Эффект Допплера на акустических системах

Shadow spawn

Active Member
9 Июл 2008
534
246
43
Minsk/ Belarus
recording.by
...надо перечитать тему до дна, но я что-то пропустил в теории

а эффект Доплера? По идее же разделение звука на полосы должно как раз улучшить частотную характеристику? как минимум уменьшить модуляцию одной частотой другой?
 
эффект доплера проявляется когда источник звука движется относительно слушателя или наоборот. если будете бегать вокруг мониторов, то как раз его услышите :).

так и есть. у каждого динамика берут самый линейный участок и общая АЧХ получается ровнее. НО сумма из импульсных каждого динамика помноженного на импульсную фильтра дает достаточно длинный суммарных импульсный отклик, который крутит ФЧХ по самое нехочу и пространственная локализация и планы куда то деваются.

чтобы получить модуляцию надо чтобы одна частота умножалась на другую. обычно такие вещи происходят в усилителях, в динамиках это невозможно.

...хм, если динамик движется на басовой частоте в 20 гц с амплитудой N, при этом мелко колебаясь излучает параллельно 20 кГц, не будет ли это значить, что в каждый момент времени T путь вч волны до моего уха будет разным, и как следствие приходить с разной фазой?.. когда динамик будет идти назад, то длинна вч колебания будет увеличиваться, а когда будет идти вперед - уменьшаться. что это, если не эффект доплера в миниатюре?

Doppler_effect.jpg


прошу прощения, если вопрос покажется неуместным. просто для себя хочу разобраться.
 
чтобы получить модуляцию надо чтобы одна частота умножалась на другую. обычно такие вещи происходят в усилителях, в динамиках это невозможно.
Извините конечно, но это не правда. еще как возможно.

когда динамик будет идти назад, то длинна вч колебания будет увеличиваться, а когда будет идти вперед - уменьшаться.
Нет, При условии, что все остается довольно линейно (катушка не выпригивает далеко из зазора) - измениться не "длина колебания" ;)
а время прихода вч-состовляющей до точки прослушивания.
т.е.
колонка должна приближаться к вам или отдалятся от вас.
именно этот эффект! Фазовая модуляция в чистом виде. И интермоды она таки вызовет
 
Последнее редактирование:
  • Like
Реакции: Andrew_S. и N-Acoustic
"""Частотно-модулированные искажения (ЧМ) в излучателях, обусловленные эффектом Допплера, могут достигать значительных уровней для широкополосных громкоговорителей с большой амплитудой смещения на нижних частотах, что можно оценить по формуле полученной в работе [2.27]: DF= 0.033.w1f2 ,
Где w1 - смещение диафрагмы на модулирующей (низкой) частоте; f2 - модулируемая (высокая) частота, DF - корень квадратный из отношения мощности боковых полос в спектре ЧМ колебания к мощности излучаемого сигнала на частоте f2.
""""
[Алдошина, Войшвило, стр.48, 1985 г.]

И вот еще там же на той же странице:
"""Основные меры снижения этого вида искажений состоят в использовании громкоговорителя АС в ограниченном диапазоне частот, снижения амплитуд смещения на частоте основного резонанса, использовании НЧ, СЧ и ВЧ головок в изолированных корпусах и т.д."""
[Алдошина, Войшвило, стр.48, 1985 г.]
 
...и получается, что эффект допплера имеет место быть. "а в остальном, прекрасная маркиза, все хоршо, все хорошо."

в том-то и дело, что в широкополосных эффект более выражен, чем в многополосных
 
Последнее редактирование модератором:
@Shadow spawn, а что насчет "эффекта Доплера" у гитарной струны? Или у барабанного пластика? Или у бассового комбика? Не хотите побороться с "эффектом Доплера" на чём-нибудь ещё? Мне кажется, там огромное поле, куда Вы можете направить свой боевой пыл.
 
  • Like
Реакции: Methafuzz и fakeitback
-- Это всё НАСТОЛЬКО блохи, что не стоит на них и время тратить на разговоры.

