Zastosowanie modelu psychoakustycznego do badania jakości dźwięku wzmacniaczy lampowych
Szybki rozwój elektroniki w ostatnich latach zaowocował bardzo dużymi zmianami w urządzeniach do rejestracji i odtwarzania dźwięku. W oparciu o najnowsze podzespoły półprzewodnikowe powstały elementy torów akustycznych o bardzo dobrych parametrach elektrycznych. Nie zawsze jednak poprawa mierzonych parametrów, zgodnie z określonymi normami, przekładała się na poprawę wrażeń odsłuchowych. Przykładem mogą być akustyczne tranzystorowe wzmacniacze mocy, które charakteryzując się znakomitymi parametrami (zniekształcenia nieliniowe na poziomie tysięcznych części procenta) przy bezpośrednim odsłuchu wywoływały nienajlepsze odczucia użytkowników. Doświadczeni słuchacze odczuwali brak naturalności dźwięku, rozmytą scenę muzyczną, a także - co było najbardziej uciążliwe - metaliczne brz[...]
The impact of digital fi lter parameters on the results of nonlinear distortion measurements in loudspeakers – simulation process
Nonlinear distortions are the product of processing a signal by
an electronic system with the non-linear input/output characteristics.
These distortions manifest themselves at the output
with components that were not present at the input. In case of
the excitation with a sinusoidal signal, at the non-linear circuit
output, beside the basic component, some harmonics of that
component appear. Non-linear distortions are bothersome if
their the percentage content in the signal is signifi cant. For the
determination of the level of non-linear distortions the parameter
THD (Total Harmonic Distortion) is used, which is a coeffi
cient specifying the content of harmonics and is expressed
with the formula:
(1)
This is the quotient of the root-mean-square values of harmonics
and the who[...]
Evaluation of the quality of audio signals transmitted by the telecommunication channels
The hearing is the ability of humans (and also many animals)
to receive the information transmitted with acoustical waves. The
organ of hearing consists of peripheries, where the acoustic
waves are received and initially processed and central auditory
system, where the information is finally processed and recognized.
The auditory peripherial system it is the ear. Its acoustical,
mechanical and electrical properties influences the decision
process in the central auditory system. The sketch of the human
ear is presented in Fig.1.
It consists of three parts: the outer, middle and inner ear. The
outer ear is the receiver of acoustic waves. It consists of the pinna,
the external auditory canal and it is terminated by the eardrum.
The pinna plays a role in localization of sound source. The external
auditory canal is a tube of length and diameter equal to
approximately 2.7 cm and 0.7 cm, respectively. It protects the
eardrum against damage and also amplifies the sound in high
frequency range. The basic resonance of the canal is approximately
equal to 3000 Hz and it is the frequency of maximum sensitivity
of hearing. The eardrum is a thin membrane (thickness =
0.1 mm), which separates the outer and middle ear. It is excited
to vibration by the sound waves.
The middle ear it is a cavity. In this cavity are three small
bones: malleus, incus and stapes. The malleus is connected to
the eardrum and the stapes - to oval window, which separates
the middle ear and cochlea. The role of this ossicular chain is
matching of the mechanical impedances: low impedance of the
eardrum and high impedance of the cochlea, which is filled with
the uncompressible fluid. Then, the ossicular chain plays a role
of transformer. The transmission of this transformer is equal to
ca. 100. The earbones are supported with some muscles. If the
acoustic pressure is high, the muscles become more rigid and
the amplitudes of vibration decrease. This effect is called a st[...]
Pomiar zniekształceń TIM wzmacniaczy akustycznych metodą odwracanego przebiegu piłokształtnego
Transjentowe zniekształcenia intermodulacyjne (TIM) powstają
w akustycznych wzmacniaczach mocy, w których zastosowano
pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego. Pętla wnosi
pewne opóźnienie między sygnałem na wejściu, a podanym
z wyjścia sygnałem sprzężenia zwrotnego. Działanie sprzężenia
zwrotnego nie jest więc natychmiastowe i gdy wartość
sygnału na wejściu zmienia się bardzo szybko, następuje
przez krótką chwilę przesterowanie wzmacniacza. Ponieważ
we wzmacniaczach tranzystorowych stosuje się zwykle głębsze
sprzężenie zwrotne, zniekształcenia TIM w tych wzmacniaczach
są większe niż we wzmacniaczach lampowych. Jest
to jedną z przyczyn, które powodują ocenianie brzmienia
dźwięku wzmacnianego przez wzmacniacze lampowe, jako
lepszego niż w przypadku wzmacniaczy tranzystorowych.
