Jump to content

Vägen från mätning av distorsion till musikalitet


Anders65

Recommended Posts

20 minutes ago, MatsT said:

Runt -40dB på andratonen verkar generellt vara accepterad

Jag la andra övertonen på -40dB och sedan fallande i försteget. Inte så tokigt men mer tester behövs. Men det ska blir intressant att prova olika varianter på något bra inspelning. Jag har ett par cd skivor med musik inspelad i Mårtens studio/lyssningrum. Kanske ta någon stycke därifrån eller annat förslag?

 

Hoppas ha några filer att dela med mig av i slutet av veckan om allt går bra. Är ute o reser en del.

Link to comment
Share on other sites

Nu har jag två musikfiler. En med harmonisk distorsion H2 -35dB sen fallande och en helt utan pålagd distorsion. Jag är tyvärr osäker nivåerna men bilden nedan visar hur det ser ut på frekvensspektrumet. Jag använder DAW-verktyget Cakewalk med följande seriekopplade VST-plugins:

- MOscillator v14.03 för att generera 1kHz sinusvåg med 0dB nivå (enligt inställningarna..)

- HorNetHarmonics för att generera övertonerna. Justerade individuellt. Tyvärr stämmer inte amplitudskalan alls mot verkligheten så jag har justerat mot spektrumanalysatorn. Skulle vilja hitta ett bätre VST-plugin för detta...

- MAnalyzer v14.03 för att mäta ut spektrumet med sinusvåg och pålagda övertoner enligt bilden nedan.

 

För musikfilen med distorsion har jag bara HorNetHarmonics i signalkedjan.

 

Harmonics1

 

Ljudfilerna finns att ladda ner enligt länken nedan. OBS - ENDAST för provlyssning. Ingen distribution!

 

https://drive.google.com/open?id=1Lz77k1U38HxFMtCA4FjtGxj4_9vZE59s

Link to comment
Share on other sites

  • 3 weeks later...

Jag hittade två mycket intressanta programvaror jag kommer att testa. 

Deltawave verkar vara det verktyg jag saknat i min verktygslåda för att identifiera och analysera olika typer av distortion hos exempelvis förstärkare och försteg. Ska bli mycket intressant att testa :-)

 

https://deltaw.org/index.html

 

Speciellt intressant tycker jag den relativt nya metoden Differance Level är (Df). Ett nytt sätt att mäta distortion. Metoden bygger på att man jämför inspelade ljudfiler före respektive efter ett testobjekt. Normaliserar dessa och sedan skapar ett diffvärde. Värdet kommer visserligen både bero på ljudfilen och testobjektet. Men jag skulle kunna tänka mig att man har ett set med ljudfiler för att identifiera specifika egenskaper men även för att karaktärisera testobjektet. En finess är att man kan använda vilken typ av signal/ljud som helst. Sinus, fyrkant, brus eller musik till exempel. 

 

http://soundexpert.org/documents/10179/11017/se-audio-metric.pdf/51701b78-96ad-47bb-87de-29bff0821a9c

 

 

En annat verktyg är DISTORT där man kan lägga på en mängd olika typer av distortion på digitala ljudfiler. Ska bli intressant att testa även detta framöver :-)

 

https://distortaudio.org/index.html

 

 

Edited by Anders65
Link to comment
Share on other sites

 

Hmm :39:

Jag får lite dåliga vibbar när du pratar om vst-plugins.

 

Som jag tolkade dig inledningsvis var syftet att styra distorsion, inte att ändra grundklangen.

Dvs när förstärkningen blir olinjär så styrs distorsionskomponenterna till "rätt" övertoner (H2).

 

Var står vi nu?

 

Link to comment
Share on other sites

1 hour ago, calle_jr said:

Hmm :39:

Jag får lite dåliga vibbar när du pratar om vst-plugins.

 

Som jag tolkade dig inledningsvis var syftet att styra distorsion, inte att ändra grundklangen.

Dvs när förstärkningen blir olinjär så styrs distorsionskomponenterna till "rätt" övertoner (H2).

 

Var står vi nu?