Невысокий уровень НЧ у электростатов- это не проблема и не дефект. Особенность констркции.
Сам излучатель такой, диполь в чистом виде. Чтобы всем было понятно - как обычный
динамик БЕЗ корпуса (колонки, ящика, чего угодно). Т.е. работает в режиме акустического
короткого замыкания.
 
Даже без каких то специальных знаний и формул многие на этом форуме знают из практики что чем меньше диаметр (площадь) динамика, тем меньшую мощность он может отдать на низких частотах без искажений. А происходит это как раз из-за эффекта Доплера, поскольку излучателю меньшей площади для отдачи такой же мощности на низких частотах нужно иметь бОльшую амплитуду колебаний, соответственно увеличивается влияние эффекта Доплера, которое приводит к увеличению нелинейности на низких частотах (поскольку увеличивается скорость приближения и отдаления диффузора, вследствие чего фронты сигнала при приближении диффузора становятся более крутыми, а при отдалении диффузора - более пологими). Это приводит к тому, что на низких частотах увеличиваются нелинейные искажения (гармоники четные и нечетные - самая большая по уровню вторая гармоника, далее довольно быстро спадающие все остальные, искажения уменьшаются с увеличением частоты (при увеличении частоты сигнала в два раза для отдачи такой же мощности диффузор имеет амплитуду колебаний в четыре раза меньше)). Сами по себе такие искажения на низких частотах не являются большой проблемой (в музыкальном смысле). Однако это может стать большой проблемой если диффузор используется в широкой полосе частот, поскольку увеличение нелинейности на низких частотах приводит к увеличению интермодуляционных искажений, которые для слуха очень неприятны.
Так что чудес не бывает, и особенно увлекаться раскачкой небольших широкополосных динамиков на низких частотах не стоит.
 
Последнее редактирование модератором:
  • Like
Реакции: Dimonis и James Kru
чем меньше диаметр (площадь) динамика, тем меньшую мощность он может отдать на низких частотах без искажений происходит это как раз из-за эффекта Доплера
- Нет. Исключительно из-за малой площади диффузора.
 
  • Like
Реакции: Andrew_S.
Пытаюсь услышать эффект Доплера на кубиках, пока не получается)
А нужно слушать не эффект Доплера, а интермодуляционные искажения им порождаемые. Сгенерируйте, например сигнал из смеси чистых синусоид, например 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и т.д. герц (чистые музыкальные гармоники, каждый раз удвоение частоты, начиная обязательно с низшей частоты, воспроизведение которой вам нужно для работы, уровень каждой синусоиды в смеси уменьшить во столько раз, сколько вы смешиваете синусоид (чтобы не было превышения уровня). А дальше начиная с самого низкого уровня сигнала постепенно увеличивайте усиление - и на определенном уровне усиления вы явно услышите из мониторов интермодуляционные искажения - так на слух примерно можно определить максимальный уровень усиления, который превышать не нужно.
 
А происходит это как раз из-за эффекта Доплера,
:) Какая же скотина, этот ваш Доп..п..лер ! :-(
Мало ему сирен скорой помощи и гудков тепловозов, так он ещё и в динамики залез !
 
NickCrow сказал: ↑
чем меньше диаметр (площадь) динамика, тем меньшую мощность он может отдать на низких частотах без искажений происходит это как раз из-за эффекта Доплера
Long сказал:
- Нет. Исключительно из-за малой площади диффузора.
И за счет чего по-вашему уменьшение площади диффузора ведет к увеличению интермодуляционных искажений при попытке отдать ту же мощность на низких частотах? Каков по-вашему механизм этого процесса?
 
Последнее редактирование модератором:
  • Like
Реакции: Shadow spawn
@NickCrow, Уровень мощности не связан с эффектом Доплера.Эффект Доплера это сжатие,или растяжение волны исходящей из движущейся системы относительно другой системы.На примере световой волны эффект Доплера выглядит так,- неподвижный относительно наблюдателя автомобиль зеленого цвета при достаточной скорости приближения к наблюдателю будет им виден как синий,а при удалении с той же скоростью как красный.И никаких пятен,вкраплений,искажений дополнительных не будет в цвете автомобиля,потому что весь он имеет одинаковую скорость,так же и в случае со звуком от динамика,если расстояние между динамиком и слушателем будет меняться,то будет иметь место эффект Доплера между этими системами,чем их относительная скорость будет выше,тем ярче будет выражен этот эффект в ту,или иную сторону,без этого восприятие частоты звука слушателем будет соответствовать частоте колебаний динамика.Динамик просто колеблет среду по мере своих возможностей,какая бы не была его амплитуда,он колеблется с заданной частотой в любом случае,поэтому о эффекте Доплера от большой амплитуды динамика речи быть не может.
 