Zniekształcenia te zostały odkryte przez Otalę [1]. Zaproponował
on również metodę pomiaru tych zniekształceń. Metoda
z użyciem sygnałów sinusoidalnych jest nieprzydatna, dlatego
do pomiaru tych zniekształceń używa się kombinacji sygnału
prostokątnego i sinusoidalnego. Według normy [2] sygnał prostokątny
ma częstotliwość 3,15 kHz, zaś sygnał sinusoidalny
- 15 kHz. Stosunek wartości międzyszczytowych sygnału prostokątnego
i sinusoidalnego wynosi 4:1. Na wyjściu wzmacniacza
stosuje się filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości granicznej
mniejszej niż 3 kHz, wycinający wszystkie składowe
sygnałów wejściowych. Pozostają jedynie produkty intermodulacji:
750 Hz - sygnału sinusoidalnego i piątej harmonicznej
sygnału prost[...]
SUBIEKTYWNA OCENA WPŁYWU TECHNIKI KODOWANIA NA JAKOŚĆ SYGNAŁU MUZYCZNEGO DOI:10.15199/59.2016.6.78
SUBJECTIVE ASSESSMENT OF INFLUENCE OF CODING TECHNIQUES ON AUDIO QUALITY
Streszczenie: Rozwój usług telekomunikacyjnych pociąga
za sobą konieczność efektywnego wykorzystania pasma
przydzielonego do transmisji. Sygnały foniczne przed przesłaniem
poddawane są kodowaniu. Celem prezentowanych
badań było określenie wpływu techniki kodowania na ocenę
jakości sygnału fonicznego reprezentującego różne gatunki
muzyki. Ocenę wykonano, zalecaną przez International
Telecommunication Union, subiektywną metodą wykorzystującą
pięciostopniową skalę ocen. W badaniach wykorzystano
sygnały testowe z bazy sygnałów muzycznych stworzonej
w Katedrze Akustyki i Multimediów.
Abstract: The progress in the telecommunication services
demands the necessity of more efficient usage of assigned
transmission band. Audio signals are encoded before the
sending. The main aim of the presented research was to
determine the influence of the coding techniques on the
quality assessment of the audio signal which was demonstrated
by various music genres. The quality assessment of
the audio signal was carried out according to International
Telecommunication Union recommendation with the subjective
method using five degrees evaluation marks. In the
tests the signals were taken from the database set at the
Chair of Acoustics and Multimedia.
Słowa kluczowe: jakość muzyki, kodowanie sygnału fonicznego,
metody oceny jakości muzyki, ocena jakości
muzyki,
Keywords: assessment of audio quality, audio quality
assessment methods, audio coding, audio quality,
1. WSTĘP
Rozwój usług telekomunikacyjnych pociąga za sobą
konieczność efektywnego wykorzystania pasma
przydzielonego do transmisji. Celem sprostania temu
zadaniu stosowanych jest wiele rozwiązań, w których
sygnał muzyczny poddany jest różnego rodzaju przekształceniom,
w tym kodowaniu Wykorzystywane są w
tym celu różne algorytmy, zwane kodekami, (koder po
stronie nadawczej, a po stronie odbiorczej dekoder).
Charakterys[...]
Wavelets in elimination of distortions in the recorded violin sound for main and mixed playing techniques DOI:10.15199/13.2018.4.6
I. Introduction
To understanding the problem of violin sound recording, the
types of instrument and their construction should be analyzed.
There are three types of the violin’s: handmade or lute makers
violin, manufactured violin, mass-production violin. For all types
of the violin, the problem with the recorded sound in nonor
semiprofessional equipment and environment is still valid.
For these types of construction, two main artefcts occur
in recorded chordophone sound, which are perceived in the
recorded sound of the instrument.
