Эффект Допплера на акустических системах

[Andrew_S.]

если система нелинейна - также и при сложении сигналов.

при простом сложении сигналов никаких искажений не возникает и возникнуть не может.

а вот если система нелинейна (передаточная ха-ка не прямая), при прохождении сигнала через такую систему возникнут нелинейные искажения, которые выражаются в "появлении гармоник сигнала". НО при нелинейных искажениях (перегиб переходной ха-ки) гармоники отстраиваются ТОЛЬКО ВВЕРХ. а при интермодуляционных искажения (умножении одного сигнала на другой) гармоники отстраиваются СИММИТРИЧНО ВВЕРХ И ВНИЗ относительно основного тона.

и вопрос то был как раз об интрмодуляции, которая вроде как возникает в динамиках "из за эффекта допплера". вот и хотелось бы понять, в какой момент смещение тона превращается в умножение сигналов.

 

[baran-ban]

На счет злого Допплера обратимся к классикам
http://www.linkwitzlab.com/frontiers.htm#J

На счет ИМД:
Представим, что динамик супер линеен, Bxl одинаков во всем диапазоне Хмах.
Тогда чистый тон низкой частоты будет просто модулировать фазу высокочастотного сигнала.
Интермоды там естественно получаются, фазовые нелинейности - такие же нелинейности, как и амплитудные, и точно так же вызывают IMD (появляются в любой нелинейной системе при мультитональном сигнале)


на сам же деле Bxl сильно меняется при изменении позиции катушки в зазоре, поэтому в высокочастотном сигнале будут добавлятся и обычные нелинейности.
Скажем так, добавлятся сильней, чем если бы катушка просто стояла в середине зазора. Что есть логично
И именно эти искажения будут доминировать.

все остальное (Допплер/фазовые ) можно смело забыть (ну или забИть)
Почему можно смело забить на злого дядьку со страшной фамилией, дед Линквиц вроде написал. Не сильно народно, он как никак математик, но понять можно.

В его примере частотная модуляция 2кГц составит 9 Герц, слух маскирует все до 7Гц. т.е. в принципе это слышно. Но...
если у вас в музыке будут длинные периоды оч. громкого низкочастотного сигнала (пару секунд минимум, уху нужно время адаптироваться, услышать страшного Допплера из кучи остального)

Если нет - спим спокойно, страшный допплер нас не тронет

 

[user811]

НО ЭТО НЕ УМНОЖЕНИЕ сигналов.

Я вроде про умножение сигналов не писал. Я писал, что при движении источника звука, слышимая частота умножается на коэффициент. А именно на 1/(1+v/u) или на 1/(1-v/u) в зависимости на слушателя, или от него движется источник звука. Здесь v - скорость источника, u-скорость звука.
Что касается сигналов то просто получается частотная модуляция высокочастотного сигнала низкочастотным. Это все-таки не перемножение сигналов.

 

[Удалённый пользователь 2234]

при простом сложении сигналов никаких искажений не возникает и возникнуть не может

Это утверждение справедливо только для линейных систем.

на сам же деле Bxl сильно меняется при изменении позиции катушки в зазоре, поэтому в высокочастотном сигнале будут добавлятся и обычные нелинейности

Естественно там присутствуют и обычные нелинейности связанные с изменением позиции катушки в зазоре (в большей степени это присутствует в гитарных динамиках - они специально конструируются так, чтобы в конце хода диффузора катушка выходила из зазора - для уменьшения риска повреждения динамика).

 

[user811]

На счет злого Допплера обратимся к классикам

Собственно, у классика получилось ровно то же самое, что и у меня.
Вот его рукописный листочек: http://www.linkwitzlab.com/images/graphics/doppler1.gif
Далее он пишет, что как Доплер маскируется реверберацией в помещении.

 

[Удалённый пользователь 2234]

@Andrew_S., если вы не можете понять как возникают интермодуляционные искажения при сложении сигналов в нелинейных системах, то вы можете провести простой эксперимент и услышать эти искажения ушами и посмотреть их на спектроанализаторе. Во вложении файл - сумма синусов, загрузите файл в редактор, убедитесь, что он звучит чисто, затем поставте любой плагин, добавляющий нелинейные искажения - сатуратор какой нибудь. И вы услышите и увидите, что при добавлении гармонических искажений на сумме синусов появятся также и интермодуляционные искажения тоже. Кстати поучительно будет прогнать этот файл и через разные лимитеры при разных настройках.
[DOUBLEPOST=1498640923][/DOUBLEPOST]

Теперь боюсь ходить на концерты Доплера, представьте- скока его там со 100кВт порталов!

А скока этого Доплера - зависит не от мощности, а от амплитуды хода диффузора.

 

[Удалённый пользователь 2234]

На счет злого Допплера обратимся к классикам

Классик не учитывает нелинейные искажения, возникающие при этом.

