Group Delay???

[Sound Wave]

proponuje przykleić ten temat i dogłębnie przeanalizować w nim wszelkie aspekty wpływające na prace głośnika. zrobmy takie kompendium wiedzy. myśle że to wyjdzie z korzyścią dla wszystkich. co wy na to??

[an2lec]

Co do przyklejenia tematu to jestem za. Zawsze byłem zwolennikiem szybkiego basu i myślę że warto temat trochę podrążyć.
Znalazłem dwa wątki odnośnie tego tematu na innym forum.

http://www.hifi.pl/forum/pokaz.php?watek=580
http://www.hifi.pl/forum/pokaz.php?watek=225

Impulsy o bardzo stromych zboczach do głośnika basowego raczej nie dotrą. Filtry dolnoprzepustowe usuwają wyższe harmoniczne i powodują złagodzenie stromości zboczy. Ale faktem jest że w muzyce niewiele jest przebiegów czysto sinusoidalnych i głośnik powinien dobrze sobie radzić z sygnałami o charakterze impulsowym.

[piter87]

Od jakiego czasu reakcji zaczyna sie "zlewac" szybki perkusyjny bas? Najlepiej zejsc ponizej 15ms, tak?

[Yoshi_80]

Raz przy badaniu przetwornika do pracy dyplomowej zmierzylem nim sygnał audio i faktycznie był to w głownej mierze sygnał piłokształtny.

W swoim rysunku LUKASZ nie uwględnił innych przypadków lub po prostu nie wyszedł mu ten rysunek jak chciał. W bardzo kiepskiej obudowie , dużej i źle strojjonej z bardzo długim czasem ustalenia faktycznie ten rysunek jest ok bo sygnał odpowiedzi głosnika nie narusłby do sygnału zadanego.
Zwykle jednak jest tak ze sygnał odpowiedzi głośnika będzie wyskakiwał poza wygnał zadany , czyli aplituda będzie wyższa od zakładanej. To jest tzw przerzut. Przerzut notuje się już od dobroci większej od 0,5.
Każde większenie dobroci a wiec zmniejszenie obudowy spowoduje, że przerzut będzie narastał a czas wygasania sygnału wcale nie będzie specjalnie maleć, szczególnie tyczy sie to obudowy zamkniętej. W bardzo małej obudowie przerzut moze mieć amplitudę nawet 1,5 sygnału zadanego i tu bedą spore problemy o czym mówił Sound Wave.
Dlatego warto jest robić obudowy zamknięte o niskim Qtc.
W br to trochę inna kwestia i zmniejszanie obudowy faktycznie pomaga ale do czasu.
Ja trzymam się bardzo prostej zasady. Im stromsza charakterystyka częstotliwości tym gorsza odpwiedź impulsowa. Małe i wysoko strojone bass reflexy mają bardzo strome charakterystyki , więc warto to rpzemyśleć .

[Sound Wave]

dokładnie Yoshi oto chodzi nie zawsze zmniejszenie obudowy poprawia dźwięk często go dość mocno degraduje!! nie mozna bezkrytycznie podchodzić do problemów impulsu. to że symulator pokazuje np 18ms wcale nie znaczy że głośnik musi mulić. np głośniki z niskim Qts w symulacjach zawsze będą mialy kiepską charakterystyke i odpowiedź impulsową ale juz w obudowie będą z nich rakiety (najczęściej takie głośniki mają lekkie membrany i silne układy magnetyczne co powoduje że są one doskonale kontrolowane przez sam wzmacniacz który nie pozwala na indukowanie się prądów w cewce).

[Piotr01]

