ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ФОРТЕПИАНО

ГОСТЕВАЯ ВЕРСИЯ ФОРУМА


Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 19 ]  На страницу 1, 2  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 31 май 2019, 13:07 
Аватара пользователя
После того как я узнал что кварцевые генераторы частоты, являющиеся сердцем практически любого компьютерного устройства, нуждаются в калибровке, захотелось узнать каков порядок ошибки (в герцах, в центах) можно ожидать от некалиброванных настроечных программ?

Для нетерпеливых сразу сообщу что ошибка примерно в 0.07-0.35 цента практически гарантирована при работе с любыми настроечными программами не поддерживающими калибровки частоты. На самом деле ошибки программ больше но именно эта составляющая ошибки обусловлена индивидуальными особенностями кристалла кварцевого генератора, используемого в компьютере (или мобильнном телефоне) а также округлением делителя частоты (см. далее). Для любопытных сообщу ещё кое-какую интересную информацию и приведу пример расчета ошибки генератора (с программами слушающими звук расчет аналогичен но только вместо 440 следует оперировать частотой sampling rate которая обычно равна 44100гц).


Интересные сведения которые я обещал сообщить состоят в том что:
1) Точность используемых в компьютерах кварцевых кристаллов измеряется в PPM (parts per million) - в количестве циклов колебаний на миллион которые могут потеряться или оказаться лишними
2) Точность типичных кристаллов вырьируется в диапазоне примерно 20-100 PPM
3) Точность кристаллов зависит также и от таких факторов как температура (как и у обычного камертона, да!), возраст
4) Номинальную частоту кристалла вашего компьютерного устройства можно найти в его полной спецификации. Например, я для своего телефона XIAOMI Redmi 4X узнал что его clock frequency = 1400 MHz.
5) Чтобы получить любые частоты ниже номинальной тактовой частоты (например, 440гц), компьютеры используют т.н. аппаратные делители частоты. Деление частоты кварцевого генератора должно происходить нацело. (Зачастую делитель округляется до десятков или даже до сотен) Откровенно говоря, округление делителя до целого - и есть основной источник этой ошибки. Просто учитывая погрешность работы кристалла (ppm) мы можем более наглядно представить себе весь диапазон отклонений по частоте.


Несколько интересных ссылок с конкретной технической информацией на английском языке которые оказались полезны при изучении темы: 1,2,3,4,5


Теперь - пример расчета ожидаемой ошибки для мобильного телефона c тактовой частотой 1.4 Ghz. Кроме исходной частоты кристалла в 1400000000 герц нам нужны еще следующие данные: Типичная точность (PPM) изготовления кристалла = 20 ppm и частота A4=440гц.

Сперва узнаем одну миллионную частоты устройства (для дальнейших операций с ppm - parts per million):
1400000000 / 1000000 = 1400

Умножаем на ppm и получаем разброс работы кристалла в циклах его колебаний в секунду:
1400 * 20 = 28000

Узнаём диапазон реальной (а не номинальной) частоты кварцевого генератора:
1400000000 - 28000 = 1399972000 гц - минимальная частота
1400000000 + 28000 = 1400028000 гц - максимальная частота

Делим номинальную частоту кварцевого генератора на целевую частоту A4 и округляем результат до целого числа чтобы узнать делитель частоты.
1400000000/440 = 3181818,181818182 = 3181818

Вычисляем реальные частоты которые могут получиться на выходе при использовании этого целочисленного делителя - номинальную, минимальную и максимальную:
1400000000/3181818 = 440,000025143
1399972000/3181818 = 439,991225142
1400028000/3181818 = 440,008825143

Вычитаем минимальную из максимальной чтобы получить отклонение в герцах:
440,008825143-439,991225142=0,017600001 гц

Переводим в центы любым доступным способом и получаем примерно 0.07 цента

Вот и всё. Расчеты можно повторить для других клавиш помимо A4 и убедиться что в центах ошибка мало меняется. Расчеты также можно произвести для ppm=100 чтобы увидеть что при ppm=100 ошибка возрастает примерно до 0.35 цента. Формулу приводить не буду. Лень. А программка для расчета ошибки - вот:
Код:
perl <<'EOF'
$k=48; $khz=440;
$cpuppm=20; $cpuhz=1400000000;
$stretch = 1.059463;

$divider = int($cpuhz/$khz);
$ppmerror = $cpuppm * ($cpuhz/1000000);
$hzerror = abs(($cpuhz+$ppmerror)/$divider - ($cpuhz-$ppmerror)/$divider);
$centerror = 100*log($hzerror/(440.0*($stretch ** ($k-48))) + 1.0)/log($stretch);
print("key=$k; khz=$khz; divider=$divider; ppmerror=$ppmerror; hzerror=$hzerror; centerror=$centerror\n");
EOF


