Titulní strana

Jak měřit Hi-Fi zesilovače a jejich pracovní oblast

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - Topologie Federmann

Napsal uživatel Bobby_Federmann Neděle, 27 květen 2012 10:28

  
  

 

Úvod

Často se setkáváme s pošetilým názorem, že zesilovače musí dodat trvalý maximální výkon v celé šířce přenášeného pásma a nejsou ani názorové výjimky, že Hi-Fi zesilovač musí být schopen pracovat v celé šířce pásma při trvalé limitaci +3 či dokonce +6dB!

Abychom si udělali v pracovní oblasti zesilovače trochu jasno, musíme přesně definovat rozsah vstupních signálu a tím i oblast, kde chceme a budeme parametry zesilovače měřit, tak aby měření alespoň částečně korespondovalo s poslechovými vlastnostmi zesilovače a nejenom s marketingovými záměry jeho konstruktéra či prodejce.

 

Limitace a Hi-Fi

Žádný zesilovač a Hi-Fi již vůbec ne by se neměl do limitace vůbec dostat či dokonce opakovaně dostávat! Jak již bylo zmíněno v článku Hi-Fi zesilovače a výkony, ale i v článku Fyziologický regulátor hlasitosti, každý zesilovač si musí umět poradit se středním výkonem, ale i s výkonem špičkovým a přitom si zachovat dostatečný odstup od šumu, při co největší věrnosti k původnímu signálu, odtud i název Hi-Fi tedy High Fidelity, česky vysoká věrnost! 

Jakákoliv limitace je jev nežádoucí a v kategorii Hi-Fi naprosto nepřípustná, proto je nutné konstruovat zesilovače s opravdu velkými špičkovými, krátkodobými výkony, často značenými jako hudební. Jak vyplývá z následujícího textu, je maximální - špičkový, krátkodobý, hudební výkon největší slabinou většiny Hi-Fi zesilovačů, je často maskován zbytečnou a zavádějící marketingovou honbou za velkým výkonem trvalým, středním. Podívejme se však na samotné úrovně a jejich rozsah.

 

Energie zvuku

Zvuk je mechanické vlnění, které je vyvoláno energii, stále platí zákon o zachování energie a zánik zvuku, mechanického vlnění nastává odevzdáním mechanické energie a přeměnou na energii jinou.

 

Práh slyšení

Práh slyšitelnosti či slyšení je nejnižší hladina, kterou začíná člověk slyšet, je jim hladina akustického tlaku 0dB, což odpovídá intenzitě zvuku 10-12Wm-2, čemuž odpovídá akustický tlak 2*10-5Pa.

 

Práh bolesti

Práh bolesti je již taková hladina zvuku, která vyvolává bolest, je jim hladina akustického tlaku 130dB, což odpovídá intenzitě zvuku 10Wm-2, čemuž odpovídá akustický tlak cca 63Pa, vyšší intenzity akustického tlaku již mohou poškodit sluch, případně i další orgány.

 

Počítání s intenzitou a akustickým tlakem

Pro přepočet intenzity zvuku můžeme použít I=10log(I1/I0). Prahu slyšitelnosti I0 odpovídá intenzita zvuku 10-12Wm-2

Pro přepočet akustického tlaku můžeme použít X=20log(P1/P0). Prahu slyšitelnosti P0 odpovídá akustický tlak 2*10-5Pa." 

 

Úrovně při reprodukci

Abychom se mihli co nejvíce přiblížit původnímu, nahrávanému zvuku, musí být úrovně při reprodukci totožné s úrovněmi při záznamu.

Střední úroveň akustického tlaku nastavíme na hranici 90dB, tedy hlasitost 90fónů, elektroakustický řetězec musí být schopen s dynamického rozsahu +26dB nad střední úroveň hlasitosti, tedy zvládá akustické špičky na úrovni 116dB! 

 

Výkonové poměry

Podívejme se jaké budou panovat výkonové poměry. Máme rovnostranný trojúhelník o straně 1,4m, kde ve dvou rozích máme reproduktorové soustavy a ve třetím, zbývajícím rohu je posluchač. Reproduktorové soustavy mají citlivost 90dB a vytvoří při výkonu 2x1W akustický tlak v místě posluchače 90dB.

Pro zvládnutí dynamického rozsahu +26dB nad střední úroveň výkonu 2x1W, potřebujeme zesilovač, který disponuje minimálním hudebním či špičkovým výkonem minimálně 2x400W! Například dva Moduly zesilovače HQQF-55-506W-5-1.

 

 

 

 

Zrychlení hmotného bodu

Zrychlení hmotného bodu jako parametr? Ano a=Δv/Δt, i když se to nezdá a nikdo to zatím takto neuvádí, ale všichni s ním vědomě či podvědomě pracují, právě zrychlení je jedním z velmi důležitých elektroakustických parametrů, který má své nezastupitelné místo v signálu akustickém, ale i v signálu elektrickém.  

 

Energie zvuku

Zvuk je mechanické vlnění vyvoláno energii a nejde o nic jiného než mechanickou energii, která pohybuje hmotným bodem. Vyjdeme-li ze samotné podstaty vzniku jakéhokoliv zvuku, kde na hlasivky, strunu či jakýkoliv jiný hmotný bod působí síla, pak tato síla vyvolá zrychlení hmotného bodu, které je úměrné síle a nepřímoúměrné hmotnosti hmotného bodu.

