Фазовое и временнóе согласование динамиков на частоте раздела полос.

[SOVA]

Пункт 4. Фильтр третьего порядка.
Вначале рассмотрю классический Баттерворта. Ситуация с выходными сигналами фильтров НЧ и ВЧ здесь совсем неоднозначная. Смотрим переходные процессы:


В этом хитросплетении тяжело разобраться даже намётанному глазу, но всё же попробую.
Синяя линия – входной сигнал. Это понятно.
Красная линия – сигнал фильтра НЧ. С задержками, опаздывет относительно входного сигнала на 90 градусов как и положено НЧ. Это тоже понятно.
Зелёная линия – сигнал фильтра ВЧ. Отрабатывает только фронт импульса и опережает входной сигнал на 90 градусов. Тоже разобрались.
Амплитуда выходных сигналов фильтров в 0,707 раза ( на 3дБ) меньше входного. А теперь попробуйте объединить эти три линии в один график:


Не напоминает ли этот рисунок сигналы трёхфазной линии передачи в электротехнике?
Очень даже, только там сдвиг фаз немного другой. А из курса электротехники известно, что порядок чередования фаз определяет направление вращения электромотора. У нас похожая ситуация. Вернёмся к первому рисунку.
Чёрная линия – результат суммирования сигналов фильтров НЧ и ВЧ. Целый период идёт установление переходного процесса и, хотя в конце мы получаем амплитуду сигнала равную входному сигналу, такое поведение нельзя назвать идеальным. Выходной сигнал противофазен входному.
А что будет, если мы вопреки теории инвертируем сигнал ВЧ? Это демонстрирует фиолетовая линия. Тут переходной процесс заканчивается уже на первом полупериоде, и фаза выходного сигнала гораздо ближе к входному.
А что нам покажут частотные графики?

Здесь тоже немало линий, но разобраться гораздо легче. Здесь графики обозначены:
Красный – фильтр НЧ, Синий – фильтр ВЧ, зелёный – сумма сигналов НЧ и ВЧ, фиолетовый – сумма сигнала НЧ и инвертированного ВЧ.
На верхнем графике АЧХ видно, что сумма и разность выходных сигналов имеют одинаковую амплитуду во всём диапазоне.
Но на среднем графике ФЧХ видна большая разница между поведением фазы суммарного и разностного сигналов. Зелёный график изгибается гораздо круче, а фиолетовый намного ровнее. Это значит, что при инвертировании сигнала фильтра ВЧ мы получаем гораздо более фазово-сведённую систему. Для наглядности голубым нарисована ФЧХ инвертированного сигнала ВЧ.
Наглядно это видно на нижнем графике ГВЗ. Здесь красная линия приподнята на 1 мс, иначе она полностью повторяет синюю. Сразу бросается в глаза горб задержки на зелёном графике суммарного сигнала. А разностный (фиолетовая кривая) совсем даже не кривая, а аудиофильская наклонная линия.

Вывод номер четыре: Первое: Фильтр Баттерворта третьего порядка работает корректно. Второе: лучше инвертировать сигнал фильтра ВЧ. Третье: сигналы на выходах НЧ и ВЧ не совпадают по времени, хотя фильтр согласован по фазе.

Теперь проверим хвалёного Бесселя третьего порядка на профпригодность.
Вот реакция на входной сигнал:

Цвета линий те же, что и в предыдущем случае. Сумма сигналов фильтров НЧ иВЧ даёт нам ослабленный (!) сигнал в противофазе с входным, а разность – сигнал в 1,41 раза больший по амплитуде, чем входной сигнал.
Частотные графики также не радуют:

Получается либо горб АЧХ, либо провал АЧХ, а графики ГВЗ петляют, «як тот бик по череді... ».
Вывод номер пять: Фильтр Бесселя третьего порядка в звуке неприменим.

[SOVA]

Пункт 5. Фильтр Линквица – Рили.
Этот тип фильтра представляет собой последовательно включённые два фильтра Баттерворта. Поскольку их всегда по два, реализовать такой фильтр можно только чётного порядка. Каждый фильтр вносит ослабление 3дБ на частоте раздела полос, а два последовательно включённых фильтра – 6дБ, что и нужно для сложения сигналов в фильтрах чётных порядков.
Рассмотрим второй порядок.
Вот реакция фильтров на входной сигнал:

О, как всё красиво выстроилось! Видно невооружённым глазом, что сигнал фильтра ВЧ противофазен сигналу фильтра ВЧ, и надо ВЧ инвертировать. Фиолетовая линия показывает сигнал после суммирования выхода НЧ фильтра и инвертированного сигнала ВЧ фильтра. Замечательно.
Как у нас с частотными графиками?

Недаром я оставил этот фильтр на закуску. Смотреть приятно, не то, что слушать. Идеальная АЧХ с замечательно согласованной ФЧХ верхней и нижней полосы. Никаких разногласий между полосами, мир да любовь. Больше сказать нечего.

