hifi.slovanet.sk

[dustin]

192kHz, 26+27kHz

Je potřeba rozchodit virtuální smyčku a pustit to na artě, aby fungovalo průměrování. Next steps...

[dustin]

192kHz x 2 kanály x 40 generovaných kompenzačních harmonických na kanál tak akorát pro jedno jádro Xeon /3.6GHz. Chci se podívat na možnosti paralelního výpočtu kompenzačních signálů, aby byla časová rezerva na pohodu a nehrozily při takového zátěži xruny.

[miero]

ukazka kompenzacie IMD na mojom notebooku

a uz vieme i priemerovanie ;-)

[dustin]

Ty chlupy mírně pod 10kHz v mierovo zkompenzovaném spektru nejsou očividně násobky žádné z frekvencí IMD ani jejich rozdílů, proto tam zůstávají. Není problém je zdetekovat, i jejich fázi, ale neumíme určit jejich fázi při kompenzaci, protože nemají periodu zarovnanou na nějaký z fundamentů a jejich byproduktů.

Možná by je ale odstranila virtuální symetrika, ta brzy přijde na řadu. Uvidíme, co bude kvalitnější - zda nejdříve odečíst R - L srovnané na stejný gain a pak teprve na výsledném mono signálu pouštěl harmonickou kalibraci/kompenzaci, nebo zkompenzovat oba signály na stejnou amplitudu a pak je jenom odečíst. V každém případě bude virtuální symetriku stačit zapnout na ovládacím panelu (pro GUI verzi).

[miero]

Otazka na zamyslenie. Co spravi s nasou kompenzaciou hypoteticky komponent, ktory nema ziadne skreslenie, ale ma nekonstantny group delay.

[PMA]

Nic v reálu nemá zcela konstantní GD. A GD není projev nelinearity, nesouvisí.

[miero]

Ale nam to tu myslim moze rozbit kompenzaciu...

[PMA]

GD je derivace fázové charakteristiky podle kmitočtu, ukazuje její sklon. Takže to by pak vadila jakákoliv ne zcela "přímková" fázová charakteristika.

[dustin]

Každá kompenzace je rozbitná. Polynom byl hodně robustní, odečítání zapamatovaných rušivých frekvencí je asi to nejkřehčí - ale současně nejflexibilnější a nejúčinnější. Polynom by dual-tone nedal, zkoušel jsem si s tím hrát.

Ideální stav - z DACu leze zcela čistý signál - samozřejmě třeba vyčištěný kompenzací na přehrávací straně. Pak nás pro single-tone nic nezajímá, kompenzace ADC čistí jen bordel ADC a vše ostatní, co zbyde, je bordel DUTu (třeba i na stejných frekvencích, jaké řeší kompenzace ADC).

Dual-tone je složitější, tam potřebujeme, aby DUT nezpožďoval f1 jinak než f2. Z rozdílu jejich fází se odvozují fázové posuny kompenzačních sinů. IMO když bude f1 blízko f2, neměl by rozdíl jejich časového zpoždění být zásadní. Lze měřit rozdílem třeba jen 500Hz, třeba na 19 + 19,5kHz. Lze i 200, 100Hz, pořád to dobře funguje, v porovnání s nekompenzovaným stavem.

Reálný stav - z DACu neleze čistý signál. Takže se musí měřit zvukovkou, která má výstup co nejčistější. Vstup se zkompenzuje dobře, ale bordel na výstupu DACu se skrz DUT rozhodí (posunou se fáze) a jeho kompenzaci nahrávací strana už nezvládne správně.

Prostě pořád platí, že by to chtělo najít způsob, jak kompenzační parametry celkové kalibrační smyčky rozdělit na DA a AD část. Třeba ostrý notch filtr a měření naintegrovaného signálu - správně zkompenzovaný DAC bude dávat nulový chybový signál. IMO nerealizovatelné, minimálně ne v přesnostech, které tu řešíme (< -120dB), navíc jen pro jednu frekvenci.

Nebo přesný oscilátor, zkalibrovat ADC a tím zkalibrovat DAC. To už je asi reálnější, ale opět jen jedna frekvence.

A nebo na přehrávací straně použít místo zvukovky špičkový DAC (třeba nějaké to novější ESS, třeba ), který by se nemusel kompenzovat. To je IMO reálná cesta.

