Keymaster

          Plačiajuosčių dažninė yra kylanti, todėl atkūrimas būna “ryškus, detalus”. Įsijungus “švilpukui”, dažninė pasidaro nebe glotni, AD ruože padidėja iškraipymai. Daugiau sužinotume iš plačiajuosčių garsiakalbių iškraipymų matavimų, bet gamintojai THD ir IMD matavimų paprastai nepateikia. Mažai ir privačių tyrinėjimų.
          Akustiniai keitikliai yra kreiviausi GAS komponentai, todėl būtent čia geriausios sąlygos IMD rastis.  THD yra mažiau pavojingi, nes tai harmoniniai iškraipymai, susiję su signalu ir maskuojami paties signalo. IMD iškraipymai labiau gadina garsą, nes jie atsiranda iš kelių, vienu metu paduodamų signalų sumos ir skirtumo. Iš 20 ir 30 kHz signalų “kreivoje” akustinėje grandinėje susikuria 50 kHz (20+30) ir 10 kHz (30-20), arba kažkokie 30-25=5 kHz girdimi parazitiniai signalai. Šie garsai neturi ryšio su įrašyta muzika, todėl rėžiantys ausį.
          Kolonėlių kuriamų intermoduliacinių iškraipymų AD ruože niekas nenufiltruoja, todėl tiek daug nusiskundimų apie žaižų ir klausą varginantį kolonėlių garsą.  Ši ypatybė dažnai lieka be dėmesio arba gimsta prasimanymai kokie svarbūs ultra-garsai, nes garso tyrinėtojai išgirdo papildomai sumontuotus ultra-AD garsiakalbius. Sako, pagerėjo muzikos impulsų atkūrimas, nors jie išgirdo super-AD garsiakalbių intermoduliacijas, o ne muzikos įrašą iš super-tvyterio.
          Problemą galima aprašyti kitaip.
          Kolonėlių ŽD ir VD modulių intermoduliacinius iškraipymus nufiltruojame parinkdami atitinkamą LP filtro darbo dažnį (apribojame viršutinę dažnių ribą), bet AD moduliai tokių filtrų neturi. Parinkus tinkamus sprendimus (AD garsiakalbius, akustines ir elektronines priemones), IMD galima žymiai sumažinti.

          Siekiant sumažinti iškraipymus, stiprintuvų konstruktoriai kartais įdėdavo dažninės apribojimo filtrus. Tada buvo naudojami lėtaeigiai išėjimo tranzistoriai ir niekas nesistengė žengti tolyn už 20 kHz. Šiuo metu tranzistoriai tobulesni, stiprintuvai gali dirbti šimtų kilohercų juostoje su mažais THD. IMD elektronikoje nebėra achilo kulnas, bet problema išliko akustikoje. Profesionalioje aparatūroje nesistengia žengti už 20 kHz, tačiau šiuolaikinei hai-end aparatūrai į tai nusispjauti. ?

          Sugrįžkime prie plačiajuosčių.
          AER tinklapyje matome po kelis matavimus kiekvienam iš garsiakalbių:  AER BD 3_FR (1)-1AER BD 3_FR (2)AER BD3 plačiajuosčio galios spektro dažninė glotni VD ruože, nuo 3 kHz atsiranda iškraipymai, o AD ir AAD ruože iškraipymai dideli, susidaro sąlygos rastis intermoduliaciniams iškraipymams. Aukščiau 20 kHz išmatuoti grafikai rodo, kad ten 15-25 dB siekiantys netolygumai, kuriuos sukelia membranų lūžiai ir atspindžiai.

          AD garsiakalbiai arba plačiajuosčiai nuo tam tikrų dažnių yra patys didžiausi IMD šaltiniai. Jei į garsiakalbius nukeliaus signalas su labai aukštais dažniais, bus suaktyvinta membranų didelių iškraipymų zona, rasis IMD ir kartu su muzika girdėsime klausą varginantį šiurkštumą.

