СТЁБ или расставим точки над Ё. Новиков К

[NovikovK]

СТЁБ или расставим точки над Ё


Ежели Вы пришли на сайт постебаться (вегалабу прювет), то давайте сделаем это вместе. Только, вот, как и над кем?
Есть такой Шумаков, народный артист, панимашь, а тоже, панимашь, какое-то собственное мнение, пусть и не отягощенное достаточной базой знаний имеет.
Вам до него далеко ехать, а я рядом, позвольте, я ему за слова такие с ноги, когда лично увижу… Анжанэры удовлетворились?
Теперь стебаться бум.
Отчего люди не летают? Ой, для чего люди читают? Вот, ты, читатель? Для чего? Ищите готовые решения? Или мысли, которые Вас натолкнут на правильные решения? Я могу, конечно, публиковать здесь готовые заявки на изобретения, чтобы Вам оставалось только скопипастить и отправить уже от своего имени в ФИПС, но, полагаю, это будет уже как-то неправильно….
А не задумывался ли Читатель, что автор жжот лишь потому, что некоторые решения лежат на поверхности, но тыкать носом в эту поверхность не хочется?
Давайте, я Вам приоткрою некоторые неозвученные и нереализованные вещи. Можно под карандаш, и сразу бежать в ФИПС. А по ходу повествования постебёмся.
Объект стебания номер 1. Основы слуховой системы с точки зрения обывателя
Написано не для инженеров. Но отдельные порции бреда – как раз для них. В том числе и ошибка в одной из последних формул. Такая, сурьезная, в глаза бросаться должна сразу. Если моск читателя-мегаанжанэра не обладает фильтром необходимого порядка, то бред так и останется бредом.
Позвольте, я Вам отфильтрую и вывод из статьи, уж давайте, за Вас сделаю. Слух Человека, несмотря на ограниченный частотный диапазон для стационарных сигналов, способен регистрировать быстропротекающие процессы (эквивалентные частоте 250кГц) [1], а также изменения (амплитудные и фазовые) в структуре широкополосных сигналов, опять же с точностью 0,75 градусов (что эквивалентно тем же 250кГц) при лоцировании единственного источника сигнала [2] (sapienti sat). Разжевано, в рот положено, сглатывай…
Когда же на мегаанжанэрском форуме (именно оттуда анжанэры на наш сайт постебаться приходят) – вегалабе встал вопрос, косвенно связанный со статьей про слуховую систему, - вопрос о необходимой частоте дискретизации, то ни одна свол.. ой, ни один Уважающий Себя Инженер, имея ссылку на статью про основы слуховой системы, имея другую статью [3], выложенную прямо на форуме вегалаба (к ней мы, анжанэры, еще вернемся), имея возможность свободного доступа к любым первоисточникам, не позволил себе дать прямой и короткий ответ относительно минимально-необходимой частоты дискретизации: 400кГц [3] или 500кГц (Новиков К.)... Решение вопроса о минимальной частоте дискретизации как бэ на поверхности, но на мегаанжанэрском форуме вместо одного конкретного ответа флейму на ХЗ сколько страниц.
Я, вот, тоже думаю: «Вдруг, минимумом не 500кГц, а другое значение получится? В кудыть провалится МОЁ ОХРЕНЕТЬ НАСКОЛЬКО АВТОРИТЕТНОЕ МНЕНИЕ? Застебут потом анжанэры.»
То-то и оно…
Но 500кГц – это минимум. Реально, чтобы впоследствии не бороться с цифровыми прелестями и другими неприятными моментами, частота должна быть еще выше – около 2-2,5 МГц. Это позволит гарантированно перекрыть способности человека по слуховому восприятию и малой кровью в части манипуляций с сигналом довести его до слушателя. (про малую кровь думаем самостоятельно. Это только вывод) Если меня сейчас за мои слова господа анжанэры еще раз потопчут, отряхнусь, не страшно. Стебём дальше?
Есть у меня задача для анжанэров, желающих воочию отстебать народного артиста Шумакова.
Из пункта А (Город-Геморрой-Москва) в пункт Б (Суровый-Город-Челябинск) можно попасть по трассе М-5 на Мерседесе (Бентли, Феррари, Бугатти, Опеле, Ладе, Оке…) имея 50-600 лошадиных сил под капотом. Но! Можно из одного пункта в другой попасть и на одной кобыле, зажав её под яйцами (и не обязательно по трассе. Дорожный просвет у кобылы больше, проходимость выше). Вопрос. Если желаемый результат может быть достигнут любым из двух способов, то почему нет анжанэров, использующих всего одну кобылу, как средство перемещения собственной пятой точки между двумя любыми пунктами?(А еще удивляетесь, почему в Москве пробки. Кобылу в ноги и троекратное уплотнение полос движения)
