Цифровая коррекция УМЗЧ

[Volt_Amper]

В эти рождественские каникулы вспомнил молодость и целую неделю читал на разных форумах всё о самодельных высококачественных УМЗЧ за последние 20 лет. Печально, но все обсуждения качеств УМЗЧ крутятся вокруг одного и того же: вокруг понятий, порожденных линейной теорией, порожденных линейными дифференциальными уравнениями, операционным исчислением, анализом Фурье. Все эти АЧХ, ФЧХ, полюса и нули - это всё оттуда.

Но в рамках линейной теории невозможно дальше улучшать УМЗЧ хотя бы потому, что достигнут тот уровень их развития, когда стало непонятным, какой УМЗЧ считать лучшим, а какой - худшим. Впечатление такое, будто достигнут оптимум по Парето, когда дальнейшие улучшения одних параметров возможны только за счет ухудшения других и выбор должен сделать человек, математика стала бессильной. Однако так бывает и потому, что математическая модель не вполне хороша. И я не сомневаюсь, что это именно такой случай, потому что нет НЕЛИНЕЙНОЙ теории, нет обоснованного и ясного способа измерять динамические свойства УМЗЧ.

Вот смотрю я на прекрасные схемы (Сухов и др.) с умопомрачительно низкими КНИ и правильно построенными ФЧХ и вижу, что электронщики со слушателями - экспертами потеряли общий язык, они не знают, какую из схем назвать лучшей.
Почему? А потому что нет соответствующей математики, нет нелинейных математических моделей тракта УМЗЧ - громкоговоритель. Нет у них общего языка!

А ведь в 1980х мы паяли РК86 и мечтали, что компьютер совершит переворот, что будут созданы микроконтроллеры, которые с помощью измерительных микрофонов, поставленных вместо слушателя (так называемая "мертвая голова"), смогут сначала измерить характеристики УМЗЧ и громкоговорителя, а потом вносить в звук до усилителя предискажения, которые компенсируют недостатки динамики как самого УНЧ, так и колонок и акустики комнаты.

Целую неделю смотрел форумы - и нигде ничего даже отдаленно похожего не видел! А ведь со времен РК-86 прошло без малого 30 лет! Ни схем нет, ни даже предложений, как в наиболее общем виде представлять себе (моделировать) и в общем случае измерять динамические искажения. Измерение амплитуды разницы 20 кГц – 19 кГц, просмотр на осциллографе отклика на ступеньку и просмотр спектра так же, как АЧХ и ФЧХ, далеко не полностью характеризуют усилитель. По этим характеристикам люди делают смутные предположения о динамике системы, опираясь на... всё те же свои линейные модели. Вот хочется им, чтобы отклик на ступеньку не создавал лишнего дребезга, - ну и глушат они динамик выходным сопротивлением. А если на той ступеньке (удар барабана) что-то звенело из оркестра - то и его заодно заглушают. Странная логика.

Есть мысль, что надо бы попробовать отказаться от амплитудно-частотного анализа Фурье и перейти на нечто иное, такое, что может оценивать не только энергию лишних гармоник, внесенных УМЗЧ, но и саму динамику усилителя. Может, надо вейвлеты попробовать? Но я с ними еще не работал.

А представляете, как было бы здорово? Подключаем коробочку микроконтроллера между источником звука и УМЗЧ, ставим два микрофона на шарике вместо себя и система тестирует весь канал, а потом работает как корректор. Надо бы еще задействовать и датчики положения диффузора (вспоминаю ЭМОС Митрофанова и Пикерсгиля, если память не подвела и не исказил их фамилии). Датчики именно положения, а не ускорения, - все ускорения сам микроконтроллер вычислит и вообще он же будет работать как интеллектуальная обратная связь с памятью. Как нейроконтроллер. Он сам должен создать (выбрать) модель, потому что мы ее не знаем. Выбрать во время самообучения при тестировании. Мы должны придумать класс моделей, которые в него заложим и функционал (в смысле величину, зависящую от сигнала, его производных и его прошлого), которые нейроконтроллер должен научиться минимизировать.

Dixi. Пусть теперь народ выскажется.

[As]

Тема, конечно так и создана для раздела "МЯЯЯУ!"
Что касается "цифровой коррекции"... Начнём с начала: датчики. Сколько будет стоить комплект датчиков для трёхполосной АС? Если датчики аналоговые - их линейность должна на порядок превышать требуемую точность выходного сигнала (ну, ладно - пусть в пару раз...), опять же, каждый аналоговый датчик нужно оснастить АЦП, да не простым, а высокоточным и достаточно быстрым! Боюсь, стоимость такого комплекса будет сравнима со стоимостью небольшого микрорайона в центре Москвы...

