Analogowy kompresor-dekompresor

[kubafant]

Drodzy Koledzy,

Pytanie teoretyczne. Jak myślicie, czy istnieje możliwość zbudowania pary wzmacniaczy realizujących funkcję cyklometryczną i trygonometryczną? Taki hipotetyczny wzmacniacz A miałby transformować sygnał do jego arc tangensa, a wzmacniacz B miałby transformować sygnał do jego tangensa (czyli ich działanie przy połączeniu szeregowym stanowiłoby operację identycznościową).

Pozdrawiam,
Jakub

[Marek7HBV]

Istnieje kwestia precyzji przekształcenia-na ,,tranzystorkach,, dużo łatwiej{w ogóle możliwe!} uzyskać precyzję

[kubafant]

Tym razem nie robię zastrzeżenia, że na lampach (na razie ), zresztą to tylko rozważania.

Drugie podejście (poza realizacją funkcji cyklometrycznej) zakłada realizację logarytmu naturalnego i następnie funkcji eksponencjalnej (takie układy istnieją).
Tutaj jednak jest dodatkowy problem, bo trzeba by taki interes rozłożyć na dwa wzmacniacze, osobny dla połówki dodatniej i ujemnej sygnału, pracujące przeciwsobnie, wszak funkcja logarytmiczna nie istnieje dla argumentów ujemnych. Druga sprawa, że trzeba by (jakoś umiejętnie) dodać do sygnału +1, żeby przekształcenie ostatecznie miało postać:
y = ln(x+1) dla x>0
y = -ln(1-x) dla x<0
(znaki nierówności nie mają być ostre, ale nie wiem jak wpisać "mniejsze równe")

Mam obiekcje co do tego rozdzielania i składania sygnału z połówek, mogą się pojawić dodatkowe zniekształcenia. Dlatego najpierw pomyślałem o tangensie jako czymś bardziej naturalnym i... ciągłym).

Pozdrawiam

[Marek7HBV]

Ulżyło mi -już wyobrażałem sobie te setki{a może tysiące}rozgrzanych lamp W wersji półprzewodnikowej{scalonej} jest to do zrobienia ze standardowych klocków-jedynie program trzeba napisać do sterowania wzmacniaczy analogowych{oczywiście sterowanych cyfrowo}:oops: Ale tor będzie analogowy P.S.Ale to będzie pozbawione sensu-zachować sygnał analogowy od początku do końca stosując bardziej rozbudowany cyfrowy system analizy.niż wykonać całość w cyfrze{obecnie nie do odróżnienia} Czyli sztuka dla sztuki.

[kubafant]

A, to nie. Myślałem, że może dałoby się to zrobić normalnie.

Trzeba będzie kombinować z tym logarytmem.

[Marek7HBV]

Problemem nie jest przekształcanie sygnału,lecz przekazywanie informacji o jego kompresji.Trzeba wprowadzić informację o stanie sygnału lub poziom odniesienia dla dekompresora w przekazywany sygnał.Z samego sygnału poddanego kompresji nic na ,,odległość,, lub ,,w czasie,, precyzyjnego nie uzyskamy.A przekształcenie w jednym ,,pudełku,, raczej nie ma sensu

[kubafant]

Oczywiście. Rozważania powstały przy okazji rozmyślań nad zapisem dźwięku na taśmie magnetycznej, gdzie spełnienie dwóch warunków:
1) najniższe zniekształcenia
2) najlepszy odstęp sygnału od szumu
jest niemożliwe, gdyż wymagają one przeciwnych działań - zmniejszania lub zwiększania poziomu sygnału. Kompresja i po odczycie dekompresja umożliwiłaby jednoczesne ich spełnienie - zapis odbywałby się przy maksymalnym dostępnym poziomie, ale bez jego przekraczania. Poziom byłby stały niezależnie od poziomu zapisywanego sygnału, więc odstęp S/N byłby maksymalny.

Myślałem raczej o zastosowaniu jakiejś uniwersalnej krzywej, według której sygnał byłby przekształcany, zapisywany, a następnie korygowany według odwrotności tej krzywej. Tangens ma tę zaletę, że jest funkcją nieparzystą, ale ostatecznie krzywa logarytmiczna byłaby lepsza, bo nie posiada asymptoty.

Para odpowiednio spolaryzowanych wzmacniaczy z obwodem logarytmującym w pętli, co o tym myślisz?

[Marek7HBV]

To już DOLBY LAB przerobiło i nic praktyczniejszego w analogu nie stworzymy.Wystarczy mi regulacji toru z DOLBY C aby się załamać Jest dużo zmiennych i ograniczanie ich ilości zaleceniami-stosuj to czy tamto rzadko się sprawdza.Wszystkie systemy kompresji w technice magnetofonowej są praktycznie niewymienne i nie ma to jak REVOX na 38 cm/s-co może potwierdzić{chyba} Kolega ROMEKD

[kubafant]

Ja mam (ostatnio nabyłem) REVOX, ale największa prędkość taśmy to 19 cm/s (zresztą przy 38 magnetofony żrą taśmę jak opętane, do nagrania jednego utworu potrzeba by dwóch rolek taśmy...). I tak sobie rozmyślam.