По ходу пьесы мы и до Шумакова добрались, с его взглядами на природу вещей. Что сказать? Нет у него высшего технического образования. Шумаков пишет в силу своих представлений, (пусть неверных местами, но, возможно, понятных многим другим, у кого также нет высшего технического, ведь зачастую проще сказать, что Земля плоская, чем говорить, что она круглая, долго это доказывая, а после, еще отвечая на кучу вопросов: почему с противоположной стороны Земли всё не падает в космос и т.д.).
Это лирика. Возвращаемся к физике
Шумаков, часто ссылается на мои высказывания, потому вместе с Шумаковым стоит разобраться с еще одним бредом - Блеск и нищета теоремы Котельникова (Он же объект стеба номер 2)
Что, собственно, господам анжанэрам в моем опусе не понравилось? Да, это не глава из учебника, а попытка весело изложить серьезные вещи для широкого круга лиц. Может, не понравилось «техническое содержание»? Выбор в качестве импульсной характеристики идеального ФНЧ (как и положено)? Или не понравилось обоснование размера окна (по 20000 в обе стороны) с весом 1? Или прикидка количества необходимых вычислений для одного восстановленного отсчета?
Да, автор предлагает (широкому кругу лиц) использовать чистую арифметику (математика 3-4 класс), а не современные достижения в области цифровой фильтрации. Вывод про автора делаем? Неуч жжот.
Теперь как анжанэр анжанэру ответь, почему господа анжанэры используют CIC-фильтры при передискретизации, а не КИХ? Давай я тебе разжую маленько. CIC – это только задержки и сложения. Уж чего-чего, а складывать анжанэры научились, а вот умножать – с превеликим трудом. Арихметика, понимашь, (а особо умножение) для анжанэров наука сложная. И даже «заграница нам поможет» – в этом вопросе не оправдывается. Не хочут, подлецы-буржуи, 40 000 умножителей ставить на восстановление сигнала. ДОрого. Оттого и помножают на «любую импульсную характеристику» с «дальнейшей фильтрацией ВЧ». Но это уже неидеальный ФНЧ.
Чуть не забыл, наш стёб будет неполным, если мы, как анжанэры, вусмерть не застебем представленные в статье графики всяко-разных синусов. Но, есть одна незадача. В сами графики «синусов» автором статьи был вложен тот же самый смысл, что и во всю статью: через 2 точки на евклидовой плоскости можно провести единственную прямую и бесконечное множество кривых, правильной из которых будет только одна – отфильтрованная идеальным ФНЧ. Опять ведь бред пишу, Вы-то точно знаете, что синус 20кГц так и будет на выходе ЦАП синусом 20кГц. А Ваш внутренний анжанэрский фильтр сейчас работает? Порядок этого фильтра достаточный, чтобы грамотно фильтровать? Ведь полезный сигнал может и ускользнуть от восприятия, останется только бред.
Хочешь вопрос на засыпку? 20кГц – хрен с ними, вернее, все с ними хорошо. А что в диапазоне 20кГц-22кГц? (берем осциллограф, смотрим) Что с самими 22кГц? Фото в статье про теорему Котельникова – реальная осциллограмма с абсолютно реальной модуляцией, с физически существующей звуковой карты. Давай по-другому, по анжанэрски вопрос поставим: 22кГц находится в полосе пропускания или в полосе задерживания? Если в полосе пропускания – какого хрена на осциллограмме не синус? Если в полосе задерживания – какого хрена такая большая амплитуда? Неувязочка, панимашь, в реальной фильтрации цифровой, даже по анжанэрским понятиям. Что нам скажет ухо, когда послушает такой звук? 50Гц услышит? Думаю, да. А показанная паразитная модуляция простирается от 0Гц далеко вверх, выше 1кГц, правда, с уменьшающейся глубиной модуляции.
Ах да, я совсем забыл, что выше 20кГц звука то нету. Давай забъем на тот факт, что все негармоничные обертоны, а равно и атаки музыкальных сигналов всегда в этот диапазон попадают, независимо от выбранного инструмента. Только спектральная плотность в выбранном диапазоне для разных атак будет разная, а еще туда же (в этот же частостный диапазон и более высокий) попадает и реверберация, которая самым, что ни на есть хитрым образом устраивает какафонию из суммы тысяч отраженных сигналов, помимо основного, в точке регистрации (точке установки микрофона). А моск (слуховая система), анализируя какафонию, выдает свдения о размерах помещения, расположении источника звука в помещении, расположении приемника, коэффициенте поглощения поверхностями помещения и т.д.