[Сэр Мурр]

отказаться от амплитудно-частотного анализа Фурье и перейти на нечто иное, такое, что может оценивать не только энергию лишних гармоник, внесенных УМЗЧ, но и саму динамику усилителя. Может, надо вейвлеты попробовать

Разложение в ряд Фурье- это частный случай Вейвлет-преобразования. Ничего существенно нового он не даст.
А если попробовать сделать нелинейную АЧХ?. Т.е. в области малых сигналов усиление , например, +20 дб, а в области больших- усиление уменьшается, есссно, с плавным изменением усиления... Это несколько напоминает схему компрессора динамического диапазона.. а можно сделать и обратную характеристику, тогда получится экспандер звукого сигнала, т.е. расширение динамического диапазона сигнала. По отзыву аудиофилов, очень интересный эффект получается.
Ведь при записи звука, режиссёр подбирает уровни сигналов, чтоб избежать эффекта "клиппирования" на полученном сигнале, и таким образом компрессирует сигнал (у кого-то это получается лучше, у кого-то хуже).
Это было особенно актуально при аналоговом процессе записи-воспроизведения, сигнал приводился к допустимому диапазону носителя звукового сигнала , например, граммзаписи. А экспандер этот диапазон наоборот, расширяет.
И у компрессора, и у экспандера есть свои достоинства- компрессор позволяет избежать "клиппироваия"-ограничения сигнала, а экспандер- расширить динамический диапазон звуковоспроизведения. Вот бы эти достоинства соединить в одном усилителе...
А подстройка АЧХ звуковоспроизводящего тракта под конкретное помещение- уже давно решена.

[As]

Если есть желание поэкспериментировать, поищите плагин "Озон" для Винампа... Не Hi-End, но оценить влияние всех описанных эффектов позволит...

[Volt_Amper]

Тема, конечно так и создана для раздела "МЯЯЯУ!"
Что касается "цифровой коррекции"... Начнём с начала: датчики. Сколько будет стоить комплект датчиков для трёхполосной АС? Если датчики аналоговые - их линейность должна на порядок превышать требуемую точность выходного сигнала (ну, ладно - пусть в пару раз...), опять же, каждый аналоговый датчик нужно оснастить АЦП, да не простым, а высокоточным и достаточно быстрым! Боюсь, стоимость такого комплекса будет сравнима со стоимостью небольшого микрорайона в центре Москвы...

Приветствую Вас, как первого откликнувшегося. С Новым Годом и всех благ!
Я паяльник не держал в руках 20 лет, однако удивлен такой оценкой стоимости датчиков.
Мне помнится, что уже в 1980х создать 8-разрядный АЦП с отсчетами через 200 кГц было реально для радиолюбителя.
Здесь для начала надо обходиться лишь микрофонами.
На следующем этапе проекта - колонка с одним динамиком, но с несколькими датчиками на нем (полагаю, фото датчиками, несколько - для отслеживания изгибов диффузора).
Но Вы начали анализ проекта с конца. Пока нет математики - паять нечего.
З.Ы. На этом форуме комп виснет. 5 секунд на букву. Тут что-то не так. Перезагружаюсь.

[Volt_Amper]

отказаться от амплитудно-частотного анализа Фурье и перейти на нечто иное, такое, что может оценивать не только энергию лишних гармоник, внесенных УМЗЧ, но и саму динамику усилителя. Может, надо вейвлеты попробовать

Разложение в ряд Фурье- это частный случай Вейвлет-преобразования. Ничего существенно нового он не даст.

Отключил скрипты - всё залетало! А ведь дошло до 20 секунд на букву!

Сэр Мурр, приветствую и выражаю искреннее восхищение Вашим сайтом.

Пока про возможности вейвлетов ничего в точности не знаю. Только начал знакомиться и создал тему в надежде, что сюда заглянут люди опытные. В интернете пишут, что в анализе сигналов и в сжатии изображений вейвлеты уже лет 20 применяют, причем с существенно бОльшим успехом, нежели преобразования Фурье. Судя по публикациям, вейвлет-преобразование дает лучшую детальность сжатых изображений, чем преобразование Фурье (в том числе и оконное).

Здесь во флуде я видел несколько стариканов из Можайки (!), но они там, похоже, остатки (шерсти) шевелюр друг другу выдирают по политическим мотивам и забыли про электронику. Может, пригласить их сюда?

Судя по тому, что я видел в интернете, вейвлеты с их конечными носителями (область определения у них, в отличие от синусов-косинусов - отрезок, вне которого они равны нулю) позволяют оценивать (измерять) не только величину отклонения двух сигналов друг от друга, но и разницу производных сигнала (производных по времени).

В любом случае, понадобятся вейвлеты или нет, речь идет о создании нейросети (контроллера), который бы использовал внутри себя нелинейную модель тракта УМЗЧ - головка громкоговорителя. И, вероятно, не просто модель, а динамически меняющуюся модель.