          #4304
          BelasBelas
          Keymaster

            Prieš pratęsiant stabtelkime prie techninių dalykų.
            Nufotografavau J. Eargle vadovėlio Loudspeaker Handbook puslapį, kuriame parašyta apie AD garsiakalbių iškraipymus dėl breakup modes membranų lūžių aukščiausiose muzikos oktavose.
            Vadovėlyje parodyta kupolinių aukštadažnių dažninė ir iškraipymai, bet analogiška, tik dar prastesnė situacija su plačiajuosčiais.Loudspeaker handbook_John Eargle
            Iškraipymų grafikas rodo, kad reikėtų nufiltruoti aukštesnius kaip 6 kHz dažnius, bet tada kolonėlės skambėtų dusliai. Pasirenkamas kompromisas – AD moduliai paliekami dirbti be aukščiausias muzikos oktavas ribojančių filtrų, gamintojai deklaruoja plačią dažninę, o mažiau patyrę klausytojai džiaugiasi skaidriu garsu. Arba turi naudoti aparatūrą su siauresniu dažnių spektru, rinktis kokių įrašų klausyti.

            #4310
            BelasBelas
            Keymaster

              P. Newell ir K. Holland knygoje Loudspeakers for music recording and reproduction yra elektrodinaminio garsiakalbio darbą atvaizduojantis paveikslėlis. Šį kartą tai ŽD garsiakalbio membrana, bet tie patys procesai vyksta plačiajuosčių ir kupolinių garsiakalbių membranose, tik aukštesniuose dažniuose.

              Tam tikroje, palyginti siauroje dažnių juostoje membrana dirba kaip vientisas spinduliuotuvas vadinamame stūmoklio režime. Nuo tam tikro dažnio membranos darbo vientisumo nelieka ir prasideda rezonansai. Kylant dažniui membranų lūžių zona (break-up mode) tęsiasi, o iškraipymai vis didėja. Pateiktame pavyzdyje pirmasis membranos išilginis  rezonansas nutinka 940 Hz dažnyje ir garso amplitudė pašoka. Pasiekus 1100 Hz rezonanso fazė pasikeičia ir amplitudė sminga žemyn. Prie 2150 Hz membranoje atsiranda skersiniai rezonansai ir “lūžinėjimai” bei atspindžiai membranoje tęsiasi, kol viskas susiplaka į garso košę. Dažniui didėjant, membranos spinduliavimo efektyvus plotas mažėja, kol pasiekia ritės diametro dydį. Prie dar aukštesnių dažnių ritės masė būna per didelė virpėti ir viskas užtyla.Break-up-modes_picturesKolonėlių filtrais stengiamasi kuo geriau nufiltruoti žemųjų dažnių garsiakalbių membranų lūžių zoną, bet AD garsiakalbių darbas aukščiausiųjų dažnių zonoje neribojamas.

              Pagrindiniai IMD iškraipymų mažinimo būdai būtų:
              – reikia naudoti AD garsiakalbius, kurių break-up modes prasideda aukščiau 20 kHz (berilis, deimantas). Arba naudoti mažesnio diametro AD garsiakalbius;
              – naudoti garsiakalbius su didelio akustinio slopinimo membranomis (pvz. konusinius su popieriaus membranomis), atitinkamai parenkant signalo šaltinį ir stiprintuvą, kad būtų kuo mažiau sužadinama lūžių zona;
              – apriboti aukščiausiųjų oktavų signalo spektrą. Pastarasis būdas universaliausias, todėl plačiai naudojamas profesionaliose GAS.