Ээээ… Вопрос анжанэрский возник. А почему бы не использовать фильтр Чебышева второго рода? Для звука, теоретически, он должен быть очень даже подходящим. По крайней мере, в полосе пропускания. (Моргаю глазом. Пора в ФИПС , по крайней мере патентный поиск провести, узнать, кто по чебышеву фильтрует, грамотно сформулировать формулу изобретения. Ключевое слово в ней – «способ»).

(Опять моргаю глазом. Дальше под запись).
Чем Просто анжанэр отличается от Авторитетного Мегаанжанэра в какой либо области? Анжанэр в общих чертах знает обо всех догматах и постулатах выбранной области, потому и идет за советом к авторитету, знающему их все в совершенстве. А вот чем изобретатель отличается от анжанера и авторитетного мегаанжанэра?

Попробуем подойти к вопросу цифро-аналогового преобразования более комплексно.
Лирика: Люди научились заниматься очень интересной фигней – сначала понапридумывать неразрешимых проблем, а после доблестно, с большими или малыми потерями, их решать. У многих женщин эта фигня (придумывание проблем на пустом месте и героическое их преодоление) вообще в крови. Похоже, они и являются родоначальницами такого подхода «к проблемам в жизни»….

Я опять про Котельникова. От нас там требуют идеальный ФНЧ применить, чтобы сигнал восстановить. Но, позвольте, господа анжанэры, фильтр-то у нас уже есть! Наша акустическая система, на которую в итоге попадает сигнал – она и есть ФНЧ. Фильтр этот не совсем идеальный, скажем жестче – совсем не идеальный, но… Но он обладает целым рядом преимуществ, например, перед фильтрами аналоговыми.



Смотрим внимательно и изучаем АЧХ высокочастотного динамика. Производитель – RFC, наименование по каталогу - ND350. На 16-17кГц сигнал еще воспроизводится с уровнем 106Дб. А на 20кГц сигнал уже теряет 25Дб. (Карандаш то в руках? Прикиньте на листочке, какой должен быть порядок аналогового фильтра для такого крутого среза.).
Делаем вывод, что такой ФИЛЬТР МОЖЕТ ХОРОШО РАБОТАТЬ при соблюдении ряда условий. Даже, при соблюдении всего одного условия – выход ЦАП соединен с динамиком передаточной функцией, обладающей линейной АЧХ и (ГВЗ=Const & ГВЗ->0).
Кстати, статья [3], благополучно скачанная с вегалаба, рассказывает в подробностях о данном подходе – из тракта выкинули практически всё: и оверсемплинг и «коррекцию» ошибок. Хочется отметить, что в аналоговой части решение, примененное авторами, соответствует полосе 3-200 000 Гц, то есть удовлетворяет необходимым (но не обязательно достаточным) требованиям к точности передачи звукового сигнала. Написано грамотно, правильным языком, не то, что у меня. Авторы – молодцы. Респект и уважуха, как выражается молодежь.
Давайте подумаем, постебемся над плюсами фильтра:
1. Крутой срез АЧХ, который не может быть обеспечен аналоговым ФНЧ разумного порядка и простоты изготовления.
2. Этот фильтр присутствует в системе всегда, независимо от того, используем мы его по назначению или нет.
3. Напрягаем моск, и пишем дальше самостоятельно.
Минусы:
1. Фильтр не особо линеен
2. Выше частоты среза, на более высоких частотах, есть (может присутствовать) излучение с существенными уровнями.
Карандаш то в руках еще?
(Два минуса системы)+моск= два изобретения на выходе (как минимум).
Сам подход к проблеме идеального ФНЧ тоже внушает….
Ничего не придумывается? Давайте, один из двух минусов освещу и в рот положу.
Пошла подсказка номер1. Излучателем является динамическая головка….. Смекнул?
Пошла подсказка номер 2. Излучателем в самой динамической головке является диффузор…. Опять не помогло?
Диффузор жестко соединен с катушкой, приводящей его в движение. Теперь точно должно помочь.
Если ничего не помогло – ничего страшного. Давайте, я Вам сразу в рот положу.
Если вместо жесткого соединения катушки с диффузором использовать упругое соединение с потерями, то представляется разумным подобрать упругость соединения из условия, что на частоте выше определенной, перемещения катушки не передаются на диффузор, а вернее, в значительной степени гасятся в нашем упругом элементе с потерями. Особо продвинутым анжанэрам поясняю – это уже изобретение. Остается только оформить. Возможные отрицательные эффекты от его применения предлагаю рассмотреть самостоятельно. Может быть, оно и яйца выеденного не стоит из-за неучтенных минусов, но подумать есть над чем, особо в свете графиков других динамических головок, которые будут ниже.
Получилось? В смысле изобретение у тебя получилось? Я сам-то идею не проверял. Минусы её знаю, потому и проверять не стал. В нужной мне полосе – 250кГц она не работает, оттого и бросил. Если тебе, стёбарь, (ой, Читатель) достаточно полосы в 20кГц, то толк с этой идеи будет.
Я, как неудовлетворенный результатом, иду дальше.
Возьму для примера другой динамик. Производитель:18” Sound, наименование по каталогу 18NLW9600