[Romekd]

To już DOLBY LAB przerobiło i nic praktyczniejszego w analogu nie stworzymy.Wystarczy mi regulacji toru z DOLBY C aby się załamać Jest dużo zmiennych i ograniczanie ich ilości zaleceniami-stosuj to czy tamto rzadko się sprawdza.Wszystkie systemy kompresji w technice magnetofonowej są praktycznie niewymienne i nie ma to jak REVOX na 38 cm/s-co może potwierdzić{chyba} Kolega ROMEKD

Kolego Marku i Jakubie, nie wiem czy jest sens po raz kolejny "odkrywać Amerykę". Temat redukcji szumów przy zapisie magnetycznym na taśmie magnetofonowej został dogłębnie przebadany przez wiele renomowanych firm na świecie i chyba całkowicie wyczerpany. Wszystko co było możliwe do osiągnięcia w tym zakresie zostało już dawno temu osiągnięte i dogłębnie przebadane. W roku badajże 1966 firma Dolby opracowała profesjonalny i bardzo na tamte lata rozbudowany system Dolby A, pozwalający zredukować poziom szumu o 10 dB, w roku 1968 (lub 1969), firma stworzyła system Dolby B, który mimo że był mocno uproszczony, stał się najbardziej popularnym systemem redukcji szumów w magnetofonach domowych (kasetowych) w latach 70, choć pozwalał na redukcje poziomu szumów o zaledwie 7...10 dB. Później ulepszono go i gdzieś koło roku 1980 do zastosowań w sprzęcie domowym stworzono Dolby C, który pozwalał już na redukcję szumów o 20 dB. W magnetofonach Technicsa zastosowano system dbx, pozwalający zredukować szumy nawet o ponad 30 dB.
By tego typu systemy działały poprawnie, układy kształtujące charakterystykę częstotliwościową w torach zapisu i odczytu taśmy w obu kanałach stereofonicznych muszą działać perfekcyjnie, a każda odchyłka amplitudy, wynikająca np. ze zmiany parametrów głowicy uniwersalnej, różnych parametrów taśm różnych producentów, lub normalnego "podkasowywania" się taśmy, prowadziła do zaburzenia pracy systemu i powstania dodatkowych zniekształceń sygnału. Polska w czasach PRL-u była krajem technicznie zacofanym i biednym, więc w naszych krajowych magnetofonach często stosowano tańsze układy redukcji szumów, jakieś "protezy" jak np. DNL (filtr o dynamicznie zmieniającej się, zależnej od poziomu sygnału, szerokości pasma przenoszenia), ANRS (dla nas tańszy, wymyślony przez firmę JVC) lub CNRS (opracowany przez SANYO). W krajowych magnetofonach kasetowych wszystkie te systemy działały w mojej ocenie dość marnie, przez co zdecydowana większość moich kolegów w tamtych czasach nagrywała muzykę z włączonym systemem redukcji szumów, a odtwarzała z wyłączonym...
Kolego kubafant, proponuję poczytać o tamtych systemach, a nie wyważać "otwartych drzwi", bo szkoda na to czasu...

Pozdrawiam
Romek

[kubafant]

Kolego Romku, dziękuję za naprowadzenie mnie w tym kierunku. Z pewnością poczytam.

Jednak celem mojego pytania (i tematu, który założyłem) nie jest budowa jakiegoś nowego (lepszego czy gorszego) układu redukcji szumów, tylko możliwość implementacji wspomnianych przekształceń w postaci analogowych układów elektronicznych. Sprawa od A do Z teoretyczna, wątpię bym znalazł czas się tym bawić, ot - po prostu ciekawi mnie to, czy się da, nie zamierzam wyważać otwartych drzwi.

Krajowe magnetofony rzeczywiście nie były najlepsze, nie jestem fachowcem, ale widać to nawet po ich wykonaniu (miałem dwa w swoich rękach). Obecnie posiadam magnetofon szwajcarski REVOX i muszę przyznać, że jego wykonanie jest nienaganne.

Pozdrawiam

[Romekd]

(...)
Jednak celem mojego pytania (i tematu, który założyłem) nie jest budowa jakiegoś nowego (lepszego czy gorszego) układu redukcji szumów, tylko możliwość implementacji wspomnianych przekształceń w postaci analogowych układów elektronicznych. Sprawa od A do Z teoretyczna, wątpię bym znalazł czas się tym bawić, ot - po prostu ciekawi mnie to, czy się da, nie zamierzam wyważać otwartych drzwi.

