Bittihelvetti

[fuusetsu]

Nii jos nyt oletetaan että PC piipperi todella pystyi toistamaan ihan puhettakin aikana ennen äänikortteja, niin ainakin meikäläiselle jäi vähän epäselväksi että miten se on mahdollista edes pulssinleveysmodulaatiota käyttämällä.

Ei tarvitse olettaa. Tuo asia tiedetään. Olen itsekin soittanut noita sämplättyjä musiikkeja piipperillä.

Kysy vaan lisää, jos jäi vaivaamaan. Huono selostaa enemmän, kun ei tiedä mikä on epäselvää. Ymmärrätkö, miten DC/AC-hakkuri tai vaikkapa pulssimodulaatiolla toteutettu DC/DC step down tasajännitelähde toimii? Tässä nyt kuitenkin jotain.

Katso tuolta kohta "D-luokka": https://fi.wikipedia.org/wiki/Vahvistin

Tästä kohta "Switching Regulator": https://www.intersil.com/en/products/po ... ators.html . Ohjelma olisi periaatteessa "PWM Logic + FET driver". Kelan paikalla olisi piipperin induktanssi. Kondensaattorin tilalla ei periaatteessa mitään muuta kuin piipperin fyysinen hitaus. Vastukset on tuossa piirissä jännitteen mittausta varten ja linja menee takaisin logiikalle, jossa on kiinteä vertailujännite. Vastukset korvattaisiin ohjelmakoodissa testatuilla pulssinleveyksillä.

Tämä on sitten minultakin arvailua, en ole tuollaista ohjelmaa ikinä tehnyt. Sen tiedon löysin, että PWM:llä se on tehty.

[fuusetsu]

Jos minä ymmärsin oikein, mitä tuossa tapahtuu, saadaan kajari värähtelemään sopivan monimutkaisella tavalla (vaikkapa puhe) siten, että otetaan käyttöön hurja konetulitus erilaisia aaltopituuksia ja äänenvoimakkuuksia, niin että ohjelmoitu aalto muistuttaa aiottua. Kajari sitten taas tasoittanee tätä vielä hieman, koska kaikki tasoittuu muutenkin.

Näin sitä ei juuri ole tehty

Äänihän ei aidosti ole kokoelma "monenlaisia aaltoja", mutta sitä voidaan yksinkertaistetusti sellaisena esittää vaikkapa diskreetin fourier-muunnoksen avulla (Kosinimuunnos, vai miten ne meni? En ole asiantuntija.). Piipperi ei kuitenkaan pysty tuottamaan kerralla kuin yhtä taajuutta, jos kanttiaalto ajetaan normaalisti 0V<->5V. Tuota varten tarvittaisiin siis piipperi jokaiselle taajuudelle. Eikä ne kuitenkaan toistaisi siniaaltoa, joka olisi tuollaisessa välttämättömyys. Niissä ei myöskään ole äänenvoimakkuudensäätöä.

Edelliseen viestiini laitoin vähän lisää spekulaatiota, kuinka piiperistä on saatu sämpleä ulos. Lassen viesti ehti väliin.

[Lasse Candé]

Joo, yritin olla muotoilussani sen verran varovainen, ettei se esim poista sitä että soinnut ovat usein monia erillisiä aaltoja. Tarkoitin vain sitä että ne monet erilaiset aallot voi myös kasata yhteen ja tällöin on yksi "monimutkaisempi aalto" joka myös mielletään samaksi soinnuksi. En tosiaankaan tunne näitä tarkasti, mutta eikös esim mikki joka nappaa soinnun, käsittele oleellisesti yhtä monimutkaista värähtelyä, joka rakentuu kaikista niistä aalloista jotka värisyttävät?

Ja onkos lopputuote tässä biipperikysymyksessä oleellisesti samanlainen kajari kuin mikä tahansa kajari, joka vain sitten värisee monipuolisemmin? Ja se tuhannen taalan kysymys lähinnä se, kuinka se saadaan värisemään monipuolisesti tavalla, joka ei ole sen normaalille käytölle ominaista?