Witam,
Pozwolę sobie przyłączyć się do dyskusji, choć temat trudny i bardzo złożony. Przytoczę słowa Pana Aleksandra Witorta: "Doświadczalnie stwierdzono, że jeżeli amplituda wzbudzonego drgania własnego o częstotliwości 100 Hz maleje do 10 % pierwotnej swej wartości w czasie mniejszym od 5-7 ms, to skutki zniekształcenia impulsów stają się niesłyszalne". Fakt, to były lata 70-te, a może to stanowić pewien punkt odniesienia.
Moim zdaniem, wartość czasu zależnie od częstotliwości nie powinna absolutnie przekraczać wartości z odwrotności podwojonej wartości wyznaczanej częstotliwości. To jest, na przykład: f20 - <25ms; f30 - <16,6ms; f40 - <12,5ms itd.(dla przeróżnych pomiarów i symulacji).
Poruszacie kwestie z wbudowaniem głośnika i to jest również bardzo istotne w danym czasie i miejscu, warunkach atmosferycznych itd. Pierwotne i wydaje się najbardziej istotne dla zagadnienia jest masa układu drgającego i podatność zawieszeń. Dość często producenci publikują analizy FFT dla swoich produktów. Szkoda tylko, że rzadziej podają dane i informacje na temat warunków w jakich dane analizy wyznaczono. Potem, używamy tych ich produktów do wbudowania w przeróżne obudowy (pewna objętość powietrza za układem drgającym, często zamknięta lub ograniczone przenikanie), a dodatkowo potem testujemy, czy słuchamy muzyki w przeróżnych pomieszczeniach (pewna objętość powietrza przed układem drgającym) . Przecież tak naprawdę, nawet jeśli zmienimy nieznacznie jakiś detal, element zespołu głośnikowego lub i coś z jego najbliższego otoczenia, to praktycznie uzyskalibyśmy pewną nową unikalną analizę FFT. Jeśli już nie dokładne pomiary, to bardzo istotne są jakby końcowe odsłuchy danej aplikacji, a zwłaszcza w zakresie niskich częstotliwości.
Im niższa częstotliwość wiele też możemy zaobserwować, na własne oczy.
Pozdrawiam, Piotr01

[Yoshi_80]

Moim zdaniem, wartość czasu zależnie od częstotliwości nie powinna absolutnie przekraczać wartości z odwrotności podwojonej wartości wyznaczanej częstotliwości. To jest, na przykład: f20 - <25ms; f30 - <16,6ms; f40 - <12,5ms itd.(dla przeróżnych pomiarów i symulacji).

Wystarczylo napisać okres .

Ta teoria wydaje się być całkiem słuszna. Na podstawie tego co Kisiel symulował w EP to zauważylem, że największy group delay odpowiada drugiej oscylacji na odpowiedzi impulsowej. Warto by bylo brać pod uwagę też kształt wykresu GD. Jeżeli jest jedna wyraźnie zanzaczona górka to odpowiedź impulsowa jest w postaci 3-4 oscylacji. Jeżeli GD narasta wraz ze zmniejszaniem częstotliwości to odpowiedź impulsowa będzie mieć bardzo długi czas ustalenia a oscylacje niekoniecznie dużą amplitudę.

[Sound Wave]

dokładnie od siebie dodam jeszcze to że ostatnio wszyscy rozlubowali się w głośnikach z niskim Fs.... a to prosta droga do kiepskiego impulsu - nawet jeśli głośnik taki ma lekką mebrane nie koniecznie musi dawać ładny dźwięk. często zaniedbywanym parametrem jest podatność zawieszenia (wększość producentów wogóle jej nie podaje...). nie mozna z nią przesadzać ani w jedną ani w drogą strone. zbyt duze zwięszenie podatności naraza głośnik na bardzo powazne problemy z kontrolą a znowu zbyt mała podatność czyni z niego kloc który ma kiepskie parametry (duze Qts wysokie Fs).

[Piotr01]

Witam,
Oczywiście, producenci często nie podają nam wielu parametrów. Masa membrany, a wartość podatności zawieszenia, mamy wiele możliwości dla kompromisu.
Z tym "okresem" Yoshi 80 to chyba nie do końca. Ja daję każdej częstotliwości maksymalnie czas pół okresu. Nie więcej.
Jak najmniej zaznaczonych górek w GD. Pozdrawiam, Piotr01

[avw]

Pisałem wczesniej (w innym wątku) mniej więcej to samo co zauważył Yoshi80.

W WinISD najlepiej poznać dobrą odpowiedź impulsową po małej stromości spadku charakterystyki częstotliwości na basie.

Mam jednak pewien problem z interpretacją wyników symulacji głosników o niskim Qts i wysokim Fs. Wszystko wskazuje na to, że takie głośniki powinny być bardzo szybkie.
Dokładnie zwróciłem uwagę na
Beyma 5MP60N
mały głosnik 13cm z serii Studio - http://profesional.beyma.com/ENGLISH/producto.php
Jego Qts=0,29 Fs=60Hz

W obudowie zalecanej przez producenta następuje spadek następnie górka i bardzo stromy spadek. W symulacji głosnika udało się osiągnąć łagodny spadek z wielka trudnością - o ile pamiętam w obudowie 7-8 litrów (większej niz obliczona ale mniejszej niż pokazuje producent), strojonej poniżej Fs głosnika (znacznie niżej od obliczonej i od zalecanej przez producenta). Obawiam się że w takim strojeniu basu po prostu nie będzie słychać.