Mimo to warto przeanalizować stare schematy i poznać jak z szumami taśmy radziły sobie różne firmy na świecie, jakie stosowały rozwiązania i jaki odnosiły efekty. Niestety większość opracowań pewnie będzie zrealizowana nie na lampach, a na półprzewodnikach (później już tylko na układach scalonych), ale i tak warto poznać te układy, jeśli interesujemy się lampowymi (lub również tranzystorowymi) wzmacniaczami audio.

Krajowe magnetofony rzeczywiście nie były najlepsze, nie jestem fachowcem, ale widać to nawet po ich wykonaniu (miałem dwa w swoich rękach). Obecnie posiadam magnetofon szwajcarski REVOX i muszę przyznać, że jego wykonanie jest nienaganne.

"Krajowe magnetofony rzeczywiście nie były najlepsze" - to bardzo delikatna ocena polskich magnetofonów kasetowych W mojej ocenie były tragiczne, a przetestowałem i porównałem z kilkunastoma zagranicznymi sprzętami chyba wszystkie polskie kaseciaki i szpulowce (te ostatnie, z racji większej szybkości przesuwu taśmy, były znacznie lepsze, choć i tak nieporównywalne z magnetofonami japońskimi z tamtego okresu...).

Pozdrawiam
Romek

[Radiowiec]

"Krajowe magnetofony rzeczywiście nie były najlepsze" - to bardzo delikatna ocena polskich magnetofonów kasetowych W mojej ocenie były tragiczne, a przetestowałem i porównałem z kilkunastoma zagranicznymi sprzętami chyba wszystkie polskie kaseciaki i szpulowce (te ostatnie, z racji większej szybkości przesuwu taśmy, były znacznie lepsze, choć i tak nieporównywalne z magnetofonami japońskimi z tamtego okresu...).

Pozdrawiam
Romek

A jak wypadł MDS 454? Z tego co pamiętam, to chodził bardzo dobrze.
Pozdrowienia

[Einherjer]

kubafant Poczytaj sobie jakąś książkę dotyczącą analogowych komputerów. Jeśli chciałbyś zrealizować układ analogowo obliczający funkcje tangens i arcus tangens, to pytanie brzmi czy znasz taki podzespół elektroniczny, którego charakterystyka I-U ma kształt jednej z tych funkcji. Ja nie znam. Logarytm jest do zrobienia właśnie dlatego, że charakterystyka złącza p-n jest eksponencjalna. W teorii więc realizacja wzmacniaczy logarytmujących i eksponencjalnych tym sposobem jest bardzo łatwa. Praktyka nastręcza wielu problemów, choćby ze względu na zachowanie eksponenty, która dla małych wartości x "pełznie" przy osi y a po przekroczeniu "kolana" wystrzeliwuje w górę jak rakieta Saturn. Małe przesunięcie napięcia kolana, może bardzo mocno zmienić wynik. Ogólnie nawet w cyfrowych obliczeniach często unika się eksponenty ze względu na jej dynamikę. Jak się zwykle rozwiązuje ten problem? Przybliża się żądany kształt funkcji funkcją odcinkami liniową, co łatwo osiągnąć wstawiając w obwód sprzężenia zwrotnego odpowiednią drabinkę rezystorowo-diodową. W ten sposób można by też zrealizować wspominany przez Ciebie kompresor-dekompresor. Funkcja odcinkami liniowa powstała w ten sposób nie jest może tak ładna, ale spełnia warunki: jest ściśle monotoniczna i ciągła.
Jakbyś koniecznie chciał coś "niekańciastego" (nie chcę używać słowa "gładkiego", bo ono ma ścisłe matematyczne znaczenie) to popatrz na rozwinięcie funkcji tangens w szereg Taylora: x + (x^3)/3 + ... Da się zrobić analogowo, tylko dużo układów mnożących potrzeba.

[Romekd]

A jak wypadł MDS 454? Z tego co pamiętam, to chodził bardzo dobrze.

W stosunku do wielu innych polskich magnetofonów kasetowych MDS-454 (450) faktycznie wypadał dużo lepiej. Oryginalny układ redukcji szumów "Dolby B", elektronicznie sterowany mechanizm z dwoma silnikami i lepszą głowicą uniwersalną (o ile dobrze pamiętam montowano w nim głowicę ALPS) zapewniał niezłe jak na tamte czasy parametry techniczne. Z polskich kaseciaków przez jakiś czas miałem jeszcze MSH-101 ze sterowanym elektronicznie mechanizmem (lubiłem go za dźwięk i wygodne, bardzo "miękko" działające przełączniki) oraz "szuflady" MDS-417 (w mojej ocenie średnio udana konstrukcja) i MDS-442. Gdybym nie porównywał później tych magnetofonów z magnetofonami japońskich firm Technics i AKAI, pewnie nadal bym je uważał za udane konstrukcje...

Pozdrawiam
Romek