Для того, чтобы АС точно воспроизводила сложные по форме звуковые сигналы нужна ровная АЧХ и ФЧХ. И даже, если у нас будут почти идеальные АС, то в реальной КП за счет переотражений и интерференции между П и Л каналами и их сигналами от АС звук будет совсем другой. Форма сигнала сильно изменится. Особенно сильно может меняться именно форма переднего и заднего фронта импульсного сигнала. В КП фронты сигнала формируются прямой и приходящими переотраженными волнами. Амплитуда и форма фронтов при этом могут существенно меняться, в основном, на отрезках времени первого и последующих переотражений, примерно через 2-5 мс. И тут нужно понимать, что высокоточные методики оценки формы сигнала, например фронтов импульсного сигнала в УНЧ и в точке прослушивания должны существенно отличаться.
Например, метод описания и оценки точности повторения формы сигнала в УНЧ с помощью расчета СКО ( https://ru.wikipedia.org/wiki/Среднеквадратическое_отклонение https://studref.com/693314/tehnika/otsenka_tochnosti_sistemy_srednekvadraticheskoy_oshibke ) сигналов на входе и выходе УНЧ нельзя в лоб применять для оценки точности сигнала в точке прослушивания по сравнению с входным сигналом от источника из - за существенных фазовых сдвигов сигналов на отдельных частотах. Так, например сдвиг по фазе на 180, на отдельных частотах относительно сигнала на входе, будет давать огромные систематические ошибки и большой уровень СКО, который никак не будет соответствовать психофизиологическим особенностям слуха человека замечать те или иные виды искажений на реальных музыкальных сигналах.
Простейший эксперимент, показывающий этот эффект, это коммутация фазы в АС, например, у одного из динамиков. На слух уловить этот фазовый сдвиг на реальной музыке практически невозможно, поскольку звук будет меняться только на частотах сшивки полос работы динамиков. И при узкой полосе, например в виде узкого провал на АЧХ на 10-15 дБ, на частотах раздела полос, это уловить на слух практически невозможно или очень сложно. А, если записать сигнал с микрофона в ближнем поле и рассчитать СКО, то оно может оказаться очень большим по сравнению с СКО при правильной фазировке динамиков, потому, что на очень широком участке частот, при расчете СКО, сигналы будут в противофазе - с точностью до наоборот по фазе. И формальный расчет СКО даст большое его значение - максимально высокую ошибку на этих частотах. На этих частотах сигнал будет считаться как инвертированный.
Поэтому для оценки точности работы звуковоспроизводящей системы в реальном помещении прослушивания, для сравнения формы сигналов, на мой взгляд, нужно использовать усредненные методы или методики расчета ошибки формы сигналов. Надо сравнивать не мгновенные отсчеты, а как бы формы огибающих сигналов источника и в точке прослушивания.
Именно форма огибающей сигнала как раз и несет в себе информацию о точности звучания импульсных звуковых сигналов от разных инструментов, когда звуки в точке прослушивания улавливается ушами человека и дешифруется в мозгу человека.
И, если огибающая реализации хорошо повторяет форму реализации огибающей сигнала оригинала от источника, и возникает эффект натуралистичности или точности работы звуковоспроизводящей системы.
Когда я говорю про огибающую, это что-то вроде АМ модуляции в радиосигналах - линия соединяющая максимумы быстрых колебаний в положительной и отрицательных значениях уровней этих колебаний.
Чем менее искажена огибающая в ВЧ радиосигналах, тем более качественный звук можно получить на выходе АМ детектора в радиоприемнике. Похожий механизм, на мой взгляд, и у человеческого слуха.
Он работает, в основном, по анализу формы огибающей звуковых сигналов, чтобы распознать особенности звучания тех или иных инструментов и их особенностей звучания, связанных не только со спектральным составом сигналов, но и со скоростью и формой нарастания их фронтов.
А саму методику по расчету точности совпадения огибающих можно применить на основе методов корреляционного анализа двух процессов (по канально - в П и Л канале) или тот же механизм расчета СКО, но уже не по мгновенным значениям отсчетов, а по отсчетам на верхней и нижней частях огибающих в одни и те же моменты времени, чтобы исключить вышеописанные большие систематические ошибки при небольших фазовых сдвигах отдельных частотных составляющих.
Понятно, что при использовании корреляционного анализа нужен процесс подгонки во времени двух сравниваемых по форме огибающих и тут критерием точной подгонки может быть критерий максимума сигнала (коэффициента) корреляции, например при перемножении и интегрировании верхней и нижней огибающей у сигнала оригинала и огибающей у искаженного сигнала в точке прослушивания ( после энергетической нормировки сравниваемых сигналов - это уровень при котором площадь сигнала между огибающими в одном сигнале равна площади сигнала между огибающими в другом сигнале).
Такой процесс может быть автоматизирован при обработке данных записей реализаций двух сигналов, имеющихся например в виде файлов или хранящихся в оперативной памяти компьютера при работе такого вычислителя.