 

Amplituda zvukové vlny

Z výše popsaného je patrné, že při konstantní síle působící na hmotný bod, dosáhneme konstantního zrychlení hmotného bodu. Pokud však zvýšíme frekvenci, změníme směr působení síly na hmotný bod častěji, bude frekvence kmitání hmotného bodu vyšší, ale současně bude amplituda kmitání hmotného bodu nižší.

 

 

Závislost amplitudy na frekvenci

Vyjádřením mezní síly působící na hmotný bod, dostaneme i mezní zrychlení hmotného bodu, odtud získáme i závislost amplitudy na frekvenci a zjistíme, že akustické signály s frekvencí slábnou, stejné zjištění se prokázalo u vývoje SACD a DVDaudia, stejné mechanismy platí při záznamu na Vinyl, viz text SACD, blíže vinylu?.

 

 

 

SACD realita

SACD jednobitový převodník byl vyvinut právě na základě poznatků, že amplituda akustického signálu s frekvencí klesá. SACD jednobitový převodník ctí velmi přesně mezní konstantní zrychlení hmotného bodu a výsledkem je, že mezní výstupní napětí je nepřímo úměrné frekvenci. SACD převodník vzorkován frekvencí 2,8MHZ má na vykreslení 1/4 10Hz periody 2.800.000/4/10=70.000kroků, na vykreslení 1/4 1kHz periody již jenom 700kroku a na vykreslení 1/4 100kHz periody pouhých 7kroků.

 

 

Podíváme-li se na rozbor záznamu SACD, jak jej pořídil Pavel Macura na slovanetu, pak vidíme, že vpravo nahoře je nedosažitelná oblast. Oblast kde se nikdy nemůže ani teoreticky signál vyskytovat a je zcela pošetilé abychom právě na takové pásmo zesilovač dimenzovali, ne tak v této oblasti seriozně měřili.

 

 

Tabulky frekvencí, amplitud a potřebných rychlostí přeběhu

Hodnoty pro výstupní amplitudu 50V a zlomovou frekvenci 1kHz

 

frekvence

amplituda

strmost

1,00E+03

5,00E+01

1,57E+05

2,00E+03

2,50E+01

1,57E+05

4,00E+03

1,25E+01

1,57E+05

8,00E+03

6,25E+00

1,57E+05

1,60E+04

3,13E+00

1,57E+05

3,20E+04

1,56E+00

1,57E+05

6,40E+04

7,81E-01

1,57E+05

1,28E+05

3,91E-01

1,57E+05

2,56E+05

1,95E-01

1,57E+05

 

Jak je patrné pro výstupní amplitudu 50V a zlomovou frekvenci 1kHz nepřekročí rychlost přeběhu, SR 160mV/µs, při frekvenci 100kHz bude výstupní amplituda pouhých 500mV

 

 

Hodnoty pro výstupní amplitudu 50V a zlomovou frekvenci 10kHz

 

frekvence

amplituda

strmost

1,00E+04

5,00E+01

1,57E+06

2,00E+04

2,50E+01

1,57E+06

4,00E+04

1,25E+01

1,57E+06

8,00E+04

6,25E+00

1,57E+06

1,60E+05

3,13E+00

1,57E+06

3,20E+05

1,56E+00

1,57E+06

6,40E+05

7,81E-01

1,57E+06

1,28E+06

3,91E-01

1,57E+06

2,56E+06

1,95E-01

1,57E+06

 

Jak je patrné pro výstupní amplitudu 50V a zlomovou frekvenci 10kHz nepřekročí rychlost přeběhu, SR 1,6V/µs, při frekvenci 1MHz bude výstupní amplituda pouhých 500mV, což přesně koresponduje s Měřením zesilovače HQQF-55-506W_ULN pro vysoké frekvence.

 

Závěr

Závěrem je nutno říci, že každý zesilovač má svůj mezní, hudební výkon, měl by bezpečně přežít jeho překročení, například limitací, ale není povinen jej trvale dodávat, proto se může například odpojit, stejně jak při jakékoliv jiné poruše. Každý zesilovač však při provozu běžně dodává střední výkon, který je pouhým zlomkem výkonu hudebního, maximálního.

 

Dále je nutno napsat, že každý zesilovač má mít dostatečnou šířku pásma, která by měla být větší jak 200kHz a není na závadu mnohem více. Reálný provoz však nikdy nenavodí stav, kdy by na výstupu byla při vysokých frekvencích plná amplituda, proto postačí měření na 100kHz při 1% hudebního výkonu. Každý zesilovač takové měření musí bezpečně zvládnout, třeba i do řádu několika MHz, které se mohou kdykoliv v řádu mV naindukovat na vedení, aby nedošlo k panice, jak tomu bylo u Aldax SPV 250P či jak dodnes elweb pošetilé popírá šířku pásma nad 20kHz a dynamický rozsah hudby nad 6dB!

 

Je třeba vždy mít na paměti, že zesilovač od cca 5÷10Hz do cca 200÷500Hz je často namáhán plným výkonem, který by měl krátkodobě zvládat až k hranici limitace, reálný provoz stejně jak měření je nutno dále provádět za s frekvencí snižujícího se výkonu, vždy tak aby nedošlo k poškození zesilovače a měření obsáhlo všechny možné v provozu vyskytnuvší se stavy. Pro seriozní měření postačí od 10kHz snižovat úměrně výkon až za mezní kmitočet.

