Gleichlauf - bitte um Eure Bewertung!

[Studio City]

Was mir bei der Durchsicht der AT-Grafiken auffällt, ist, dass die Spreizung der Messlinie um die 3150Hz bei meiner 2. Maschine deutlich geringer ist als bei der Telefunken M15. Wie erklärt Ihr Euch das? Ist es vielleicht ein Setup-Unterschied, der dazu führt?

[Peter Ruhrberg]

Was ist mit "Spreizung der Messlinie" gemeint?

Grüße, Peter

[Studio City]

Wie soll ich das sagen, bei deinem Bild fängt die Kurve bei -40dB links von der 3150Hz schon bei ca. 3147Hz nach oben zu steigen, geht auf 0dB und kommt bei ca. 3153Hz wieder auf -40dB zurück. Das war mit "Spreizung" gemeint, also 6Hz bei -40dB auf der x-Achse. Bei mir ist diese "Spreizung" weniger als 1Hz breit. Ist das ein Messfehler vielleicht?

[Peter Ruhrberg]

Ist das ein Messfehler vielleicht?

Nein, die Verbreiterung bei der M15A war die Auswirkung eines unrunden Vorratswickels.
Später habe ich statt feststehender Stifte Rollen als Bandfühlhebel eingebaut, damit verschwand der Effekt fast vollständig.

Zur genaueren Analyse hier dieselbe Frequenzskala wie in #6, gespreizt auf ±3 Hz:



Grüße, Peter

[Studio City]

Ist das ein Messfehler vielleicht?

Nein, die Verbreiterung bei der M15A war die Auswirkung eines unrunden Vorratswickels.
Später habe ich als Bandfühhebel statt feststehender Stifte Rollen eingebaut, damit verschwand der Effekt fast vollständig.

Grüße, Peter

Ich weiß nicht, was Du mit einer Verbreitrung meinst.
Die geringere "Spreizung", wenn ich das so dagen darf, ist also besser? Wie würde man das Ton-technisch und mechanisch bewerten bzw. deuten?

[Peter Ruhrberg]

Ich weiß nicht, was Du mit einer Verbreitrung meinst.

Dasselbe was du mit Spreizung bezeichnest.

Die geringere "Spreizung", wenn ich das so dagen darf, ist also besser?

Je weniger die Seitenspektren ausgeprägt sind, desto besser.

Wie würde man das Ton-technisch und mechanisch bewerten bzw. deuten?

Beispiel: Seitenlinien, die 1 Hz von der 3150-Hz-Hauptlinie entfernt sind, bedeuten eine Geschwindigkeit der Frequenzänderung (auch Schwankungsfrequenz genannt) von 1 Hz, welche man ab einer gewissen Höhe akustisch als Jaulen wahrnehmen würde, das sich im Sekundentakt wiederholt. Bei einem Abstand von 0,5 Hz zur Hauptlinie würde sich das Jaulen alle 2 Sekunden wiederholen.

Für solche Frequenzänderungen ist das Ohr jedoch vergleichsweise unempfindlich. Bei etwa 4 Hz Schwankungsfrequenz (also 4x pro Sekunde, "Wimmern" genannt) ist das Ohr für Tonhöhenschwankungen etwa um den Faktor 4 empfindlicher. Diese Gehörseigenschaften sind im DIN-Bewertungsfilter berücksichtigt.

Grüße, Peter

[Studio City]

Das ist sehr spannend. Und wie lautet Dein Urteil bzgl. der Mecanik beider Maschinen? Sind sie für Dich gleichwertig oder ist die 2. besser, was die Tonschwankungen angeht?

[Peter Ruhrberg]

Sind sie für Dich gleichwertig oder ist die 2. besser, was die Tonschwankungen angeht?

Zum Vergleich müsste ich das Diagramm der ersten Maschine unter den gleichen Messbedingungen wie das der zweiten sehen.

[Peter Ruhrberg]

Zum Vergleich zwei AudioTester-Diagramme von inkohärentem weißem Rauschen (am Urlaubsort habe ich leider kein anderes Signal verfügbar) im Anzeigebereich zwischen 3148...3152 Hz, oben mit 192 kHz, unten mit 8 kHz Samplingfrequenz.

Die Anzahl der FFT-Punkte ist in beiden Beispielen 1048576, die Zeitdauer vom Start der Messung bis zur ersten Anzeige beträgt bei 192 kHz 8 Sekunden, bei 8 kHz 134 Sekunden. Laut AudioTester ergibt dies für 192 kHz SF eine Auflösung von 0,18 Hz, für 8 kHz SF 0,01 Hz. Verwendet wurde in beiden Fällen Blackman-Harris.





Grüße, Peter

[Studio City]

Danke schön. Im Moment bin ich mit Arbeit zu. Sobald ich mehr Luft bekomme, mache ich die Messungen noch einmal und lade die Screenshots hoch.

Beste Grüße

[kaimex]

Das interpretiere ich so:
1048576=2^20=4*2^18=4*262144
1048576/192000=5.4613333 s Messzeit => 0.1831 Hz Auflösung
Der Rest zu den bemerkten 8 s wurde für Rechnung und Grafik benötigt (~2.54 s).

Bei 8 kSps:
1048576/8000=131,072 s Messzeit => 0.00763 Hz Auflösung ~ 0.01 Hz
Ca. 3 s Rechen- & Darstell-Zeit.

