I fase

[xerxes]

Et begrep jeg alltid har stusset på når det gjelder høytalere er fase:

"The demand of Mr. Steen Aage Duelund was that all speakers must be in phase at all frequencies." (sakset fra www.duelundaudio.com/startside.htm

Hvordan kan en 100 Hz og en 1 kHz være i fase? I et øyblikk javel, men 1 mS senere? Dette vil jo også måtte endre seg med avstand? Noen som har kloke tanker om dette?

 

[knutinh]

En tone på 100Hz og en på 1kHz avspilt samtidig vil selvfølgelig ha sine minima og maksima på forskjellige tidspunkter (det er det som gjør at de har en frekvens).

Det meste av elektronikk og akustikk innfører imidlertid en fasedreining som gjør at bølgeformen blir forvrengt, men frekvensinnholdet blir uendret. Altså, det meste endrer også frekvensresponsen men vi kan separere responsen i en frekvens-del og en fase-del.

Lineær-fase utstyr høres ut som en ren tidsforsinkelse og innfører ingen slik forvrengning.

Normalt utstyr (som høyttalere) har forskjellig gangvei for f.eks diskant og bass-element i høyttalere. Hvis ikke dette er kompensert for så vil diskanten ankomme lytteren litt før bassen.

Hørbarheten av dette er svært omstridt. Blindtester har ikke såvidt jeg vet bekreftet påståander om at ulineær fase "møkker til lyden".

-k

 

[theStig]

Har testet litt selv på digitale filtre, der noen innfører fasedrei, og andre ikke. Kan ikke få meg til å si at jeg hører faseskift selv på 1000 grader over 20-20k Hz området. Viktigheten av lineær fase tror jeg er betydelig overdrevet....

 

[knutinh]

I et ofte referert paper fra 1973 prøvde forfatterne med forskjellige analoge allpass-filter (fase-dreiere) av samme orden som det man finner i høyttalere etc. De fant små hørbare forskjeller for opptak gjort i lyddødt rom av tale avspilt over hodetelefoner.

De kunne ikke konstatere forskjeller for høyttalere i rom, vanlige musikk-opptak etc.

-k

 

[Lydtekniker]

Har testet litt selv på digitale filtre, der noen innfører fasedrei, og andre ikke. Kan ikke få meg til å si at jeg hører faseskift selv på 1000 grader over 20-20k Hz området. Viktigheten av lineær fase tror jeg er betydelig overdrevet....

Samme her. Har hørt enkelte som lovpriser linjær fase-EQ'er over alt, og at de låter luftigere og mer "analogt" enn alt annet av EQer, men kan ikke si jeg blir slått til jorden av den store forskjellen selv. Den er der sikkert, men jeg er enten ikke trent nok til å høre den, eller så er jeg hørselskada :

Nå skal det sies at jeg har latt Q-tipsen hvile litt og

 

[Frederik_Caroe_DCA]

Uden ellers at tage stilling. Så er det, Steen citeres for, jo ikke et ønske om lineær fase.

 

[theStig]

Det er vel heller tidskoherens han snakker om, og det kan jo være enig i.

 

[styx]

Det samme sier vel Öhman også. Han etterstreber først og fremst fasehomogenitet, men faslineæritet er en fin bonus. Beskrivelse:

Faslinjär betyder lite förenklat att överföringsfunktionen kan förmedla de vågformer som originalljudtrycken hade, givet att faslinjär inspelningskedja använts.

Faslinjäritet är ganska ovanligt.


Fasintegrering anger hur de högtalarelement som tillsammans skapar ljudet arbetar i fas med varandra. I system som är väl fasintegrerade arbetar elementen i fas med varandra (så so man uppfattar det observerat via ljudtrycket som alstras rakt framåt).

Arbetar elementen med samma relativa fasskillnader i alla horisontella vinklar så är det dessutom faskonsistent. Är det BÅDE fasintegrerat och faskonsistent, så är det:

Fashomogent, vilket alltså betyder att den väl fasintegrerade egenskapen finns, inte bara rakt framåt, utan även i alla horisontella vinklar. Således att alla lyssnare nås av ett ljud som inte bara är sammansatt av element som samarbetar väl, utan det betyder också att höger och vänster högtalare får liknande fasgång, även om man inte sitter perfekt i mitten.

 

[Frederik_Caroe_DCA]

Det er vel heller tidskoherens han snakker om, og det kan jo være enig i.

Steens ønske var jo et ens fasedrej for de enkelte enheder i flervejssystemer. Det faseliniære filter lavede han matematikken til, men han døde før en eventuel højttaler blev realiseret. Tegningerne eksisterer dog.

 

[theStig]

Filtre uten fasedrei er jo lett å realisere digitalt....

