Фазовое и временнóе согласование динамиков на частоте раздела полос.

[KAMIKAZE]

Комментарий администратора Cobox: Это сообщение взято из темы:"Фазовое и временнóе согласование динамиков на частоте раздела полос."

Доброго всем времени суток,
Все читать не осилил, выбрал лишь случайно некоторые цитаты, но в топике все еще много бреда написано)
Будет много текста

Итак поехали,

Цитата

Сообщение от vvv

и что делать? а ничего, читать вот это:
http://cxem.net/sound/dinamics/dinamic9.php

Это только вершина айсберга, что бы проектировать многополоски нужно очень много опыта и знаний. По этому пишут целые книги, например: С. Д. Бать Любительские громкоговорители.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Принцип работы активных и пассивных фильтров совершенно одинаков. Разница в том, что пассивные фильтры работают на комплексную нагрузку в виде динамиков, поэтому они "кривее".
А сдвиги фаз у всех фильтров одинаковые.
Читайте продолжение.

Наполовину верное утверждение, далее я объясню почему.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Вывод номер пять: Первое: Фильтр Линквица – Рили на мой взгляд, является оптимальным для частотного деления полос в многополосной системе. Второе: при идеальной согласованности полос, сигналы НЧ и СЧ не всегда совпадают по фазе друг с другом и признак совмещения вершин полуволн при настройке системы не является правилом. Ни фильтр первого порядка, ни третьего не дают совмещение сигналов на выходах. Фильтры второго порядка Баттерворта и Бесселя также не дают синфазный сигнал на частоте разделения полос. Этим свойством обладает только фильтр Линквица-Рили.

здесь очень много написано, все комментировать не буду, скажу лишь одно - все это проектирование практически бесполезно без учета измеренного импеданса динамиков и АФЧХ динамиков
Есть программы типа: Lspcad, lsplab, LEAP и другие подобные, которые учитывают и позволяют моделировать будущую АС.
То что ВЫ моделировали, это по все равно рассчитывать вес грузила для балансировки колеса автомобиля учитывая только размер колеса ну или его название, не важно.
В и тоге прилепив уже грузило на колесо никакой балансировки не будет. Тоже самое с фильтрами, они проектируются неразрывно от динамиков учитывая множество факторов.

Цитата

Сообщение от vvv

я не буду путать теплое с мягким и говорить о том, что часто заблуждения пытаются опровергнуть лжетеорией.
отвечу сразу на 4, потому что этот пункт не вызывает сомнения: динамики подбирать надо, в случчае быстрый/медленный (например изодинамика сч/обычный мид) никакой переворот не поможет, каша будет по любому.
сообственно вопросы:
1. о каких активных фильтрах идет речь? в цифре или в аналоге?
если о первых - то никакого поворотва фазы нет.
если о вторых - то они ничем не отличаются от пассивных.
2. почему никто не понимает что переплюсовав один динамик относительно другого мы получаем красивую фчх на стыке (в пределах 1 октавы, 1/2 октавы вниз от частоты раздела и 1/2 вверх) и при этом разрываем фчх выше и ниже этой самой 1 октавы.
я предвижу возражение: а там сигнал от второго излучателя ослаблен на 12дб.
и что? предлагаю замешать 2 сигнала (фаза по уровню 0, противофаза по уровню -12) и послушать.

Неважно какой фильтр, активный(аналоговый или цифровой) или пассивный - он будет менять фазу в любом случае. Единственным исключением являются цифровые FIR фильтра.
Единственный что я нашел в инете FIR фильтр - http://holmacoustics.com/dspre1_introduction.php стоить 7900 евро с аналоговыми выходами. В нем используются очень хорошие DAC'и но цена явно завышена.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Цифровые КИХ и БИХ фильтры ничем не отличаются от аналоговых и крутят фазу также.
Впрочем, вопрос качества и количества цифровых фильтров остаётся открытым до практических замеров. Может Куряка поможет?

