Misura della distorsione oltre la Distorsione Integrale: la DID

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MarioBon
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Misura della distorsione oltre la Distorsione Integrale: la DID

#1 Messaggio da MarioBon »

Uno dei maggiori problemi in campo audio è la misura della distorsione non tanto come tecnica di misura ma nella scelta dello stimolo più adatto per mettere in evidenza la distorsione affettivamente percepita.

La cosa più normale sarebbe misurare la distorsione utilizzando direttamente il segnale musicale.
Vedere anche viewtopic.php?f=20&t=2925
Sappiamo che questo si può fare ma poi, comunque, si dovrebbe definire uno o più segnali musicali sufficientemente rappresentativi.

L'alternativa più immediata, e più usata, prevede l'uso di uno stimolo con spettro "bucato". Sono state proposte diverse soluzioni dalla TND di Audio Review alla Distorsione Integrale.
Il segnale musicale, dal punto di vista statistico, è caratterizzato da:

- banda passante e andamento dello spettro
- fattore di cresta
- densità spettrale.

Lo spettro della musica riprodotta, al di là di una certa attenuazione sulle alte e sulle basse che dipende dal genere musicale, è continuo e diventa discreto solo quando viene trattato dall'analizzatore di spettro. Ne segue che anche lo stimolo usato per le misure dovrebbe essere continuo ma, così facendo, non sarebbe possibile distinguere, nella risposta, lo spettro della stimolo dallo spettro della distorsione (nel dominio della frequenza). La Distorsione Integrale è una possibile risposta che ha il vantaggio della semplicità: una singola misura mostra lo spettro della risposta sovrapposta allo spettro della distorsione. Il programma di generazione dello stimolo consente di ottenere segnali con fattore di cresta a partire da meno di 3 a salire e anche di "modellare" lo spettro.
Più il fattore di cresta (FC) del segnale o della musica è alto tanto più bassa risulta la distorsione stazionaria e, con stimoli con FC alto, la distorsione misurata risulta molto bassa. Viene il legittimo sospetto che i bassi valori di distorsione misurati dipendano dalla densità dello stimolo (che nella DI contiene solo 120 righe).

Nasce così la Misura di Distorsione Densa che utilizza uno stimolo con il massimo grado di densità consentita e, grazie ad un particolare processo, riesce a distinguere lo spettro della distorsione che viene presentato sovrapposto allo spettro della distorsione con una unica misura. La semplicità è la massima possibile: posizionati altoparlante e microfono basta far partire lo stimolo e leggere il risultato sul display. In sostanza il set up è quello di una normale misura risposta in frequenza.
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#2 Messaggio da MarioBon »

Come atteso il tasso di Distorsione Densa è superiore al tasso misurato con la Distorsione Integrale. Si potrebbe qundi continuare a misurare la Distorsione Integrale ma, trattandosi di fenomeni non lineari, non possiamo fare alcuna ipotesi semplificativa ed è preferibile la misura di Distorsione Densa.
Immagine
La figura mostra un tweeter con e senza filtro passa alto (c'è un po' di rumore a bassa frequenza...). Si noti la sostanziale riduzione della distorsione anche a frequenze "lontane" dalla frequenza di passa alto. Se si facesse una misura di distorsione armonica si osserverebbe una riduzione solo in corrispondenza della attenuazione della risposta.
Questa misura è molto utile per stabilire la minima frequenza di taglio di un dato componente.
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#3 Messaggio da Carlo »

Non ho capito il metodo di misurazione della distorsione densa :oops:
Si prende un segnale musicale e poi?
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MarioBon
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#4 Messaggio da MarioBon »

Nella Distorsione Integrale Densa lo stimolo è rumore rosa.
La misura della distorsione densa con segnali musicali, teoricamente possibile, non è ancora pronta. Ne riparlerò quando sarà a punto. La difficoltà sta nel fatto che la distorsione che ne risulta è molto (forse troppo) bassa.
Mario Bon ha scritto:La prima Misura di Distorsione con Segnali Musicali è stata eseguita il 24 settembre 2021 a Venezia
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#5 Messaggio da Carlo »

MarioBon ha scritto: 14/08/2020, 13:37 La misura della distorsione densa con segnali musicali, teoricamente possibile, non è ancora pronta. Ne riparlerò quando sarà a punto. La difficoltà sta nel fatto che la distorsione che ne risulta è molto (forse troppo) bassa.
Ah scusa, pensavo fosse qualcosa di realizzato in passato
Si può praticare sui diffusori?
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MarioBon
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#6 Messaggio da MarioBon »

La sto studiando proprio per i diffusori ma non voglio che sia troppo complicata o difficile da interpretare altrimenti continuerò con la distosione integrale (densa o normale che sia) che mi è risultata molto utile (e molto semplice da realizzare).
Mario Bon ha scritto:Vedere anche viewtopic.php?f=20&t=2925
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#7 Messaggio da TomCapraro »

Carlo ha scritto: 14/08/2020, 13:20 Non ho capito il metodo di misurazione della distorsione densa :oops:
Si prende un segnale musicale e poi?
Per sorgenti convenzionali, DAC, preamplificatori, amplificatori, finali di potenza, cavi e tutta una serie interminabile di accessori...la rilevazione della distorsione densa (a livello di 1:1) esiste già.
Per i diffusori la cosa si fa piu complessa in quanto rientrano una serie di "effetti collaterali" dell'acustica che ne impone alcuni paletti.
In soldoni (ma non ho mai sperimentato) "se" l'acquisizione acustica (ambiente--diffusore) garantisse un sufficiente rapporto S/N e una sufficiente ripetibilità (accuratezza del setup microfonico) si potrebbe tentare di estrarre la parte non lineare tramite la NTD, quest'ultima perfettamente funzionante se applicata alla prima lista di componenti.
Una certa fiducia ce l'ho comunque. (magari piu avanti provo)