Я уже разобрал достаточно фильтров, чтобы сделать предварительные заключения:

Вывод номер пять: Первое: Фильтр Линквица – Рили на мой взгляд, является оптимальным для частотного деления полос в многополосной системе. Второе: при идеальной согласованности полос, сигналы НЧ и СЧ не всегда совпадают по фазе друг с другом и признак совмещения вершин полуволн при настройке системы не является правилом. Ни фильтр первого порядка, ни третьего не дают совмещение сигналов на выходах. Фильтры второго порядка Баттерворта и Бесселя также не дают синфазный сигнал на частоте разделения полос. Этим свойством обладает только фильтр Линквица-Рили.

Поэтому суть моего метода настройки аудиосистем в измерении фазово – частотной характеристики систем вблизи частоты раздела, чтобы получить монотонную, без изгибов и разрывов, максимально приближенную к идеальной, характеристику.


Зы: После некторого перерыва и поисков процессора перейду к сути методики.

[Вячеслав Меркулов]

Цитата:

Сообщение от SOVA

Зы: После некторого перерыва и поисков процессора перейду к сути методики.

это будет интересно...

[vvv]

еще не проверено очень многое, некоторые выводы эфемерны и до окончательных еще очень далеко, и вот почему:

1. в природе не существует идеальных динамиков, поэтому графики ... ну графики и графики.
без реальных импедансных кривых они не имеют никакого смысла
2. как насчет того чтобы скрестить 1-й и 2-й порядки, а так же 1-й и 3-й?
3. почему в выводах говорится о том, что надо переворачивать именно ВЧ головку, хотя именно ВЧ как раз таки и нельзя, на слух играет гораздо хуже.

[SOVA]

Цитата

Сообщение от vvv

еще не проверено очень многое, некоторые выводы эфемерны и до окончательных еще очень далеко, и вот почему:

1. в природе не существует идеальных динамиков, поэтому графики ... ну графики и графики.

В природе не существует идеальных вещей, но если печка, от которой пляшут, стоит неправильно, то и измерения будут соответственно такие же.

без реальных импедансных кривых они не имеют никакого смысла

Цитата

Сообщение от vvv

2. как насчет того чтобы скрестить 1-й и 2-й порядки, а так же 1-й и 3-й?

Это на подходе

Цитата

Сообщение от vvv

3. почему в выводах говорится о том, что надо переворачивать именно ВЧ головку, хотя именно ВЧ как раз таки и нельзя, на слух играет гораздо хуже.

Потому что был у Манакова такой тест: хорошему дирижёру жали послушать колонки с правильной фазоой (повышение напряжения = повышение звкового давления) и с перевёрнутой фазой. Так он на слух выбрат правильную фазу. Объяснил так: "Барабан в первом случае воздух выдавливает, а в другом втягивает".
Тело (дует или тянет) звукового импульса передаётся низкочастотным динамиком, поэтому к нему и привязываемся. Твиттер отрабатывает фронты, а не тело.

[vvv]

Цитата:

Сообщение от SOVA

В природе не существует идеальных вещей, но если печка, от которой пляшут, стоит неправильно, то и измерения будут соответственно такие же.

не согласен, но допустим.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Это на подходе

ждем

Цитата:

Сообщение от SOVA

Потому что был у Манакова такой тест: хорошему дирижёру жали послушать колонки с правильной фазоой (повышение напряжения = повышение звкового давления) и с перевёрнутой фазой. Так он на слух выбрат правильную фазу. Объяснил так: "Барабан в первом случае воздух выдавливает, а в другом втягивает".
Тело (дует или тянет) звукового импульса передаётся низкочастотным динамиком, поэтому к нему и привязываемся. Твиттер отрабатывает фронты, а не тело.

хорошему дирижеру видимо забыли дать послушать хороший твитер, потому что в этом случае он бы тоже выбрал правильную фазу, причем однозначно.
и объяснение этому есть очень простое: если бы твитер не играл "тело", все бы ставили себе в 2-х полоску ринг-радиаторы (у которых это самое тело на верхней СЧ отсутствует как класс) и были бы счастливы.

а вообще я не к тому, что надо переворачивать друг относительно друга, а к тому, что категорически ничего нельзя переворачивать, все динамики должны быть в электрической фазе и надо веерно выбирать точку расположения акустических центров излучателей друг относительно друга.

[SOVA]

Цитата

Сообщение от vvv

не согласен, но допустим.
а вообще я не к тому, что надо переворачивать друг относительно друга, а к тому, что категорически ничего нельзя переворачивать, все динамики должны быть в электрической фазе и надо веерно выбирать точку расположения акустических центров излучателей друг относительно друга.

Я вам это покажу на примерах.