Очередное заблуждение или не знание\не понимание теории. Я уже написал выше что и как. Почитайте если что http://ru.wikipedia.org/wiki/Фильтр_с_конечной_импульсной_характеристикой
Да и вот еще что хочу сказать по цифровому фазолинейному фильтру - FIR. Для его реализации необходимо очень мощный процессор.
Например, частота, с которой начинает работать фильтр = 100гц. Значит длинна фира будет 44100/100=441 = 441 умножений на каждый сэмпл, 44100*441 = умножений в секунду.
Для восьми каналов понадобится в восемь раз больше умножений = 44100*441*8 = 155 миллионов операций в секунду. И еще не известно, за сколько тактов процессора выполняется каждое умножение. Плюс всегда будут потери времени и в обработке данных - буфферизация потока, поднятие из памяти значений ФИРов и т.д...
Еще есть вариант использовать компьтер, есть много программ, которые выводят на многоканальную звуковую карту отфильтрованный FIR сигнал. На процессоре Core I3 загрузка будет порядка 2-3% может и больше, еще занимаюсь изучением этого вопроса.

Цитата:

Сообщение от Вячеслав Меркулов

Это единственный способ фазировки двух соседних по диапазону излучателей?
... или есть какой-нибудь альтернативный подход?

Да есть очень простой способ, опишу в конце поста.

Цитата

Сообщение от ГВЗ

Всем привет!
Респект автору темы что копает сложную тему не жалея сил.
Хочу добавить от себя один чрезвычайно важный момент который все, как мне показалось, забыли в этом топике, да и вообще регулярно забывают.
У динамика есть собственная ФЧХ. И ее обязательно нужно учитывать. Вы можете микрофоном измерить АЧХ, подставить и рассчитать идеальный фильтр любого порядка, выровнять акустические центры. Но увы будет мимо.
После осознания того, что у динамика есть ФЧХ, и она работает также как и ФЧХ фильтра, и после осознания что в большинстве своем фильтры и динамики это минимально фазовые системы, то есть их АЧХ и ФЧХ жестко и однозначно связаны, наступит прозрение. Всем этого желаю
Вадим(vvv), ты кстати конкретно неправ относительно того, что если процем выровнять акустические центры не надо переворачивать полярность динамика. Этого можно добиться только сформировав акустические спады 1ого(что абсолютно нереально) или 4 порядка. Первый и второй обычно так или иначе будут требовать переворот. Всему виной собственная ФЧХ. Чтобы не было преворота полярности, динамик должен быть не ограничен по полосе.
Чтобы построить систему на 1ых порядках - надо иметь специальные фазолинейные кроссы (с предискажениями) в цифре, и 4ех полосную систему, чтобы динамики играли в области минимального изменения ФЧХ (далеко от собственных спадов).

Какой хороший пост! Все верно, только вот где взять эти фазолинейные то? В машине это пока что маловероятно.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Собственно, теперь сама методика:

Поскольку мой опыт говорит, что определяющий параметр временного согласования полос это фазочастотная характеристика акустической системы, то именно её , родимую, я и буду измерять.
Для этого вполне подойдёт программа SpectraLab, моя любимая среди многих измерительных программ.

Петрухин Илья ака SOVA
29.11.2010 г.

SpectraLab Хорошая конечно программа, но она не предназначена для таких измерений как требуется, хоть и частично может помогать в этом. Измерять необходимо импульсным методом, например программой Arta.

Цитата:

Сообщение от SOVA

В этом графике меня интересует диапазон выше 1 кГц. Ну, здесь вроде всё понятно, частота раздела полос просится от 3000 до 4000 Гц.

Частота раздела должна не превышать длину волны между расстояниями акустических центров динамиков. Напрмер берем самый критичный раздел СЧ-ВЧ.
За ак. центр берется обычно центр катушки динамика, допустим что расстояние между центрами получилось 12см. Это значит, что максимальная частота раздела не должна превышать
2800Hz. Если же выбрать скажем 4000, то внеосевые АЧХ будут с завалом на частоте раздела это значит что "лепестки" направленности острые.
Это очень сильно применимо к домашке т.е. при высоком неправильном разделе сидишь слушаешь - отодвинулся на 10см и все, провал на АЧХ.
В машине, динамики направлены на слушателя в основом, лучше ему не двигаться))

Цитата

Сообщение от ГВЗ

А теперь простите, но я возьмусь за вас
1. Вы всерьез считаете что можете создать минимальнофазовую систему с фильтрами например 2ого порядка просто выровняв АЦ?
2. Та фаза которую вы показываете, это измеренная фаза или восстановленная из АЧХ (преобразованием Гилберта-Боде, то есть минимальная). Прошу внимательно отнестись к вопросу. Я почему и спрашивал про специальный софт...
3. И еще вопрос, как вы понимаете что так такое минимально фазовая система, своими словами.