[Brigadir]

Здравствуйте Вольт с Ампером. Тема то интересная, но для МЯУУ. Ибо уже была про фанатиков звука.
Выскажу и своё мнение, так как очень долго занимался именно звуковым диапазоном: усилители, всякие прибамбасы для гитары и синтезаторы.
Так вот усилитель: Вы никогда не сделаете и никто не сделает идеальный усилитель. У всех людей разные уши, особенно с возрастом это начинает ощущаться. Это первое, но не главное. В каком помещении или на улице слушаем? А здесь уже огромное отличие качества звука.
Огромное, ибо стены тоже вибрируют, отражают звук или не отражают (приглушенная студийная камера, открытая площадка), даже площадь помещения либо портит либо украшает звук своих эховым откликом. Как то был на концерте рока в закрытом спортивном зале (стадион) = невозможно слушать = алюминиевые перегородки между рядов сидений звенели.
Громкость звука тоже сильно влияет на качество. И наконец: кому то симфонию, а кому то попсу (главное барабан долбит). А кому тто Русские народные хороводы под гармошку....
Теплый ламповый звук и прочая фигня = реклама, а точнее = заелись. Меня от икры вот тошнит...а кому то в радость!.
В молодости ч тоже сильно прислушивался и искал идеальное естественное звучание усилителя...разница несущественная, главное, чтобы не фонил и не искажал сильно (хрип при большой громкости, порою невыносимый). И Сухова схему собирал, а как же! Тогда наверное ВСЕ собирали. И Кварк 405 на коленке ваял. Но мне почему то понравился готовый модуль на STK (номер не помню), но недолго пел, транзюки погибли. А вот TDA не понравился (94). Качество звука, как картина художника = каждому своё. А кому то глубоко по барабану, лишь бы барабан стучал и тись...тись...дзиньк... В молодости я просто не переносил звук рояля и медных инструментов. А сейчас? С удовольствием, даже оркестр смычковых имеет свою прелесть звучания. Глубокий звук хорошего рояля (басы в основном, акцент!). Включаю Ямаху (синт) - это не рояль, хуйня! Динамики дохлые, да и немного пластиком воняет!
Чтобы услышать натуральный звук, ну например большого барабана, по которому ногой, колотушкой, то и диффузор динамика должен иметь диаметр почти в метр. Не усилитель виноват, хоть у него и 0,00001% искажений, когда у динамика = 6% искажений. Акустика....Да ещё и резонанс выпячивается около 300 Гц, а высокого 2000Гц....

[Volt_Amper]

Если есть желание поэкспериментировать, поищите плагин "Озон" для Винампа... Не Hi-End, но оценить влияние всех описанных эффектов позволит...

As, большое спасибо, взял на заметку. Всего Вам самого наилучшего в новом году!

Сейчас нет возможности прослушать этот плагин и, насколько я догадываюсь, он представляет программную реализацию системы Долби, уменьшающую динамический диапазон музыки с учетом особенностей нашего слуха. А это совсем не то, о чем я пытаюсь вести речь. Я пытаюсь с помощью участников форума понять и сформулировать новые принципы создания ТЗ для УМЗЧ, которые бы, в отличие от традиционных методов гармонического анализа Фурье, учитывали динамические искажения всего тракта усиления - от входа УМЗЧ до акустического давления на уши слушателя. А традиционная идеология звуковоспроизведения ВВ этого не учитывает. Привычный всем КНИ учитывает лишь интегральное среднее значение квадрата разности сигналов (Uвых(t) - Uвх(t))^2, это энергетическая характеристика отличия двух сигналов.

Наш слух, как и глаза, реагирует не только на величину сигнала, но и на скорость его изменения (на производную). А может и на вторую производную тоже: попробуйте в фотошопе деформировать кривую яркости изображения - сразу заметите, что глаз четко реагирует на изменение направления ее выпуклости (вверх или вниз). Вне желтого пятна мы плохо замечаем объекты, пока они не начинают двигаться. А если они начинают не просто двигаться, а двигаться резко, - мы на подсознательном уровне даже дёргаемся, чтобы избежать столкновения. Я исхожу из того, что обработка мозгом сигналов слуха и зрения имеет нечто общее. В самом деле: ну не может же быть случайным совпадением то, что и для звукового давления и для яркости света мы вынуждены использовать логарифмическую шкалу и пользоваться децибелами. Наш слух и наше зрение нелинейны и, кажется, сила ощущения логарифмически зависит от силы раздражения. Эта гипотеза была очень популярна в начале XX века, назвалась законом Фехнера-Вебера, который был даже включён в учебники математики для реальных училищ (и гимназий?) как яркий пример большого значения логарифмической функции.