[SOVA]

Цитата

Сообщение от vvv

еще не проверено очень многое, некоторые выводы эфемерны и до окончательных еще очень далеко, и вот почему:
2. как насчет того чтобы скрестить 1-й и 2-й порядки, а так же 1-й и 3-й?

Ну, скрестил бульдога с носорогом.
Нарисую картинки, а выводы надеюсь сделаете сами.
Первая картинка - ФНЧ Баттерворта первого порядка, ФНЧ третьего. Как у мидбаса с низкоиграющим твиттером.

И напряжения:

Поигрался со скрещиванием 1 и 2 порядков, но картина в принципе не поменялась. Картинки не рисовал за ненадобностью.

Захотелось проверить согласование ФВЧ Линквитца 2-го порядка и ФНЧ того же Линквитца 4-го порядка, как у многих мидбасов с сабами:

И уж напряжения, хотя это не информативно:

Плохо, но хоть как-то спеваются.
Перекрытие или растяжка частот яму не убирают.

ЗЫ наверное, гора невразумительных картинок отпугнула большую часть форумчан, но это необходимое обоснование моей методики.

[vvv]

Выводы конечно можно сделать, только вот они далеки от реальности.

у меня было мид 1=й + цобель (подобраный, не цобель в прямом понимании, скорее как 2-й порядок в фазовом методе), твитер вторым (бессель).
вкупе с расстояниями до ДГ это дало параллельные ФЧХ во всем диапазоне, что полностью противоречит Вашей теории.

и что с этим делать? кто не прав?

кстати, Ваши графики не учитывают расстояний до реальных излучателей, т.е. они рассматривают идеальный случай. в жизни так не бывает, и недостатки превращаются в достоинства.

скажите, при настройке процессора по Вашему тоже надо издучатели (например сч) переплюсовывать?

[Suhodol]

Таки Линквиц!!! И таки слышно!!
Илья, спасибо!
Но и в Вадиком согласен! В твоих опытах нет реалий авто! Т.е. -- идеальная эмуляция. Но тем не менее ооочень интересно!

[alexeyaudi]

Цитата

Сообщение от vvv

графики не учитывают расстояний до реальных излучателей, т.е. они рассматривают идеальный случай. в жизни так не бывает,

+10
Либо на этапе инстала согласовывать все акустические центры динов , что в реалии тоже будет маловероятно выйти на идеальные цифры.

Цитата

Сообщение от vvv

скажите, при настройке процессора по Вашему тоже надо издучатели (например сч) переплюсовывать?

А здесь если 2й порядок и сигнал уже перевернут, то в идеале вроде надо. Но проц для этого и проц что бы сдвинуть начало фазы во времени и тогда только электрически правильно - будет правильно.

[Борис К]

Мне кажется мы торопим события с переносом идеальной математической модели фильтров (описаной выше) в автомобиль. Поняв их идеальные модели можно уменьшить количество переменных ожидающих нас в салоне авто.
Если исходный сигнал будет закрученый, то и решения в салоне авто может и НЕ БЫТЬ. Я, к примеру, не смог получить удовлетворяющий меня звук с элептическим фильтром на ВЧ. Ну ни как. Правда, когда посмотрел его фазовую характеристику, все стало понятно.
Автору Спасибо Большое за интересный материал и проделаную работу.

[SOVA]

Цитата

Сообщение от vvv

Выводы конечно можно сделать, только вот они далеки от реальности.
у меня было мид 1=й + цобель (подобраный, не цобель в прямом понимании, скорее как 2-й порядок в фазовом методе), твитер вторым (бессель).

Сам же сказал, что мид вторым порядком и твиттер вторым. Что не так? А что порядки кривые, так на то и пурпассив. Я знаю, что нащупанное решение досталось совсем недаром, и уважаю специалиста.

Цитата

Сообщение от vvv

вкупе с расстояниями до ДГ это дало параллельные ФЧХ во всем диапазоне, что полностью противоречит Вашей теории.
и что с этим делать? кто не прав?

Моя теория на то и теория, чтобы её либо подтверждать, либо опровергать. Но я эти графики выложил не от нечего делать, а как обоснование выводам, которые нащупал практически, в живом автомобиле.

Цитата

Сообщение от vvv

скажите, при настройке процессора по Вашему тоже надо издучатели (например сч) переплюсовывать?

Совершенно верно. В трёхполоске СЧ излучатель перевёрнут. Именно так сошлось по фазовым измерениям в реальном автомобиле.
Просто это было в четвёртом часу утра, и скринов не сохранилось. И легче обосновать методику картинками из симулятора. Найду машину с процем, измеряю и выложу все графики.
Поверьте, настроенная так система "вставляет".

[Куряка]

Тогда нужно саб и мид вторым, и на сабе электрическую фазу переворачивать.

[SOVA]

Вот именно. Как не странно, саб назад не тянет
А для любителей был и другой пресет, с сабом четвёртого порядка. Так саб получился более "сухой".