 

 

Diskuse

 

 

 

 

 

 

 

Dálkové ovládání audio zesilovačů HQQF-55-900

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - Topologie Federmann

Napsal uživatel Bobby_Federmann Úterý, 17 únor 2015 17:14

 

 

Úvod

 

Zesilovače Topologie Federmann mají špičkové vlastnosti a jsou již v mnoha audio sestavách a aby byly srovnatelné s řadou konkurenčních produktů dnešní doby, přišel čas je vybavit dálkovým ovládáním s označením HQQF-55-900.

 

Dálkové ovládání audio zesilovače HQQF-55-900

 

Popis

Dálkové ovládání audio zesilovače HQQF-55-900 je určeno pro přepínání čtyř a více vstupů s možností odpojení všech, je vybaveno funkcí zapnuto a vypnuto, umí ovládat motor-potenciometr s možností indikace připojeného vstupu a polohy potenciometru. Aby byl modul dálkového ovládání audio zesilovačů HQQF-55-900 zcela samostatný, nechybí mu ani vlastní síťový zdroj. Přepínání vstupů je realizováno relátky mimo modul HQQF-55-900.

 

 

 

 

Plně symetrický stejnosměrný předzesilovač HQQF-55-557

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - Topologie Federmann

Napsal uživatel Bobby_Federmann Pátek, 26 prosinec 2014 10:11

 

Úvod

Plně symetrický předzesilovač HQQF-55-550K byl předchozí verzí předzesilovače, disponoval symetrickým vstupem, symetrickým výstupem, měl přepínači nastavitelnou citlivost a korekce, nechyběl ani indikátor úrovně a špiček, jediné co mu snad chybělo, že byl vázán kapacitami a nebyl tak stejnosměrný.

 

Plně symetrický stejnosměrný předzesilovač HQQF-55-557 se tak stává spolu s koncovým zesilovačem HQQF-55-507W Topologie Federmann naprosto unikátním řešením, které snad jako jediné nabízí řešení bez vazebních kondenzátorů, čímž nejenom odpadá polemika, zda použít takové či onaké kondenzátory, ale rovněž nedochází ke zcela nežádoucímu natáčení fáze nízkých kmitočtů a tím i značnému rozfázování přenášeného spektra.

 

 

Popis

Jak již bylo uvedeno, jde o další verzi pně symetrického předzesilovače, který je nyní vázán stejnosměrně, moduly jsou koncipovány jako jednokanálové a možností spojování do libovolného počtu kanálů.

 

Citlivost

Citlivost slouží k nastavení konstantní úrovně v kanále, vzhledem k tomu, že jsou úrovně zdrojů signálu různé, je nutno nastavovat v  širokém rozsahu. Vzhledem k tomu, že předzesilovač může zpracovat výstupní úroveň +11dB, tedy 2,8V, s možností přebuzení dalších +3dB. Výstupní úroveň různých zdrojů může být velmi nízká, rozsah regulace 31dB umožňuje pracovat i se signály menšími jak -20dB, tedy menšími jak 77mV. Citlivost je nastavitelná hrubě přepínačem 0, +10 a +20dB, dále je nastavitelná jemně po 0,5dB v rozsahu 0 až 11dB. Citlivost je nastavitelná pro každý kanál samostatně, tímto se dá nastavit úroveň v každém kanále samostatně a není nutné používat další nastavení jako stereováhu.

 

Korekce

V Hi-Fi technice sice nemají úpravy korekční charakteristiky co dělat, ale jsou případy, kdy je korekční charakteristika změněna poslechovou místností a je třeba ji jemně doladit, navrátit do původního stavu, či poslech Vinylových desek, kdy nahrávka v důsledku mnoha norem a odlišností při nahrávání není korekčním zesilovačem navrácena přesně do původní podoby. Pro oba případy si vystačíme s malou změnou na vysokých či nízkých kmitočtech s možností rovné přenosové charakteristiky. Korekční charakteristiky jsou přepínány pomocí přepínače s krokem 0,5dB, od -6dB přes 0dB až po +6dB na kmitočtech 20Hz a 20kHz.

 

Korekční charakteristika HQQF-55-557

 

Korekční charakteristika HQQF-55-557 detail

 

 

Indikátor špiček

Indikátor špiček je nyní koncipován jako nastavitelný dvouúrovňový, s možností nastavení dvou úrovní a jejich indikace, doporučená je indikace červenou nad -3dB pod limitací a indikace nad -6dB pod limitací žlutou, úroveň pod -6dB pod limitací pak zelenou. K indikaci se ideálně hodí tříbarevné LED diody. 

 

Indikátor vybuzeni

Je samozřejmostí, že zůstal i analogový indikátor vybuzeni, jehož citlivost lze nastavit, pro náročnější je možnost logaritmické stupnice, čímž se dá rozšířit měřený rozsah z cca 20dB až na více jak 60dB.

 

Obvod falešné limitace

Je samozřejmostí, že zůstal obvod, který velmi přesně omezí výstupní napětí, tak aby se koncový zesilovač nedostal do limitace, ale velmi se jí přiblížil, tento obvod navíc zaoblí přechod do takto vytvořené falešné limitace.

