Návrh pre šikovného programátora
Napsal: 23 zář 2010, 14:46
Zdravím
Okrem toho, že teraz je veľká móda vyrábať, ponúkať a aj používať elektrónkové zosilňovače a všelijakí snobi ich aj kupujú za drahé peniaze, nájdu sa odborníci - hudobníci, ktorí tvrdia, že zvuk z elektrónkových zosilňovačov je podstatne lepší ako z tranzistorových. Ovšem objektívne kritérium „kvality“ zvuku akosi uniká a ako jediný akceptovateľný argument sa uvádza subjektívny pocit väčšej vzorky poslucháčov pri slepom pokuse, kde hodnotiaci hodnotí „kvalitu“ prenosu a pritom nevie, ako je signál spracovaný. A vraj vychádzajú temer vždy víťazne tie elektrónkové.
Otázka teda znie, čím je to spôsobené. Najrozšírenejší je tradičný nezmysel rozšírený medzi laikmi, že „elektrónky menej skresľujú“. Samozrejme je to nepravda - elektrónkové zosilňovače majú bežne skreslenie rádovo v jednotkách %, v tzv. hyperlineárnom zapojení to horko-ťažko ťahajú pod 1%. Pritom skreslenie pod 0,01 % pri tranzistorových zosilňovačoch s použitím OZ s veľmi silnou zápornou spätnou väzbou nie je nič zvláštne.
Nedávno som oponoval jednu diplomová prácu na tému elektrónkový NF zosilňovač realizovanú na katedre rádioelektroniky FEI STÚ, kde sa diplomant (ináč hudobník) rozplýva nad úžasným zvukom, pričom z nameraných hodnôt vyplýva, že skreslenie pri nižších kmitočtoch dosahuje až 8%. Zaujímavé bolo jeho zdôvodnenie, kde tvrdil, že ľudské ucho je citlivé a reaguje ako na nepríjemné len na skreslenie nepárnymi harmonickými, pričom párne mu nevadia. A elektrónky vraj produkujú len párne vyššie harmonické. Žiaľ neviem si predstaviť akým bežne dostupným meracím prístrojom (okrem nf selektívneho voltmetra, ale ten asi natoľko bežný nie je a i tak by zmeral len AF charakteristiku) by sa toto tvrdenie dalo overiť. Amplitúdovofrekvenčnú charakteristiku mal síce diplomant nameranú, ale fázovofrekvenčnú zavrhol ako úplne nezaujímavý parameter NF zosilňovača. Tu som sa dôvod nedozvedel.
A tak ma už vtedy napadlo navrhnúť šikovnému programátorovi výrobu solídneho „skreslomera“ umožňujúceho naozaj kvalitné meranie NF zariadení s vysokou výpovednou hodnotou, čo sa týka kvality prenosovej cesty. A to aj za predpokladu, že presnosť merania jednotlivých zložiek výsledku nebude špičková (v dôsledku použitia komerčnej zvukovej karty).
Tu je môj návrh:
Bolo by potrebné merať pre viac frekvencií v pásme napr. 10 Hz až 20 kHz (pri ¼ oktávovom delení mi to vychádza zhruba na 45 hodnôt)
• amplitúdovo - frekvenčnú charakteristiku
• fázovo - frekvenčnú charakteristiku
• závislosť skreslenia od frekvencie
• zvlášť amplitúdu a fázový posuv jednotlivých harmonických zložiek od frekvencie
Prakticky by to znamenalo navzorkovať časový priebeh výstupného signálu zmeraného štvorpólu pri prvej frekvencií, podrobiť ho rýchlej Fourierovej transformácií FFT, čím sa získajú amplitúdy a fázové posuvy všetkých harmonických zložiek pre danú frekvenciu a opakovať to pre všetky dané frekvencie.