Vai onko itse kajarissa suuria eroja muihin?

Ja siis tarkoitin, että jos tämä kajari on oleellisesti normaali kajari, sointuvaikutelma saadaan sitten laatimalla vastaavaa kokonaisaaltoa muistuttava aalto, tavalla joka vaatii kikkailua?

Vieläkin päin honkia?

[fuusetsu]

Ongelma on siinä, että piipperiä ennen puuttuu D/A-muunnin, joka muuttaisi digitaalisen sämplen analogiseksi aalloksi, joka sitten normaalissa kaiutinjärjestelmässä ajettaisiin vielä vahvistimen kautta ennen kajaria. Piipperille voidaan ajaa siis vain "D":tä. "D" pitää kuitenkin tässä tapauksessa käsitellä analogisena, koska kaikki fyysinen "D" on tarpeeksi tarkasti tarkasteltuna analogista (puhtaita ykkösiä ja nollia on vain paperilla).

Tällaisen aika selkeän kuvan löysin. Tuossa, kuten kaikissa löytämissäni esimerkkikuvissa, on luotu siniaaltoa. Mutta kuten kuvasta toivottavasti huomaa, pystyy pulsseja säätämällä seurata minkälaista tahansa "Reference"-aaltoa.



Sämplen jakamista aaltoihin ei tarvita. Sitä käytetään lähinnä spektrianalyysiin ja vaikkapa MP3-pakkaukseen, mutta äänen toistoon sitä ei tarvita.

[DeusVult]

Ymmärrätkö, miten DC/AC-hakkuri tai vaikkapa pulssimodulaatiolla toteutettu DC/DC step down tasajännitelähde toimii?

En

Tuo menee nyt jo sen verran sähköinsinöörimeiningiksi, että joudun nostamaan käteni pystyyn ihan totaalisesti. Olkoon nyt lopputulema se, että en ymmärrä miten se toimii, enkä oikeastaan enää halua ymmärtääkään, mutta voin uskoa että jotenkin noin se varmaan menee.

[Lasse Candé]

Ymmärränkö oikein, että tuo siniaalto-meininki on ihan ohjelmointikielissä automatisoitu ja tarvitsee vain kertoa mikä sävel, niin sitten konekieli tuottaa vastaavan tuollaisen?

Ja nyt siis kun puhutaankin soinnuista, on kyseessä tietenkin monimutkaisempi tekele kuin siniaalto ja täysin samoilla menetelmillä joutuu konstruoimaan sitten näitä muistuttavia?

[Aihki]

Ei FFT tai vastaavat kuulu tietääkseni mihinkään ohjelmointikieleen sellaisenaan, mutta ohjelmakirjastoista löytyy useinkin. Musiikki pääsääntöiseesti tottelee siniaaltoanalyysiä varsin hyvin (paitsi osa lyömäsoittimista) koska fysikaalisena ilmiönä kyseiset värähtelyt ovat lähellä tai suoraan siniaaltoa.

Kysehän on signaalianalyysistä, joka ei ole pelkästään sähköheebojen alue, vaan siitä pääsevät nauttimaan myös mekaanisten värähtelyjen kanssa työskentelevät.

Monesti nykyään sovelletaan analyysissä "wavelet" tyyppistä lähestymistä, joka voidaan osittain tulkita laajennukseksi, jossa analyysin käytetään muitakin aaltomuotoja kuin siniä.

Oli miten oli niin diskreetistä konvoluutiosta saa helposti päänsäryn ja jatkuvasta lähes varmasti. Helpottaa, jos vain soveltaa sitä mekaanisesti yrittämättäkään ymmärtää ...

[Lasse Candé]

Juu, viittasin tuossa nyt yksittäiseen biipperisäveleen, jonkalaisen ilmeisimmin peräti DV on saanut koodattua. Eli että se sävel -> konekieli tulisi ihan ohjelmointikielen kautta. Ja pelkkä perussävelhän on siniaalto, joten kaipa sitten se ohjelmointikieli tekee tuon fuusetsun laittaman kuvan mukaisen setin.