 

[baran-ban]

@NickCrow - А ещё он не учитывает фазу луны и наклон оси земли! Все важные факторы, при описании данного эффекта

Что то вас заносит слегка на "технических" поворотах. Теперь вот нелинейностей у Линквица нет...
Про уменьшение громкости за счет эффекта доплера я ничего писать не стал, хоть и прифигел слегка.


Короче - так держать!

 

[Удалённый пользователь 2234]

Теперь вот нелинейностей у Линквица нет...

Я имел в виду что он не учитывает гармонические нелинейные искажения. Сужу по ссылке, которую вы дали.

 

[stas_ugnivenko]

А нужно слушать не эффект Доплера, а интермодуляционные искажения им порождаемые.

Включил SinMix (это то, что Вы предлагали, верно?) на разной громкости, вплоть до не комфортно-громкой. Искажений не услышал. Что делаю не так?)

 

[Rarr]

Что делаю не так?)

Попробуйте быстро быстро бегать от мониторов к мониторам, а если вокруг, то можно услышать Лесли !

 

[M Clis]

@Rarr, а если еще быстрее - можно начать сводить
@stas_ugnivenko, у Вас, видимо, слишком много искажений изначально уже в тракте

 

[stas_ugnivenko]

слишком много искажений

но все очень музыкальные

 

[Удалённый пользователь 2234]

Не поленился, нашел в архивах алгоритм эмулирующий эффект Доплера, который я делал в свое время по заказу, скомпилировал плагин и выкладываю результаты теста - может быть кому-то будет интересно.
В алгоритме один параметр - величина смещения диффузора, в данном примере выставил 5 миллиметров вперед и столько же назад.
Результаты - уровень гармонических искажений на единичной синусоиде очень небольшой - 2-я гармоника примерно на уровне -70 дБ на низких частотах и резко уменьшается с ростом частоты. На слух эти искажения практически невозможно услышать. При подаче суммы синусоид возникают интермодуляционные искажения примерно такого же уровня - то есть порядка -70 дБ. Но несмотря на такой малый уровень интермодуляционные искажения уже явно слышны, поскольку в отличие от гармонических искажений интермодуляционные искажения немузыкальны и распределяются по всему спектру.

 

[Vachik155]

Включил SinMix (это то, что Вы предлагали, верно?) на разной громкости, вплоть до не комфортно-громкой. Искажений не услышал. Что делаю не так?)

А Вы точно сигнал обогащали гармониками? При сатурации появление искажений не услышать невозможно.

 

[Rarr]

Опытные мастеринг инженеры и даже миксеры много работают на очень низких уровнях...
Надо будет померить штангенциркулем ход диффузора...

 

[JS-Tech]

@Rarr, да вряд ли это имеет отношение к эффекту доплера))) Английский подход) А я наоборот иногда так вдавдливаю что у меня картины падают в соседней комнате)) и кот ссыт мимо

 

[stas_ugnivenko]

@Vachik155, нет, я сделал то, что описано ниже:

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.

 

[baran-ban]

алгоритм эмулирующий эффект Доплера

уровень гармонических искажений на единичной синусоиде очень небольшой

Это несовместимые вещи ;-)
Доплер(задолбался писать это слово) получается минимум на двухтональном сигнале. Что там ваш алгоритм считает - неизвестно, раз у него на однотональных получаются нелинейности

Да и спектр ИМД выглядит не совсем кошерно. Оно должно рoсти с увеличением разницы между частотами.

 

[Удалённый пользователь 2234]

Доплер(задолбался писать это слово) получается минимум на двухтональном сигнале.

Да и спектр ИМД выглядит не совсем кошерно. Оно должно рoсти с увеличением разницы между частотами.

Тут два варианта - или вы второпях написали не то что хотели, или вы не совсем в теме.

Что там ваш алгоритм считает - неизвестно, раз у него на однотональных получаются нелинейности

Что мой алгоритм считает - мне известно. Нелинейность и соответственно гармонические искажения на однотональных получаются вследствие изменения формы сигнала - при приближении диффузора фронт сигнала нарастает быстрее, а при отдалении диффузора - спадает медленнее (по отношению к исходному сигналу). В результате имеем уже не синусоиду, а измененный по форме сигнал, который представляет из себя исходную синусоиду + спадающие гармоники 2-я, 3-я, и т.д.
Могу в принципе если кому-то нужно показать в картинках, но по моему тут все просто и понятно.

 

[user811]

при приближении диффузора фронт сигнала нарастает быстрее, а при отдалении диффузора - спадает медленнее

А кстати, почем так?

 

[baran-ban]

не люблю я эти холивары на форумах, но что-то сегодня "Остапа понесло"

при приближении диффузора фронт сигнала нарастает быстрее, а при отдалении диффузора - спадает медленнее (по отношению к исходному сигналу)

На одном тоне? Опупеть... Не, представить конечно можно:
Чтоб получить эффект Д., нужно добиться значительного "плавания" фазы. Перевожу - нужно иметь большое движение мембраны и короткую длину волны.
Ну, чтоб килогерцы играло с бешенным смещением.
да, тогда появятся фазовые искажения.
И чтоб их высмотреть спектром на одном тоне, они должны быть реально высокие

Но это сильно далеко от реальности, не правда ли?