Минимальная фаза не несет никакой информативности, важна лишь замеренная фаза. Для корректного замера необходимо измерять программами типа Arta, выставлять задержку в ней для определения фазы и смотреть. Минимальная формируется преобразованием Гилберта-Боде.


Вот Вам пища для ума по фазолинейности, фазокогерентности, цитирую другого человека:

Цитата

Ас может быть фазолинейна(наверно правильнее назвать, минимально фазовая), либо фазокогерентна?

Фазо-частотная характристика (в просторечии - фаза) системы - разность фаз между выходным и входным сигналами как функция частоты: Ф(w)=Фвых(w)-Фвх(w).

Фазолинейность означает, что фаза (читай - сдвиг фаз между выходным и входным сигналом) системы зависит от частоты линейно. Т.е. Ф(w) = -Сw, где С - константа (в том числе и 0), w - частота. В этом случае ГВЗ (групповое время задержки) = -dФ/dw = -d(-Cw)/dw = С = const.

Система с такой фазовой характеристикой "задерживает" все частотные компоненты сигнала на одинаковое время C. При условии, что АЧХ системы представляет собой константу, система с линейной фазой не искажает форму сигнала. В этом и состоит главное достоинство фазолинейных систем.

Минимально-фазовость - это просто свойство системы, на основании которого по одной известной частотной характеристике можно рассчитывать другие частотные характеристики, т.к. у такой системы АЧХ и ФЧХ системы связаны взаимно-однозначно. При этом у мин-фаз системы может быть любая (физически реализуемая) ФЧХ (и однозначно определяемая из нее АЧХ)..

Так что фазолинейность не есть минимально-фазовость.. Более того, МФ система не может быть ФЛ системой (кроме тривиальных случаев).

Большинство обычных "железных" аналоговых фильтров принадлежат к МФ системам. Их аналогом в "цифре" служат фильтры с бесконечной имп хар-кой (БИХ-фильтры).

Фазолинейные системы (лучше говорить - фильтры) в "железе" не реализуемы (точнее реализуемы, но с долей условности, см. ниже), но легко реализуются с помощью цифровых фильтров с конечной имп хар-кой (КИХ-фильтров).

Реализовать в "железе" или с помощью БИХ-фильтра фильтр с линейной фазовой характеристикой тяжело, но все же возможно. Он будет фазолинейным (т.е. будет иметь практ константное ГВЗ) почти во всей полосе пропускания, но не будет фазолинейным вне ее. Как это делается можно почитать, например, здесь.. Как указано в этом источнике, ФЛ БИХ-фильтры предпочтительнее ФЛ КИХ-фильтров тогда, когда нужно обеспечить меньшее время задержки прохождения сигнала..

Фазокогерентность это вообще третье свойство, относящееся к системам с распределенными параметрами, какими являются многополосные АС. В данном контексте мы имеем дело с несколькими разнесенными в пространстве излучателями, совместно работающими в некотором диапазоне частот.

Фазокогерентность в данном контексте следует толковать как совпадение (в идеале) фазовых хар-тик этих излучателей в диапазоне частот их совместной работы. Не в идеале - как одинаковость разницы их фаз в данном диапазоне. Фазолинейность здесь может быть, а может не быть - не важно..

Для чего нужна фазокогерентность двух излучателей? Для того, чтобы диаграмма направленности их общего излучения была стационарной в диапазоне частот их совместной работы. Если диаграмма направленности не стационарна, то локализация КИЗ ухудшается, т.к. они будут "ездить" туда-сюда (вверх-вниз при верт расположении излучателей) в зависимости от частоты. Насколько данный эффект будет выражен, зависит от особенностей конкретных АС.

Ярким примером фазокогерентных фильтров является фильтр Линквитца-Райли.. У такого фильтра ГВЗ полос кривое (т.е. не фазолинейное), но кривое одинаково (т.е. полосы фазокогерентны - сдвиг фаз между полосами равен нулю)..