@NickCrow, Уровень мощности не связан с эффектом Доплера.Эффект Доплера это сжатие,или растяжение волны исходящей из движущейся системы относительно другой системы.На примере световой волны эффект Доплера выглядит так,- неподвижный относительно наблюдателя автомобиль зеленого цвета при достаточной скорости приближения к наблюдателю будет им виден как синий,а при удалении с той же скоростью как красный.И никаких пятен,вкраплений,искажений дополнительных не будет в цвете автомобиля,потому что весь он имеет одинаковую скорость,так же и в случае со звуком от динамика,если расстояние между динамиком и слушателем будет меняться,то будет иметь место эффект Доплера между этими системами,чем их относительная скорость будет выше,тем ярче будет выражен этот эффект в ту,или иную сторону,без этого восприятие частоты звука слушателем будет соответствовать частоте колебаний динамика.Динамик просто колеблет среду по мере своих возможностей,какая бы не была его амплитуда,он колеблется с заданной частотой в любом случае,поэтому о эффекте Доплера от большой амплитуды динамика речи быть не может.

Цитата на Алдошину была на прошлой странице. Вопрос есть или нет эффект Доплера в широкополосном динамике и к чему он приводит исчерпан, как я понимаю...
 
  • Like
Реакции: N-Acoustic
@Garin, выше здесь приводили уже цитаты из учебника
http://rmmedia.ru/threads/127485/page-11#post-2130581
И некоторое время назад мне довелось участвовать в разработке алгоритма эмуляции гитарного кабинета учитывающего эффект Доплера. Так что с моей стороны это не только знание теории но и применение ее на практике и этот вопрос я знаю неплохо.
Кстати в окончательный вариант алгоритма эмуляции кабинета эмуляцию эффекта Доплера включать не стали - пришли к выводу что он звук только портит.
 
Последнее редактирование модератором:
  • Like
Реакции: fakeitback
Вынес оффтоп из темы. Просьба с теоретическими выкладками - сюда.
 
теоретизирование о допплере или еще чем нибудь, сдобренное цитатами из умных учебников - это банальное ковыряние в носу и тыкание по кнопкам.
Цитаты из умных учебников описывают законы физики в точной формульной форме. В данном случае это очень простой случай и нет тут никаких премудростей - чем больше амплитуда колебаний диффузора на низких частотах (на низких частотах самая большая амплитуда), тем сильнее выражен эффект Доплера -> тем больше искажение формы сигнала на низких частотах -> тем больше уровень нелинейных искажений на низких частотах -> тем больше уровень интермодуляционных искажений при широкой полосе частот, воспроизводимой этим диффузором. И если вы берете широкополосную акустическую систему и увеличиваете каким-то способом (неважно каким) отдачу на низких частотах, то это неизбежно приводит к увеличению амплитуды колебаний диффузора на низких частотах и соответственно к увеличению уровня интермодуляционных искажений, которые можно оставить на прежнем уровне только за счет понижения уровня сигнала подаваемого на акустическую систему до уровня, при котором амплитуда колебаний на низких частотах уменьшиться до того уровня, который был до коррекции.
На практике это может быть не критично, просто нужно это иметь в виду и провести тест описанный выше. Дело в том что на реальном музыкальном материале интермодуляционные искажения не так явно слышны, как на тесте с набором синусоид, но если они слышны на тесте с синусами, то и на реальном музыкальном материале, даже если они явно не слышны, они все равно влияют и вызывают усталость при длительном прослушивании.
 