 

Obvod falešné limitace předzesilovače HQQF-55-557  

 

 

 

Dokončení brzy

 

Dynamická saturace s BJT vs. FET tranzistory

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - Topologie Federmann

Napsal uživatel Bobby_Federmann Neděle, 21 prosinec 2014 17:58

 

Úvod

V článku Dynamická saturace, příčina Tranzistorového zvuku! jsem popsal děje odehrávající se ve vstupní diferenciální dvojici. Originální popis jsem publikoval v Federmann Bohumil. Tranzistorový zvuk a počítačové simulace příčin jeho vzniku. In Perspektivy elektroniky 2009 : 26. 3. 2009. Rožnov pod Radhoštěm : SŠIEŘ R.p.R., 2009, s. 19-25. ISBN 978-80-254-4052-0. Přestože byl text vydavatelem omezen na pouhých 8 stran, je z něj dostatečně patrné, že zásadní vliv na vlastnosti zesilovače má vstupní diferenciální napětí, které je nepřímo úměrné rezervě zisku. Rezerva zisku je dána zesílením otevřené smyčky, uvědomíme-li si, že následuje zlom a zesílení klesá se strmostí 20dB/okt, je tímto zesílením otevřené smyčky limitován i mezní kmitočet. Mnohé bylo popsáno i v článku Hi-Fi zesilovače a milníky jejich topologii    

 

Převodní charakteristiky

Převodní charakteristiky vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory mluví samy za sebe. Podíváme-li se na vodorovnou osu s vynesením symetrického vstupního diferenciálního napětí, pak je hned na první pohled patrné, že pokles zesílení BJT tranzistoru je mnohem významnější jak pokles u FET tranzistorů.

 

 Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory

 

Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory

 

Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory

Linearita vstupní diferenciální dvojice s BJT vs. FET tranzistory je s uvedených grafů patrná. BJT či-že bipolární tranzistory se již při vstupním diferenciálním napětí řádu jednotek mV dostávají do nelineární oblasti, kde dochází krom poklesu zesílení a zkreslení signálu i ke křížové modulaci všech přítomných kmitočtů, kdežto FET či-že polem řízené tranzistory mají tuto hranici mnohonásobně vyšší.  

 

V konečném důsledku jsou zesilovače osazené  na pozici vstupní diferenciální dvojice MOS FETy mnohem méně náchylné ke vzniku nežádoucích křížových modulací, což se rovněž projeví i v konečné kvalitě zvuku, v kombinaci s menším zkreslením, nemůže být lepší volba, což je jeden z důvodů, proč zesilovače HQQF krom extrémně vysokého zisku otevřené smyčky, bývají většinou osazeny J-FETy.

 

Závěr

Popis Dynamické saturace rázem změnil pohled na vstupní diferenciální dvojici a zesilovače jako celek, konkurence rázem překotně překopává své zesilovače na J-FETy a zbytek osazuje rychlými tranzistory, přitom zapírá a zapírá, popírá 50let slepé cesty a maže všechny stopy.

 

 

 

Vnímáme infra a ultra zvuk?

Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

Nf. technika - HQQF a teorie

Napsal uživatel Bobby_Federmann Pondělí, 11 srpen 2008 14:08

Hodnocení uživatelů: / 8
NejhoršíNejlepší 

 

Předmluva

Často si odborníci i veřejnost klade otázku, jak je to vlastně s infrazvukem a ultrazvukem. Převážně panuje názor, že obě oblasti nás nemusejí zajímat, neboť slyšíme pouze zvuk, který je v akustickém pásmu. Mnozí se podivují, že živý koncert skýtá naprosto jedinečný zážitek, kdežto jeho záznam je poněkud ochuzen.

Celá problematika sahá do samotných počátku přenosu, reprodukce a záznamu zvuku. První přístroje byly postaveny na bázi elektronek, později se přidaly první tranzistory, které vedly k integraci a vznikly první integrované části přístrojů.  Dlouhou dobu se jednalo o přístroje analogové, které postupně začaly doplňovat a později vytláčet přístroje digitální. Dnes máme signál i přístroje analogové i digitální.

Na problematiku šířky pásma mají jednoznačný názor převážně výrobci zesilovačů, kteří se jednoznačně omezili na akustické pásmo a vše ostatní popírají, stejně jak tranzistorový zvuk, který vzniká převážně v této oblasti. Jakékoliv rozšíření přenášeného pásma by výrobcům zesilovačů nabouralo zažité zvyklosti a mohlo přivodit mnohé komplikace, proto je často nezajímají ani fakta.

Jinak je tomu u Hi-Fistů, hudebníků a odborníku z oblasti věd lékařských, kteří nejenom slyší a vnímají odlišnosti akustického vjemu při přítomnosti infra a ultrazvuku, ale jsou schopni jeho vliv změřit a zadokumentovat.

 

Výrobci zesilovačů a diskuze na Audiowebu

Nejenom na serveru Audioweb, El Web a Hi-Fi Slovanet  se svého času v souvislosti s QQF-55 odehrávaly rozsáhle diskuse na téma frekvenčního rozsahu, vesměs nikdo nechápal, proč by měl slyšet či vnímat frekvence mimo akustické pásmo 20Hz÷16KHz.

"Odborná diskuze" započala, jak jinak než bez mého vědomí a nedržela se jen odborné roviny , ale často se pohybovala v osobní rovině, rovině urážek, ani po mém zapojení se do diskuze tomu nebylo často jinak.