Producent sugeruje obudowę 12litrów strojoną na 65Hz, uzyskując dużą nierównomierność na dole pasma i stromy spadek charakterystyki czestotliwości.

Takie problemy są w symulacjach większości głosników o niskim Qts (poniżej 0,3 ).

Jak interpretowac wyniki symulacji tego typu głosników i wg jakich wartości przeprowadzać strojenie?

[MarekW]

Czytalem o zwrotnicach cyfrowych. Mimo ze sygnal po przejsciu przez nie jest bardziej rowny oryginalowi (zero przesuniec fazowych, znieksztalcen intermudulacyjnych i innych opoznien), zakladajac ze kazdy glosnik kolumny dostaje juz swoje pasmo tylko do przertworzenia, okazalo sie ze eksperci z dobrym uchem uznali efekt za nienaturalny. technicznie zatem super a subiektywnie cos nie tak. Ludzie sie w pewnym stopniu przyzwyczaili do pewnych znieksztalcen i dlatego twierdze ze wazna jest ocena subiektywna, bo labotaroryjne wyniki nie zawsze sa zgodne z oczekiwaniami.
Dlatego wlasnie przychylam sie do opinii ze nie mozna generalizowac ze im mniejsza obudowa tym mniejszy impuls. Zalozmy ze mamy do czynienia z obudowa zamknieta i bardzo mala.Rezonans glosnika przeniesie sie wyzej i wzmocni odczuwalnie (stany nieustalone wokol jego wystepowania a szczegolnie ponizej w przypadku nisko tonowego i powyzej w przypadku sredniaka) , wcale to nie poprawi przetwarzania, tak na chlopski rozum mowiac.

[avw]

Naprawdę nikt się nie zetknąl z głosnikami o niskim Qts, typu Beyma 5MP60N

- http://profesional.beyma.com/ENGLISH/producto.php ?

Nie ma żadnych przemysleń na temat sposobu ich aplikacji?

[MarekW]

Wkleilem ten obrazek takze do innego postu , a tu przedstawie stosowany sposob przez lata na optimum (strojenie/odtwarzanie stanow nieustalonych).Mozna sie pobawic symulatorami i zobaczyc ze nie zawsze w tych programach wyjdzie tak samo, ale wypraktykowalem ze czasem w programie symulowany jest tzw.impuls troche wiekszy niz praktycznie przy zastosowanej obudowie i wytlumieniu uzyskuje sie stosujac te proste zasady niemieckich inzynierow.
Dobroc przy zastosowaniu filtrow pasywnych nalezy skorygowac odpowiednio.
Odpowiednie umieszczenie Fb wzgledem rezonansu wlasnego glosnika Fs umozliwia poprostu utrzymanie w ryzach membrane i rezonator.

[avw]

Zależność między Group Delay a Impulse Response
analizowana w symulacji głośnika Tesla ARN-5614 4om wygląda następująco:

1 wariant:
Vb=40litrów, Fb=38Hz, F3=35,75hz
Group Delay=19,447ms przy 33,82Hz
Impulse Response przedstawia wykres na rysunku “ARN5614-04-40dm”.

2 wariant:
Vb=24litry, Fb=42Hz, F3=44Hz
(od 55,7Hz do 230Hz występuje niewielkie podbicie ch-ki częstotliwości o max. +0,85db przy 80Hz)
Group Delay=14,188ms przy 28,65Hz
Impulse Response przedstawia wykres na rysunku “ARN5614-04-24dm”.

Różnice w Impulse Response nie są duże. Mimo tego widać, że w obudowie większej pierwsze przerzuty mocy na osi czasu są niższe względem mniejszej obudowy, a dalsze oscylacje na osi czasu są większe. Nie widać żeby nastąpiło jakieś wyraźne wydłużenie czasu wygasania impulsu (może nastąpiło jednak z tego wykresu jednoznacznie nie wynik). Na pewno inny jest „kształt” odpowiedzi impulsowej.