Ja sitten itse aiheeseen liittyen, vastaavaa ei voine yhtä pienellä vaivalla koodata, jos äänimaailma on perusbiippausta monipuolisempi, mutta siis konekielellä samaa settiä, paitsi monimutkaisemmalla on/off-käskytyksellä?

[Aihki]

Muistia kun kaivelen niiltä ajoilta, jolloin kokeilin erilaisilla PWM inverttereillä niin tuollaisen tuloksen saaminen edellyttää jonkinkin moista suodatusta PWM hakkurin jälkeen..

[fuusetsu]

Ei FFT tai vastaavat kuulu tietääkseni mihinkään ohjelmointikieleen sellaisenaan, mutta ohjelmakirjastoista löytyy useinkin. Musiikki pääsääntöiseesti tottelee siniaaltoanalyysiä varsin hyvin (paitsi osa lyömäsoittimista) koska fysikaalisena ilmiönä kyseiset värähtelyt ovat lähellä tai suoraan siniaaltoa.

FFT taitaa kuitenkin kuulua ainakin äänikorttien piirien perusfunktioihin. Sillähän tehdään helposti taajuuskorjaukset ja päästösuodatukset (esim. subbarilinja). Kun ne löytyy äänikortin piiriltä suoraan, niin ei tarvitse vaivata niillä varsinaista prosessoria, jonka funktioihin se ei kuulu.

Mitä tarkoitat sillä, että "Musiikki pääsääntöiseesti tottelee siniaaltoanalyysiä varsin hyvin"?

Juu, viittasin tuossa nyt yksittäiseen biipperisäveleen, jonkalaisen ilmeisimmin peräti DV on saanut koodattua. Eli että se sävel -> konekieli tulisi ihan ohjelmointikielen kautta. Ja pelkkä perussävelhän on siniaalto, joten kaipa sitten se ohjelmointikieli tekee tuon fuusetsun laittaman kuvan mukaisen setin.

No ei tee Laittamani kuva ei kuvaa piipperin normaalia käyttöä oikein mitenkään. Siinä näkyvä siniaalto antoi varmaan taas vähän vääriä käsityksiä. Oikeasti puhe tai musiikki näyttää enemmänkin tältä:



Tuosta sen siniaallon etsiminen on jo paljon hankalampaa, mutta tuon näköistä aaltoa sieltä piipperistä pitäisi tulla, jotta se kuulostaisi muulta kuin piippauksilta.

Aika monta kertaa olen jo sanonut sen, että piipperille menevä signaali on vain "ykkösiä ja nollia", eli kanttiaaltoa. Tarkastin asian vielä, ja piipperiä ohjaa emolevyllä olevan laskuripiirin yksi kanava. Suorat ohjauskäskyt on suurinpiirtein: aallonpituus 5000, aloita. Siitä sitten laskuri työntää 2500 kellotaajuuden verran nollaa ja 2500 kellotaajuuden verran ykköstä piipperille. Jossain vaiheessa sitten ohjelma käskee laskurin lopettamaan.

Em. kellotaajuus on toinen niistä jutuista, mitkä on mahdollistanut PWM:n käytön aidon sämplätyn äänen toistamisessa. Emolevyn väylänopeus on sen verran nopea, että sillä on saanut syötettyä piipperille ykkösiä ja nollia nopeammin, kuin se on niitä fyysisesti pystynyt käsittelemään. Piipperi on tarkoituksellisesti tehty hitaaksi (induktiiviseksi), jotta laskurin syöttämä kanttiaalto pyöristyisi. Se ei silti tee kanttiaallosta siniaaltoa, mutta vähän sinne päin, jolloin ääni on vähän miellyttävämpi ihmiskorvaan.

