Forum Replies Created
-
Posts
-
Užtikau archeologą Jean-Loup Ringot, iš akmenų susidėliojusį litofoną – pažiūrėkime.
Čia ant virvučių sudėliotas didesnis litofonas, bet ir šis instrumentas yra atitinkamai parinktų rezonatorių rinkinukas.Muzikos instrumentų, o taip pat gamtos garsų pagrindas yra periodiniai signalai. Paprasčiausias ir seniai ištirtas garso instrumentas yra Helmholco rezonatorius. Sferinis rezonatorius gali skleisti sinuso (harmoninį) signalą, kurio dažnis priklauso nuo sferos dydžio ir rezonansą žadinančio kaklelio proporcijų. Jei rezonatoriaus forma kitokia – stačiakampė ar netaisyklinga, rezonatoriuje atsiras daugiau rezonansų ir girdėsime sudėtingesnio spektro garsą. Skudučiai ir švilpynės yra artimiausi Helmholco rezonatorių giminaičiai.
Buvo gaminami ir tyrinėjami visokie rezonatoriai. Jei oro gūsiu sužadinsime butelį, galėsime išgauti tokios grafinės formos garsą:
O čia tas pats garsas dažnių skalėje:
Tyrinėjamą butelį paklausyti galime šioje nuorodoje.Visų muzikos instrumentų veikimas pagrįstas rezonansu. Medinius pučiamuosius sužadina virpantys liežuvėliai, varinius – muštukas. Kad rezonuotų būgnai ir lėkštės, juos mušame lazdelėmis, smuikų stygas žadiname strykais arba pirštais, bet visur yra rezonuojantys elementai ir muzikantų valdomi sužadintojai. Pagrindiniai instrumentų rezonansai (pagrindinis tonas) būna suderinti melodijai. Pagrindinį rezonansą papildantys kitų instrumento dalių rezonansai (obertonai) praturtina garsą, instrumentą padaro atpažįstamą. Kažkur lauke ištemptos stygos garsas būtų nuobodžiai neįdomus, bet kai styga šalia rezonuojančio korpuso, kai jai atsiliepia kitų stygų virpėjimas su daugybe obertonų, garsas įgauna smuikui, gitarai, mandolinai būdingų atspalvių.
Kai instrumento spektras labai platus, suderinimo kažkuriai natai (dažniui) svarbos nebelieka. Mušamųjų lėkštės, visokie barškalai ir daugybė kitų plačiajuosčių instrumentų nėra derinami, nors kai kuriais galima išgauti kintančio tono garsus.
Gamtos garsų gamoje tie patys garso reiškiniai; mūsų ar paukštelių gerklėse, bičių dūzgime, miško ošime. Net žaibo ar patrankos šūvio sukelti garsai yra vibracijos ir rezonansai, bet ne kažkokie išgalvoti garso impulsai.
Helmholco sintezatorius, 1905Paminėtą sąvybę, kad mūsų klausa nufiltruoja aukštesnes harmonikas gerai iliustruoja filmukas –
Can you hear the difference between a square wave and a sine wave?, kurį užtikau akademiniame tinklapyje The Audio Masterclass Music Production and Sound Engineering Course.
Kadangi stačiakampis periodinis signalas sudarytas ir nelyginių harmonikų, žemų dažnių “stačiakampį” garsą lengvai atskiriame nuo sinusinio, nes harmonikos yra gerai girdimos. 100 Hz ŽD stačiakampiame girdėsime 3, 5, 7 ir dar aukštesnes harmonikas, iki pasieksime girdėjimo ribą. Kitas reikalas su 2 kHz, kai galėsime girdėti tik dvi ar tris (trečią, penktą, o gal dar septintą) harmonikas, nes devintoji bus 18 kHz. 4 kHz stačiakampio signalo garsas į smegenis nukeliaus dar siauresnis, nes turės tik 3 harmoniką (12 kHz), o sekančios 5-osios (20 kHz) nebegirdėsime.
Filmuko autorius pademonstravo kaip kinta mūsų girdėjimas ir kad 6 kHz ar dar aukštesnių dažnių stačiakampiai impulsai skambės taip, lyg klausytume sinuso signalą.
