תגובה למאמר רעש ועיוותים הרמוניים באודיו

anatoli15 · שליחה 19/09/2008 9:49

אני לא אתיימר להיות מומחה גדול, אך אני כן חובב אלקטרוניקה, וכן לומד הנדסת חשמל בבן-גוריון. הצורה שבה הגשת את הדברים פשוט מצוינת. מסבירה כל מה שצריך האדם הממוצע ללא כניסה לחישובים למיניהם שלא יעניינו 99% מהאנשים, וההסברים כל כך פשוטים שכל הדיוט יבין. כל הכבוד

גם על התוכן, וגם על צורת ההגשה

chalmh · שליחה 19/09/2008 11:17

anatoli15,

בדיוק לכך התכוונתי במאמר, בלי חישובים, בלי נוסחאות, רק העברה פשוטה של הדברים. הנוסחאות והחישובים זה ארגז הכלים להנדסה נכונה ובהכרח לא יכול לשמש להבנה נכונה של העיקר. תודה על המחמאות

nirmv · שליחה 19/09/2008 11:47

שלום חנן,

מה המשמעות של הגברת אות ריבועי ?
הרי גם ככה מדובר במגברים לצורך שמע ולא במגברים כלליים,
ותדרים גבוהים הדרושים ליצירת הגל הריבועי גם ככה אינם נשמעים.
אז לדעתי זה לא חשוב אם צורת הגל השתנתה אלא אם אתה יכול לשמוע את זה...

chalmh · שליחה 19/09/2008 12:36

nirmv,

אנסה להסביר במספר משפטים מה המשמעות של הגל הריבועי בבדיקה.
ע"י הזרקת הגל הזה למגבר ובדיקת היענותו אפשר ללמוד על תגובת המגבר ל"הלמים" (שינויים מהירים) ע"י בחינת אות המוצא. בודקים אם הגל במוצא הוא ריבועי או עד כמה הוא שומר על הצורה המקורית מה שמצביע על רוחב הפס שלו ומידת העיוותים ההרמוניים במגבר. בודקים האם ישנם נידנודי OVERSHOOT, RINGING או אינטגרציה (התעקמות העליה והירידה בגלל אופי קיבולי של המגבר) שהם סוג של עיוות הרמוני. מתוך הבדיקה אפשר להסיק עד כמה ישחזר המגבר את האות בנאמנות למקור.
כמו שכבר ציינתי במאמר השמע אינו צורת גל טהורה ומושלמת כמו סינוס או אפילו גל ריבועי אלא משהו מאוד לא מוגדר, בליל של צלילים והרמוניות. מגבר שלא ישחזר בשלמות גל ריבועי (בהנחה שמשתמשים במגבר FLAT) גם ילקה בשיחזור אותות אחרים.
לדוגמה: נניח שאות הכניסה במגבר הוא גל ריבועי של 12KHz. רוחב הפס של המגבר הוא 20Hz-20KHz. נניח שהמגבר הוא תיאורטי לחלוטין ותדרים מעל 20KHz מונחתים ל-0 (אין כל אות במוצא). הגל הריבועי של 12KHz מורכב מהתדר המרכזי כנ"ל ומהרמוניות שהן כפולות כגון 24KHz, 36KHz וכו'. המגבר לא יוכל להעביר את ההרמוניות הללו בגלל מוגבלותו ואנחנו נשחזר במוצא המגבר רק את התדר המרכזי 12KHz והוא יהיה סינוס ורחוק מצורת המקור הריבועית. לאוזן האנושית יש כושר הבחנה בין גל סינוס לגל ריבועי כי הצליל אינו בעל אותו גוון. במקרה הזה אנחנו נשמע סינוס וגל ריבועי בתדר 12KHz באותו גוון של צליל. אילו השתמשנו במגבר ברוחב פס תדרים עד 50KHz (דוגמה) היינו מסוגלים להבחין בהבדל בין הסינוס או הגל הריבועי.

מקווה שהצלחתי להסביר.
שבת שלום.

nirmv · שליחה 19/09/2008 13:34

אני לא מבין מה זה גוון.
בהנחה שהצליל מורכב משתי הרמוניות אחת של 12KHz והשנייה של 24KHz.
זאת של ה-24KHz אינה נשמעת לחלוטין (בגלל מגבלה של האוזן האנושית).
אז נשמע רק את ה-12KHz, כלומר נשמע סינוס.

אם בכל זאת שומעים "גוון" אחר, זה אומר שמשהו מההרמוניה של ה-24KHz כן נשמע.