Уже двое участников высказали мнение, что тема пригодна лишь для раздела "МЯЯЯУ!". Я по этому поводу сразу предупреждаю: как только её туда передвинут, я сразу прекращу её вести, потому что (A) тема на самом деле архисерьёзная (B) в разделе "МЯЯЯУ!" её моментально зафлудят (C) ощущения о её практической бесперспективности могут быть вызваны лишь недостатком грамотности (D) мне это будет обидно, я серьёзный человек и пришёл сюда не ради "поболтать", а за сотрудничеством с практиками, за конкретным результатом. Я знакомился с форумом, прежде чем зарегистрироваться. Атмосфера здесь мне показалась доброжелательной и серьёзной. Не хотел бы разочаровываться. В настоящий момент я пытаюсь придумать наиболее простой способ помещать в форум математические формулы. Без них разговор невозможен, а TeX'a здесь нет. Наверное, надо писать формулы в Ворде, а сюда вставлять картинки.

Сэр Мурр, немного поправлю Вас: Фурье-преобразование и вейвлет-преобразование являются частными случаями линейного интегрального преобразования, но ни в коем случае одно из них не является частным случаем другого. Я пока ещё не научился вставлять сюда формулы, потому ограничусь словами. На самом деле вся привычная форумчанам идеология состоит из четырёх частей: (1) получить Фурье-образ исходного сигнала (ряд Фурье или интеграл Фурье - не суть важно) (2) получить Фурье-образ выходного сигнала с УМЗЧ (3) изменением параметров и конструкции УМЗЧ добиваться наилучшего их совпадения (здесь надо говорить о метрике, но я пока воздержусь из-за невозможности писать формулы). (4) верить, что одинаковые Фурье-образы порождены одинаковыми сигналами.

Т.е. на самом деле все электронщики добиваются совпадения не сигналов, а их Фурье образов. И это самое слабое место в этой цепи, которое все стараются забыть: линейное интегральное преобразование имеет смысл применять к обеим частям дифференциального (или интегро-дифференциального) уравнения только в том случае, если оно линейно. Странная у нас ситуация: хотим бороться с нелинейными и даже динамическими искажениями, оставаясь в рамках линейной веры. Поря выходить из колыбели, не так ли?

Поэтому проект формально разделяется на две ветви: (1) нелинейная идеология (2) линейная идеология с применением вейвлет-преобразования. Но оторвать их совсем друг от друга нельзя.

Brigadir, спасибо за внимание и всего Вам самого наилучшего. Перед тем как здесь появиться, я читал форум и Ваша точка зрения мне была известна уже неделю назад. Надеюсь убедить Вас в том, что при всём субъективизме звуковых ощущений здесь ещё есть что исследовать с помощью математики и паяльника. ОЧЕНЬ много есть. Сразу обращу Ваше внимание на то, что в топике я оговорил: хочу совершенствовать весь тракт, с учетом акустики помещения. Указанные Вами 6% КНИ головок динамиков в том числе.

Чтобы тема и в самом деле не отправилась в раздел "МЯЯЯУ!" прошу Вас перейти к конкретным вопросам. Например, к такому. Представьте себе, что мы имеем сдвиговые регистры (цифровые линии задержки) на 1 секунду звукового сигнала и очень хороший УМЗЧ с очень хорошей колонкой плюс "мёртвая голова". Через один регистр проходит входной сигнал. С выхода регистра, с соответствующей временной задержкой, компенсирующей прохождения звука до слушателя (микрофона) он отправляется на УМЗЧ. Через другой регистр проходит сигнал от микрофона (от слушателя). Мы в любой момент времени имеем 1 - секундные отрезки двух графиков: Uвх(t) и Uзвук(t). Скажите мне пожалуйста, какими величинами (одной или несколькими) Вы бы оценили близость формы этих двух графиков? Чтобы было понятнее, прошу Вас вспомнить АВМ, которые Вы, наверное, ещё застали как и я (мне в студенческие голы пришлось пройти практику на ламповой машине для ОДУ 9 порядка, лет через пять появились АВМ для ОДУ 47 порядка на микро ОУ, а потом они умерли все) - вообразите себе любые желательные Вам блоки (интеграторы и т.п.) и предложите схему их соединения (формулу для вычисления критерия). Разумеется, цель этого вопроса - придумать критерий, минимизируя который мы будем снижать КНИ и динамические искажения всего тракта, не вмешиваясь в работу УМЗЧ.

[Brigadir]

Сравнить два сигнала по форме, не обязательно один из них задерживать. Многоканальный осциллограф. Вот и накладывайте один сигнал на другой и смотрите. Только вряд ли Вам тщательные исследования формы синусоиды в чем то поможет. Сразу скажу: чем выше частота, тем больше сдвиг по фазе. Каждый транзистор имеет какую то задержку, а переходная емкость - тем более. А тут ещё и ООС вносит свои коррективы. А тут ещё и тепловой дрейф, ограничение амплитуды выходного сигнала, при максимальной громкости...много всяких проблем.
Я давно забил, ибо идеального ничего не бывает. Даже после толчка диффузор у динамика трясется, создавая ненужные призвуки. Значит нужен ЭМОС, а будет он идеально работать? Конечно же нет, ибо всё одно остается и резонанс (собственный) диффузора и инерционность....
Я же говорю: проблем охренительная куча. И чтобы исправить все недостатки и довести звучание до идеала, цена на аппаратуру может возрасти до стоимости корабля Протон! И всё одно , покупатель принесет этот ящик за три миллиона и включит его в своей убогой Хрущебе и начнет наседать на Вас со своими претензиями. Усилок то не причем = бетонные стены дрожат! И попробуй докажи! Он же читал рекламу: Усилитель идеального звучания, за три миллиона...так что...лучше и не обещать, пусть слушает Китайский за 100 рублей!