Опять же, с вашими результатами это не коррелирует (у вас искажения падают с частотой)

ещё раз к классикам (старница 45)
https://www.klippel.de/fileadmin/_migrated/content_uploads/Loudspeaker_Nonlinearities–Causes_Parameters_Symptoms_01.pdf

 

[Vachik155]

нет, я сделал то, что описано ниже

У Вас ширики играющее от сорока?

 

[stas_ugnivenko]

@Vachik155, у меня кубики про

 

[Andrew_S.]

кубики про

от 75Hz по -3db.

 

[Удалённый пользователь 2234]

Чтоб получить эффект Д., нужно добиться значительного "плавания" фазы. Перевожу - нужно иметь большое движение мембраны и короткую длину волны

Чтоб получить эффект Д. нужно всего одно условие - чтобы источник звука приближался / отдалялся от слушателя. Интенсивность эффекта Д. зависит только от скорости приближения / отдаления. Интенсивность эффекта Д. применительно к диффузору зависит от амплитуды хода диффузора и частоты сигнала. Скорость приближения / отдаления диффузора прямо пропорциональна и частоте и амплитуде хода диффузора, но поскольку амплитуда хода диффузора обратно пропорциональна квадрату частоты (для отдачи равной мощности при понижении частоты сигнала вдвое амплитуда хода диффузора должна увеличиться в четыре раза), то в результате скорость приближения / отдаления диффузора обратно пропорциональна частоте воспроизводимого сигнала. Поэтому гармонические искажения вызванные эффектом Д. наибольшие на низких частотах (но это небольшая величина на уровне -50 - 80 дБ) и уменьшаются с увеличением частоты. Эти рассуждения относятся именно к одной синусоиде. Для простоты рассмотрим только вариант работы диффузора в режиме поршня. При воспроизведении диффузором одной синусоиды период хода диффузора равен периоду воспроизводимой синусоиды, поэтому половина периода синусоиды воспроизводится приближающимся диффузором, а другая половина периода синусоиды воспроизводится отдаляющимся диффузором, поэтому и искажается форма синусоиды, т.е. возникают гармонические искажения. Которые, как выше было показано сами по себе имеют очень небольшой уровень и музыкальный характер и этот уровень прямо пропорционально уменьшается с увеличением частоты единичной синусоиды. Но внесение гармонических искажений в систему ведет к возникновению интермодуляционных искажений при воспроизведении комплексного сигнала - а эти искажения для уха гораздо чувствительнее.

 

[Ortseam]

А мне, кстати, всегда была любопытна в этом плане танноевская система dual concentric. Там низкочастотник служит одновременно рупором для пищалки (клеблющимся, понятное дело). Вот где Доплер-так Доплер! В какой еще системе интермодулируют 50 Гц и 20 кГц?

 

[Rarr]

любопытна в этом плане танноевская система dual concentric.

Как показала практика, эта система для работы не очень пригодна.

 

[baran-ban]

Интенсивность эффекта Д. зависит только от скорости приближения / отдаления.

вы хотите сказать, что если "размазать" пространственно точку излучения зв. волны (с одинаковой скоростью диффузора) низкой и высокой частоты, то эффект будет одинаковый?

Интенсивность эффекта Д. применительно к диффузору зависит от амплитуды хода диффузора и частоты сигнала.

вот это более похоже на правду

то в результате скорость приближения / отдаления диффузора обратно пропорциональна частоте воспроизводимого сигнала

На частотах выше резонанса ниже - обратная картина. Но это мелочи. В целом - да, согласен

В общем, если не пользоваться всякими странными обьяснениями, типа "" при приближении диффузора фронт сигнала нарастает быстрее, а при отдалении диффузора - спадает медленнее""
то можно просто написать, что это частотная модуляция, она же фазовая (частота = производная фазы)

При однотонном сигнале изменение частоты сигнала пропорционально квадрату этой частоты ! (не верите мне, почитайте Линквица)
например: смещение на 5мм частоты 50гц вызовет всего 0.23Гц пиковой болтанки этих 50Гц

Ведь логично же, длинна волны большая, 5мм смещения на фоне этой длины - пустяки.
И увидеть их на спектре, как гармоники - не получиться, от слова совсем

при килоГерце это уже будут совсем другие цифры. Сами по себе килогерцы конечно такого смещения не имеют

А вот при двухтональном сигнале - другое дело. Там дело доходит до десятков градусов болтанки фазы высокой частоты.
И это даже можно, теоретически , увидеть на спектре (на оооочень линейных головках, где эти искажения не потонут в остальных)

на этом я пожалуй закончу
С уважением
Дмитрий

 

[Osman]

Прочитал всееее, ни фига не понял бо неуч, но, зауважал всех участников соревнования