Ukazuje se, že DACu dobré zvukovky lze kompenzací snížit zkreslení na vynikající hodnoty, troufám si tvrdit, že lepší než jakékoliv ESS. Nejlepší by bylo najít způsob, jak nějakým chytrým trikem ty kompenzační parametry DACu určit, třeba vkládáním něčeho s přesně známými parametry do kalibrační smyčky, nějakým křížovým měřením mezi kanály, atd. atd.

[PMA]

[dustin]

Tak k takovému závěru nelze nedojít. Vždycky je lepší mít dobrý základ, to je jasné. Taky nikdo neplánuje měřit těmi integrovanými zvukovkami

Myslím si, že i kompenzace celé smyčky jen na jedné straně bude při měření hodně znát. A třeba přijdeme na to, jak při kalibraci rozdělit příspěvek DA a AD. Vlastní provedení je pak triviální - kompenzační kód v octave se spustí i pro opačnou stranu. Navíc by to jelo ve vlastním procesu = rozdělení na více jader.

[opa]

Už jsem to myslím v nějaké podobě zmiňoval. Pokud by DUT výrazně točilo fázi, tak se kompenzace naruší, protože se posune fáze mezi měřicím kmitočtem a harmonickými.
Není to žádné drama, normální zesilovač by v akustickém pásmu neměl s fází nijak moc hýbat. Ale kdyby například někdo chtěl měřit zkreslení předzesilovače pro mag. přenosku, tak by to mohlo vadit.

[dustin]

Když do DUTu poleze čistý signál bez harmonických, bude kompenzace fungovat zcela správně - harmonické budou vznikat v DUTu a v ADC, přičemž složky generované ADC se kompenzací odečtou, takže zbyde jen část vygenerovaná v DUTu.

Pro dual-tone to platí také, pokud DUT neposune fázi F1 oproti F2 (což by vzhledem k jejich blízkosti nijak významně nemusel).

Jenom jak vykompenzovat DAC odděleně od ADC...

[PMA]

[opa]

[PMA]

Budeme umet perfektne zmerit hodnoty zkresleni, ktere nemaji na slysitelnost absolutne zadny vliv. Super.

[dustin]

[dustin]

Zatím hraní v LTSpice a octave, ale myslím, že není důvod, aby to nefungovalo v reálu.

LP filtr - vpravo hodnoty "reálného" obvodu, vlevo spočítané odhady součástek, které vylezly z estimace koeficientů vzorce komplexní přenosové funkce tohoto zapojení pro pouhé 3 "naměřené" hodnoty na frekvencích 500Hz, 3kHz a 10kHz.

"Naměřené" byly tak, že jsem 3 přesně spočítané hodnoty přenosu (komplexní přenos Vout1/Vout2) náhodně rozhodil o +/- 1% (reálné měření na 24 bitech by mělo být podstatně přesnější) a prohnal estimační funkcí nonlin_curvefit. Odhadnuté hodnoty součástek se liší od "reálných", ale průběhy amplitudy a fáze sedí naprosto přesně - viz graf.

7.1kohmu je impedance vstupu Juli (10k paralelně se sérií 47uF a 25kohmu). Pro 47uF nemělo smysl řešit další RC parametry vstupu ADC, vzal jsem jen reálnou složku impedance.

Moje druhá zvukovka Infrasonic Quartet má na vstupu dokonce 100uF.

Vout1 půjde do jednoho vstupního kanálu zvukovky, Vout2 do druhého, zdrojem jeden kanál DAC. V rozsahu 1-20kHz mají křivky amplitudy a fáze slušný sklon, změna komplexní amplitudy harmonických po vložení RC článku by měla být znát.

Další krok je ověřit to v praxi na reálné slušnější zvukovce. RC článek lze zatím přehazovat ručně, na to nejsou potřeba žádná relátka.