– O jei išgirdome skirtumą tarp 6 kHz stačiakampio ir sinuso?
Reiškia, išgirdote interferencinius iškraipymus, sudarančius dažnių skirtumą ir persikėlusius į girdimų dažnių zoną. Labai dažna apgaulė, bičiuliai-audiofilai, leidžianti pamanyti, kad girdime ultra-garsus, kai iš tiesu girdime girdimoje dažnių zonoje atsiradusius interferencinius signalus. ?Stačiakampis harmoninis signalas gerai ištirtas. Čia filmukas, kuriame grafiškai, o taip pat ir garsu pademonstruota stačiakampio kilmė, čia mokslinis pagrindas – Furje transformacija.
Būgno signalas yra eksponentiškai slopstantys virpesiai. Būgno korpusas, o taip pat vibracijų atspindžiai papildo būgno membranos virpėjimą, todėl garsas įgauna specifinį tembrą.
Mano suformuoto būgno galėjote paklausyti aukščiau esančio posto nuorodoje, o stereo signalas padidintame mastelyje yra toks kaip paveikslėlyje:
Nuo 50-ųjų vidurio elektronikoje prasidėjo tranzistorinių įrenginių kūrimas. Atsirado naujos galimybės sukonstruoti patogesnius ir pigesnius garso signalo apdorojimo įrenginius.
Nuotraukoje 1954-ųjų lempinis 11 bitų DATRAC ASK. Keitikliai buvo reikalingi karybai ir mokslui, bet mes apie tokius įrenginius anais lempų laikais nė nesvajojome.
DATRAC buvo amerikiečių Analogic Corporation 64 kilogramų, 500 W elektros naudojantis ir 8,5 tūkstančių dolerių kainavęs įrenginys. Analogic Corporation tebegyvuoja. Gamina medicininę, karinę ir kitokią pramoninę elektroninę įrangą.1969 m. amerikiečių Analog Devices Inc. jau turėjo specializuotą padalinį Pastoriza Electronics, kur buvo sukurtas plačios paskirties ASK.
Nuotraukoje apie 800 USD kainavęs 12 bitų ADC-12U μA710 komparatorių bazėje. Štai šių iš amerikiečių nukopijuotų komparatorių esu vykęs į Rygą, kur jie buvo gaminami. Sovietinės mikroschemos nebuvo absoliučiai tikslus analogas, nes TSRS neturėjo švarių silicio kristalų gamybos technologijos. Kartą Rygos Почтовый ящик (tada karo pramonei gaminančios įmonės ir konstravimo biurai buvo užkoduoti Pašto dėžutėmis su atitinkamu numeriu) konstruktorių paklausiau, kodėl μA709 operacinio stiprintuvo galinių tranzistorių emiteriuose yra varžos, kurių amerikietiškuose nebuvo. Tada man pašnabždėjo, kad be šių varžų sovietinės mikroschemos perdegtų.
Analog Devices Inc. Pastoriza padalinio sukonstruotas DC-12U 12 bitų 10-μs modulis, 1969.
Schemoje yra atraminės įtampos šaltinis, plonaplėvių preciziškų rezistorių grandynas ir rezistorius komutuojantys raktai.
Veikimo principas labai paprastas ir išlikęs šių laikų garso signalo keitikliuose:
R2R keitiklis
Galbūt jautrūs muzikos mylėtojai pergyvena ne dėl elektrinių impulsinių, o dėl kažkokių akustinių signalų stačiais frontais ar akustinių impulsų?
Paieškokime impulsų akustikoje.
Į būgną atskriejusi lazda priverčia membraną virpėti staiga ir turime vieną į impulsą panašų frontą. Jei smūgiuojama minkštesne su veltiniu ant galo, būgnas įsibėgės lėčiau, garso frontas bus lėkštesnis. Kieta lazdelė privers pradėti rezonuoti greičiau, o ir mušamojo instrumento garsas (spektras) pasikeis; lengva-ilga lazdelė po smūgio ims pati vibruoti, papildydama iš būgno sklindantį garsą aukštų dažnių savais garsais.
Žemiau paveikslėlyje smūgio į būgną sukeltų vibracijų grafikas, parodantis, kad būgno garsas ne impulsinis, o panašesnis į Helmholco rezonatorių.