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: 0.05 цента
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 11:23 
Аватара пользователя
TuneLab может работать также и в Wine/Linux. Убедился в этом прокалибровав свой desktop компьютер через Интернет таким именно образом. Но что интересно, значение поправки предлагаемое программой TuneLab - выражается в центах а не в clock tics или ppm. Меня это несколько смущает. Но ладно, пусть. Короче говоря, получилось всё те же 0.05 цента: "Calibration has completed correcting the default calibration by 0.05 cents". Вот бы ещё знать что такое default calibration. Наверное это просто нулевая поправка потому что sample rate в этом случае показывается как 22050 (см.ниже насчет sample rate).

Но вместе с этими центами все-же есть ещё несколько цифр которые TuneLab дополнительно показывает и можно догадываться как их интерпретировать в свете изложенного выше: ASR=0.0022050157772 и nRatio=10000225.09.

nRatio, похоже, это попросту соотношение частот процессора - максимальной к номинальной, типа соотношения 1400028/1400000=1,00002 из моего примера выше. Ну а ASR очень похоже на превышение nRatio над единицей. Не знаю как именно ASR расшифровывается.

Еще после калибровки программа вместо ранее показываемого sample rate = 22050 теперь пишет: Actual Sample Rate = 22050.654 Логично сделать поправку к частоте дискретизации с которой ей приходится "слушать". Заметим мимоходом что 22050.654/22050=1.00002966. Что очень напоминает nRation. Хотя и не равно.

То есть, показывает программа в центах но себе на уме пишет все-таки здравые цифры. Всё правильно.

Ещё жутко интересно - а как программа умудряется калиброваться если частота процессора способна меняться в зависимости от нагрузки как это происходит в большинстве современных компьютеров (как и в моём случае)?


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 13:26 
Аватара пользователя
В какой-то из тем форума pianoworld.com автор TuneLab Роберт Скотт пишет, что очень хорошая калибровка через интернет требует большого времени для усреднения результатов, хотя возможно было обойтись и парой часов. Видимо, набирается столько данных, чтобы противостоять температурным и др. погрешностям. Автор предлагает ставить калибровку на ночь... Я откалибровал несколько устройств одновременно. Точность достигается великолепная. Другие устройства калибрую буквально за пару секунд уже по звуку TuneLab-а.


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 15:31 
Аватара пользователя
То есть, прежде чем калибровать другие устройства вы на эталонном выполняете "Calibrate Sound Gen from Listen Mode" после выполнения калибровки через Интернет? Иначе звук издаваемый генератором TuneLab будет некалиброванным. Может, конечно, повезет и будет как у меня - отклонение воспроизводимого от слушаемого = 0.00.

Once the Listening mode has been calibrated you can use that calibration to calibrate the Sound Generation mode. When you click Start, TuneLab will begin to simultaneously generate a tone and listen to that tone through the microphone. Before starting make sure the microphone is in a position to hear the sound that TuneLab will generate. Once started the process takes about 30 seconds.

По большому счёту, использовать подручные цифровые источники звука для калибровки частоты звука нельзя поскольку в них наличествует своя тактовая частота со своей ошибкой. Они и сами нуждаются в калибровке. То есть, Android не годится, цифровой телефон не годится. Годится только лишь обыкновенный аналоговый телефон и звонок в США в службу NIST (это первая из указанных в TuneLab возможностей). Любые цифровые каналы между микрофоном вашего TuneLab и генератором 500гц в США должны быть исключены. Что в реальной жизни нереально конечно. Особенно если вы проживаете не в США.

Что касается калибровки через Интернет и зачем ей нужно столько времени - я хотел об этом написать но не был уверен в своей правоте. Всё-таки скажу то что полагаю не так далеко от истины: Интернет в данном случае используется лишь для запросов к сервисам службы точного времени NTP. TuneLab заставляет компьютер генерировать какую-нибудь фиксированную частоту (внутри себя, не воспроизводя её наружу) а сервис точного времени использует для определения сдвига фазы реальной частоты от идеальной путем простого подсчета волн синусоиды, например.Чем больше целых волн насчитаем - тем точнее результат калибровки. Очень похоже на подсчет биений. Ну и сам Интернет работает не мгновенно. Поэтому требуется ещё некоторое время для того чтобы усреднить и учесть задержку связи до сервиса точного времени при вычислении сдвига фазы.