Раз никто не пишет формулы, попробую я. Пусть на широкополосный динамик подается смесь двух частот: высокой и низкой. Чтобы без экстремальных значений, пусть низкая - 60гц.
По опыту, если динамик компрессионный, на хорошей громкости размах колебаний может быть порядка 1см. Оценим, с какой максимальной скоростью движется диффузор.
Диффузор под дейсвием синусоидального сигнала с частотой f1 и амплитудой A будет в зависимости от времени смещаться (за 0 примем нейтральное положение диффузора):
X=A*sin(2*pi*f1*t)
Тогда, взяв производную по времени, получим зависимость скорости от времени.
V=2*pi*f1*A*cos(2*pi*f1*t)
Скорость будет максимальна, когда диффузор переходит через нейтральное положение в ту и другую сторону. Косинус при этом равен +/-1
Таким образом, скорость меняется в диапазоне от -2*pi*f1*A до + 2*pi*f1*A
Подставив наши данные, получаем, что скорость диффузора, колеблющегося на частоте 60Гц с 0.5см (половина полного размаха) меняется в диапазоне +/-V=2*3.14*60*0.005=+/-1.885 м/с
Скорость звука при комнатной температуре U=332м/с
Оценим эффект Доплера: пусть f2- частота второго высокочастотного сигнала.
При движении диффузора на нас:
f=f2/(1-V/U)=f2/(1-1.885/332)=f2*1.0057
При движении диффузора от нас
f=f2/(1+V/U)=f2/(1+1.885/332)=f2*0.994
Эти две частоты относятся как 1.0115
Много это или мало?
Для сравнения соседние полтона в в равномерной темперации относятся как 2^(1/12)=1.0595
Если считать в центах, то полтона - это 100 центов, а наш Доплер - 20центов.
Так что вполне ощутимо для слуха. Видимо, эффект как-то ухом усредняется, но все равно это явно не способствует качественному звуку.
Сильнее всего в этом смысле должны грешить широкополосные головки с резиновым подвесом, расчитанным на большую амплитуду и жестким излучателем ВЧ в середине.
 
На самом деле, нельзя продавать кубики последователям Доплера. Зачем их бедных мучать ощущением, как динамик приближается/динамик отдаляется. Они же так в дурку загремят.
 
если в кубиках были бы какие то явно слышимые искажения, то об этом бы написали пользователи.
Андрей, я не мог пропустить твою просьбу о написании отзыва по эффекту Доплера на кубиках. Заранее даю разрешение на публикацию данного отзыва в СМИ.

"Раньше, когда я слушал музыку, я сильно мучался, мне регулярно приходилось сильно и размашисто качать головой, чтобы слушать музыку с эффектом Доплера. Но потом я приобрёл кубики и мои проблемы улетучились! Эффект Доплера уже встроен в эти колонки, и мне больше не приходится размашисто качать головой. Перестала болеть шея и спина. Я почувствовал себя моложе. С головы ушли отёки и синяки, которые появлялись в процессе неряшливого махания головой. Жизнь изменилась к лучшему. Но к хорошему привыкаешь быстро, и вскоре я начал размашисто трясти головой слушая музыку в кубиках. Звук стал ещё аналоговее. Жду, когда выйдут большие кубики. И, в предвкушении дикого эффекта Доплера, уже сделал мягкие стены в комнате, на всякий пожарный."
 
эффект допплера это "изменение длины волны излучения, воспринимаемое наблюдателем (приемником), вследствие движения источника излучения и/ или движения наблюдателя (приемника)". и со способностью воспроизводить динамиком НЧ никак не связан.
Подайте 60Гц + 10кгц. Пока у вас 60Гц отработает, 10Гц "излучится" многократно и из разных точек пространства. И чем выше амплитуда 60Гц, тем более "разными" будут эти точки пространства. Скажем при максимальном (но вполне реальном при раздутом басе) смещении +/-5мм на частоте 60Гц, разница в приходе волны будет составлять 0,3мсек, то есть ~1/3 периода волны 10кГц.

чем больше масса подвеса, тем выше чувствительность.
Большая масса, согласно законам электроакустики (описанных в умных учебниках) и просто в соответствии со здравым смыслом, приводит к понижению чувствительности при прочих равных условиях.
 