[Сэр Мурр]

Беру тему в "избранное" и буду контролировать на наличие флуда.
Формулы можно вставлять в виде рисунков, но не уверен, что они помогут 99%посетителей разобраться в сути явления.
Бригадир пытался донести идею о психо-физическом восприятии звукового сигнала в разных условиях.
По-моему, это гораздо важнее, чем компенсация ряда искажений, порог заметности которых гораздо ниже.
, чем искажения, вносимые аппаратурой.
Пример нелинейные искажения звука порядка 1%- это стандарт для ламповой технике, а для транзисторной- и 0,01% не предел.
Ну и напоследок- зачем гнаться за сверхнизким КНИ, если оконечное звено- динамик- искажает многократно больше?

[Максим_В]

Беру тему в "избранное" и буду контролировать на наличие флуда.
Формулы можно вставлять в виде рисунков, но не уверен, что они помогут 99%посетителей разобраться в сути явления.
Бригадир пытался донести идею о психо-физическом восприятии звукового сигнала в разных условиях.
По-моему, это гораздо важнее, чем компенсация ряда искажений, порог заметности которых гораздо ниже.
, чем искажения, вносимые аппаратурой.
Пример нелинейные искажения звука порядка 1%- это стандарт для ламповой технике, а для транзисторной- и 0,01% не предел.
Ну и напоследок- зачем гнаться за сверхнизким КНИ, если оконечное звено- динамик- искажает многократно больше?

! Интересно получить низкий Кг при устойчивой работе !
Просто интересно !

[As]

Простейший способ снижения искажений АС не требует сложных датчиков и объёмных вычислений, называется этот способ "запас мощности"! В самом деле, искажения, вносимые динамиком, нормируются для его номинальной мощности (которая тщательно вымарана из всех ГОСТов... ), логично, что при снижении мощности снизятся и искажения... Степень снижения, конечно, будет разной для разных динамиков - тут большой простор для исследований (ну не зря же так популярен у "аудиофилов" 100ГДШ-33, ведь параметры у этого динамика далеко не запредельные - но огромный запас мощности позволяет получить при эксплуатации достаточно хорошее звучание... )

[Сэр Мурр]

Для Volt_Amper.
Давайте определимся, для чего нужны математические формулы и всякого рода фурье-и вейвлет преобразования?
По-моему, только для эффективного сжатия спектра звукового сигнала, для уменьшения его "веса" при передаче и хранении сигнала.
Усиление и воспроизведение сигнала производится с уже с "разжатой" копией сигнала- вот на моменте "разжатия" и используются формулы и обратные преобразования.
После этого необходимости в математической обработке сигнала уже нет. Всякого рода коррекции осуществляются уже с аналоговым сигналом. Вы предлагаете цифровую коррекцию- значит, снова оцифровывать сигнал, с внесением в него опять-таки каких-то специфицеских искажений-вроде изменения динамического диапазона и спектра сигнала. Или я ошибаюсь?

[Brigadir]

Вот, чтобы доказать на практике, что всякие там ухищрения сверхумных теоретиков с формулами и прочими изысками (тонкие исследования
искажений, задержки по фазе, измерительные микрофоны и супер глухие комнаты для исследований...)не приносят особой пользы, придется опуститься до глубокого флуда. но...Сэр Мурр на страже. Проще выйти из темы....но всё же скажу, извини Сэр: я же по молодости тоже пытался из усилителя выжать минимум искажений, долго экспериментировал, даже разорился как то на S - 90 , хотя это сильно ударило по семейному бюджету, но ничего не достиг: ибо по приборам было всё зашибись, а в натуре...стучал сосед снизу и сосед сбоку, гудели тонкие стены, хотя я увесил всю комнату коврами. Вы меня понимаете? С другой стороны я в те годы играл в музыкальном коллективе, где имелась более серьезная аппаратура, играли где попало, в том числе и в Сокольниках на открытой эстраде (где мощные динамики были слышны едва едва и звук был ниже плинтуса), но однажды мы попали в какую то деревню в клуб, Сталинской постройки, хоть и небольшой, но крепкий и довольно просторный = там я просто наслаждался музыкой, всё звучало ровно и отчетливо (каждый инструмент) с легкой реверберацией зала. Усилители и динамики были те же...примитивные Электроны и самопальный на лампах.
К слову: Кинаповские колонки (для проката фильмов) никто не рассчитывал по формулам, по конструкции - это чемодан из фанеры, обтянутой дерматином с весьма дубовыми динамиками (2 штуки, широкополосные) звучали намного приятнее современных АС 25, 35 и даже S - 90.
Динамики: диффузор из толстого картона, без намека на легкий резиновый подвес и прочие ухищрения. Они и сейчас очень ценятся, хотя на рынке полно динамиков из более легкого титана, корзиной из алюминиевого сплава (что указывает на качество).