[opa]

[opa]

[dustin]

[opa]

Jasně, hodnoty součástek jsou jen mezikrok pro získání nějakého průběhu filtru. O.K.
Ale musím se přiznat, že mi pořád nedocvaklo, jak se tím ověří zkreslení DA převodu ?
Když to vezmu ze své "analogové" praxe, tak jediná možnost je rejekční filtr, který ze spektra vyřízne základní (první) harmonickou a tím umožní složky zkreslení (vyšší harmonické) zesílit a změřit s potřebným rozlišením a potlačením vlivu nedokonalostí AD převodníku.
Jednoduchý RC filtr nezmění úroveň základní harmonické, jenom nějak zatočí s fází a potlačí složky zkreslení. Ale se zkreslením, které vzniká při AD převodu nic neudělá, takže rozlišení metody zůstane nezměněné oproti stavu bez filtru.

[dustin]

Myšlenka je takováto, uvidíme, zda správná.

Na konkrétní frekvenci (např. druhá harmonická 2kHz) dnes známe komplexní amplitudu distorze. Ta by se dle selského rozumu měla skládat ze součtu distorze DACu (D) a následně na ní nabalené distorze ADC (A). Obojí vzniká při průchodu fundamentu, tedy má to od něj odvozenou fázi.

Dnes kompenzujeme celkovou distorzi:

D + A = M, kde M máme přesně změřené (fáze, amplituda)

Zkoušeli jsme všechny možné kombinace vstupů/výstupů/ideálních sčítaček/ideálních diferenciálních zesilovačů, pokaždé vyleze soustava rovnic, které jsou závislé (matice rovnic má nulový determinant, jak mě matematik Miero naučil otestovat).

Takže potřebujeme ještě jednu rovnici, která vychází z jiné situace, aby nebyla závislá.

Signál pustíme do LP filtru s přesně známým (předem změřeným) přenosem a změříme komplexní amplitudu výsledku na 2kHz:

Dlp + Alp = Mlp

Dlp je původní D, ale zeslabené a otočené filtrem na 2kHz, tedy Dlp =D * atten2kHz*exp(i *posun2kHz)

Alp stále vzniká při průchodu fundamentu ADC, ale tentokrát je fundament zeslabený a zároveň otočený - opět dle přenosu filtru, ale zde na 1kHz. Budu předpokládat, že je charakter rušení ADC pro původní level a level zeslabený o pár dB víceméně stejný, nebo můžeme mít dopředu přesně naměřené distorze pro kombinaci DA původní level a AD zeslabené (na to stejně dojde - viz ty binární odporové děliče přepínané relátky pro kalibraci širšího rozsahu levelů). V obou případech budeme "vědět", jak se pro zeslabení a otočení fundamentu změní AD distorze.

Tedy (pro lineární extrapolaci) Alp = A * atten1kHz * exp(i* posun1kHz * 2)

Druhá harmonická točí fázi dvakrát rychleji než fundament, proto to vynásobení dvěma


Takže dostaneme rovnici

D * atten2kHz*exp(i *posun2kHz) + A * atten1kHz * exp(i* posun1kHz * 2) = Mlp,

kde vše známe, kromě D a A.

Když se k tomu přidá první rovnice

D + A =M

už by neměly být vzájemně závislé a teoreticky (možná) bychom z toho přímo nebo spíš opět nějakým curve fittingem měli spočítat D a A.

Pak už je to jednoduché - D se bude kompenzovat na straně DA a A na AD, kompenzace pojedou současně ve dvou procesech.

Ověření čistoty sinu:

Vřadíme LP filtr, změříme Mlp. Pokud Mlp odpovídá jen složce Alp, byla Dlp nulová - z DA převodu nelezla žádná druhá harmonická.

Možná i ta teorie je blbě

[opa]

Ta matematika už je na mě složitá, to neposoudím. Vím, že rejekční filtr pro praktické použití není v dané aplikaci žádoucí, protože je to další HW, navíc naladěný na jeden kmitočet.
Nicméně, ve fázi vývoje, pro ověření jestli se podařilo oddělit zkreslení DA od AD, jednoduchý rejekční filtr 2T by byl dle mého užitečná pomůcka. Jenom je potřeba počítat s tím, že se to nedá natvrdo poskládat z pevných součástek. Minimum je tak ostré, že jsou potřeba dva trimry (dva stupně volnosti). Jeden doladění kmitočtu, druhý maximum potlačení. Když se za to dá jeden operák se správně naladěnou horní propustí, dá se to dokopat tak, že harmonické mají úroveň 0 dB víceméně rovně.