Jag förstår dina vibbar. Det finns många "oseriösa" plugins i den domänen. Det var ett första test för min del. Jag har släppt den delen då det program jag hittade idag befinner sig på en mycket bättre nivå. Baseras på intressanta forskningsresultat från 2005.

 

Jo, jag ligger kvar i tanken att jag vill ha en justerbar och jämt fallande distribution av övertoner. Den H2-lösning jag gjorde i försteget balanserade upp jämna övertoner så att ex tredje övertonen inte skulle vara dominerande. Den sista tiden har jag börjat läsa lite kring intermodulation, IP2, IP3 mm eftersom alla de produkter som skapas av intermodulation är oönskade. Det är en tydlig skillnad till harmoniska övertoner man landar i en annan diskussion. Men av en händelse fick jag se en ganska ny metod där mjukvara (ej VST plugin) håller på att utvecklas. Jag tror att konceptet Difference Level (Df) kan ha en ganska stor potential. Ett nya sätt att koppla upplevd distortion till en mätmetod. Kanske inte i första hand ett designverktyg, men för att kunna jämföra olika produkter och olika typer av lösnnigar, talkodare, ljukodning mm.

Link to comment
Share on other sites

  • 4 weeks later...

Jag tänkte se om det går att blåsa lite liv i tråden igen :-) 

 

Jag har ett grubbleri som i första hand relaterar till förstärkare med motkoppling. När jag läser en del artiklar skrivs det ibland lite om den komplexa intermodulationsdistortion som skapas genom olinjäriteter som relaterar till motkoppling. Vad jag förstår så blir konsekvensen med musik som signal en "matta" av intermodulationskomponenter.

 

Intermodulationsdistortion är ju alltid av ondo till skillnad mot harmonisk distortion där man kan diskutera hur en förstärkare bör förhålla sig till övertoner. Den diskussionen handlar till exempel om vår hörsel, maskering, akustiska instrument, mätmetoder, högtalare och så vidare. Men intermodulationsdistortion är något som inte kommer med signalen utan kan skapas i komponenter längs signalkedjan men även från högtalare. Intermodulationsdistortion är en högst onaturlig påverkan på signalen. När jag läser om detta hittar jag inte de svar jag söker.

 

Hur stort är detta problem? Vilka potentiella "fel" skapas genom olinjäritet i motkoppling?

 

Edited by Anders65
Link to comment
Share on other sites

Intressanta funderingar och jag har inte tid att grotta ned mig just nu men jag sökte lite snabbt på nätet och hittade en sida med lite intressanta undersökningar.

Tubelab - Articles — Amplifier Testing

 

Jag får fundera lite men jag är inte säker på att jag kan tillägga så mycket mer än att enkla lösningar ofta är att föredra eftersom de ger enkla fel (om än större) som har visat sig påverka mindre än mer komplicerade fel (om än mindre).

Link to comment
Share on other sites

Hittade en sida där Nelson Pass skriver en del om bland annat detta. Fann en intressant tanke att komplex musik kan skapa ett spektrum av intermodulationsdistortion med peakar som är förhållandevis höga. Han skriver även att motkoppling och flera steg ökar komplexiteten hos distortionen. Nelson förordar enkelhet, något som även jag gärna instämmer i.    

 

https://www.passlabs.com/press/audio-distortion-and-feedback

Link to comment
Share on other sites

Nelson Pass hör till mina favoriter också och där finns mycket roligt att läsa.

 

En annan favorit sedan gammalt är Lynn Olson och han har också skrivit mycket som är intressant, här är några länkar:

Nutshell High Fidelity

Enjoy the Music.com - A Tiny History of High-Fidelity, High-End, & Ultra-Fi

THE GEORGE ZEN WASHINGTON

Western Electric - Rosetta Stone for Triodes

 

Han är bra på att bryta ned och förklara och här är ett exempel:

Loop Distortion - Tube Fest Talk, Part I

Link to comment
Share on other sites

6 hours ago, MatsT said:

Enjoy the Music.com - A Tiny History of High-Fidelity, High-End, & Ultra-Fi

 

Verkligen intressant läsning. I slutet av denna artikel lyfter Lynn Olson fram problemen som orsakats av jakten på låg THD. Ett problem som fortfarande är svåröverkomligt då marknadsmänniskorna vill ha bra siffror. Tyvärr säljer detta fortfarande, trots att dessa inte motsvarar hur de lyssningsmässiga egenskaperna blir. Det finns fortfarande en stor grupp som jagar bästa möjliga siffror (eller rättare sagt en stor majoritet). Detta trots att vi vet att till exempel THD inte säger mycket av värde när det gäller musikalitet och naturlig musikåtergivning. Lynn ställer sig den relevanta frågan om nu när vi nått en punkt där siffrorna är så bra - vilken riktning tar utvecklingen nu?