The first one depends on quality of the violin, prevalent
with manufactured or mass-production violins. It consists in
hearing bow rubbing the string at a frequency near the playing-
note amplified by a microphone or pick-up. This artefact is
called residue noise and transience sound.
The other one is called “wolf signal" - the signal around
500 Hz and in the range of 1800-2500 Hz. These values
of frequencies are not random: they are close to the higher
eigenfrequencies of the instrument body [1].
All these effects are strongly amplified, when the violin sound
is recorded in non-professional environment, in such case
the recorded sound is unclear and strongly attenuated in the
recorded sample.
This main goal of work is an improvement the recorded
sound without changing playing technique and individual style
of playing by a musician without using professional recording
studio [3].
The best way to get the pure signal is use the Fourier
transform, but this transform is completely non-corresponding
to the timeslot dependencies which is important feature in
music. To solve the problem, more complicated techniques
using mathematical models that cover the full spectra of musical
sound are needed with provided a characteristics of violin
signals.
One of the classic methods, could be combined integration
of the comb filter with the experimentally chosen parameters
for violin sound based on G[...]
LMS algorithms parallelization in GPGPU environment
We can see that from about 5 years processors making technology
achieves a barrier - increasing the speed of single core
is uneconomical (huge cooling should be used, for example by
liquid nitrogen or chlorofluorocarbon). Computational power
follows from cores multiplying - we have 2, 4, or 6 cores inside
a single CPU, but there are prototypes with 80 cores (made
by Intel). Executing existed sequential algorithm on multicore
processors does not give any acceleration. We have to designing
the new kind of algorithms, namely parallel filters to take
advantage of the new processors hardware architecture.
There are many of algorithms uses in digital signal processing
which need a strong computational power to work in
real time. In many situations the most complex (from the computational
point of view) part of those algorithms is problem
of large matrix multiplication. We propose a parallelization of
those algorithms on example of the LMS algorithm.
The Problem on LMS example
The LMS (Least Mean Square) filtration which base on the
minimization of the mean square error was first proposed by
Widrow and Hoff in early sixties. These filters are stable and
easy for implementation [2, 11]. Unfortunately, parallelization
of this algorithm, especially in the distributed-memory parallel
computing systems is not so obvious. A main disadvantage
of the LMS algorithm is slow convergence of this approach.
For the years the original idea of LMS algorithm was modified
many times. There was Simplified LMS algorithm contains
The Sign Algorithm, Signed-Regressor Algorithm and
The Sign-Sign Algorithm [10, 6, 7] which generally based on
applying the sign function. There is a number of LMS variants
including NLMS (Normalized Least Mean Square) first proposed
by Goodwin and Sin [8] as a constrained optimalization
problem, Variable Step-Size LMS [9] All of them are focused
on improving weak convergence of the original LMS method
Procedure of the filter[...]
Spektrometr Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego (EPR), do pomiaru liczby spinów w badanym materiale
Spektrometria Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego
(EPR) należy do podstawowych metod badania materii.
Wyróżnić można dwa kierunki prowadzenia pomiarów tą metodą:
Rejestracja sygnałów EPR, umożliwiająca wykrycie
w badanej substancji lub w mieszaninie zawierającej różne
substancje, związków charakteryzujących się obecnością
niesparowanych elektronów (spinów) w cząsteczce, takich
jak centra paramagnetyczne, wolne rodniki oraz jony paramagnetyczne
metali. Każdemu z tych związków można
przypisać charakterystyczne widmo EPR. Analiza kształtu
zarejestrowanego widma umożliwia stwierdzenie obecności
danego związku paramagnetycznego w badanej próbce
oraz w niektórych przypadkach także określenie jego
budowy chemicznej.
Rejestracja widma sygnału EPR, umożliwiająca nie tylko
wykrycie obecności w badanej substancji składników zawierających
niesparowane elektrony, ale również ilościowe
określenie ich zawartości wyrażone liczbą spinów. Jest
to niezbędne np. w badaniach dozymetrycznych oraz do
określania wydajności rodnikowych procesów radiacyjnych
i fotochemicznych.