Připadal jsem si jako DonKichot při boji s větrnými mlýny. Má maličkost na straně DonaKichota a na straně větrných mlýnů seskupení kolem výrobců zesilovačů zastávající názor, že nejlepším řešením Vf. stabilizace zesilovače je odfiltrováním složek nad akustickým pásmem, tedy úplným potlačením pásma nad 20KHz a pod. uvedu jen některé názory na potřebnou šířku přenášeného pásma.

 

  • BV: ""Pak snad by Vás mohl přesvědčit jedině Bůh "
    Ten už tu bol , má pseudonym, pripomína to Cimermana . Alebo možno je to Batman, keď počúva aj na 240kHz (12x20kHz). Určite si sám vyrobil aj "stredovlnné" reproduktory. Ale vážne, proti tomuto je nutné nekompromisne vystupovať, inak za 20rokov budeme vedomosťami úplne v pr..li"
     
  • BV: "Pán Federeman, skúste odpovedať vecne k otázke, nech je to konečne jasné. Ako sa tie desiatky( nad 20-30kHz) až stovky kHz dostanú k "vnímavému " subjektu ak nie vzduchom ako zvuk. Vy poznáte reproduktor čo to prenesie? Alebo je to mimozmyslové vnímanie??"
  • KarelXth: ""Já žasnu, slyšitelný rozsah kmitočtů už se posunul do AM pásma... Pane Federmanne, můžu se zeptat jaké výškové měniče má Vaše poslechová aparatura? " 
  • KarelXth: "Pane Federmanne, mě zajímá jakým způsobem, za pomoci jakého běžně dostupného reproduktoru se ke mně dostane signál o kmitočtu 45kHz?  Podotýkám, že se nebavíme o nějakém laboratorním pokusu ve výzkumném ústavu"
  • Kazzatel: "Proč zrovna " dvanáctou z 20 kHz ", Cimrmane ? Proč ne desátou nebo patnáctou ? Jaký na to máš zdůvodnění ? Ale ty si nějaký zdůvodnění najdeš, viď ?  Prdel je, že já tvýmu uvažování a zdůvodňování rozumím ( ač s ním většinou nesouhlasím ), ale ta celková logika a provázanost argumentů je strašná..."
  • Frank: "Joo? Já někde slyšel, že barvu tónu určujou vyšší harmonický. Ale ty, co slyšíš. Nepřipadá Ti, že tu seš všem za debila?"
  • Danhard: "Federmanne, mel byste se seznamit s masteringovym zpracovanim nahravek, tedy s tim co jeste muze lezt z te prenosky jako obraz puvodi nahravky, a co uz je jen generace sumoveho pozadi dana jen  pouzitym asfaltem. U CD je to celkem jasne."
  • Sendy: "Pane Federmanne, vaše příspěvky mne donutily k tomu, abych se zde registroval a trochu uvedl na pravou míru matení, které provádíte."
  • Sendy: "Myslím, že opravdu veškerá diskuze s panem F. je zbytečná.  Jeho vývody připomínají bohužel vtip o sovětském výzkumníkovi a bleše."
  • Sendy: "Pane F., pokud se dovoláváte těch elektrostatů, uveďte někde jejich změřenou charakteristiku.  Nepamatuji, jestli byly v nějakých rádiích, 2 typy Tesla znám z televizorů. Abyste se náhodou neblamoval... "

 

 

Žádná snaha pochopit, jen stále vyvracet a přesvědčovat ...

Diskuze se nesly v duchu žádné snahy o pochopení, jen samé vyvracení a přesvědčování, anonymní diskutující často ani netušili o čem píši, kde nestačily argumenty, nastupovaly invektivy a urážky, které nehodlám citovat, takto byl vývoj diskuze komentován.

 

  •  Ondra CH: "To není možné, sejdou se tady tři kapacity v oboru nf zesilovače,dokonce v mezinárodním obsazení a Vás prostě nepřesvědčí naprost nepopiralelnými argumenty. Ještě tady chybí pan Sýkora, Punčochář
    Pak snad by Vás mohl přesvědčit jedině Bůh )))))
    Mám zkušenosti se všemi zesilovači zmíněných pánů L.Malaníka, P. Dudka, p. Bunty jsou to opravdu mistři oboru...
    Nedovedu si představit, použít místo mích Pa zesilovačů PA1000MB,mimochodem z roku 1992 a SPD600 ten váš, u kterého se každou chvilku třesu, že mi odělá reprodoktory jejichš hodnota je v  řádu 1000,-kč a ta ostuda, když je najednou ticho................"

 

Jednoduchá zkouška, či důkaz

Na prokazatelnou změnu barvy tónu, kterou používám již od roku 1970, jako jednoduchý příklad k zjištění vnímání harmonických signálů nad akustickým pásmem, kde posluchač slyší sinusový průběh o frekvenci 15KHz a při změně průběhu na obdélníkový jasně rozpozná změnu barvy tónu, přičemž první vyšší harmonická je 45KHz, byly reakce následovné:

  • KarelXth: "... Pokud tedy zůstaneme v rovině pokusů: Vy tvrdíte že tento experiment dokazuje vnímání kmitočtů okolo 45kHz. Je tedy něco poznat když připojíte tweeter ke generátoru a nastavíte na něm 45kHz?"
  • Sendy: "Ještě jednou námitka : Takový test je v podstatě na kočku, vlivem nelinearit, interferencí s rušením a kdesčím může zesilovač produkovat všechno možné, co slyšitelně změní pozadí i v ak. pásmu. Doufám, že jse aspoň při přepnutí ze sinu na obdélník provedl nastavení úrovně tak, aby základní harmonická byla stejná."