[Volt_Amper]

Поскольку участники обсуждения, как мне кажется, не вполне поняли, о чем речь, потрачу несколько постов на пояснения.

Представьте себе, что мы имеем самый распрекрасный УМЗЧ (на rlocman на днях видел схему УМЗЧ: пара сотен ватт, АЧХ горизонтальна до 0.5 Мгц, ФЧХ тоже практически горизонтальна, отклонения не более 13 градусов). И хотим мы с его помощью воспроизвести половинку синусоиды. Красным цветом на графике линия ABCDEF – Входной сигнал.

Мы хотим, чтобы диффузор динамика из нулевого положения покоя (точка A) внезапно отклонился, описал во времени такую же половинку синусоиды ABCDE (но только не в Вольтах как функции секунд, а в Сантиметрах, как функции секунд), вернулся в нейтраль (точка E) и остановился как вкопанный (участок EF).

И вот подаём мы наш красный сигнал на вход УМЗЧ и он, такой распрекрасный, выдаёт на выходе ну в точности такую же зависимость тока от времени (Амперы как функция секунд) в катушке динамика даже несмотря на ее строптивый индуктивный характер (ну пусть уж совсем всё хорошо).

Ну, ток катушки в магнитном зазоре создает силу, которая толкает наш диффузор вверх. Он поехал вверх с ускорением (черная линия AB). Но ведь этому движению противодействует упругость подвеса, старающаяся вернуть диффузор вниз (и чем дальше – тем больше). Об этой силе наш распрекрасный УМЗЧ ничего не знает. И потому диффузор отстаёт (черная линия ABC).

А потом наш УМЗЧ тянет катушку диффузора обратно (красная линия СDE), и на этот раз, упругость подвеса этому движению помогает (черная линия CDE).

Уже одно это нарушает симметрию колебания диффузора. Вместо симметричной полуволны получаем наклоненный вправо горб.

Но мало того, - когда красный входной сигнал подходит к точке E, наш распрекрасный УМЗЧ распрекрасно вырубает ток на своем выходе и не принимает участия в дальнейшем, кроме как своим выходным сопротивлением. А диффузор, предоставленный самому себе, по инерции пролетает нейтральное положение и дальше болтается на подвесе, создавая лишние призвуки (черный участок EF).

Если бы УМЗЧ был умным, и стремился бы провести диффузор по графику, возможно более близкому к красной линии, он бы начал толкать диффузор раньше, чем начался сигнал ! (Синяя линия ABС).

Если бы он был умным, он бы исказил входной сигнал так, чтобы на левой половине полуволны (Синяя линия ABС) толкать сильнее, чем требует входной сигнал, а на правой половине (синяя линия СDE) толкать слабее, чем требует входной сигнал.

Если бы он был умным, он не просто вырубился бы до подхода диффузора к точке E, он бы включил тормоза – стал бы тянуть динамик обратно, чтобы остановить! А потом глушил бы паразитные колебания.

Но какой же УМЗЧ умеет начать толкать динамик раньше, чем начался сигнал?
Ответ: никакой. Для этого УМЗЧ должен предвидеть БУДУЩЕЕ.

А как его заставить это уметь?
Ответ: очень просто: поставить ему на вход микропроцессорную систему, которая сначала просмотрит участок сигнала, а потом пустит его на УМЗЧ, но уже в скорректированном виде.

Вот для этого нам нужна ЦИФРОВАЯ микропроцессорная система. Точнее, это одна из причин.

Теперь вернёмся к предыдущему моему посту. Пусть мы имеем такую память (сдвиговый регистр на 1 секунду музыки), которую процессор просматривает и анализирует. Далее он вырабатывает предискажения и отправляет искаженный участок музыки на УМЗЧ.

Но как процессор (процессор, а не человек!) должен анализировать этот участок?
Для этого он должен сравнивать то, что выдал на динамик, с тем, что РЕАЛЬНО получилось.
То, что реально получилось, хранится в другом сдвиговом регистре.
Процессор должен сравнивать содержимое этих регистров, измерять их разницу и формировать такие искажения, которые бы ее минимизировали.

Вот я и спрашиваю, по какой формуле он должен вычислять разницу?

Ну пусть например, например, эта величина (разница) – отклонение динамика от желательного (идеального) для данного момента t.
Но тогда мы получим управление по отклонению, создающее паразитное волнообразное движение.