Последнее редактирование:
приводит к понижению чувствительности при прочих равных условиях.
sorry, очепатка. спасибо коллега, что поправили.

господа, получается что если подать на громкоговоритель два синусоидальных сигнал, то они начнут "допплеризировать" друг друга. но по большому в магнитофоне детонация покруче будет, а сигналу это только на пользу идет.

но мне непонятен один момент, как смещение тона приводит к модуляции (умножению)? интермодуляционные искажения происходят в результате умножения одного сигнала на другой, а не в результате смещения тона сигнала другим сигналом. кто нибудь может объяснить популярно?
 
  • Like
Реакции: N-Acoustic
Пока у вас 60Гц отработает, 10кГц "излучится" многократно и из разных точек пространства
А разве реальный, настоящий, естественный звук устроен как-то иначе? Или у Вас пение птиц разделено кроссовером, обертона из одного источника зафиксированного в пространстве, а основной тон из другого источника гуляющего в пространстве? Или может у струны мелкие вибрации (обертона) остаются на месте в одной точке, когда струна летает? Или у барабана обертона зафиксированы в пространстве относительно движения пластика?

Давайте серьёзно. У микрофона мембрана одна? - одна. Широкополосная? - да. Честнее её отразит широкополосный динамик, или кросовер/пищалка/динамик? - Широкополосник. Потому, что кроссовер - это грубый древний костыль для херовых громкоговорителей. DSP - тоже костыль, только супер-функциональный и невероятно точный. Разница между кроссовером и DSP - трындец какая огромная, как у телеги и самолёта.

Просто подумайте, какой РЕАЛЬНЫЙ источник звука имеет разделение аналогичное связке кроссовер/пищалка/динамик? С чего Вы вообще взяли, что это более правильное воспроизведение звука?
 
  • Like
Реакции: Check_oFF, Long и M Clis
Не связано оно...
Возможно, я неправильно употребил термин. Собственно я про то, что могут быть динамики большого диаметра с достаточно малой дистанцией хода диффузора, а могут быть, наоборот, меньшего диаметра, но с большим ходом. Для вторых эффект должен проявляться сильнее.
 
Так какая частота конкретно ?
Да не играет роли в данном случае роли, наличие скорости у источника звука не добавляет сколько-то к слышимой частоте, а умножает ее на коэффициент. Поэтому частота в данном случае любая достаточно высокая, где-нибудь >4000. И для любой частоты получается размах отклонения в эти самые 20 центов.

20 центов это дофига ! Что не мешает точно настраивать на слух бас гитару с Е -41.21Гц...
Да, дофига. Но как сказал, из-за того, что доплер бысто меняется туда-сюда, видимо в ухе все успешно усредняется. Да и настраиваете вы бас гитару если не основному тону, то максимум по 4-му или 5-му обертону, что около 200Гц.
А настраивать какой-нибудь высоко звучащий инструмент, подавая одновременно в тот же динамик монотонную басовую ноту вряд ли вы будете.
 
наличие скорости у источника звука не добавляет сколько-то к слышимой частоте, а умножает ее на коэффициент
скорость источника относительно слушателя или наоборот - это как воспроизведение с более высокой или более низкой частотой семплирования относительно записанной. + эта частота может меняться. на многих старых цифровых дилеях такая штука применялась (Roland SDE, Lex PCM42, TC 2290). но смещение тона это НЕ УМНОЖЕНИЕ сигналов.

объясните pls как там получается умножение?
 
Последнее редактирование:
но мне непонятен один момент, как смещение тона приводит к модуляции (умножению)? интермодуляционные искажения происходят в результате умножения одного сигнала на другой, а не в результате смещения тона сигнала другим сигналом. кто нибудь может объяснить популярно?
Интермодуляционные искажения возникают не только при умножении, но - если система нелинейна - также и при сложении сигналов. То есть если в системе появляются нелинейные искажения - то интермодуляционные искажения возникают и при сложении сигналов.
 
Последнее редактирование модератором:

Сейчас просматривают