 

[xerxes]

og ungå fasevridning med spoler og kondensatorer i systemet komplett umulig...

 

[knutinh]

Lineær fase FIR filtre (digital) er veldig lett å realisere, det er bare å påse at koeffisientene er symmetrisk (eller antisymmetrisk).

Men den helt store hørbare forskjellen lar vente på seg, mens absolutt alle pr-folk reklamerer for fase-linearitet som om det var en absolutt nødvendighet.

Det er slik at minimum-fase-systemer (veldig mange fysiske systemer er dette) som blir korrigert av et annet minimum-fase-system (bl.a. alle analoge equalisere) automatisk vil får penere fase-respons. Hvis man bruker analog eq (eller den digitale motsatsen, IIR-filtre) til å korrigere frekvensresponsen til et høyttalerelement så vil man altså automatisk korrigere fasen noe. Gitt at elementet er minimum-fase. I dette tilfellet ville altså lineær fase filtrering altså være "dårligere".

-k

 

[theStig]

Godt poeng. Man bør frekvenskorrigere høyttalere med minimum-fase filtre, som altså i seg selv innfører fasedrei. Da blir totalresultatet flatere. Men - høyttalereelmenter oppfører seg dessverre ikke minimum-fase, i hvertfall ikke ved høyere frekvenser. Dette pga. membranoppbrudd.

Jeg har testet 8.ordens digitale filtre med filtre som innfører fasedrei, og filtre som ikke gjør det... hørte (eller målte) ingen forskjeller.

 

[knutinh]

Men - høyttalereelmenter oppfører seg dessverre ikke minimum-fase, i hvertfall ikke ved høyere frekvenser. Dette pga. membranoppbrudd.

Ok. Jeg har bare lest hint om følgende, ikke sett på ting selv:

1. Man tror høyttalerelementer generelt er minimum fase men kan ikke bevise det
2. Høyttalere er generelt ikke minimum fase pga delefiltre i kombinasjon med elementer
3. Rom er aldri minimum fase

-k

 

[Ivar_Loekken]

Et begrep jeg alltid har stusset på når det gjelder høytalere er fase:

"The demand of Mr. Steen Aage Duelund was that all speakers must be in phase at all frequencies." (sakset fra www.duelundaudio.com/startside.htm

Hvordan kan en 100 Hz og en 1 kHz være i fase? I et øyblikk javel, men 1 mS senere? Dette vil jo også måtte endre seg med avstand? Noen som har kloke tanker om dette?

100Hz og 1kHz kan ikke være i fase, de kan ha samme delay, men "fase" gir ingen mening når man snakker om ulike frekvenser. Det Duelund mente er at de ulike elementene skal være i fase med hverandre for frekvens x, hvor x er en fri variablel, ved 100hz spiller elementene i fase med hverandre, ditto for 1kHz. Det er fasekoherens. Mange filtre vil dra elementene ut av fase med hverandre når den ene kommer inn i stoppbåndet.

 

[Snickers-is]

Fase over et bredt frekvensspekter gir mening når vi snakker om impulser. Når vi snakker om sinustoner er det ganske meningsløst. Måten vi lettest identifiserer disse tingene på er ved at vi ikke definerer dybdeperspektivet riktig i vår subjektive oppfattelse. Imidlertid påvirkes dette av så mange andre faktorer at det er nesten håpløst å separere den subjektive effekten av fasedreining fra alt det andre.

 

[Vidar Øierås]

Har testet litt selv på digitale filtre, der noen innfører fasedrei, og andre ikke. Kan ikke få meg til å si at jeg hører faseskift selv på 1000 grader over 20-20k Hz området. Viktigheten av lineær fase tror jeg er betydelig overdrevet....

Den er nok overdrevet, men ikke feil. Lineær fasedreining gjør ingenting med signalet annet enn å forsinke hele signalet samtidig. Ulinær fasedreining forsinker ikke alle frekvenser samtidig. Det skal imidlertid veldig mye ulinearitet til før man ikke lenger kan kompensere dem. Det første som kan skje er utslokking av frekvenser. Det neste som skjer er ekko, en repetisjon av et tidligere signal. Men denne ulineariteten er gjerne ikke gjevn, men veldig brå, f.eks akkurat ved en delefrekvens der de respektive elementene ikke ligger i samme akustiske plan. Et enkelt forsøk med et diskantelement og en mellomtone. Lages et enkelt filter for disse, og hold dem begge i friluft. Hold mellomtonen i ro og forskyv diskanten fra og mot deg mens du hører på. Det er ikke vanskelig å høre hvor de samlet låter best - det er de begge er på samme akustiske plan. Og det skal ikke mye til før lyden blir grumsete.