              #4315
              BelasBelas
              Keymaster

                Techninio komentaro pabaigai siūlau perskaityti kas apie intermoduliacinius iškraipymus parašyta aukščiau paminėtame vadovėlyje.
                Subjektyvių ir objektyvių garso kokybės vertinimų skyriuje (271-310 psl.) pirmiausia apžvelgiama svarbiausia GAS dalis – garsiakalbiai. 9.2.4 skyrelyje nagrinėjami intermoduliaciniai iškraipymai, iš kur paėmiau pastraipą ir paryškinau kelis teiginius:
                – IMD labai priklauso nuo signalo lygio, nuo muzikos spektro pločio, nuo signalo crest factor dydžio ir kitų parametrų;
                – kuo signalas sudėtingesnis, tuo intermoduliacinius iškraipymus kuria daugiau signalo dedamųjų, viskas persipina taip, kad garsas būna prastesnis;
                – klausant ramesnę muziką arba mažesnės sudėties orkestro įrašų, kolonėlių garsas gali būti geras, bet gali tapti nepakenčiamas orkestrui užgrojus aukščiausiais registrais (crescendo) arba klausant elektro gitarų. Untitled-2

                #4345
                BelasBelas
                Keymaster

                  Ieškant atsakymų į klausimą – kodėl muzikos mylėtojai nemėgsta skaitmeninio garso, akcentuočiau didelę tikimybę rastis klausą erzinantiems intermoduliaciniams iškraipymams aukščiausiose muzikos oktavose. Jei garso signalas turi dažnius membranų lūžių zonoje, IMD neišvengiami ir garsas iš CD bus ne toks malonus, kaip naudojant patefoną ar magnetofoną su apribota dažnine. Ypatingai GAS su plačiajuosčiais, nes šie garsiakalbiai dirba 7-8 oktavų zonoje, turi labai lengvas ir gležnas membranas. Plačiajuosčiai su švilpukais geriau atkuria aukštesnius dažnius, tačiau tai bene didžiausią netiesiškumą turintys elektromechaniniai keitikliai. Klausant ramią kamerinę muziką ar lengvą džiazą plačiajuosčiai skamba gerai, bet sudėtingesnio spektro muzika arba pagarsinus, būtinai atsiranda IMD. Štai kodėl pirmajame temos poste (filmuke) reiklus muzikos mylėtojas nemėgsta skaitmeninio garso, jo fonotekoje daugiausia senieji džiazo ir klasikinės muzikos įrašai juostose. Maskvietis džiaugiasi AER plačiajuosčiais, bet uždėjus kažkokį crescendo, atsukus garsiau Deep Purple arba Slayer, kolonėlės garso nebesuvaldytų.

                  Garso sistemai su plačiajuosčiais labai svarbu parinkti tinkamą signalo šaltinį. Studijiniai magnetofonai yra tinkamiausias šaltinis, nes aukščiau 20 kHz dažninė staigiai krenta. Vinilo plokštelės ir lempiniai stiprintuvai taip pat yra „natūralūs“ AD filtrai, leidžiantis sumažinanti IMD. Signalo iš CD dažninė platesnė, didesnis dinaminis diapazonas ir mažesni iškraipymai, todėl šiam šaltiniui reikalingos itin aukštos kokybės kolonėlės. Sukūrus berilio ir deimanto membranas, breakup zona nukeliavo toli į ultra-garsą, bet jei naudojamas kažkoks hai-res įrenginys, vėl atsiranda pavojus girdimiems intermoduliacijoms rastis ir garsas gali būti prastesnis už CD arba LP.

                  Studijinių magnetofonų dažninė pasibaigia ties 20 kHz ir tai yra geras analoginis filtras kolonėlių intermoduliaciniams iškraipymams sumažinti:Open real recorder FR_Revox B77                  Revox profesionalaus magnetofono dažninė.
                  Studijiniai juostiniai magnetofonai yra geras signalo šaltinis, bet gausios fonotekos iš juostų nesurinksi.
                  Studijinių 2 takelių magnetofonų parametrai maždaug tokie:Revox-B-67