Neideálnosť (nepresnosť) generovaného signálu zvukovou kartou (jedným kanálom) a nepresnosť zosilnenia zvukovej karty meraného signálu druhým kanálom by sa kompenzovala a to tak, že pri inštalácii programu by sa vykonalo meranie pri prepojenom vstupe a výstupe a jeho výsledky by sa „natrvalo“ uložili do tabuľky. Od skutočne nameraných hodnôt by sa odčítali tieto „tabuľkové“ a kompenzovaný výsledok by mohol byť dostatočne presný aj s neideálnymi komponentmi. Nakoľko by sa meralo vždy súčastne len pri jednej frekvencii, krížová modulácia, ktorú by tento postup nekompenzoval tu nevzniká. A nakoniec nebol by ani problém vytypovať niekoľko typov zvukových kariet, a ponúkať ich spolu s programom.
Možno namietať, že vyššie harmonické by sa dali s dostatočnou presnosťou merať len pri nižších frekvenciách, nakoľko vyššie harmonické zložky vznikajúce pri vyšších základných frekvenciách by neboli dostatočne vyvzorkované 44kHz vzorkovaním, ale to nevadí - neodmeriame, resp. nevypočítame len tie, ktoré ľudské ucho i tak nezachytí.
Vypočítať celkové skreslenie z definície skreslenia pri známych hodnotách jednotlivých harmonických zložiek už nie je žiaden problém, a dokonca by sa dal zaviesť aj pojem „párne“ a „nepárne“ skreslenie, ako aj nejaké „fázové skreslenie“.
Výsledky by som kvôli jasnej výpovednej hodnote navrhoval spracovať do grafu.
V každom prípade by týmto meraním vzniklo dostatočné množstvo parametrov umožňujúcich porovnávať „kvalitu“ meraných štvorpólov (väčšinou zosilňovačov) aj objektívne a konečne rozhodnúť, prečo tie elektrónkové sú ľudskému uchu príjemnejšie a prípadne ich ďalším prídavným skreslením ešte spríjemniť. Alebo úmyselna „skresliť“ tranzistorový zosilňovač tak, aby mal ten „úžasný sametový“ zvuk elektrónkových...
Nájde sa niekto, kto by sa do vytvorenia takéhoto programu pustil? Predpokladám, že takýto program by mohol byť aj komerčne využitelný.
S pozdravom
Ing. Róbert Truben, zberateľ elektrónkovej techniky (a žijúci pamätník elektrónkových zosilňovačov) truben@rsb.sk
Okrem toho, že teraz je veľká móda vyrábať, ponúkať a aj používať elektrónkové zosilňovače a všelijakí snobi ich aj kupujú za drahé peniaze, nájdu sa odborníci - hudobníci, ktorí tvrdia, že zvuk z elektrónkových zosilňovačov je podstatne lepší ako z tranzistorových. Ovšem objektívne kritérium „kvality“ zvuku akosi uniká a ako jediný akceptovateľný argument sa uvádza subjektívny pocit väčšej vzorky poslucháčov pri slepom pokuse, kde hodnotiaci hodnotí „kvalitu“ prenosu a pritom nevie, ako je signál spracovaný. A vraj vychádzajú temer vždy víťazne tie elektrónkové.
Otázka teda znie, čím je to spôsobené. Najrozšírenejší je tradičný nezmysel rozšírený medzi laikmi, že „elektrónky menej skresľujú“. Samozrejme je to nepravda - elektrónkové zosilňovače majú bežne skreslenie rádovo v jednotkách %, v tzv. hyperlineárnom zapojení to horko-ťažko ťahajú pod 1%. Pritom skreslenie pod 0,01 % pri tranzistorových zosilňovačoch s použitím OZ s veľmi silnou zápornou spätnou väzbou nie je nič zvláštne.
Nedávno som oponoval jednu diplomová prácu na tému elektrónkový NF zosilňovač realizovanú na katedre rádioelektroniky FEI STÚ, kde sa diplomant (ináč hudobník) rozplýva nad úžasným zvukom, pričom z nameraných hodnôt vyplýva, že skreslenie pri nižších kmitočtoch dosahuje až 8%. Zaujímavé bolo jeho zdôvodnenie, kde tvrdil, že ľudské ucho je citlivé a reaguje ako na nepríjemné len na skreslenie nepárnymi harmonickými, pričom párne mu nevadia. A elektrónky vraj produkujú len párne vyššie harmonické. Žiaľ neviem si predstaviť akým bežne dostupným meracím prístrojom (okrem nf selektívneho voltmetra, ale ten asi natoľko bežný nie je a i tak by zmeral len AF charakteristiku) by sa toto tvrdenie dalo overiť. Amplitúdovofrekvenčnú charakteristiku mal síce diplomant nameranú, ale fázovofrekvenčnú zavrhol ako úplne nezaujímavý parameter NF zosilňovača. Tu som sa dôvod nedozvedel.