ואם נעשה את אותו ניסוי כשהרמונית הבסיס היא בתדר 19KHz, עדיין נשמע הבדל בין גל סינוס לגל ריבועי ?

moco · שליחה 19/09/2008 14:11

ישר כח

chalmh · שליחה 19/09/2008 15:03

nirmv,

אם אני מבין נכון, לשיטתך, בשל מוגבלות האוזן האנושית עד לתדר של 20KHz (לא 50KHz), כל גל ריבועי בתדר הגבוה מ-10KHz ישמע לנו כסינוס מכיוון שההרמוניות שלו מעבר לתחום השמע. מסתבר שהאוזן האנושית לא כל כך "סתומה" וכנראה יודעת להבדיל בין גל ריבועי לסינוס בתדרים מעל 10KHz.
לצורך המחשה אני מצרף לינק של שתי דוגמאות שהקלטתי. דוגמא אחת הוקלטה ברזולוציה של 96KHz/24bit והיא מכילה 4 שניות דגימה. ב-2 השניות הראשונות מוקלט גל ריבועי וב-2 השניות האחרונות סינוס בתדר 12KHz.
דגימה שניה הוקלטה ברזולוציה של 44.1KHz/16bit וגם היא מכילה 4 שניות כאשר החלוקה זהה לדגימה הקודמת רק שהתדר הפעם הוא 11.025KHz
בחרתי בתדרים שונים בגלל רזולוציית הדגימה בכל הקלטה כדי שהתדר המוקלט יהיה חלוקה מדויקת של ה-SAMPLE RATE בכרטיס הקול על מנת שלא נקבל "קיפולי תדר" שמעוותים את הצליל (אחת הבעיות בפורמט הדיגיטלי).
האזן והבחן בין הגוון של שני הגלים השונים - ריבועי מול סינוס. צליל אחד שווה אלף מילים.

http://www.2shared.com/file/3955345/d47 ... esine.html

http://www.2shared.com/file/3955355/cd6 ... esine.html

nirmv · שליחה 19/09/2008 16:49

שלום חנן.

לשיטתי כן, אבל זה בתנאי שאנחנו באמת מוגבלים ב-20K (אני לא יודע אם זה נכון, ובכל אופן זה משתנה מאוזן לאוזן).
אם אתה שומע הבדל בין סינוס לגל ריבועי ב-12K, זה אומר שאתה כנראה לא מוגבל ב-20K. אפשר לבדוק את זה ע"י ניסיון לשמוע גל סינוס ב-24K.

אגב, לא הצלחתי להוריד את הקבצים, אנסה שוב.

nirmv · שליחה 19/09/2008 17:07

חנן, האמת היא שלא שמעתי הבדל בגוון הצליל, למעט בעוצמה (זה ברור למה), ובכמות הרעשים (הרבה).
אבל זה גם יכול להיות בגלל ציוד קצה, או שאני באמת שומע פחות טוב ממך.

chalmh · שליחה 19/09/2008 17:26

nirmv,

העצמה של שני הגלים היא -6dB. זה בדיוק העניין, הגל הריבועי נשמע יותר חזק (כביכול) בגלל שבחישוב ההספק השטח שהוא תופס (על גרף עצמה/זמן) יותר גדול משטח של סינוס (TRUE RMS). זה בגלל שחלק מההרמוניות מכניסות אנרגיה. תנסה להאזין לקטעים בעזרת אזניות ותשמע את ההבדל (יש הבדל, אם כי לא משהו משמעותי שניתן להבחין בו באופן מידי למי ששומע בפעם הראשונה).

nirmv · שליחה 19/09/2008 22:52

בדיוק להיפך, הגל הסינוסי נשמע יותר חזק בגלל שההספק מרוכז בהרמוניה בודדת שלא מונחתת, בעוד ההספק בגל הריבועי מפוזר על מספר הרמוניות שחלקן מונחתות ע"י ה-LPF שנוצר עקב הדגימה (תדר נייקוויסט), ה-BPF שנמצא ברמקולים, וגם ה-BPF שבאוזן.
לכן ההספק הכולל של האות הנשמע בגל הריבועי הוא קטן יותר ביחס לגל הסינוס, כאשר ההספק שנדרש ליצירתם הוא שווה.

כן. שמעתי באוזניות. לא מצאתי הבדל. ניסית לשמוע גל סינוס ב- 24KHz ?
לדעתי, אם אתה מרגיש הבדל זה בגלל שאתה פשוט מצליח לשמוע עוד הרמוניה.