Ilościowe pomiary liczby spinów są zatem niezbędne w różnych
dziedzinach nauki i techniki, ponieważ pozwalają określić
nie tylko sam fakt obecności danego związku paramagnetycznego
w badanej próbce, ale również jego procentową
zawartość. W badaniach często zachodzi potrzeba określenia
ich składu ilościowego, czyli wprost określenia liczby spinów,
produktów paramagnetycznych biorących udział w badanym
procesie. Potrzeba takich pomiarów ilościowych występuje
np. w pracach związanych z ochroną środowiska (większość
procesów degradacyjnych jest związana z obecnością wolnych
rodników), w gospodarce żywnościowej (wolne rodniki
w żywności powstają np. wskutek działania promieniowania
jonizującego), w przemyśle chemicznym (produkty pośrednie),
paliwowym (surowa ropa naftowa jest najczęściej zanieczyszczona
związkami wanadu z porfirynami oraz związkami
węgla,[...]
The 2-channel EPR spectrometer Radiopan SE/X- 254x for relative quantitative measurements
In earlier works [1, 2] the general outline and possible application
of 2-channel EPR spectrometer enabling the measurements of
the number of spins in investigated material related to the standard
sample has been described. The simplified diagram of such
spectrometer is shown in Fig. 1.
The required condition to build such spectrometer is to ensure
the possibility of simultaneous recording of the EPR signals
coming from the investigated and from reference sample. In addition
to the basic blocks of the EPR spectrometer like the magnetic
field source (the electromagnet with magnetic field controller),
microwave unit, basic modulation-receiving unit (typically
of 100 kHz frequency), auxiliary units (monitor, magnetic field
meter etc.), console containing individual units, to construct
2-channel spectrometer the following important blocks there are
absolutely needed:
- double resonator enabling to put inside both tested and reference
samples;
- additional modulation-receiving unit, enabling to receive the
EPR signal from the reference sample. To avoid reciprocal interference,
the frequencies of both units (additional and basic)
should be much different;
- a system enabling the simultaneous recording of both EPR
signals;
According to our knowledge, there is not commercial company
offering 2-channel EPR spectrometer. It is not really the substantial
problem (the list of potential recipients is rather limited), since
depending on the requirements (and financial possibilities) such
kind of spectrometer can be constructed through an advanced
rebuilding of the existing, classical EPR spectrometer. In the last
years at the Wroclaw University of Technology a few 2-channel
X-Band EPR spectrometers have been completed with the use
of our own construction units [3-5] and adoption of old units of
the EPR spectrometers made by non-existing presently Radiopan
company.
The 2-channel EPR spectrometer Radiopan
SE/X- 254x
It has been found po[...]
Two-Channel EPR Spectrometer for quantitative measurements in relation to reference sample
EPR Spectrometry belongs to analytical methods suitable for the
examination of important features of the matter. One can distinguish
two basic pathways of measurements with the use of this
technique:
a. Recording of the EPR signals in order to identify in investigated
materials - homogenous or composed of several component
- of paramagnetic species which possess unpaired electrons
(spins) in the molecule i.e. paramagnetic centers in crystalline
samples, free radicals in organic and biological systems, paramagnetic
ions of metals incorporated with complex compounds.
Each of these species give rise to a specific signal in EPR. Spectral
analysis of the shape of recorded EPR signals especially those
revealing hyperfine splitting enables to assign the individual EPR
spectra to a definite radical, paramagnetic centre or ion. It is also
possible from the well shaped EPR records to draw conclusions
as to molecular structure of identified radicals or the localization
of paramagnetic centre inside crystal lattice.
b. Registration of the EPR signal identified or not in order to
calculate the number of spins in the sample under stationary or
dynamic condition as a function of time, temperature or in the
course of chemical process. Quantitative EPR measurements
are essential for the determination of the rate of radical decay
and transformations as well as by the evaluation of the stability
of paramagnetic species used in dosimetry or for the detection
of radiation treatment. Quantitative EPR measurements are also
needed in basic research by determining of the yields of radiation
and photo-chemical processes in which free radicals are involved.
Another words the precise EPR quantitative determination
of the number of spins are indispensable in many fields of science
and technology, making possible not only to demonstrate
the presence of paramagnetic species in the investigated sample,
but also to control the concentration of paramagnetic s[...]