 

Vyjímky

Našly se i výjimky, které si postupně připustily vliv kmitočtů nad akustickým pásmem:

  • Halen: Vzdycky jsem si rikal, kdyz jsem obcas mel tu sanci slyset nazivo Vrchlabskej dixiland, proc je to z CD, ktery natocili, plossi, chudsi, tupy proti ty zivy produkci. Rikal jsem si blbe natoceny, mam blbej aparat apod, ale asi to bude jinak. Jsou to ty zatraceny vyssi harmonicky. Trosku jsem hledal na netu, nevedel jsem to, trubka konci s harmonickejma nekde u 80Khz, klarinet mozna jeste vejs. Navic maj ty harmonicky docela paru, u nekterych nastroju je 30-40% akusticky energie v oblasti nad 20Khz.
    Edit - tedy ne ze bych nevedel, ze harmonicky ovlivnujou barvu zvuku, ale netusil jsem ze muzou jit TAK VYSOKO !!
  • Opamp: "Těch 240 kHz bych bral u slušně designovanýho mosfetovýho zesilovače jako standard. Mám ověřeno, že to není problém ani při plný úrovni. Ony ty rychlé zesilovače hrajou tak nějak líp..."

 

Grado, S-H810V a Filharmonie

Poté jsem začal postupně dokladovat zdroje signálu a reprosoustavy, které pracují daleko nad akustickým pásmem, neopomněl jsem ani 50let staré rádio Filharmonie, které mělo dva 100x60x13mm velké, výškové elektrostatické reproduktory pracující do 80KHz.

.

 

  • Mates: "to už si ale fakt děláš prdel, ne?" " Opravdu jim věříš že to má nějakou rozumnou cháru až do těch 50K?"
  • Kazzatel: "Vašku, Vašku... už přijímáš hru, ktrou ti Kusejr vnutil ?"
  • Opamp: "Ne, to nemá cenu." " Ale ne, ty repráky znám, donedávna jsem je měl doma. cenu nemá další diskuse s Vámi."

 

.

   

Dobová barevná kinoreklama na Filharmonii.

 

Závěr k výrobcům zesilovačů

Faktem je, že jsem se náramně bavil a občas smíchy padal se židle, jak zarputile a tvrdošimě své postoje výrobci zesilovačů hájili, krok za krokem jsem ubíral na jejich jistotě až byli nuceni přiznat, že filtr na vstupu zesilovače nemá co dělat a je nutno přenášet pásmo daleko nad 150kHz.

Na straně druhé však nutno přiznat, že ani takto rozsáhlá diskuze podložená mnoha fakty, nevedla ke změně jejich názorů a postojů, které setrvaly v pozici, že na přenos postačí šířka pásma do 20÷30kHz a právě jejich topologie je ta správná a neomylná.

 

Odborníci a fakta

 

Podívejme se na věc zcela jiným pohledem, pomiňme Hi-Fisty, že slyší to co jiní neslyší, pomiňme i hudebníky a některé posluchače, kteří zastávají názor, že při reprodukci něco chybí. Dnes se za kvalitní považují CD záznamy, ale opak je pravdou. Digitální technika nám mnohé přinesla , ale taky něco odnesla.

 

Dynamika signálu 

Analogové signály měly často problémy se záznamem, který měl dynamiku větší jak 40dB, špičkové záznamy se však pohybovaly daleko přes 60dB a 80dB nebyly žádné výjimky.  16bit digitální záznam tuto hodnotu posunul až ke 100dB.

 

Frekvenční spektrum signálu

Analogové signály však neměly omezenou šířku přenášeného pásma, která mohla mít i přes 100kHz, často jsme ani netušili kam až sahá, útlum nás rovněž nezajímal, poněvadž se stále více měřil pouze v akustickém pásmu, či do -3dB, drážka v černém vinylu však obsahovala signály s frekvencemi až 150kHz!

Digitalizace signálu striktně postavila proti meznímu kmitočtu vzorkovací kmitočet, v jehož důsledku bylo nutno frekvence nad 20kHz odfiltrovat. Dnes se můžeme stále setkávat s analogovým signálem, nejenom při produkci živé hudby, ale setrvávají i analogové záznamy.

 

U digitálního signálu již striktně neplatí vzorkovací kmitočet 44 či 48kHz, ale moderní přístroje disponují vzorkovacím kmitočtem i 192kHz, lze již zaznamenat kmitočty až ke 100kHz, není daleko doba kdy se vzorkovací kmitočty přehoupnou přes 300kHz a digitální signál již nebude nikterak oproti analogovému ochuzen.

.

.

 

 

T. Ooahashiho

Japonský tým T. Ooahashiho, složen z deseti japonských univerzit a výzkumných ústavů, pracoval na vývoji nových digitálních standardů a zkoumal vliv vyšších harmonických na lidské smysly, následně neurologové publikovali výsledky v Journal of Neurophysiology a na konferenci AES v roce 2000.  Zpráva říká, že hudební signál, kterým byla hudba z ostrova Bali, neboť právě ta má značný podíl vyšších harmonických, byl rozdělen na dvě pásma, do 20kHz a nad 20kHz. Nikdo z posluchačů nebyl schopen samostatně rozpoznat signály nad 20kHz.