 

Jag kan bara svara för egen del och för mig är målet tydligt. Jag vill återskapa musikalitet. För mig betyder det att jag ser och hör instrumenten med sin verkliga klang och detaljrikedom spelas framför mig när jag blundar och lyssnar på bra inspelningar. En så naturlig återgivning som möjligt helt enkelt. Och det handlar inte om låg THD, utan om många andra egenskaper som vi idag har svårt att mäta eller väljer att inte bry oss så mycket om. Intermodulationsdistortion som orsakas av en naturligt komplex ljudbild är ett exempel.

 

Nelson Pass, tycker jag har lyckats ta sig förbi denna sifferhysteri för att istället fokusera på renhet, enkelhet, kvalitet och musikalitet. Han har blivit en förebild för mig i flera av mina resonemang. Lynn som jag precis börjat läsa om inspirerar verkligen med. Men jag har valt JFET/MOSFET-vägen istället för rörsteg. Egentligen beror det nog på att jag är så himla dålig på rör men även att jag ser en stor potential i JFET/MOSFET-konstruktioner.

 

Kan även rekommendera denna artikel av Lynn,

http://www.nutshellhifi.com/library/FindingCG.html

 

Link to comment
Share on other sites

6 hours ago, Anders65 said:

fokusera på renhet, enkelhet, kvalitet och musikalitet.

 

Bra utgångspunkter!

Man kan ju undra vad dessa egenskaper betyder för en förstärkare i praktiken?

Enkelhet kan jag tänka mig översätta till att kretsen ska innehålla få komponenter och funktioner.

Kvalitet (hellre standard) kan betyda robusta komponentval med små toleransavvikelser.

Renhet och musikalitet är svårare att sätta fingret på  :39:

 

Det jag själv tänker på som viktigt är även egenskaper som synergi, kraft och linjäritet. Dvs vad ska förstärkaren användas ihop med (matchning), orkar den med att spela och hur beter den sig tonalt i mitt system?

 

Jag är ännu sämre på rör, och med transistorer är det inte bättre. Men jag hänger gärna på ett försök att definiera kriterier :)

Ska läsa artiklarna.

 

Link to comment
Share on other sites

3 hours ago, calle_jr said:

Enkelhet kan jag tänka mig översätta till att kretsen ska innehålla få komponenter och funktioner.

 Jag tror att man vinner på att ha få och väl valda diskreta aktiva komponenter i signalvägen. Samtidigt ska man inte gå för långt i den riktningen eftersom det kan innebära att man använder en komponent på ett sätt som inte är optimalt för dess egenskaper. Få komponenter i signalvägen möjliggör en renare signalväg där man har större möjlighet att har kontroll över vad som sker. Renhet skulle kunna innebära att minimera skapandet av nya egenskaper som inte fanns med från början i signalen.

 

Eftersom ingen komponent är ideal så måste man förstå de parasitiska egenskaperna bra så att man kan minimera effekterna av dessa. I det ligger även att förstå vilka av de parasitiska effekterna som har en menlig betydelse i applikationen. Samtidigt behöver man skapa en miljö och arbetspunkt där komponenterna i signalvägen presterar som bäst. Med miljö menar jag till exempel strömförsörjning och impedansanpassningar. Helst skulle man vilja undvika motkoppling eftersom det ökar komplexiteten av den distorsion som skapas. Motkoppling reducerar lägre ordningens övertoner, ökar linjäriteten och ger lägre utimpedans, men det har sidoeffekter. Motkoppling skapar både högre ordningens övertoner och intermodulationsdistortion. Har man en mindre bra design avseende motkoppling får man dessutom problem med de så viktiga transienta egenskaperna. Men ibland behövs viss motkoppling för att fintrimma egenskaperna. Man får kompromissa lite ibland - sånt är ju livet :-) 

 

3 hours ago, calle_jr said:

Det jag själv tänker på som viktigt är även egenskaper som synergi, kraft och linjäritet. Dvs vad ska förstärkaren användas ihop med (matchning), orkar den med att spela och hur beter den sig tonalt i mitt system?