[dustin]

Matiku jsem psal komplexními čísly (tam asi tak končím ) - ale není to žádná věda. Prostě otočení o úhel je exponent i * fi, amplituda koeficient před e (A* exp(i * fi)). Komplexní čísla lezou z FFT, tak s nimi rovnou můžeme pracovat. Na spoustě míst to máme rozdělené na amplitudu a fázi, to je zcela průhledné. Třeba kód generující opravný kompenzační signál - opačné distorze - to je středoškolská matika https://github.com/miero/nonlinear-compensation/blob/master/octave/genCompenReference.m#L21

Myšlenka nalezení rozpadu harmonické celé smyčky na příspěvek DAC a ADC přes LP filtr je jednoduchá - příspěvek generovaný už DACem je zeslabený/otočený LP filtrem o jeho přenos na 2kHz, zatímco příspěvek generovaný až ADCem vychází z fundamentu. Fundament také prošel filtrem a tedy je také zeslabený a otočený, ale o hodnoty odpovídající přenosu na 1kHz. Z tohoto rozdílu doufám, že by se mělo podařit oba příspěvky identifikovat.

Základní kontrola správné čistoty sinu je triviální - kompenzace musí 100% fungovat i pro signál prošlý LP filtrem, protože složka ADC závisí na čistě na fundamentu (ten si zjišťuje sama) a složka DAC musí být nulová - tedy se jí neotočí fáze a nerozhodí kompenzaci.

Uvidíme. Konečně jsem nainstaloval výkonnější komp s PCI sloty, strčil jsem tam Xonar D2 za 1600Kč a vidím, že má sám o sobě výborné spektrum, i bez kompenzace. Podstatně lepší než Juli. Na tomhle to testovat půjde dobře.

[opa]

[dustin]

Mám Juli dvě, jedna slušná (tu mám v měřicí stanici), druhá má drsně nakopnutý jeden kanál, druhý OK. Ten nakopnutý kanál vůbec nedrží kompenzaci, druhý OK.

Po zahřátí se asus trochu zhoršil, má malé zkreslení, ale trochu chlupů mimo harmonické. Obrázky časem budou. Kompenzaci drží OK. Má znatelně horší 44.1kHz, což může být způsobené jedním krystalem a horším PLL hodin pro 44.1kHz. Karty postavené na Envy24 (Juli, quartet) mají dva krystaly.

Infrasonic Quartet je výborně čistý, dobře drží kalibraci, běžel mi cca hodinu a vůbec se harmonické nezvedly.

Testoval jsem i PCI-e - PCI adaptér https://www.ebay.com/itm/PCI-E-Express-X1-to-Dual-PCI-Riser-Extend-Adapter-Card-With-USB-3-0-Cable/311915485839 , funguje dobře, ale chce to vyhodit rušící pulzní zdroje a dát tam vlastní čisté. Bordel je ve spektru vidět.

Nicméně finální směr asi bude USB zvukovka, aby šlo připojit k NTB a ten pustit na baterky. Kalibrační udělátko bude také přes USB , tak by se to dalo hodit do jedné stíněné krabice, ideálně s lion baterkami a nabíječkou, zvukovku a arduino spojit přes USB hub (bez konektorů je např. maličký https://www.aliexpress.com/item/2018-Newest-Humanoid-4-Port-Hub-High-Speed-USB-2-0-Splitter-Cable-Adapter-for-Laptop/32918109849.html , stavíme si s ním herní myši s USB HID arduinem ) a připojit k NTB.

[dustin]

Dodělán výstup do virtuální smyčky (zatím testováno v linuxu), tedy lze již měřit v Artě. Infrasonic Quartet (slušnější Envy24), vytažený ven z hodně zašuměné pracovní stanice PCI prodlužovačkou. Zatím kompenzace přes celou smyčku.

Přípravek pro měření přes LP filtr je hotový, zbývá to doprogramovat. Vizuálně se to chová dobře, LP filtr sníží vyšší harmonické, uvidíme, zda se podaří rozdělení DA/AD.

[dustin]

Quartet IMD 4kHz + 4,5kHz

[opa]

Ty výsledky jsou až podezřele skvělý ! Kdyby to takhle fungovalo ve finále, tak je to paráda.