Когда ракетой так управляют – она идет по волнистой траектории, болтаясь рядом с желательной траекторией и запросто может уйти от неё из-за ИНЕРЦИОННОСТИ. В самом деле – ракета отклонилась от траектории. Система толкает ее обратно. Та пересекает желательную наводчику траекторию и по инерции проскакивает ее! И только после того, как проскочила, система это замечает и толкает обратно на верный путь. И так пока либо траектория не кончится, либо ракета в кусты не улетит.

Чтобы таких колебаний не возникало, система должна учитывать не только величину отклонения, но и скорость и ускорение отклонения. Чтобы пресекать не просто отклонения, но даже желания отклониться.

Это только небольшая часть нашего вопроса.
Прошу извинить, сегодня устал, дальше писать буду в следующие дни.
Несколько дней я могу не появляться в теме, работа отнимает много сил.

[As]

Есть такая штука - ЭМОС, её назначение - как раз контроль перемещений диффузора динамика... Сейчас АС с ЭМОС - редкость, а ведь была даже серийно выпускаемая S-70...

[Brigadir]

[

А потом наш УМЗЧ тянет катушку диффузора обратно (красная линия СDE), и на этот раз, упругость подвеса этому движению помогает (черная линия CDE).

.

Эх ты, теоретик , ты наш славный! (прочитал по "диагонали" до этих слов и дальше не стал читать). Да не "тянет" катушка диффузор на спуске полуволны, а потянет, когда появится отрицательная полуволна, то есть на катушке сменится знак на противоположный. А на этом участке скорость возврата диффузора зависит чисто от усилия "пружины" (подвес) и инерции (массы) подвижной системы. А на практике = бубнение. (на низких частотах). С бубнением борются "воздушным тормозом" или ЭМОС. И не всегда успешно, ибо спектр частот широкий, а резонанс никто не запрещал и не может отменить. Резонанс как раз и зависит от инерции подвижной системы динамика. Поэтому стараются при сохранении должной жесткости диффузора, снизить его массу и подвеса. ЭМОС тоже вносит свои искажения, за счет задержки передачи сигнала (она всегда имеется, и чем выше частота, тем заметнее отставание сигнала).
(а всё таки дочитал, почти...не люблю много слов...) Усилитель тормозит диффузор динамика за счет НИЗКОГО выходного сопротивления усилителя, Как известно: катушка в магнитном поле качаясь вырабатывает какое то напряжение, а тут низкое сопротивление нагрузки катушки...тормозит.
Всё это давно известно конструкторам УМЗЧ.

[As]

В НЧ-диапазоне (герц до 500, при удачном датчике) ЭМОС с задачей справляется...
А на более высоких частотах можно и конструктивно искажения динамика снижать (да хоть электростаты использовать - у них искажения совсем не велики! )

[Volt_Amper]

Специально для этого форума
Я взял идеально линейную систему – груз на пружинке с трением, пропорциональным скорости.
Пусть это будет модель динамика. Грузик – диффузор. Пружинка – подвес.
Всё идеально линейное. Никаких ограничений амплитуды.
Индуктивность катушки я пока не стал вставлять в модель.
УМЗЧ полагаю идеально линейным. Ну просто y=kx.
Его выход – вход для этого “динамика”.

Написал всем известное линейное дифференциальное равнение.
Декремент затухания задал 100 (за 0.01 сек амплитуда собственных колебаний уменьшается в e раз).
Частоту собственных колебаний задал около 32 Гц.
И подал на грузик (правая часть уравнения, выход идеального УМЗЧ) половину волны синусоиды.
Полуволну взял от синусоиды с частотой в полтора раза выше.

На рисунке красным – движение грузика в модели, в которой нет массы и трения, есть только пружина.
Одновременно красная линия показывает форму входного сигнала.
Черным – движение грузика в модели с массой и трением. Это выходной сигнал системы.
Видите искажение формы сигнала?

Этот пример полезен тем, кто не вполне понимает недостатки таких параметров как КНИ и КИИ.
Дело в том, что рассматриваемая система идеально линейна: линейная комбинация сигналов на входе порождает точно такую же линейную комбинацию откликов на них.
В установившемся режиме, когда за доли секунды погаснут собственные колебания грузика (погаснут “переходные процессы”), эта система воспроизводит любую синусоиду (любой частоты выше резонансной) без каких бы то ни было искажений ее формы.
Поэтому здесь КНИ = 0 %
И интермодуляционных искажений здесь тоже нет.
Здесь KИИ = 0%
А искажение формы сигнала – очень большое.

Дело в том, что КНИ и КИИ измеряют только для установившихся синусоидальных сигналов.
А для динамически изменяемого сигнала искажения измерять не умеют. Пока…

Если искажение в этой картинке оценивать привычным способом, через интеграл от квадрата разности сигналов, получится 109 % (прописью: сто девять процентов, таков здесь КДИ, коэффициент динамических искажений).