 

Den svåraste biten tycker jag är synergi. Det behövs tillräcklig kraft för de högtalare som ska drivas och förstärkningen behöver vara linjär. Kraft tycker jag är den minst komplicerade delen medan linjäritet kan vara ett lite svårare område. Däremot tycker jag synergi är riktigt svårt. En del av synergi är hur gränssnittet mellan förstärkare och högtalare påverkar matchningen. En parameter i matchningen är utimpedansen hos förstärkaren som påverkar effekten av högtalarens olinjära egenskaper. Men detta är förstås bara ett exempel av många aspekter inom synergi och tonal balans. Detta stora området skulle nog förtjäna en egen tråd :-)

Edited by Anders65
Link to comment
Share on other sites

Det finns olika filosofier men jag tror slutsteget är mer kritiskt och svårare att få riktigt bra (musikalisk återgivning..) än ett försteg om man bortser från phonosteget kanske. Många har rör i försteg vilket kan vara en god sak men med problem i slutsteget blir resultatet ändå inte bra. Jag löste det så att integrera volym o ingångsväljare i slutsteget. Jag får mer koll, mindre anpassningar o behöver man ett phonosteg finns bra externa att köpa. Så tänkte jag..

Link to comment
Share on other sites

Ingvar Öhman konstruerade en högtalare anpassad impedansmässigt osv för Perkas stora rörförstärkare The Dream. Det blev tydligen en fantastisk kombination enligt de som lyssnat. Att det inte blev genomslag kommersiellt tror jag beror på att det stack ut så pass mycket designmässigt från övrigt i branschen, och tämligen dyrt. De är väl inte heller direkt några kommersiella genier, snarare duktiga konstruktörer och det räcker inte alltid.

Link to comment
Share on other sites

51 minutes ago, sprudel said:

Ingvar Öhman konstruerade en högtalare anpassad impedansmässigt osv för Perkas stora rörförstärkare The Dream. Det blev tydligen en fantastisk kombination enligt de som lyssnat. Att det inte blev genomslag kommersiellt tror jag beror på att det stack ut så pass mycket designmässigt från övrigt i branschen, och tämligen dyrt. De är väl inte heller direkt några kommersiella genier, snarare duktiga konstruktörer och det räcker inte alltid.

Tänker du Hesselvall I eller II? En kompis, @David_33rpm, köpte ett par sådana och de är verkligen speciella... De lät tämligen tråkigt och tunt med hans Holographic Audio slutsteg, men blommade ut och blev supertrevliga med min gamla Zindak rörhäck (4*EL34 i PushPull). Sen ska man ha plats för dem också! ;) 

Link to comment
Share on other sites

12 hours ago, sprudel said:

Det är därför det finns en finess i att slutsteg och förstärkare konstrueras som en enhet.

Det borde vara mycket mer finess att integrera slutsteg och högtalare. Det har vi sett några exempel på, men långt ifrån många. Största anledningen är antagligen att det är helt olika kompetenser, så att det blivit tradition att dela upp.

 

Jag ser själv en större fördel att integrera riaa och försteg. Som bekant :)

 

Link to comment
Share on other sites

Jag tror att en av de komplexare integrationerna är slutsteg o högtalare. Ett av problemen är förstås att alla högtalare är beter sig olika avseende källimpedans. Justerbar utimpedans på slutsteget skulle kunna vara vettigt vid matchning. Men samtidigt är det många andra parametrar som har med matchning att göra. Kommer prova en del så småningom genom den justerbara PCF jag har. Funktionen motsvarar justerbar utimpedans. 

Link to comment
Share on other sites

16 hours ago, Anders65 said:

Kommer prova en del så småningom genom den justerbara PCF jag har. Funktionen motsvarar justerbar utimpedans. 

Intressant.