Или вот такой. Производитель RFC, наименование по каталогу L12P110K



Ох, какая ядрёная и некрасивая характеристика. Но именно такую характеристику я и искал (таких много, каталоги динамических головок посмотри). Анжанэр то сразу должен понять, зачем она мне. Не понял? Давай и тут постебеню. Сглотнуть вовремя не забудь.
Понравилась мне эта характеристика вот чем. Она своей формой АЧХ напоминает тот самый фильтр-корректор после CIC-фильтра. Дух еще не захватывает? Карандаш то у тебя еще в руках? Изобретение проклюнулось.
Пользуясь самым главным преимуществом использования подобного рода фильтров (динамических головок), а именно, то, что фильтр этот в системе есть всегда, даже если мы его не хотим, начинаем танцы с бубном. Танец очень простой. Надо сгенерировать (подобрать) CIC-фильтр таким образом, чтобы в полосе пропускания мы получили минимум отклонения суммарной АЧХ от идеала. Тут могут быть всякоразные вариации по выбору порядка фильтра, и глубине задержки. Разработку такого CIC фильтра под конкретный динамик отдаю на откуп Читателю. Стой, не начинай сразу то. Я тебя не предупредил, что это только НЧ динамик. Надо еще и ВЧ динамик подходящий подобрать и, скорее всего, отфильтровать под него сигнал отдельно (значит отдельный ЦАП на ВЧ). Справишься, думаю.
Возвращаясь к нашим баранам, ответим на вопрос о пригодности такого подхода к решению проблемы. С точки зрения необходимой полосы в 250кГц – очень даже пригодное решение. А за счет CIC-фильтрации дополнительно задавим всё, что выше полосы пропускания самого динамика. Крысатень, да и только….
Но это не последнее решение. Давай-ка, постебусь над тобой, читатель.
Предположим следующее.
1. У нас есть мультибитный супермегаЦАП (R-2R, например), работающий на 44100 без передискретизации, всяческих фильтраций и имеющий ноль целых и нихрена десятых искажений. Одним словом – идеальный. (идеальные ступеньки рисует)
2. Выход ЦАП соединен с динамиком идеальным усилителем
3. Сам динамик – идеальный. Воспроизводит, ну до 20МГц, как минимум.
Вопрос. Нам понравится такой звук?
Будем разбираться.
1. С ростом частоты растет сопротивление воздушной среды, как проводника звука. Можно в справочник заглянуть и посчитать (мне лень), а можно прикинуть хрен к носу – летучая мышь, воспринимающая и обрабатывающая частоты до 100-200кГц и имеющая специально-заточенное под них ухо лоцирует на дальностях до 15 метров. Эээ.. 20МГц, похоже, не услышим, даже если ухо идеальное. Сделаем вывод, что воздух – ФНЧ.
2. Кстати, ухо то,… ядрён батон, не идеальное. То есть, как бы мы слышим до 16-20кГц, а дальше тишина, независимо от уровня громкости. Значит и ухо – ФНЧ.
3. Воздух – ФНЧ. Ухо – ФНЧ. Эээ… ухо- идеальный ФНЧ с точки зрения согласованности АЧХ, ФЧХ, искажений этого фильтра со слуховой системой.
Вопрос. Надо ли еще фильтровать? Надо ли вообще фильтровать, если само ухо не пропускает частоты выше 20кГц?
Уже на открытие тянет. И шнобелевскую премию, если размер шнобеля позволяет. Правда, шнобелевская премия – почти чистые понты. Кто их, лауреатов, знает то? Ассоциация звукозаписывающих компаний заплатит тебе в 100 раз больше, если сумеешь забороть нелегальное распространение музыки. И Весь Мир тебя ежедневно- круглосуточно поминать будет, правда, не думаю, что добрым словом.