Staigų garso frontą ir labai platų spektrą skleidžiančio solinio būgnelio su prie apatinio plastiko besiliečiančiomis metalinėmis spyruoklėmis išmatuoti parametrai. Smūgiavus stipriai, solinio būgnelio spektras nusidriekia net iki 20 kHz, kai garso stiprumas ten sumažėja 100 kartų. Gera ta žinia, kad aukštosios garso harmonikos bus ne sudėtingi, bet paprasti sinuso formos signalai.
Suformavau būgno signalą ir epizodus padauginau taip, kad kiekvienas kitas skambėtų per oktavą aukščiau. Kadangi signalas virtualus, o ne tikro instrumento, visų epizodų spektras išlieka mažai pakitęs.
Impulsų būgnuose nesuradome, bet siūlau paklausyti kaip pasikeičia aukštėjančio būgno garsas. Kad būtų lengviau išgirsti vis “mažesnio” būgno garsą, pabaigoje pakartojau žemąjį būgną.– O jei būtų ne vienintelis impulsas, bet jų seka?
– Bet kurios formos pasikartojantys signalai turi periodą ir dažnį, todėl tai jau muzika. Stačiakampių, į pjūklą panašių ar kitokių impulsų forma priklauso nuo harmonikų ir jų tarpusavio išsidėstymo. Periodas (dažnis) ir amplitudė gali būti tokia, kad derėtų į muzikinį kūrinį, o signalo forma suteiktų tembrą, garso spalvą. Paprastai šnekant, bet koks periodinis signalas ne tik garsas, bet kartu ir kūrybinė medžiaga muzikantams.
– Jei garso spektras sudėtingas, kažkoks impulsinis, galbūt tokiam signalui atkurti reikia ypatingai plačios dažnių juostos?
– Pateiksiu svarbią ypatybę, leidžiančią nesisieloti dėl patefono plokštelės, FM radijo ar CD grotuvo dažnių juostos iki 15 ar 22 kHz. Daugiausiai muzikos atkūrimo problemų sukelia kolonėlės, bet dabar jų nelieskime.Pagrindinis stačiakampius impulsus formuojantis instrumentas yra su fuzeriu grojanti elektrinė gitara, kai fuzerinio pedalo sustiprinti ir stipriai apriboti visų natų signalai. Bet pažiūrėkime – aukščiausia gitaros nata siekia tik 1174 Hz. Nesunkiai bus įrašomos ir atkuriamos aukščiausios fuzuotos natos iki 7-os ar dar aukštesnės harmonikos, todėl gerai girdėsime net impulsais grojančią gitarą.
Iki 15 kHz dažnius transliuojantys FM imtuvai gerai perteikia aukščiausių gitarinių natų garsus, o ir iki 10 kHz ar iki mažiau girdintiems nesunku atskirti kada klauso bliuzinę, o kada fuzuotą elektrinę gitarą.Dėl impulsų atkūrimo nusiraminti padeda paminėtas psichoakustinis reiškinys, kai mūsų klausa aukštuosius dažnius girdi nufiltruotus; klausos AD filtras bet kokį sudėtingo spektro signalą aukštesnėse muzikos oktavose paverčia panašų į paprastą sinusoidę, todėl visi bet kurių instrumentų aukščiausieji garsai supanašėja. Ne tik gitaros, bet fortepiono būgnų ar didžiausių vargonų aukščiausios natos skamba nepalyginamai skurdžiau, nei žemosios.
Žinoma, jaunam klausytojui ausų filtras įsijungia prie aukštesnių, o vyresniems prie kažkiek žemesnių dažnių, bet esmės tai neturi – visi aukščiausias instrumento natas pradedame girdėti lyg klausytume sinusinį (harmoninį) signalą. Aukščiausiųjų muzikos garsų spektras susitraukia iki kelių ar vienos spektro linijos (vieno dažnio) ir nebėra reikalo stengtis turėti GAS su super-AD garsiakalbiais ir ultra-signalo šaltiniu.Sugeneravau 200, 1000, 2500 ir 5000 Hz stačiakampius periodinius 192 bit-rate, no dithering stereo signalus ir išmatavau jų spektrą 40 dB diapazone:
Paklausykite tų kelių signalų seką, atkreipdami dėmesį kaip keičiasi aukštesniųjų dažnių girdimo garso spektras. Pabaigoje vėl įrašiau 200 Hz stačiakampių impulsų signalą pasitikrinimui.