Di quello che sta architettando Mario non ne so nulla :D...ma piu avanti potremmo anche unire i rispettivi risultati per valutarne l'attendibilità.

p.s per quanto concerne lo stimolo, non esiste segnale musicale che possa incidere, per densità, piu del pink noise/white noise...ed infatti con qualsiasi segnale musicale ho ottenuto in passato distorsioni sempre piu basse.
A questo punto si potrebbe dire: se si ottiene una determinata distorsione con uno stimolo pseudocasuale a basso fattore di cresta, poi, con la musica, si otterrebbe qualcosa di meno distorto.
Nulla vieta di utilizzare direttamente il brano (i brani) a cui magari si è abituati ad ascoltare.
saluti, Tom
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#8 Messaggio da MarioBon »

TomCapraro ha scritto: 14/08/2020, 15:46...
A questo punto si potrebbe dire: se si ottiene una determinata distorsione con uno stimolo pseudocasuale a basso fattore di cresta, poi, con la musica, si otterrebbe qualcosa di meno distorto.
....
e questo infatti è il criterio universalmente adottato: si invia all'altoparlante un segnale molto intenso, spettralmente ricco e con fattore di cresta basso. Se la distorsione risultante è bassa è lecito pensare che con un segnale meno intenso e spettralmente meno ricco sarà ancora minore.
Il discorso è logico ma questo sistema induce a realizzare diffusori con distorsione più bassa del necessario. Non che questo sia un male ma provoca un aumento non indifferente dei costi. Tra un altoparlante che distorce per 1% e uno che distorce lo 0.1% c'è una bella differenza.

Se non bastasse: dato che la distorsione di intermodulazione dipende dalla particolare forma del segnale, non c'è alcuna garanzia (dal punto di vista teorico) che, ottenuta una bassa distorsione con un certo segnale, questo porti ad una bassa distorsione con tutti i possibili segnali.

A fronte di ciò c'è ancora chi misura la distorsione armonica limitandosi al secondo e terzo ordine. Dove è presente distorsione armonica (anche solo di seconda armonica) c'è necessariamente presente la distorsione per intermodulazione che è la più fastidiosa.

Quindi il problema è determinare la JND della distorsione (minimo tasso di distorsione udibile) ma questo è complicato dal fatto che l'intermodulazione dipende dalla forma del segnale mentre la percezione della distorsione dipende anche dalla risposta in frequenza dell'orecchio che è molto sensibile e selettiva attorno a 4kHz e poco sensibile agli estremi della banda audio. Alle basse frequenze è anche poco selettiva.
Se non bastasse ancora la JND valida per il rumore rosa non è necessariamente la stessa JND valida per la musica (perchè il cervello processa musica e rumore in modo diverso).

Al momento la cosa si risolve cercando di produrre diffusori con la minima distorsione possibile e oggi i migliori diffusori presentano tassi di distorsione inferiori a quelli degli amplificatori a valvole. Malgrado questo c'è chi preferisce ascoltare i diffusori pilotati da amplificatori a valvole che, dal punto di vista della distorsione, è un controsenso..

Per concludere il problema della udibilità della distorsione è un bel problema.
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TomCapraro
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#9 Messaggio da TomCapraro »

Perfetto Mario.

Circoscrivendo l'esperimento al solo suono di una sessione di tromba, sto conducendo (senza ancora averlo terminato) un esperimento con "vari step di distorsione". viewtopic.php?f=9&t=2530

Fino all'1,3% l'ho potuto individuare anche con le cassettine del PC.
Piu avanti tenterò con lo step successivo (0,4%)

p.s questi test valgono soltanto per il soggetto a cui vi si sottopone.
Finadesso con gli amici ho dimostrato di appartenere ai soggetti molto sensibili alle differenze, quindi statisticamente (se si facesse una prova ad ampio numero di soggetti) tali differenze potrebbero occupare un segmento non facilmente udibile.
Secondo il tuo corretto ragionamento, tale udibilità della distorsione con la tromba rimescolerebbe tutto nel momento in cui si cambia strumento e livello SPL-
saluti, Tom
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TomCapraro
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Re: Misura della distorsione dopo la Distorsione Integrale

#10 Messaggio da TomCapraro »

Voglio far notare un paio di grafici che mostrano la correlazione tra una misurazione con segnale multitono a medio fattore di cresta a confronto di un segnale molto denso e basso fattore di cresta.

In bianco il rumore a basso fattore di cresta (4,1)

In blu l'inviluppo del multitono (120 toni) con fattore di cresta 11,8.

Immagine

Il segnale a basso fattore di cresta conferisce una sorta di "nota tenuta" con spettro complesso, per cui è immaginabile che l'elettronica distorca di piu.

L'inviluppo del multitono è piu simile ad un brano musicale meno compresso.

Le due analisi sovrapposte (NTD + Distorsione Integrale) confermano l'innalzamento dei livelli di alterazione.
In arancio il risultato della NTD, in bianco il risultato della DISTORSIONE INTEGRALE.

Immagine
saluti, Tom
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