Muistia kun kaivelen niiltä ajoilta, jolloin kokeilin erilaisilla PWM inverttereillä niin tuollaisen tuloksen saaminen edellyttää jonkinkin moista suodatusta PWM hakkurin jälkeen..

Jotakin, jota ei ole jo moneen kertaan käsitelty? Esim: https://www.potku.net/forum/viewtopic.p ... 10#p911620

[Lasse Candé]

Aa, sekoitin kaiuttimen ja ilman värinän siniaaltoon, mutta siis nyt ilmeisesti tarkoitettiin sitä minkälainen signaali kajariin tulee...

Ja onko nyt sitten niin, että kajari laitetaan perusmuodossa heilumaan pelkällä kahden asennon vuoronperäisellä käskytyksellä?

Ihan uteliaisuudesta, miten tuo siniaallon ääni poikkeaisi tästä biipperin perusäänestä? Jos nyt oikein ymmärrän, vastaava taajuus sieltä tulee, mutta kajaria vain ohjataan kahden asennon sijaan "koko matkalta", eiks je?

Toki tulee mieleen palosireenityyppinen, minkä saa aikaiseksi esim pyörittämällä sopivaa reikälevyä ja puhaltamalla ilmaa rei'istä. Nyt kun tätä keskustelua on käynyt, niin tosiaankin sillä samalla tavalla hirveältähän se biipperi kuulosti...

[Aihki]

Mekaanisen värähtelijän (soitin) luoma ääni on noin suurinpiirtein sinimuotoista (kerrannaisineen), joten siniaaltoanalyysi kuvaa sitä aika helposti hyvin. Lyömäsoittimen iskuosa taas (porrasfunktio) leviää pitkin spektriä.

Joo, muistelen joskus käyttäneeni äänikortin FFTtä, muistelen myöskin nopeasti siirtyneeni dedikoituun ohjelmapakettiin joidenkin rajoitusten vuoksi. Osa niistä taisi kyllä johtua, siitä, että käyttöliittymä oli sammakkoeläinten valtakaudelta.

Jotta saadaan kuvan mukaista vain hieman hyppelevää siniä täytyy PWM suodattaa rajusti, beepereissä ei moista taida olla luonnostaan. Inverttereissä on tätä varten on erityinen ulostulo ja pwm taajuuksien mukaan suunniteltu suodatin.

[fuusetsu]

Aa, sekoitin kaiuttimen ja ilman värinän siniaaltoon, mutta siis nyt ilmeisesti tarkoitettiin sitä minkälainen signaali kajariin tulee...

Ja onko nyt sitten niin, että kajari laitetaan perusmuodossa heilumaan pelkällä kahden asennon vuoronperäisellä käskytyksellä?

Ihan uteliaisuudesta, miten tuo siniaallon ääni poikkeaisi tästä biipperin perusäänestä? Jos nyt oikein ymmärrän, vastaava taajuus sieltä tulee, mutta kajaria vain ohjataan kahden asennon sijaan "koko matkalta", eiks je?

Kysytäänpäs internetiltä:


Tuon kaverin vehkellä kanttiaalto alkaa "puuroutumaan" korkeammilla taajuuksilla. En tiedä miksi (ajaako se signaalin kajarin läpi?), mutta piipperissä tapahtuu siis sama ilmiö ihan tarkoituksella.

Mekaanisen värähtelijän (soitin) luoma ääni on noin suurinpiirtein sinimuotoista (kerrannaisineen), joten siniaaltoanalyysi kuvaa sitä aika helposti hyvin. Lyömäsoittimen iskuosa taas (porrasfunktio) leviää pitkin spektriä.

Tätä vähän arvelinkin. Puhuit musiikista, mutta tarkoitit säveltä. Jo pelkästään soinnun soittaminen vaikkapa kitaralla tuottaa ihan muuta kuin siniaallon kerrannaisineen.

