A TORZITASOK NEHANY PSZIHOAKUSZTIKAI VONATKOZASA
A zenei hang spektrumaban az alaphang es a hozzajuk tartozo vegtelen
kombinacioju harmonikus ill. nemharmonikus felhangok sorai fordulhatnak elo.
Ha ehhez meg hozzatesszuk, hogy a spektrumnak amplitudo, frekvencia, fazis
modulacioja is lehetseges, ugy belathato, hogy minel osszetettebb
vizsgalojellel minositjuk a keszulekeket, annal hitelesebb kepet kapunk
rola. Nulla torzitasrol akkor beszelhetunk, ha egy berendezes a bemeno
jellel minden szempontbol aranyos kimeno jelet ad. Irasunkban eloszor
azokkal a torzitasokkal foglalkozunk, melyek az erosites minoseget adjak
meg. Ezeket a kovetkezo parameterekkel hatarozzak meg:
1, Az atvitel amplitudo-frekvenciafuggese, a hangfrekvencias savban a
jelamplitudo allandosaga a frekvencia fuggvenyeben. Attetelesen ez az
idobeli jellemzokre utal.
2, Az atvitel nonlinearitasa, matematikai modon kifejezve a linearistol
eltero tetszoleges atviteli karakterisztikan fellepo alaktorzitas.
Taylor sorba fejtes utan ez igy alakul: i=b0+b1u+b2u^2+b3u^3+ ...
Ebbol az egyszeru kepletbol az lathato, hogy az alaphang osszes
felharmonikusa megjelenhet.
Egy diszkret frekvenciaju vizsgalojellel torteno meressel az un. harmonikus
torzitas hatarozhato meg. A teljes harmonikus torzitas, a negyzetesen
osszegzett felharmonikusok szazalekos aranya a teljes jelhez.
Ket diszkret frekvenciaju vizsgalojellel az intermodulacios es kulonbsegi
torzitas hatarozhato meg. Ha egy nemlinearis rendszert ket jellel vezerlunk,
azok egymast kolcsonosen modulaljak. Az intermodulacios meresnel a kolcsonos
modulaciot az egyik szintnek alacsonyra csokkentesevel kerulik el, es igy
csak az alacsony frekvenciaju modulalja meg a masikat. A kulonbsegi
torzitast ket azonos amplitudoju de kozeli (kb. 80Hz) frekvenciaju jellel
merik. Egy, a hangfrekvencias technikaban nem elterjedt modszerrel tovabb
lehet finomitani a mereseket. A keresztmodulacios melysegi torzitas, melyet
elsosorban nagyfrekvencias merestechnikaban alkalmaznak, kitunoen alkalmas
az alacsonyfrekvencias nonlinearitas jellemzesere. Viszont a nagyfrekvencias
keresztmodulacio mertekenek meghatarozasahoz, az egyszerusege miatt,
hangfrekvencias harmonikus meresi metodust alkalmaznak. Keresztmodulacio
akkor keletkezik, amikor egy nem modulalt rezges es egy modulalt rezges
talalkozik ill. tobb modulalt rezges egyidejuleg van jelen. Ez az eset
szinte mindig elofordul a zeneben.
3, Az atvitel fazis es futasido karakterisztikaja. Az idobeli eltereseket
okozo torzitasokat tranziens jellegu (negyszog, tuimpulzus, burst, stb.)
vizsgalojelekkel merik. A fazishibakat, futasido problemakat a kello
savszelesseg hianya es a felfutasi sebesseg lassusaga okozhatja.
Visszacsatolt rendszerben atmenetileg nemlinearis munkapontba
kenyszerulhetnek bizonyos fokozatok a gyors felfuto ellel rendelkezo jelek
hatasara.
A kovetkezokben nehany gyakorlati szempontot sorolunk fel az elekroncsoves
erositok belso felepitesere vonatkozoan. A torzitasok forrasai igy jobban
lathatoak, mint a szokvanyosan megadott kulso muszaki jellemzoi alapjan.
A meghatarozo kapcsolasi elemek nemlinearis jellemzoi:
1, A trioda fokent paros harmonikusokat termel.
3, A sugartetroda fokent paros harmonikusokat
termel.
2, A pentoda fokent paratlan harmonikusokat
termel.
4, A kimenotranszformator fokent paratlan
harmonikusokat termel.