В контексте многополосной АС фазолинейность определяет фазовую характеристику АС в целом. Фазовая характеристика отдельных излучателей может и не быть фазолинейной. Примером фазолинейных АС с не фазолинейными (а часто - и не фазокогерентными) полосами являются "разностные" фильтры..

Наиболее оптимальным вариантом, имхо, является случай, когда в АС все полосы сами по себе являются фазолинейными. Здесь автоматом достигается и ФЛ всей АС, и фазокогерентность всех полос.

Отсюда вывод - многополосная АС должна по возможности походить на точечный источник звука.. Сл-но полосные дины должны иметь минимально-приемлемые размеры и должны быть расположены максимально близко друг к другу если колонка обычного форм-фактора.. Можно пытаться использовать коаксиальные, коакс-контрапертурные расположения динов.. Или аналоги точечных излучателей, когда динамики располагаются на поверхности сфероидов.. Или схемы с акустическими линзами или с иным законом распространения зв волн (напр лин массивы).. Или использовать фильтры с настройкой по оптимальным размерам свит-спота.. Или.. или.. Тут уж кто во что горазд..

Цитата:

Сообщение от SOVA

Вот сегодня настраивал автомобиль и получил практический материал о фазах и задержках.

Вот что получилось при включенных всех динамиках на розовом моношуме:
Вложение 8104
Здесь неоптимально подобрана задержка, но фазовая стыковка мидбасов и сабвуфера видна достаточно хорошо. Я думал – откуда подъём ФЧХ в сабвуферной части АЧХ? Скорее всего из-за того, что сабвуфер – закрытый ящик, и является фильтром ВЧ герц на 40. А такие фильтры крутят фазу сигнала вверх.
Корректировке АЧХ подвергался только один диапазон – выше 16 кГц для компенсации спада пищалок. Больше ничего курочить эквалайзером не пришлось.

Здесь на ~120гц видно явный провал на АЧХ да и ФЧХ кривится пипец, это значит что динамики играют синфазно. Это первая ступень как нужно включать их перед "сшивкой" фазы т.е. для одного динамика неободимо перевернуть фазу.
Хотя этим спектролабом смотреть бесполезно... я уже писал выше об этом.

Цитата

Сообщение от ГВЗ

Вадим имел в виду минимальнофазовые фильтры(у которых по определению АЧХ и ФЧХ связаны) - коими являются все фильтры о которых мы обычно говорим - пассивные, активные или цифровые реалзиованные по "стандартным" минимально фазовым алгоритмам, которые вы сами приводили ранее.
Олпасы - по определению нефазоминимальны. Т.к. как вы сказали они не меняют АЧХ меняя при этом ФЧХ, пускай даже и только на бумаге

А что это за минимальнофазовые фильты? FIR что ли? Я думаю что вы имеете в виду немного не то что хотите)


И как обещал, простая до ужаса и 100% рабочая методика стыковки фазы на частоте раздела.
Я опускаю порядки фильтров, мне неважно какой получился у Вас.

Начнемс:
- включите только ДВА динамика с включенными фильтрами, например СЧ-ВЧ
- поставьте микрофон на расстоянии 20-25см вертикально по центру между динамиков
- переверните фазу любого динамика
- произведите замеры АЧХ
- вы должны увидеть следующее, яма на частоте раздела




- изменяйте задержку\двигайте динамики физически так, что бы яма на частоте раздела была максимальной глубины.
- после того как вы найдете задержку\такую точку, возвращайте фазу динамика в обычное значение и проводите контрольные замеры
- картинки должна получится следующая




Без каких либо провалов на частоте раздела. Все. быстро и просто.
Измерять только в программах похожих на Arta.
К слову - инструкция по акустическим измерениям в прогамме Arta

Учитывайте еще то, что если в процессоре частота дискретизации 48khz то шаГ выставления задержки будет 7мм т.е. Вы будете двигать виртуально динамик +-7мм. Выше частота - больше точность. Такое критично на частотах раздела СЧ-ВЧ, где длина волны очень маленькая. Хотя на слух нормально)


Ни кого не хочу обидеть своим постом, только внести ясность. Если что то не понятно, задавайте вопросы, чем смогу помогу.