Но на самом деле я должен сдвинуть красный сигнал вправо и изменить его амплитуду с целью уменьшения интегральной разницы.
В привычных всем измерениях КНИ (вычитанием входной гармоники из выходного сигнала) эти изменения происходят автоматически и никто о них не думает. (Их даже не замечают, - отсюда в этой теме вопросы, зачем нужен сдвиг сигнала). А тут надо вручную делать.
Поскольку здесь две переменных (сдвиг вправо и амплитуда), я воздержусь от вычисления КДИ, и так на получение этой картинки потратил в сумме два дня.
Однако вправо красный сигнал я все же двигал и добился уменьшения КДИ до 82%
Даже если менять амплитуду красного сигнала, КДИ ниже 70% вряд ли опустится. Это неинтересно. Не стоит труда такое вычисление.

Гораздо интереснее посмотреть на то, сколь может предварительная (до УМЗЧ) коррекция улучшить форму выходного (черного) сигнала
Но на это мне нужно несколько дней. Самому понять. Уравнения писать, программировать. А еще и работать. Ориентировочно – недели две.

As, любая ЭМОС, - независимо от того, какой датчик она использует (датчик положения или датчик ускорения или реактивную противо-ЭДС как у Митрофанова и Пикерсгиля), - реагирует на черный сигнал, на то, что имеем на выходе. Она не умеет смотреть в будущее. Это умеет делать только компьютер. Балансировка мостов датчика противо-ЭДС в ЭМОС Митрофанова и Пикерсгиля оказалась нестабильной. Поэтому перешли к “ЭМОС по положению динамика”. Но тогда нужно дифференцировать сигнал датчика, а дифференцирование в железе воплощается ужасно плохо. Можно сказать – никак не воплощается. По этой причине АВМ (аналоговые вычислительные машины) собирали на интеграторах.

Вообще, в рамках обычной линейной теории УМЗЧ ЭМОС развивать невозможно. И квадрофония не получит достойного воплощения до тех пор, пока мы не научим компьютер корректировать поле звукового давления. Но не буду распылять внимание участников темы.

Коррекцию сигнала на входе раньше делали в магнитофонах (ну и в УНЧ сейчас ставят на входе регуляторы тембра и эквалайзеры), а теперь делают в каждом винчестере. Но если в магнитофонах и УНЧ коррекция работает сразу на весь частотный диапазон (таково ограничение, диктуемое методами традиционной автоматической регулировки сигнала), то в винчестерах корректируется каждый отдельный бит. И я был свидетелем того, как эта коррекция появилась. Более того, я видел ее воплощение в железе болгарского винчестера на 36 Мбайт (мой первый в жизни винчестер, каким огромным он тогда казался, ведь мы вылизывали в программах каждый байт). Но, - сразу оговорюсь, - не знаю, каких высот она достигла к сему дню.

Brigadir, да, я могу ошибаться. Да, я тоже человек. Да, я не заметил слова “толкает”. Не буду объяснять, как это получилось (пишу в текстовом редакторе и много раз переделываю), иначе окажется, что я помогаю Вам отправить тему в “МЯЯЯУ!”.
Если бы Вы внимательно прочли мой пост, то при некотором желании и наличии минимума доброжелательности могли бы заметить, что указанная Вами ошибка никак не влияет на главное утверждение поста. Вы могли указать на эту ошибку, но не надо было делать из мухи слона, не надо было объявлять ее фатальной ошибкой. Смотрите на график в этом посте, если еще не поняли этого. Это не мои фантазии. Это дифференциальные уравнения.

Вопрос исчерпан? Или, может, обсудим какую-нибудь запятую в моем тексте?
Я надеялся на Вашу помощь, а получаю только помеху, шум.

И прошу Вас придерживаться норм русской культуры в обращении к незнакомому человеку. Ваши предыдущие посты говорят, что Вы не читаете тему. Я делал вид, что не замечаю этого. Но Ваше сообщение о чтении моих постов “по диагонали” уже есть публичное выражение пренебрежения ко мне лично. И Ваше обращение ко мне на “ты” в насмешливом тоне служит тому же самому.

Больше я не буду делать вид, что не замечаю этого. Вы пытаетесь создать у участников темы отрицательное впечатление о теме и ее авторе, не вникая в содержание темы и ничего не зная об авторе. Мне это очень неприятно.

Вопрос к участникам темы: в топике появились три ссылки на рекламу (на словах “дифференциальными уравнениями”,”мертвая” и “звук до усилителя” ) . Выделения их необычное – сиреневым цветом и прерывистым подчеркиванием. Сообщите, пожалуйста, эти ссылки всем видны или только у меня они к тексту приклеены? Ба, и еще в одном моем поcте есть ссылка на слове “мертвая”! И здесь появился, на слове "вход"! Это я вирус подхватил? Здесь?

[Volt_Amper]

Вышел из режима написания ответа в форум - ссылки пропали! Что за чудеса?