Paveikslėlyje signalų spektrai:
Matome, kad visų stačiakampių periodinių signalų spektrai panašūs, vyrauja nelyginės – 3, 5, 7 ausims nemielos harmonikos.
Mūsų klausa pasižymi AD filtravimu, kai aukštesnių dažnių garse pradedame girdėti mažiau harmonikų. Lyg iš stačiakampio ar kitokios sudėtingos formos signalas pasikeistų į siauresnio spektro paprastesnį signalą. Ši sąvybė leidžia sumažinti reikalavimus GAS dažninei ir šia savybe mes galime pasinaudoti.
Naudojant labai trumpus impulsus – tokie vadinami vienetiniais – galima išmatuoti kolonėlių impulsinę charakteristiką, dažninę ir kitus parametrus. Trumpas ir aštrus impulsas yra toks geras stimulas, kad nuo jo visais savo rezonansais suskamba kolonėlės, ausinės ar stiprintuvas. Belieka išmatuoti tiriamojo įrenginio atsaką ir rezultatus suprantamai atvaizduoti.
Nuotraukoje 1986 metais Stereophile laboratorijoje atlikti AS matavimai, kai buvo panaudotas 50 mks trukmės impulsas:
Šiais laikais programiškai suformuotais vienetiniais impulsais ir skaitmeniniais metodais išmatuojame dar daugiau, dar paprasčiau ir dar tiksliau.– Kodėl muzikoje tokių impulsinių garsų nėra?
– Jų tiesiog nereikia. Skambėtų lyg ant kepurės nukritęs meteoritas ar skardos lapas. Trumpas, žaižus trakštelėjimas, lyg klausytume perskilusią vinilo plokštelę. Garsas neturėtų tono (neturėtų muzikinės natos), neprimintų gamtoje esančio garso ar muzikos instrumento.
Tokio ar panašaus impulso net nesukurtume! Statiems frontams reikia labai lengvos masės, bet dideliam garsumui būtinas didelis spinduliuotuvas. Mechanikoje tokie prieštaringi reikalavimai negalimi, tad palikime tuos impulsus inžinieriams…Gyvename įdomiais laikais. Pilna pigių blizgučių, arba sukonstruojamas vienetinis gaminys už labai brangiai. Jei pradėsite nuo vario rūdos, patys gaminsite lempas, sidabro viela vyniosite transformatorius ir suskaičiuosite sugaištą laiką, paprasčiausias vientaktis stiprintuvas kainuos kaip prašmatni jachta. ☺
Japonijoje pagamintų vientakčių su tiesioginio kaitinimo triodais monofoninių stiprintuvų WAVAC SH-833 pora kainuoja 350 tūkst. USD. Vienas stiprintuvas sveria 50 kg, maitinimo šaltinis – 65, jėgos transformatorius dar 61 ir skiriamasis trafas 72 kg. Tūkstantis už kilogramą nėra baisiai daug, o ir 0,4 W iš kilogramo nieko nenustebinsi. Nors japonai gerai viską supakavo, krovinys į U.K. atvyko aplamdytas. Po savaitės sugedo monoblokas, vėl atvažiavo gamintojo atstovas, suremontavo ir Maiklas F. per pajungtas Wilson WATT/Puppy 7 galėjo klausyti milijoną kartų girdėtą The Mamas & the Papas – California Dreamin.