Es gibt nicht nur ein Blackman-Harris Window, sondern infolge eines nicht genannten Parameters diverse, die zB nach der maximalen Höhe der Sidelobe-Level benannt werden. Für das mit -61 dB Sidelobe-Level wird in der klassischen Arbeit über Windows (Harris:Use of Windows for Harmonic Analysis) eine 6-dB Bandbreite (Auflösung) von 2.19 Bins genannt, bei -74 dB 2.44 Bins.
Das heißt, die tatsächliche Auflösung ist um diesen Faktor schlechter als die oben aus der Messzeit berechnete. Leider wird in der Arbeit nicht die Breite bei -40 oder -60 dB genannt.
Die Rife-Vincent Windows kommen in der Arbeit noch nicht vor.
Sie sind mit den Bezeichnungnen Rife-Vinc(I) , (II) bzw (III) auch nicht vollständig spezifiziert. Dazu kommt noch eine Grad/Ordnungs-Bezeichnung der Form -n, zB -5 , die etwas über die Anzahl der Formel-Terme aussagt. Das Rife-Vinc III-2 ist angeblich ähnlich dem Blackmann-Harris (welchem?). Man muß also damit rechnen, daß die reale Auflösung eher 2.5 mal schlechter ist, als die aus der Messzeit schlicht berechnete.
Experimentell kann man das überprüfen, indem man einen (auf NF-Frequenz herab-geteilten) Quarz-Oszillator nach der W&F-Methode ausmißt .

MfG Kai

[Peter Ruhrberg]

Experimentell kann man das überprüfen, indem man einen (auf NF-Frequenz herab-geteilten) Quarz-Oszillator nach der W&F-Methode ausmißt .

Ich prüfe das nach, sobald ich die nötigen Gerätschaften wieder zur Hand habe (digital erzeugter Sinuston, der per loopback direkt in den Treiber des RME Fireface eingespeist wird).

[Peter Ruhrberg]

Experimentell kann man das überprüfen, indem man einen (auf NF-Frequenz herab-geteilten) Quarz-Oszillator nach der W&F-Methode ausmißt.

Das habe ich jetzt mal gemacht.

Parameter stehen in den Diagrammen oben links.
Bei den ersten vier Diagrammen ist der Frequenzbereich 3150 ±5Hz abgebildet, bei den beiden letzten 3150 ±1Hz.


















Grüße, Peter

[kaimex]

Schön,

war das jetzt bei 48 kSps Sample-rate ?

MfG Kai

[Peter Ruhrberg]

war das jetzt bei 48 kSps Sample-rate ?

Ach so ... nein bei 8.

[kaimex]

Wenn die oben links angegebene große Zahl die FFT-Größe und zugleich die Anzahl gemessener Samples wäre, ergäben sich Meßzeiten von
1. 32768/8000=4.096 s
2. 1048576/8000=131.072 s
Im ersten Fall repräsentiert ein "Bin" der FFT dann 1/Meßzeit = ~1/4 Hz, im zweiten Fall ~1/131 Hz.
Für die klassischen Windows kann man in der Arbeit von Harris nachlesen, wie groß deren tatsächliche 3 dB- , 6 dB- und Rausch-Bandbreiten sind. Wenn man die mathematische Definition der Windows kennt, kann man deren Fourier-Transformierte berechnen (das sind die hier gezeigten Kurven) und zB die 60 dB Bandbreite ablesen oder den Abstand des jeweils ersten Minimums links und rechts.

Die Bilder kommen mir vor, als sei die tatsächliche Meßzeit bzw Sample-Anzahl doch kleiner gewesen, bzw als sei die Sample-Rate höher gewesen. Man kann immer eine größere FFT anwenden, wenn man kleinere Daten-Blöcke mit Nullen auf deren Größe bringt. Das ist ein Standardverfahren zur Interpolation von Daten. Mehr Auflösung bringt das aber nicht, nur Zwischenwerte für glattere Kurven.

MfG Kai

[Peter Ruhrberg]

Bei 48 kHz SF und nach unten erweiterter Ordinatenskala sieht die Sache so aus:






Grüße, Peter

[kaimex]

In der Signal-Verarbeitungs-Literatur nennt man diese Funktionen "Pointspread-Function" (PSF, niemand sagt Punktspreizfunktion) der auf einen Datenblock angewandten Fenster-Funktion (=Window). Hier sind die theoretischen PSFs einiger gängiger Windows dargestellt:
   
Das Bild zeigt einige Standard-Windows über einen Dynamik-Bereich von 60 dB (man hätte den Top-Level auch 0 dB nennen können).
Die horizontale Achse ist in FFT-Bins skaliert. Das ist die Frequenzbreite eines einzelnen FFT-Wertes entsprechend der inversen Zeitdauer eines Datenblocks von FFT-Länge. Insofern ist die Darstellung normiert.
Man sieht, daß die Keulenbreite 50 dB unter dem Maximum oft grob doppelt so breit ist wie 6 dB unter dem Maximum.
Hier noch ein paar spezielle Kaiser Windows neben dem Blackman-Harris Window:
   
Mit dem beta-Parameter steuert man die Höhe der Neben-Maxima.
Das ganz unten genannte "Alternate Kaiser Window" (zweite Keule von außen) hat nahezu identischen Verlauf wie ein Kaiser Window mit beta=9-85, ist aber viel einfacher zu berechnen.

Hier gilt wie in der Quantenmechanik eine Unschärfe-Relation: Je schmaler das Window im Zeitbereich ist, um so breiter wird die PSF (die Frequenz-Unschärfe). Je besser die Frequenzauflösung sein soll, um so breiter muß das Zeitfenster sein.

MfG Kai

[Peter Ruhrberg]

Der Vollständigkeit halber hier alle Windows, die AudioTester anbietet:



Grüße, Peter