 

Byla zkoumána mozková reakce na takto rozdělený signál, výsledek jednoznačně prokázal, že pokud působí na lidské smysly samostatně pásmo nad 20kHz, mozek jej nechává bez povšimnutí, pokud působí samostatně pásmo do 20kHz EEG vykazuje jisté elektrické aktivity, které se velmi výrazně zvýší při působení obou frekvenčních pásem.

 

Psychologická měření zcela jednoznačně prokázala, že zvuk obsahující obě pásma vyvolává u posluchačů příjemnější pocity než stejný zvuk bez horního pásma.

   

James Boyk  

.

 

Hudební profesor James Boyk  se rovněž zabýval vyššími harmonickými. Přes omezení na 102,4kHz, které bylo zapříčiněno rozsahem použitých přístrojů,  jeho měření dokladují, že v každé skupině hudebních nástrojů je alespoň jeden, který svým frekvenčním rozsahem přesahuje právě tuto hranici 102,4kHz.

.

 

U některých nástrojů je výkon nad akustickým pásmem až neskutečný, největší podíl měly činely se svými 40% či Key jangling se svými 68%.

 

Závěr k odborníkům a celku

Závěrem nutno dodat, že frekvenční pásmo nad 20kHz ke 150 a více kHz (ultrazvuk), nelze odfiltrovat, potlačit, zkreslit či jinak znehodnotit bez ztráty věrnosti signálu, je nutno s tímto pásmem v celém elektroakustickém řetězci počítat.

Obdobně člověk vnímá i pásmo v oblasti infrazvuku, tedy pod 20Hz (4÷20Hz).

 

Zdroj: Audioweb, Caltech, Physiology, Array therapeutic

 

Diskuse 

 

Související články:

  •  

    SACD, blíže vinylu?

    Pozor, otevřeno v novém okně. TiskEmail

    Nf. technika - HQQF a teorie

    Napsal uživatel Bobby_Federmann Pondělí, 16 březen 2009 21:18

    Hodnocení uživatelů: / 20
    NejhoršíNejlepší 

     

    Úvod

    Super Audio CD blíže černému vinylu? Ano právě takovou otázku probouzí formát Super Audio CD, formát, který vznikal již před deseti roky a navrátil pošramocenou reputaci digitálnímu zvuku.

     

    Dobrý analog střídá CD

    Analogový zvuk, který byl zaznamenáván na známe vinylové desky a magnetofonové pásky skýtal mnohem širší pásmo, jak akustické pásmo 20Hz až 20kHz, které člověk slyší. Omezením zaznamenávaného pásma na cca 20Hz až 20kHz pro CD záznam se najednou nenápadně vytratila plnost nahrávky, její prostorový vjem a pocity jež jsou součástí všech živých koncertů.

     

    Nepostradatelný akustický vjem

    Audio-svět pomalu začal zapomínat honbu HI-FI-stů 70. let za vysokou kvalitou a vysokými přenosovými frekvencemi. Jsou i takoví, kterí nikdy ani netušili, že pásmo nad 20kHz je právě to pásmo, které udává značnou část plnosti a barvy nahrávky a jejím potlačením o tento vjem nenávratně přicházíme.

     

    Nástup polovodičů

    Přenosové cesty pomalu ovládly polovodiče a elektronky používají jen skalní "nadšenci", kteří dodnes tvrdí, že jejich zesilovače mají přes vetší měřitelné zkreslení stále lepší zvuk. Tranzistorovým přenosovým cestám často frekvence nad 20kHz dělají značné potíže a nezřídka způsobí i destrukci výkonových stupňů.

     

    W. Marshall Leach

    W. Marshall Leach se věnoval zesilovačům s nízkým zkreslením TIM (transient intermodulation distortion). Dodnes se jedná o velmi kvalitní topologii, ze které vzniklo mnoho klonů.

    Dnes však již málokdo ví, že W. Marshall Leach k dosažení šířky pásma alespoň 400kHz používal tranzistory s FT=8,5MHz, rychlost přeběhu cca 60V/s, následně vstupním R-C filtrem upravoval výslednou šířku pásma tak, aby nebyla větší jak 220kHz.  

    Super Audio CD

    Dovolil jsem si použít část textu ze stránek BMS Company:

    "Chtěli bychom se s vámi podělit o novinky ze světa revolučního audio formátu Super Audio CD (SACD).  Základní specifikace tohoto nového způsobu záznamu a reprodukce audio dat jsou následovné: SACD používá revoluční technologii Direct Stream Digital (DSD) s přímým záznamem 1 bitového signálu při frekvenci 2.8224 MHzTato technologie umožňuje co nejvíce se přiblížit kvalitě zdrojového signálu a odbourává nutnost dodatečného filtrovaní signálu, jak je tomu u technologie PCM modelace u klasického CD záznamu. Zatímco klasické CD nám umožňuje frekvenční rozpětí signálu do 20kHz, SACD nabídne rozpětí až 100kHz.

    SACD je relativně nový sytém pro záznam a reprodukci audio nahrávek ve vysoké kvalitě. Původcem je Sony a další světoví výrobci jež vlastní licence. Médiem je kotouček o průměru 120 mm jako u CD. Může obsahovat dvě vrstvy - jednu pro SACD data a jednu pro CD záznam a tento hybridní disk je tedy reprodukovatelný i na CD přehrávačích. Pro reprodukci SACD vrstvy je nutno mít speciální přehrávač, který je schopen takto uložená data číst a dekódovat (viz DSD).