Mane nustebino tai, kad WAVAC ryžosi leisti savo gaminį ištirti Stereophile. Pusę tonos nutempti į matavimų laboratoriją Džonui Atkinsonui buvo per sunku, todėl išmatavo tik vieno stiprintuvo parametrus. Saldžiakalbis Maiklas Fremeris rado ką papasakoti apie garsą, sakė dar norėtų klausyti. Inžinieriaus Džono A. ambicijos neleido nutylėti tai, kad žmonės mėgsta klausyti lyginių harmonikų iškraipymus…
Ne viską perskaičiau, bet matavimus peržiūrėjau. Skaitytojai patys gali atsiversti straipsnį, o aš nukopijavau vieną J.A. teksto pastraipą:Note that the SH-833 becomes increasingly nonlinear with increasing power into all loads. Only between 10mW and 100mW does it produce what would conventionally be called “low” distortion. So why did the amplifier sound more linear than these measurements would suggest? The answer lies in the harmonic content of the distortion. At moderate power levels in the midrange, it is almost entirely pure second harmonic (fig.7). At 1%, the level is high enough that it will be just audible—hear for yourself, using the distortion tracks on Stereophile’s Test CD 2. However, second-harmonic distortion, being musically consonant and close enough in frequency terms to the fundamental that there will be plenty of masking, is both relatively benign and can often be preferred to an undistorted signal, in that it sounds “fatter” and “warmer.”
Ar tai muzikos atkūrimo įrenginys spręskite patys.
Žalgirio arenoje klausiau Salvadoro Sobralio iš Portugalijos. Eurovizijos nugalėtojas koncertavo su trimis puikiais muzikantais, kuriuos pasitikome ovacijomis. Muzikantai išėjo stuksendami krepšinio kamuolį, o Salvadoras pasakė, kad niekada dar nekoncertavęs krepšinio arenoje.
Puikiai parinktas repertuaras, fenomenalus intonavimas, absoliuti klausa, žaisminga sceninė laikyseną S. Sobralio koncertą pavertė įsimintina švente. Dainininkas repavo angliškai šnekėdamas įkišęs galva į fortepijoną, imitavo triūbos improvizaciją arba netikėtai pasirodęs ant tribūnų laiptų uždainavo be mikrofono. Nušokęs nuo scenos pakvietė portugališkam šokiui ir tarė lietuviškų žodžių… Žadą spaudė faktas, kad nepraėjo metų po dainininkui atliktos širdies persodinimo operacijos.
Taip pat smagu buvo klausyti Eriko Klaptono ir Rodžerio Voterso koncertų. Nebūčiau patikėjęs, kad į Kauną atvyks tokios mega-žvaigždės ir galėsiu jas pamatyti! Koncertai tikri, o ne kažkokie „akomponuojant“ magnetofonui, kaip kažkada sovietų laikais Nidoje klausiau S. Povilaičio.Koks garsas buvo S. Sobralio koncerte?
Prastas. Kai kurios fortepiono natos tiesiog buvo džeržgiančios ir tai ne dėl instrumento, o dėl įgarsinimo. Instrumentų garsą nustelbdavo garsas iš salės kolonėlių. Tokia garso mišrainė nebeperteikia erdvės, o sudėtingas signalas kuria didelius kolonėlių intermoduliacinius iškraipymus. S. Sobralio koncerte nebuvo elektrinių gitarų, buvo išlaikytas geras garsumas, bet situacijos tai negelbėjo.Geram koncertui negailime pinigų. Visi koncertai nepakartojami, o mes tada būname užhipnotizuoti. Nemažai muzikos mylėtojų taip ir lieka užhipnotizuoti. Net klausydami kokybiškų įrašų nebegali objektyviai įvertinti garso, vis prisimena koncertuose patirtas emocijas ir parašo – “garso etalono turime ieškoti koncertų salėse”.
Netiesa. Įrašų garsas būna nepalyginamai geresnis; studijose sureguliuojami instrumentų signalų lygiai, garso scenoje surikiuojami instrumentai. Įraše nebūna pašalinių triukšmų ir mes galime mėgautis aukščiausios kokybės garsu. Kai salėse instrumentus girdime per mikrofonus ir kolonėles, koncertai natūralaus instrumentų garso perteikti nebegali.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Vienas mano mėgiamiausių yra Blood, Sweat & Tears 1968-ųjų antrasis albumas. Gerai įrašytas, bet vėlesniais laikais pasirodė dar geresnių įrašų. Jokiame koncerte neišgirstume taip tiksliai įrašytų instrumentų ir 3D išsidėstymo, kaip Dave Grusin – West Side Story.
Šiemet per Kalėdų šventes planuoju susitikimą, kur galėtume paklausyti kokybišką didesnio orkestro įrašą, padiskutuoti.
Salvadoras Sobralis Kaune. (Pauliaus Grigaliūno nuotrauka)