Vidar

 

[knutinh]

Den er nok overdrevet, men ikke feil. Lineær fasedreining gjør ingenting med signalet annet enn å forsinke hele signalet samtidig. Ulinær fasedreining forsinker ikke alle frekvenser samtidig. Det skal imidlertid veldig mye ulinearitet til før man ikke lenger kan kompensere dem. Det første som kan skje er utslokking av frekvenser.

Hvis du har utslukking av frekvenser så er det jo ikke en ren fase-forvrengning du lytter til.

Det neste som skjer er ekko, en repetisjon av et tidligere signal. Men denne ulineariteten er gjerne ikke gjevn, men veldig brå, f.eks akkurat ved en delefrekvens der de respektive elementene ikke ligger i samme akustiske plan. Et enkelt forsøk med et diskantelement og en mellomtone. Lages et enkelt filter for disse, og hold dem begge i friluft. Hold mellomtonen i ro og forskyv diskanten fra og mot deg mens du hører på. Det er ikke vanskelig å høre hvor de samlet låter best - det er de begge er på samme akustiske plan. Og det skal ikke mye til før lyden blir grumsete.

Vidar

Hvis du forskyver det akustiske plan for diskant/mellomtone så har du samtidig overlappende frekvensområder pga endelig orden delefilter. Dette gir en dip/resonans sentrert rundt delefrekvensen som selvsagt er hørbar.

Rene allpass-funksjoner er såvidt jeg vet uvanlige i felten. Det kan lages med analoge kretser men er utrolig mye enklere å gjøre digitalt.

Forøvrig er et ekstremt eksempel på fasedistorsjon å forsinke alle frekvenser over 2kHz med 1 sekund. Dette vil selvsagt være hørbart.

mvh
Knut

 

[Ivar_Loekken]

og ungå fasevridning med spoler og kondensatorer i systemet komplett umulig...

Ikke komplett:

 

[xerxes]

Nuvel...

 

[knutinh]

Sammendrag:
Analoge systemer er som regel alltid ulineær fase

Digitale systemer er ofte lineær fase

Lineærfase er det samme som forsinkelse og i et avspillingssystem så er forsinkelse ikke et issue. Live derimot kan det være det.

Ulineær fase er lettest forstått som "frekvensavhengig forsinkelse" og endrer ikke frekvensresponsen. På målinger ser dette gjerne fryktelig stygt ut men i praksis viser det seg at mennesket er relativt "døv" for fasedreining. Dette kan sikkert forstås ut fra måten øret splitter signalet opp i forskjellige bånd, og for alt over ~1-2kHz er det envelopen og ikke instantan amplitude som blir sendt til hjernen. Dermed er vi til en viss grad "frekvensanalysatorer".

Hvordan vi innenfor dette rammeverket kan oppfatte tonehøyde med noen få prosent av en halv-tones oppløsning forstår jeg fremdeles ikke =)

-k

 

[Snickers-is]

2 ting:

1: Innspillingen er gjort i et ikke faselinjært system.

2: Øret kan oppfatte opp til ca 12 tonevarianter pr heltonetrinn. Det vil si at vi har en oppløsning på i størrelsesorden 1000 toner i hele det hørbare spekteret.

 

[Vidar Øierås]

2 ting:

1: Innspillingen er gjort i et ikke faselinjært system.

2: Øret kan oppfatte opp til ca 12 tonevarianter pr heltonetrinn. Det vil si at vi har en oppløsning på i størrelsesorden 1000 toner i hele det hørbare spekteret.

Ørets hårceller begynner å virke optimalt ved ca. 80Hz (Altså at vi ikke greier å bestemme tonearter under 80Hz), og det er 12000 hårceller totalt. Hvordan kan vi ha en oppløsning på 1000 toner i hele frekvensspekteret da?

Er det 1000 heltoner du kanskje snakker om? I tilfelle vil 1000 heltoner over 80Hz ligge på ca. 1,188 x 10^52 Hz...vel det er 48 heltoner mellom 80Hz og 20480hz.

Vennligst utdyp

 

[Snickers-is]

Vi hører omtrent 10 oktaver. Med 12 trinns oppløsning pr tone blir det ca 100 toner pr oktav.

Kan du ikke bare teste litt på dette da Vidar?

 

[knutinh]

"In fact, the just noticeable difference (the threshold at which a change in pitch is perceived) is about five cents (that is, about five-hundredths of a semitone), but varies over the range of hearing and is more precise when the two pitches are played simultaneously
...
Pitch also depends on the amplitude of the sound, especially at low frequencies. For instance, a low bass note will sound lower in pitch if it is louder. Like other senses, the relative perception of pitch can be fooled, resulting in "audio illusions"."
http://en.wikipedia.org/wiki/Pitch_(music)

mvh
Knut