Jotta saadaan kuvan mukaista vain hieman hyppelevää siniä täytyy PWM suodattaa rajusti, beepereissä ei moista taida olla luonnostaan. Inverttereissä on tätä varten on erityinen ulostulo ja pwm taajuuksien mukaan suunniteltu suodatin.

Piipperissä on siis tarkoituksellisesti induktanssi (kajareissahan kai aina jonkinlainen on). Tämän olen sanonut jo aika monta kertaa. Oletko siis sitä mieltä, että PWM:n avulla ei pysty ajamaan piipperille sämplättyä ääntä? Eikö emon väylän kellotaajuus ei siis mielestäsi riitä ohjaamaan signaalia, vai miksi tuo ei onnistu? Onko sinulla vaihtoehtoinen teoria, miten tuo on sitten toteutettu (koska se kuitenkin jotenkin toteutettu)?

[Aihki]

"Jo pelkästään soinnun soittaminen vaikkapa kitaralla tuottaa ihan muuta kuin siniaallon kerrannaisineen."

Siis tota niinku mitä? Jos siniaaltoja summataan niin ei kyllä saada mitään muuta eli fft repii sen auki juurikin alkuperäisiin siniaaltoihin. Se, että summatut aallot näyttävät sekaiselta ei muuta mitään. Fourierin muunnoksen perusteoria toteaa sillä voitavan mikä tahansa aaltomuoto, mutta se on silti vain sinien summausta.

[fuusetsu]

"Jo pelkästään soinnun soittaminen vaikkapa kitaralla tuottaa ihan muuta kuin siniaallon kerrannaisineen."

Siis tota niinku mitä? Jos siniaaltoja summataan niin ei kyllä saada mitään muuta eli fft repii sen auki juurikin alkuperäisiin siniaaltoihin. Se, että summatut aallot näyttävät sekaiselta ei muuta mitään. Fourierin muunnoksen perusteoria toteaa sillä voitavan mikä tahansa aaltomuoto, mutta se on silti vain sinien summausta.

Nyt olen jo ihan pihalla, mitä yrität sanoa. Olet siis sanonut näin:

"Musiikki pääsääntöiseesti tottelee siniaaltoanalyysiä varsin hyvin (paitsi osa lyömäsoittimista) koska fysikaalisena ilmiönä kyseiset värähtelyt ovat lähellä tai suoraan siniaaltoa."

"Mekaanisen värähtelijän (soitin) luoma ääni on noin suurinpiirtein sinimuotoista (kerrannaisineen), joten siniaaltoanalyysi kuvaa sitä aika helposti hyvin. Lyömäsoittimen iskuosa taas (porrasfunktio) leviää pitkin spektriä."

Sanot siis, että musiikki "tottelee siniaaltoanalyysiä varsin hyvin". Eli kun bändi soittaa, niin siitä muodostuva ääniaalto "tottelee siniaaltoanalyysiä varsin hyvin", paitsi jos bändissä on jokin tietty lyömäsoitin? Eihän tuossa ole mitään järkeä.

Musiikki ei ole värähtelynä "lähellä tai suoraan siniaaltoa". Ei vain ole. Sävel yleensä on. Sävel ≠ Musiikki


Mitä tarkoitat porrasfunktiolla tässä yhteydessä?

Mitä eroa siis tarkoitit "mekaanisella värähtelijällä" ja "lyömäsoittimella" FFT:n kannalta? Ja mikä on se ero lyömäsoittimella ja soinnulla (kun kuitenkin nyt sanot: "että summatut aallot näyttävät sekaiselta ei muuta mitään", eli ero ei voi olla se)? Sinä toit tämän eroavaisuuden esiin, enkä nyt ihan ymmärrä, mikä se eroavaisuus on, kun puhutaan sämplätyn äänen toistamisesta kaiuttimella.


"fft repii sen auki juurikin alkuperäisiin siniaaltoihin"

Ei ole olemassa alkuperäisiä siniaaltoja. Siniaallot on tässä yhteydessä vain ihmisen keksimä yksinkertaistettu tapa käsitellä signaaleja matemaattisesti.