Men om man nu måste hålla sig till spänningsmatning, och om man vill adressera linjäritet; är det inte i första hand aktuell högtalares impedansgång som man borde utgå ifrån?

 

Link to comment
Share on other sites

On 2020-03-13 at 07:45, AlfaGTV said:

Tänker du Hesselvall I eller II? En kompis, @David_33rpm, köpte ett par sådana och de är verkligen speciella... De lät tämligen tråkigt och tunt med hans Holographic Audio slutsteg, men blommade ut och blev supertrevliga med min gamla Zindak rörhäck (4*EL34 i PushPull). Sen ska man ha plats för dem också! ;) 

Japp, just Hesselvall och The Dream. Förvånar mig inte alls om Holographic körde i diket där. 

Link to comment
Share on other sites

31 minutes ago, sprudel said:

Japp, just Hesselvall och The Dream. Förvånar mig inte alls om Holographic körde i diket där. 

Det lät verkligen dynga, så tunt ljud har jag aldrig hört. Byte till rörförstärkare blev min största aha-upplevelse hittills.

 

Tyvärr är dom överflödiga och måste avyttras.

Link to comment
Share on other sites

20 hours ago, David_33rpm said:

Det lät verkligen dynga, så tunt ljud har jag aldrig hört. Byte till rörförstärkare blev min största aha-upplevelse hittills.

 

Ledsen, men jag hänger inte med. Vad var "aha-upplevelsen"?

 

Link to comment
Share on other sites

36 minutes ago, calle_jr said:

 

Ledsen, men jag hänger inte med. Vad var "aha-upplevelsen"?

 

Skillnaden mellan att spela med ett transistorslutsteg och sedan koppla på ett rörslutsteg. Att utimpedansen från slutstegen gör så stor skillnad för ljudet när det kopplas till en högtalare som är framtagen för i detta fall utimpedansen hos rörslutsteg.

Link to comment
Share on other sites

On 2020-03-14 at 09:57, calle_jr said:

Intressant.

Men om man nu måste hålla sig till spänningsmatning, och om man vill adressera linjäritet; är det inte i första hand aktuell högtalares impedansgång som man borde utgå ifrån?

Tänkvärt!
Jag resonerar såhär ungefär.. Sett från förstärkaren är högtalaren en last vars impedans varierar med frekvensen. Impedansen kan dessutom vara induktiv, resistiv eller kapacitiv och den varierar med frekvensen. Varje högtalarmodel har sin egen impedanskurva. Högtalare är också med största sannolikhet optimerad med spänningsmatning.

 

Visst skulle man kunna integrera slutsteg och högtalare mera, men för mig tappar man då möjlighet att byta högtalare. Ju tajtare dessa är integrerade med varandra desto större risk att det låter dåligt vid byte av högtalare. Jag vill nog hitta en mer generell kompromiss som ändå ger möjlighet till viss anpassning mot olika högtalare. En parameter man kan bolla med blir då förstärkarens utimpedans. Jag ser då helst att utstegets impedans är justerbar. Kanske 0-10 ohm eller något i den stilen. Och den har ett resistivt beteende. Finns det för stort frekvens- eller fas-beroende så tror jag man snabbt tappar kollen på effekten av justerbar utimpedans. En effekt jag vill åt är att ändra Q-värdet på den krets som skapas av högtalaren och förstärkaren tillsammans.  

Link to comment
Share on other sites

5 hours ago, Anders65 said:

Finns det för stort frekvens- eller fas-beroende så tror jag man snabbt tappar kollen på effekten av justerbar utimpedans. En effekt jag vill åt är att ändra Q-värdet på den krets som skapas av högtalaren och förstärkaren tillsammans.  

Jag förstår.

Men som jag förstår har strömdrivningen sina stora fördelar inom elementens piston range, med man kan få problem med kraftiga mekaniska olinjäriteter, självsvängning och för lite dämpning i elementens lägre frekvenser. Diskanter verkar däremot inte vara påverkade av spännings- eller strömdrift.

Skulle det gå att konstruera en förstärkare som arbetar med strömdrift i hela registret, men under säg 2xFs för bas- resp mellanregister arbetar med feedback?