А в качестве тест-сигналов для таких измерительных систем лучше всего использовать, например пачки широкополосных сигналов типа пачек, заполненных меандрами разных частот и уровней, сигналами треугольной формы или сигналами мультитона. Причем тут можно менять скважность и частоту таких пачек, чтобы выявить искажения, связанные, например с температурными эффектами - инерционно нелинейные искажения (ИНИ).
На картинках ниже поясняется этот метод. Видно насколько сильно может изменяться форма огибающей и форма переднего фронтов у импульсного сигнала.
Например, метод описания и оценки точности повторения формы сигнала в УНЧ с помощью расчета СКО ( https://ru.wikipedia.org/wiki/Среднеквадратическое_отклонение https://studref.com/693314/tehnika/otsenka_tochnosti_sistemy_srednekvadraticheskoy_oshibke ) сигналов на входе и выходе УНЧ нельзя в лоб применять для оценки точности сигнала в точке прослушивания по сравнению с входным сигналом от источника из - за существенных фазовых сдвигов сигналов на отдельных частотах. Так, например сдвиг по фазе на 180, на отдельных частотах относительно сигнала на входе, будет давать огромные систематические ошибки и большой уровень СКО, который никак не будет соответствовать психофизиологическим особенностям слуха человека замечать те или иные виды искажений на реальных музыкальных сигналах.
Простейший эксперимент, показывающий этот эффект, это коммутация фазы в АС, например, у одного из динамиков. На слух уловить этот фазовый сдвиг на реальной музыке практически невозможно, поскольку звук будет меняться только на частотах сшивки полос работы динамиков. И при узкой полосе, например в виде узкого провал на АЧХ на 10-15 дБ, на частотах раздела полос, это уловить на слух практически невозможно или очень сложно. А, если записать сигнал с микрофона в ближнем поле и рассчитать СКО, то оно может оказаться очень большим по сравнению с СКО при правильной фазировке динамиков, потому, что на очень широком участке частот, при расчете СКО, сигналы будут в противофазе - с точностью до наоборот по фазе. И формальный расчет СКО даст большое его значение - максимально высокую ошибку на этих частотах. На этих частотах сигнал будет считаться как инвертированный.
Поэтому для оценки точности работы звуковоспроизводящей системы в реальном помещении прослушивания, для сравнения формы сигналов, на мой взгляд, нужно использовать усредненные методы или методики расчета ошибки формы сигналов. Надо сравнивать не мгновенные отсчеты, а как бы формы огибающих сигналов источника и в точке прослушивания.
Именно форма огибающей сигнала как раз и несет в себе информацию о точности звучания импульсных звуковых сигналов от разных инструментов, когда звуки в точке прослушивания улавливается ушами человека и дешифруется в мозгу человека.
И, если огибающая реализации хорошо повторяет форму реализации огибающей сигнала оригинала от источника, и возникает эффект натуралистичности или точности работы звуковоспроизводящей системы.
Когда я говорю про огибающую, это что-то вроде АМ модуляции в радиосигналах - линия соединяющая максимумы быстрых колебаний в положительной и отрицательных значениях уровней этих колебаний.
Чем менее искажена огибающая в ВЧ радиосигналах, тем более качественный звук можно получить на выходе АМ детектора в радиоприемнике. Похожий механизм, на мой взгляд, и у человеческого слуха.
Он работает, в основном, по анализу формы огибающей звуковых сигналов, чтобы распознать особенности звучания тех или иных инструментов и их особенностей звучания, связанных не только со спектральным составом сигналов, но и со скоростью и формой нарастания их фронтов.
А саму методику по расчету точности совпадения огибающих можно применить на основе методов корреляционного анализа двух процессов (по канально - в П и Л канале) или тот же механизм расчета СКО, но уже не по мгновенным значениям отсчетов, а по отсчетам на верхней и нижней частях огибающих в одни и те же моменты времени, чтобы исключить вышеописанные большие систематические ошибки при небольших фазовых сдвигах отдельных частотных составляющих.
Понятно, что при использовании корреляционного анализа нужен процесс подгонки во времени двух сравниваемых по форме огибающих и тут критерием точной подгонки может быть критерий максимума сигнала (коэффициента) корреляции, например при перемножении и интегрировании верхней и нижней огибающей у сигнала оригинала и огибающей у искаженного сигнала в точке прослушивания ( после энергетической нормировки сравниваемых сигналов - это уровень при котором площадь сигнала между огибающими в одном сигнале равна площади сигнала между огибающими в другом сигнале).
Такой процесс может быть автоматизирован при обработке данных записей реализаций двух сигналов, имеющихся например в виде файлов или хранящихся в оперативной памяти компьютера при работе такого вычислителя.
А в качестве тест-сигналов для таких измерительных систем лучше всего использовать, например пачки широкополосных сигналов типа пачек, заполненных меандрами разных частот и уровней, сигналами треугольной формы или сигналами мультитона. Причем тут можно менять скважность и частоту таких пачек, чтобы выявить искажения, связанные, например с температурными эффектами - инерционно нелинейные искажения (ИНИ).
На картинках ниже поясняется этот метод. Видно насколько сильно может изменяться форма огибающей и форма переднего фронтов у импульсного сигнала.
Последнее редактирование модератором:
Вполне безобидным, впрочем. То есть - чем дальше, тем сложнее и неэффективнее.