A kapcsolastechnika alapvetoen egyutemu es ellenutemu osztalyra vezetheto
vissza. A kovetkezteteseink nagyjelu, nyilt hurku erositesre vonatkoznak:
A kulonbozo elemek optimalis elrendezese eseten az ellenutemu triodas
vegfokozat alkalmazasa adja a legkisebb harmonikus torzitast. Ez
kimenotranszformator nelkuli megoldasra is fonnall. (Ellenutemben a paros
harmonikusok kiesnek)
Az egyutemu A osztalyu megoldasokban a vegcso karakterisztikaja adja meg a
torzitasok jelleget. Az induktiv munkaellenallas (kimeno transzformator) a
csokarakterisztikat tovabb rontja.
Osszehasonlitva a triodat a pentodaval azt talaljuk, hogy a trioda masodik
harmonikusa alacsony, mig a harmadik harmonikusa magas. A pentodanal
forditott a helyzet, viszont lenyegesen jobb hatasfokot lehet vele elerni,
ami alacsonyabb harmonikus torzitast eredmenyezhet. A tetroda jellemzoi a
ket csofajta koze esnek.
A modulacios torzitasokat az okozza, hogy a csovek meredeksege fugg a
munkapont valtozasaitol. Ebbol a szempontbol a legjobb tulajdonsagokkal a
pentodak rendelkeznek, legrosszabbakkal a triodak. A keresztmodulaciora a
harmadik harmonikus ertekebol is lehet kovetkeztetni. A fentiekbol is
kovetkezoen a trioda a legjobb.
A kovetkezokben a hangsugarzokra vonatkozo nehany eszrevetellel a torzitasok
kulonfele megjelenesi formait vazoljuk fel.
Zart hangdobozban, ha a bezart levego nyomasat szinuszosan valtoztatjuk,
akkor a terfogatvaltozas - ezzel egyutt a membran elmozdulasa - mar nem lesz
szinuszos. Az eredeti jel mellett annak felharmonikusai is megjelennek.
Ha a terbe egyidejuleg tobb hangforras sugaroz azonos frekvencian, akkor
interferenciak alakulhatnak ki. Pl. ket pontbol erkezo hanghullam
pillanatnyi faziskulonbsegetol fuggoen erositheti vagy gyengitheti egymast.
Az interferencia a harmonikus torzitashoz hasonloan rokon hatassal van a
zenei jelekre, mivel a spektrum valtozik meg. Itt nagyon fontos megemliteni,
hogy a levego csillapitasa erosen novekszik a frekvenciaval, ezert latszolag
harmonikus torzitas lep fel, de ezt a ful tavolsagerzetnek erzekeli. Ez a
harmonikus csokkenes nagysagrenddel nagyobb, mint az elektronikak torzitasa,
de ha mindig ugyanarrol a helyrol tortenik a megfigyeles, akkor nem
befolyasolja a joval kisebbnek mert torzitasok erzekeleset.
Az erositokben a harom torzitasfajta egyidejuleg jelenik meg, ezert az
atviteli karakterisztika jellegebol kovetkezik, hogy melyik torzitas valik
dominanssa. Kozos jellemzojuk, hogy a jel vagy a jelek spektrumaban tortenik
valtozas.
Hangdobozokra vonatkozoan a kovetkezo esetekben jon letre interferencia:
a, A hangdoboz keresztezesi frekvencian, amikor mindket hangszoro egyszerre
szol (a faziselteresek kulonosen rontjak a helyzetet).
b, A veges merevsegu membran teljes felulete a frekvencia fuggvenyeben
kisebb sugarzo teruletekre osztodik szet vagyis tobb forraskent sugaroz a
membran.
c, Ha ket vagy tobb hangszoro dolgozik ugyanazon frekvencia tartomanyban.
A hangszorok Doppler-torzitasa az intermodulacios torzitas specialis esete,
mert nincs koze az eszkoz linearitasahoz. A modulacios frekvencia a membran
sebessegetol fugg. Ez a torzitas linearisan no a hangnyomassal, mert a
hangnyomas is a membran sebesseggel aranyosan valtozik. Az effektus ket utas
rendszerben cm-es nagysagrendu, melyfrekvenciaju membrankiteresnel valik
hallhatova.
Cikkunkben kiserletet sem tettunk arra, hogy az idobeli torzitasok
hangdobozra vonatkozo pszihoakusztikai jellemzoit taglaljuk. Ennek a
mulasztasnak az az oka, hogy a ma hasznalatos hangszorok olyan nagy
mertekben eltorzitjak az osszetett jeleket, igy illuzorikussa valna egzakt
kovetkeztetesek levonasa.
Udvozlettel Bese Attila
http://www.digitel2002.hu/aliscaorange
|