נסה את אותו תרגיל עם סינוס וגל ריבועי בתדר בסיס גבוה יותר. למשל 16KHz.

chalmh · שליחה 19/09/2008 23:46

מחזור אחד של גל ריבועי ב-50% DUTY CYCLE תופס 50% משטח של מחזור אחד בגרף. לעומתו אותו התדר בסינוס תופס פחות שטח. את חישובי השטחים אני מותיר לך. זאת בהנחה שהאמפליטודה של שתי צורות הגל שווה ב-PEAK.
שטח הגל הריבועי גדול יותר בגלל ההרמוניות הנוספות הממלאות אותו משני צידי הסינוס של התדר המרכזי של הגל הריבועי.
לצערי מפאת גילי איני מסוגל לשמוע מעבר ל-15KHz בערך ואני עדיין מבחין בהבדל בין סינוס לגל ריבועי בתדרים נמוכים יותר מזה. כמובן שככל שעולה התדר כך היכולת האנושית פוחתת באבחנה הזאת. האמן לי שאודיופילים "מאומנים" ומיומנים בהבחנה בין שני הגלים, במיוחד אם הם צעירים ואין להם בעיות שמיעה.

nirmv · שליחה 20/09/2008 0:07

אתה אמרת ששני הגלים באותה עוצמה של 6db, כלומר לא האמפליטודה היא זו ששווה אלא ההספק - שמציין שטח. ברור שהאמפליטודה של הגל הריבועי קטנה יותר כדי להיות באותה עוצמה.

בכל אופן, אני שמעתי את הגל הריבועי כיותר חלש.

אני לא אתווכח איתך לגבי יכולות השמיעה של אודיופילים. רק אומר שהטענות שלך לגבי "גוון" הן לא מדעיות בעליל. גוון נוצר ע"י סופרפוזיציה של הרמוניות.

chalmh · שליחה 20/09/2008 0:20

העצמה המוקלטת היתה במינוס 6dB peak בשני הגלים.

nirmv · שליחה 20/09/2008 1:28

ככל הנראה, אמנם אתה לא שומע מעל 15KHz, אבל בכל זאת הרמוניות שגבוהות מ-15KHz איכשהו עדיין חודרות בעוצמה חלשה מאד (האוזן היא לא מסנן אידאלי) לכן אתה מרגיש הבדל קל בגוון...

זה כמו ששמים טיפ טיפה מלח בעוגה. אתה לא מרגיש את המלח, אבל בלעדיו העוגה פחות טעימה...

בכל מקרה, גם אם אתה שומע את ההרמוניה של ה- 24KHz, בטוח שאת ההרמוניה הבאה של 36KHz אתה לא שומע. אז בכל זאת מה שאתה שומע זה לא ממש גל ריבועי...
למעשה אפשר להגיד שאי אפשר לשמוע איך באמת נשמע גל ריבועי, אם כי ככל שהתדר שלו נמוך יותר, כך מה שנשמע יהיה קרוב יותר למקור.

chalmh · שליחה 20/09/2008 7:46

nirmv,

אתה צודק בזה שאנחנו לא מסוגלים לשמוע גל ריבועי מושלם בגלל מגבלת האוזן. יהיה הבדל בשמיעה של הגל הריבועי ככל שנרד בתדר כפי שאמרת. יצרני ציוד השמע היו יכולים להסתפק ברוחב פס תדרים אנושי מינימלי, אך לא כך הדבר. הם מייצרים ציוד שמע שרוחב הפס שלו מגיע לעתים למאות קילוהרצים (במיוחד בציוד החדש והמודרני). הסיבה נעוצה רק בדבר אחד לדעתי וזאת אמינות שיחזור הצליל המקורי בכל מחיר וכדי לענות על רגישויות השמיעה של כלל האוכלוסייה.
אתן לך דוגמה. אשתי למשל לא מבחינה בין ההבדלים באיכות הצליל של מערכות שונות ועל גבול ההקצנה טלפון ומערכת שמע הם בשבילה כמעט אותו הדבר (הקצנה שלי). ברור לחלוטין שיש הבדל ברוחב הפס של טלפון ומגבר שמע סביר. רוחב הפס עושה את עיקר ההבדל באיכות השמע הבוקע מהמערכת כמו גם אחוז העיוותים (שניהם עד לרמה מסוימת התואמת את רגישות האוזן האנושית).

nirmv · שליחה 20/09/2008 11:26

ברור, אבל מאות קילוהרצים זה לדעתי מוגזם. בכל זאת יש ווריאציות בין אוזן לאוזן אבל לא נראה לי שקיים בן אנוש שיכול לשמוע 50KHz. גם בתור הרמוניה משנית.

חשוב להבין שאין עוד אינפורמציה מעבר להרמוניות, גוון הצליל נובע מההרמוניות, וכשהרמוניות מסוננות אז הן מסוננות, וזה לא כל-כך חשוב אם האוזן מסננת אותם, או שמישהו מסנן אותם לפני-כן.
מגברים שמיועדים לתחום השמע, רצוי שיחסכו כסף במקומות בהם הוא אינו דרוש, וישקיעו יותר בתחום הנשמע.

אגב, אתה עובד באינטל חיפה ? אני ב- MMG Design.

chalmh · שליחה 20/09/2008 19:41

כן, אני עובד בחיפה.

איינשטיין · שליחה 20/09/2008 19:43

חנן עובד ב-MPD...

tobenary · שליחה 21/09/2008 7:54

למדתי והשכלתי, בזכותך
תודה רבה רבה