    Formát SACD používá k záznamu a k přehrávání technologii přímého digitálního toku (DSD), která se vyznačuje kmitočtovým rozsahem přesahujícím 100 kHz a dynamickým rozsahem přesahujícím 120 dB v celé šíři slyšitelného pásma.

    Formát DSD zvyšuje rozlišení hudebního signálu přesnějším sledováním tvaru originální vlnové křivky, což se projevuje ve výrazně čisté a věrohodné reprodukci. Kromě výjimečné zvukové kvality prostřednictvím technologie DSD je formát SACD schopen pojmout více než čtyřnásobek informací současného formátu CD. Díky této kapacitě poskytuje disk SACD prostor pro 2-kanálová stereofonní data, jakož i kapacitu pro až 6-ti stopý vícekanálový zvukový záznam a dokonce i pro text a obrázky.

    Některé disky SACD jsou provedeny jako hybridní, což znamená, že kromě CD vrstvy obsahují ještě jednu vrstvu s vysokou hustotou; tyto typy disků SACD lze přehrávat na běžných CD a DVD přehrávačích. Stejně jako v případě formátu DVD-Audio, nesmíme při stavbě poslechového řetězce zapomenout na zvýšené nároky SACD vůči ostatním komponentům, zejména reproduktorovým soustavám." 

     

    Hudební profesor James Boyk

    Hudební profesor James Boyk se dlouhodobě zabýval vyššími harmonickými. Přes omezení na 102,4kHz, které bylo zapříčiněno rozsahem použitých přístrojů, jeho měření jasně dokladují, že v každé skupině hudebních nástrojů je alespoň jeden hudební nástroj, který svým frekvenčním rozsahem přesahuje hranici 102,4kHz.

    U některých hudebních nástrojů je výkon nad akustickým pásmem až neskutečný. Největší podíl měly činely se svými 40% či Key jangling (cinkání klíči) se svými 68%.

    .

     

    T. Ooahashiho, vývoj SACD a DVD-audio

    Japonský tým T. Ooahashiho, složen z deseti japonských univerzit a výzkumných ústavů (Oohashi, Tsutomu, Emi Nishina, Manabu Honda, Yoshiharu Yonekura, Yoshitaka Fuwamoto, Norie Kawai, Tadao Maekawa, Satoshi Nakamura, Hidenao Fukuyama a Hiroshi Shibasaki), pracoval na vývoji nových digitálních standardů "super audio compact disk" (SACD) a "digital versatile disk audio (DVD-audio), přičemž zkoumal vliv vyšších harmonických na lidské smysly, následně neurologové publikovali výsledky v Journal of Neurophysiology a na konferenci AES v roce 2000.

    .

     

     

    Zpráva říká, že hudební signál (FRS), kterým byla hudba z ostrova Bali, neboť právě ta má značný podíl vyšších harmonických, byl rozdělen na dvě pásma, do 20kHz (LFC) a nad 20kHz (HFC). Nikdo z posluchačů nebyl schopen samostatně rozpoznat signály nad 20kHz.

    Byla zkoumána mozková aktivita na takto rozdělený signál. Výsledek jednoznačně prokázal, že pokud působí na lidské smysly samostatně pásmo nad 20kHz, mozek jej nechává bez povšimnutí, pokud působí samostatně pásmo do 20kHz EEG, vykazuje jisté elektrické aktivity, které se velmi výrazně zvýší při působení obou frekvenčních pásem.

    Psychologická měření zcela jednoznačně prokázala, že zvuk obsahující obě pásma vyvolává u posluchačů příjemnější pocity než stejný zvuk bez horního pásma.

     

    Závěr

    "Super audio compact disk" (SACD) společně s "digital versatile disk audio" (DVD-audio) se staly postupně součástí našeho života. Frekvenční rozsah těchto standardů sahá od řádově jednotek Hz až za 100kHz.

    Nyní již není důležité zda ten či onen hudební nástroj má frekvenční rozsah do 50 či 100kHz. Frekvence minimálně do 100kHz jsou ve slušných studiích na SACD a DVD-audio zaznamenávány, takové nahrávky si můžeme běžně koupit, měli bychom je i umět běžně reprodukovat.

    Celý elektroakustický řetězec by měl být konstruován tak, aby přenesl frekvenční pásmo od cca 5Hz do minimálně 100÷150kHz! Výmluvy výrobců zesilovačů, že člověk nad 20kHz stejně neslyší a toto pásmo není ke kvalitnímu poslechu potřebné, jsou pouze výmluvy, které mají nejčastěji zakrýt hlubokou neznalost či nedostatky v topologii zesilovače.

     

     

    Zdroj: W. Marshall Leach, BMS Company, James Boyk, Journal of Neurophysiology, Hypersonic Effect pdf.

    Federmann Bohumil. Tranzistorový zvuk a počítačové simulace příčin jeho vzniku. In Perspektivy elektroniky 2009 : 26. 3. 2009. Rožnov pod Radhoštěm : SŠIEŘ R.p.R., 2009, s. 19-25. ISBN 978-80-254-4052-0.

     

    Roznovska_Středni

     

    Diskuse

     

    Podívejte se na články se stejnou tématikou.