 

Link to comment
Share on other sites

13 hours ago, calle_jr said:

Skulle det gå att konstruera en förstärkare som arbetar med strömdrift i hela registret, men under säg 2xFs för bas- resp mellanregister arbetar med feedback?

Oj vilka bra frågor :-)

Jag måste nog klura på detta då jag inte jobbat med "ren" strömdrivning.

 

Men kan detta vara ett steg på vägen? Har precis börjat drifta förstärkaren och där har jag har möjlighet att sätta en övre gränsfrekvens på PCF vilket innebär:

- Möjlighet till 0 ohms utimpedans vid låga frekvenser och högre utimpedans över gränsfrekvensen (inte ren strömdrivning förstås, men i den riktningen)

 

Är detta i linje med dina tankar?

Link to comment
Share on other sites

20 hours ago, Anders65 said:

Är detta i linje med dina tankar?

Jag vet inte.

Det låter så, men man skulle behöva se matematiken eller krets/simulering för att få en känsla för det. 

Det finns nog en del fallgropar. Annars skulle det vara betydligt vanligare.

 

@MatsT kanske vet, han håller ju på med liknande övningar.

 

Engelsmännen P.G. Mills och O.J. Hawksford gjorde omfattande försök med kombinerad spännings- och strömdrift på 80-talet. Här är en av deras prototyper med integrerad styrenhet, slutsteg och 2-vägare:

 

IMG_0187.PNG

Bild från Mills & Hawksford: Distorsion Reduction in Moving-Coil Loudspeaker Systems Using Current-Drive Technology.

 

Det ser mycket lovande ut, men verkar bli mycket komplicerat när man tar hänsyn till olinjäriteter i delkretsarna - på alla håll! De kom väl fram till att det är mycket svårt utan dsp.

 

:)

 

Edited by calle_jr
Tillägg
Link to comment
Share on other sites

Jag tror att det enklaste är att köra aktiva filter och dela upp registren med lämpliga element och drivning. Jag ska själv bygga nya dipol-subbar och dessa kommer att bli strömdrivna och korrigering av frekvensgången kommer att göras i de specialanpassade slutstegen. För övriga register blir det annan typ av drivning men det kommer jag att återkomma till i min tråd.

 

Link to comment
Share on other sites

On 2020-03-16 at 20:35, calle_jr said:

man skulle behöva se matematiken eller krets/simulering för att få en känsla för det

 

Om man utgår från de styrande elektriska och mekaniska komponenterna i en driver så kan impedansgången jämföras för spänningsdrift kontra strömdrift. I högtalarartikeln gick vi igenom hur Newtons rörelseekvationer, Ohms lag och kraften på en ledare i ett magnefält (F=Bli) samverkar, där kraftfaktorn Bl utgör kopplingen mellan den elektriska och mekaniska domänen.

De styrande komponenterna är talspolens DC-resistans RE och induktans LE, driverns rörliga massa MMS, komplians CMS och dämpning RMS samt kraftfaktorn Bl.

Och det som styr en drivers ljudtrycksnivå (SPL) i piston range är driverns acceleration.

 

Vid spänningsdrift blir kopplingen mellan spänning och acceleration (dvs impedansen):

image.png

 

Vid strömdrift blir kopplingen mellan ström och acceleration:

image.png

 

Som synes är membranets acceleration vid strömdrift varken beroende av talspolens DC-resistans eller induktans. Och det är mindre påverkat av kraftfaktorn Bl. Man får en mycket mer direkt koppling mellan driverns mekaniska egenskaper och strömmatningen.

 

Det får ju dock effekten vid strömmatning att drivern följer det mekaniska beteendet mer till punkt och pricka, dvs kraftiga utböjningar nära resonansfrekvensen och oscilleringar för transienter. Det har inte den inbyggda ”elektriska dämpningen” som vid spänningsmatning. Såvida man inte dämpar eller styr drivern på annat sätt...

 

 

*)

s=σ+jω är Laplace variabel för transformering av en funktion från tids- till frekvensdomänen. Reell del representeras av σ och imaginär del av ω. När den reella delen är noll så är s=jω. Vinkelfrekvensen ω=2πf och j2=-1.

 

 

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

×
×
  • Create New...