A tak ma už vtedy napadlo navrhnúť šikovnému programátorovi výrobu solídneho „skreslomera“ umožňujúceho naozaj kvalitné meranie NF zariadení s vysokou výpovednou hodnotou, čo sa týka kvality prenosovej cesty. A to aj za predpokladu, že presnosť merania jednotlivých zložiek výsledku nebude špičková (v dôsledku použitia komerčnej zvukovej karty).
Tu je môj návrh:
Bolo by potrebné merať pre viac frekvencií v pásme napr. 10 Hz až 20 kHz (pri ¼ oktávovom delení mi to vychádza zhruba na 45 hodnôt)
• amplitúdovo - frekvenčnú charakteristiku
• fázovo - frekvenčnú charakteristiku
• závislosť skreslenia od frekvencie
• zvlášť amplitúdu a fázový posuv jednotlivých harmonických zložiek od frekvencie
Prakticky by to znamenalo navzorkovať časový priebeh výstupného signálu zmeraného štvorpólu pri prvej frekvencií, podrobiť ho rýchlej Fourierovej transformácií FFT, čím sa získajú amplitúdy a fázové posuvy všetkých harmonických zložiek pre danú frekvenciu a opakovať to pre všetky dané frekvencie.
Neideálnosť (nepresnosť) generovaného signálu zvukovou kartou (jedným kanálom) a nepresnosť zosilnenia zvukovej karty meraného signálu druhým kanálom by sa kompenzovala a to tak, že pri inštalácii programu by sa vykonalo meranie pri prepojenom vstupe a výstupe a jeho výsledky by sa „natrvalo“ uložili do tabuľky. Od skutočne nameraných hodnôt by sa odčítali tieto „tabuľkové“ a kompenzovaný výsledok by mohol byť dostatočne presný aj s neideálnymi komponentmi. Nakoľko by sa meralo vždy súčastne len pri jednej frekvencii, krížová modulácia, ktorú by tento postup nekompenzoval tu nevzniká. A nakoniec nebol by ani problém vytypovať niekoľko typov zvukových kariet, a ponúkať ich spolu s programom.
Možno namietať, že vyššie harmonické by sa dali s dostatočnou presnosťou merať len pri nižších frekvenciách, nakoľko vyššie harmonické zložky vznikajúce pri vyšších základných frekvenciách by neboli dostatočne vyvzorkované 44kHz vzorkovaním, ale to nevadí - neodmeriame, resp. nevypočítame len tie, ktoré ľudské ucho i tak nezachytí.
Vypočítať celkové skreslenie z definície skreslenia pri známych hodnotách jednotlivých harmonických zložiek už nie je žiaden problém, a dokonca by sa dal zaviesť aj pojem „párne“ a „nepárne“ skreslenie, ako aj nejaké „fázové skreslenie“.
Výsledky by som kvôli jasnej výpovednej hodnote navrhoval spracovať do grafu.
V každom prípade by týmto meraním vzniklo dostatočné množstvo parametrov umožňujúcich porovnávať „kvalitu“ meraných štvorpólov (väčšinou zosilňovačov) aj objektívne a konečne rozhodnúť, prečo tie elektrónkové sú ľudskému uchu príjemnejšie a prípadne ich ďalším prídavným skreslením ešte spríjemniť. Alebo úmyselna „skresliť“ tranzistorový zosilňovač tak, aby mal ten „úžasný sametový“ zvuk elektrónkových...
Nájde sa niekto, kto by sa do vytvorenia takéhoto programu pustil? Predpokladám, že takýto program by mohol byť aj komerčne využitelný.
S pozdravom
Ing. Róbert Truben, zberateľ elektrónkovej techniky (a žijúci pamätník elektrónkových zosilňovačov) truben@rsb.sk