                  #4360
                  BelasBelas
                  Keymaster

                    Žymiai daugiau muzikos įrašų plokštelėse. Į plokštelę galima įrašyti labai plačią dažnių juostą, tačiau įrašų studijų paruoštose master-juostose dažninė būna iki 20 kHz. Iki 20 kHz sutelpa visa muzika, o ir sceninių mikrofonų dažninė pasibaigia žemiau 20 kHz. Plokštelių įrašymo RIAA standartas numato 20 Hz – 20 kHz dažnių juostą, o patefonų testavimo plokštelėse taip pat būna įrašyti  20 Hz – 20 kHz signalai. Mano patirtis sako, kad kokybiškai atkurinti iki 17-20 kHz GAS yra labai geras instrumentas įrašams klausyti ir nėra reikalo leisti pinigų garso pabloginimui.  ☺
                    Renkantis patefonui galvutę verta pasidairyti į profesionalias galvutes, kur pamatysime gerą kokybės, parametrų ir ilgaamžiškumo balansą. Neturintiems aukštos klasės AS, neverta rinktis galvutę su kuo platesne dažnine, nes gali atsirasti IMD. Net jei plokštelėje nebuvo aukščiausių dažnių, subraižymai ir nešvarumai signalo spektrą paslinks į ultra-AD, be reikalo bus sužadinamos AD garsiakalbių intermoduliacijos ir garsas su “geresne” galvute gali būti prastesnis.

                    Protingai pasirinkus galvutę, patefonas yra geras analoginis filtras IMD sumažinti ir nesvarbu, kad plokštelės seniai įrašomos iš skaitmeninių magnetofonų.nagaoka_clearaudio

                    #4422
                    BelasBelas
                    Keymaster

                      Fanfaros lempiniam stiprintuvui.

                      Tranzistoriniai stiprintuvai parametrais seniai aplenkė lempinius, bet šios diskusijos kontekste reikia pripažinti tam tikrą lempinių pranašumą. Kalbame apie tai, kad lempinių stiprintuvų prasti parametrai gali maskuoti kolonėlių iškraipymus arba sumažinti GAS intermoduliacijas ir bendras rezultatas gali būti geresnis nei su geriausiais tranzistoriniais.
                      Pateiksiu pavyzdį.
                      Nešiojamuose radijo imtuvuose būna prasti stiprintuvai, bet su prastais garsiakalbiais tranzistoriai skamba palyginti gerai. Jei garsą imtume gerinti garsiakalbiais, tranzistorinio aparato garsu tikriausiai nusiviltume, nes išgirstume anksčiau negirdėtų iškraipymų. Vienintelis kelias yra kartu su garsiakalbiais pakeisti ir stiprintuvą.

                      Daugelis šiuolaikinių kolonėlių sukonstruotos gundyti pirkėją ryškiu garsu ir paryškintais žemaisiais. AS konstruktoriai naudoja selektyvesnius filtrus, iškreipiančius fazinę charakteristiką. Tokioms kolonėlėms parinkus tranzistorinį stiprintuvą pagal išėjimo galią ir pagal kainą – taip daro daugelis –  rezultatas gali būti prastesnis negu su prastesnių parametrų lempiniu stiprintuvu.

                      Kelios tezės:
                      1. Gerų parametrų stiprintuvui reikalingos gerų parametrų kolonėlės.
                      2. Stiprintuvai, o ypatingai lempiniai, gali būti filtras negeriems kolonėlių iškraipymams sumažinti.
                      3. Plačiajuosčių garsiakalbių iškraipymai didesni, todėl stiprintuvą reikia parinkti kruopščiai, išbandyti lempinius ir senųjų laikų tranzistorinius, turinčius siauresnę pralaidumo juostą.5

                      #4429
                      TadasTadas
                      Participant

                        Gal galite truputį plačiau apie fazinius iškraipymus ir kaip jie atsiliepia garsui praktiniu požiūriu.
                        Galbūt galima pritaikyti kažkokį buitinį pavyzdį, kad skaitytojams taptų lengviau suvokti kas tai yra ir kodėl reikėtų to vengti?

                      Viewing 10 posts - 1 through 10 (of 21 total)
                      • You must be logged in to reply to this topic.