До этих строчек доползли только самые матерые стёбари, тьфу, читатели. А лет то тебе сколько, читатель? Не, ты не думай, что это праздное любопытство, дабы дальше начать с тобой пиписьками меряться. Просто, мы добрались до электроники, а тут важно знать, когда и по каким книжкам эта самая электроника изучалась.
Есть матерые «ламповики». Кстати, в значительной части они писали книжки по электронике, когда уже были транзисторы. Про транзисторы тоже они писали, оставаясь по сути своей «ламповиками».
Есть «чистые транзисторщики», которые учили транзисторы по книжкам про транзисторы, написанным «ламповиками».
Есть те, кто застал транзисторы на заре их появления и продвижения в электронике. Вот им несладко досталось. Формулы, описывающие работу транзистора, как прибора, тогда записывали в 4 этажа и 2 строчки на развороте тетради. Одно слово – жесть. Оперировать такими формулами для проектирования устройств, мягко говоря, неудобно. Но, как показывает практика, надо бы…. Правильные книжки в этом направлении найти можно, если есть желание.
А интегральные микросхемы впоследствии делались,… опять же, на очень упрОщенных моделях транзисторов. (Хотя, они часто бывают более грамотно спроектированы, чем аналоговые схемы из многих книжек) Да что там говорить, если в итоге оказалось, что биполярный транзистор нормально может передать только «0» и «1» (цифровые транзисторы). Все «чисто аналоговые» вопросы по концепции современной схемотехники легко решить на операционных усилителях. А вот почему, собственно, оперы? А потому, что студента, дурня, научить легче на операх. И когда он уже станет мегаанжанэром, ему сильно думать не надо будет. Схемотехника при использовании оперов простая, как трусы: в две дырки сигнал пришел, из третьей вышел. Проектировать удобно любые устройства, крысота. Рисуешь простецкую схему с труголками оперов (они уже все нарисованы в книжках), а потом выбираешь по каталогу опер. Проектирование аналога из процесса разработки аналоговых схем сместилось в область подбора оперов по параметрам для готовых схемотехнических решений.
Вопрос анжанэру, почти риторический: много ли Вы видели оперов, для которых приведены малосигнальные характеристики? Поищите, очень познавательно.
Вернемся к книжкам. Что Вы думаете про книжку «Искусство схемотехники», где авторы Хоровиц и Хилл [4]? Хорошая ведь книжка. Удобна для самостоятельного изучения предмета. Содержит массу познавательных заметок, схем на полях с пояснениями. Тот факт, что книжка хорошая подтверждают и её тиражи, и количество переизданий по всему миру. У читателя такой книги не должно возникать мыслей ставить под сомнение написанное. А вот, скажу Вам, по секрету, что далеко не все в книге написано верно.
С умножением у анжанэров плохо, но, как-нить постарайтесь. Помножим общий тираж конкретно этой книги на количество читателей одного экземпляра. Получим неописубельное количество, в котором неверное мнение этих авторитетных авторов растиражировано. А теперь делить будем. (с делением опять плохо?). Поделим количество прочитавших книгу на количество инженеров, занимающихся аналоговой техникой. Получим число значительно меньше единицы…
Можно так же и про Шкритека [5] написать, и еще большой ряд авторов, чьи работы легли в основу как начального, так и продвинутого обучения аналоговой схемотехнике в России и за ее пределами. Их мнение является «непререкаемым», «классическим». По ним учат всех.
Это всё лирика. Переходим к физике.
Вот тут я тебя, читатель, и разочарую. Физики не будет. В двух словах на пальцах правильные подходы не пояснить. Слишком много объяснять потребуется. Сначала формулы четырехэтажные на 2 листа… Потом проект схемы и объяснений на сто страниц к выбираемым компонентам схемы и причинам их выбора. Придется цельную книжку писать.

Чуть позже (до 22.05.2010) добавлю сюда ссылку на пример физики аналоговой схемотехники - сравнение фильтров DAC-S-015 и DAC-S-015A

Вот и она

Новиков К. 2010.05.20

Литература
[1] Слуховая система. Ред. Я.А.Альтман.
[2] И. Блауэрт. Пространственный слух.
[3] И.Гапонов, Е.Бабиченко. 16 в 20, Семь-сорок, или осеннее танго в Одессе.
[4] П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники.
[5] П. Шкритек. Справочное руководство по звуковой схемотехнике.
[6] Google, Yandex – рулят, где непонятно по тексту

[NovikovK]

Комментарии приветствуются

PS: [3] И.Гапонов, Е.Бабиченко. 16 в 20, Семь-сорок, или осеннее танго в Одессе.