Po zmniejszeniu obudowy do wariantu 2 (z 40 do 24 litrów) pierwsze przerzuty mocy na osi czasu zostały wzmocnione następne osłabione względem wariantu 1. Efekt byłby jeszcze większy gdyby wykonać niższe strojenie obudowy BR tej zmniejszonej obudowy (poniżej przyjętego Fb=42Hz). Wtedy jednak na wykresie „Maximum Power” w symulacji programem WinIsd powiększa się zapadłość w okolicach rezonansu otworu (jeśli dobrze interpretuję ten wykres oznacza on zmniejszenie mocy liniowo przetwarzanej przez głośnik).

Trzeba też zwrócić uwagę że utrzymanie dobrego Impulse Response w obudowie zmniejszonej do 24 litrów odbywa się dzięki obiżeniu strojenia w taki spoób żeby otrzymać opadanie charakterystyki częstotliwości na basie znacznie łagodniejsze niż w obudowie 40 litrowej.

[Q]

Zależność między Group Delay a Impulse Response [...]

IMHO związek szalenie kłopotliwy do sprecyzowania. Są to zupełnie różne parametry między którymi związek jest zdecydowanie luźny. Poza tym empirycznie nie wyznaczysz tego związku na podstawie jednego eksperymentu zawierającego "aż" dwie próbki.
Group Delay to opóźnienie grupowe (czyli pierwsza pochodna fazy).
Impulse Response to odpowiedź impulsowa (czyli sposób w jaki reaguje przetwornik na impuls diraca).
Ze względu na to co reprezentuje parametr GD łatwo sprecyzować związek pomiędzy GD a zniekształceniami: im bardziej liniowy GD (precyzując: im bardziej zbliżony do poziomej prostej) tym zniekształcenia mniejsze (dowód: całka po poziomej lini prostej daje wykres liniowy), bo opóźnienie czasowe dla każdej z częstotliwości jest bardziej "jednolite" lub w przypadku idealnie prostej linii poziomej: stałe.

[avw]

Zgadza się. Chciałem pokazać raczej brak związku. Ale napisałeś już o tym wczesniej w jakiej obudowie najlepszy jest group delay, a w jakiej impulse response. Rysuneczki mi gdzieś wcięło, jednak kwestia została już wyjaśniona na tyle żeby się ludzom nie myliło jedno z drugim.

pozdrawiam

[Yoshi_80]

Są to zupełnie różne parametry między którymi związek jest zdecydowanie luźny.

Tego niebyłbym do końca taki pewien. Bo badajać impuls response np w SW , za pomocą transformaty fouriera, można uzyskać przebieg amplitudy i fazy a to całkując moznaby uzyskać goup delay. Tak więc związek w tym przypadku istnieje. Pytanie tylko czy "impuls" mierzony w SW a będący wynikiem podania sygnału MLS jest faktycznie impulsem o jaki chodzi w teorii sygnałow ale myśle, że tak. Z tego co pamietam ze szkoły to jest to podstawowy sposób badania obiektu, czyli podajemy sygnał na wejscie, badamy odpowiedź impulsową z wyjscia i za pomocą fft mozna uzyskać ch-ke obiektu.

[Sound Wave]

dokładnie jak mówił yoshi - przejście z dziedziny czasu na dziedzine częstotliwości :)

liczyć to na kartce to bym nie polecał bo robota tragiczna ale jak się zaprzęgnie kompa to spokojnie mozna przechodzić od odpowiedzi impulsowej na charakterystyke częstliwościową a potem na opuźnienie grupowe.

idąc dalej tym tropem z odpowiedzi impulsowej mozna wyznaczyć charakterystyki wodospadowe :)

badanie odpowiedzi impulsowej zwykle robi się impulsem ale o dziwo szum różowy jest zadziwiająco podobny pod względem właściwości do impulsu

[Carcrusher]

a czy idac dalej i stosujac odwrotna FT mozna wyznaczyc odpowiedz impulsowa z GD? jesli tak to dlaczego programy nie symuluja odpowiedzi imp? no i jak to wszystko ma sie do brzmienia układu i na co trzeba zwrocic uwage przy projektowaniu bo chyba o to nam wlasnie najbardziej chodzi...

[avw]

Pięknie. Ale nie chodzi o to co z czego wynika, tylko jak się do czego ma. Jak się ma group delay np. 16 ms do impulse response ?
Czy większy group delay oznacza mniejszy czy większy impulse response ?
Czy po zamym wykresie group delay poznamy o ile można zmniejszyć obudowę, żeby odpowiedź impulsowa nie uległa znacznemu pogorszeniu (i gdzie jest ta granica) ? Czy group delay nam o tym coś powie (jeśli tak, jak go interpretować) ?