Температурные (и др.) погрешности скорее всего в калибровке не учитываются вообще никак поскольку для калибровки важна лишь константная (или усредненная) составляющая отклонения способности кристалла кварца колебаться с определенной частотой. Некоторые определенные температурные отклонения связанные с первоначальным разогревом кристалла при включении устройства все-таки есть и составляют около 11 ppm. О них упоминается например тут. Но в работе уже разогретого устройства эта составляющая всё-таки гораздо меньше.


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 22:18 
Administrator
Аватара пользователя
Я давно ещё проводил опыт. TuneLab у меня был установлен в двух смартфонах Android, в iPad и в iPod. Все четыре устройства включал одновременно и на каждом из них по очереди включал воспроизведение тона A4. Все девайсы в любом сочетании показывали 0.0c.
Вы можете себе представить ситуацию, когда пианист играет на рояле, настроенном вами при помощи TuneLab после 6-часовой калибровки, и восклицает: "Дружище, откалибровано просто превосходно!"?
Вопрос микроскопической суперкалибровки не является первоочередным и обязательным для практикующего настройщика. Но как тема для заинтересованных математиков - почему нет?


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 22:25 
ДОКТОР / Мэтр
Аватара пользователя
AlexHutor писал(а):
Вопрос микроскопической суперкалибровки не является первоочередным и обязательным для практикующего настройщика. Но как тема для заинтересованных математиков - почему нет?

А у нас форум математиков? :shock2:
Представьте, что есть отклонение в 0,1 цента, или даже- о, ужас!!!- в 0,2 цента.... Как это практически повлияет на настройку?


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 22:49 
Аватара пользователя
ЕВГЕНИЙ писал(а):
Представьте, что есть отклонение в 0,1 цента, или даже- о, ужас!!!- в 0,2 цента....
Я стараюсь зафиксировать какие-то моменты трудные для понимания в которых мне удалось разобраться. Калибровать или не калибровать - решать вам. Но какие-то мотивы у автора TuneLab все же были для того чтобы учитывать весь этот ужас.

AlexHutor писал(а):
Все четыре устройства включал одновременно и на каждом из них по очереди включал воспроизведение тона A4. Все девайсы в любом сочетании показывали 0.0c.
Лучше наверное просто послушать биения возникающие между ними. Это как-то понятнее когда слышишь, например, одно биение в 80 секунд.


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 23:02 
Administrator
Аватара пользователя
Сергей еще один писал(а):
AlexHutor писал(а):
Все четыре устройства включал одновременно и на каждом из них по очереди включал воспроизведение тона A4. Все девайсы в любом сочетании показывали 0.0c.
Лучше наверное просто послушать биения возникающие между ними. Это как-то понятнее когда слышишь, например, одно биение в 80 секунд.
Чем слушать? Ушами одно биение в 80 секунд? Я завидую Вашему слуху))


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 23:11 
Аватара пользователя
AlexHutor писал(а):
Ушами одно биение в 80 секунд? Я завидую Вашему слуху))
Но это ведь самое простое что может быть. Сидишь себе и слушаешь. Через минуту начинаете замечать заметное изменение интенсивности звука. Потом - возрастание. И так - периодически повторяется. Это оно и есть. Здесь важно чтобы обе громкости были сопоставимы по амплитуде и ещё желательно все же оба звука слушать одним (и тем же) ухом чтобы избегать бинауральных эффектов.


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
 Заголовок сообщения: Re: Калибровать или нет?
СообщениеДобавлено: 03 июн 2019, 23:18 
Administrator
Аватара пользователя
Сергей еще один писал(а):
AlexHutor писал(а):
Ушами одно биение в 80 секунд? Я завидую Вашему слуху))
Но это ведь самое простое что может быть. Сидишь себе и слушаешь. Через минуту начинаете замечать заметное изменение интенсивности звука. Потом - возрастание. И так - периодически повторяется. Это оно и есть. Здесь важно чтобы обе громкости были сопоставимы по амплитуде и ещё желательно все же оба звука слушать одним (и тем же) ухом чтобы избегать бинауральных эффектов.
Хорошо. Тогда я задам такой вопрос. Если в оркестре рояль и гобой "неоткалиброваны" между собой на A4 на одно биение в 80 секунд, будет ли их совместная игра восприниматься как нестройная?
: Хотел бы я посмотреть на рояль, где A4 будет тянуться 80 секунд, да ещё и на одной громкости


Вернуться к началу
 Профиль  
Cпасибо сказано 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 19 ]  На страницу 1, 2  След.

ГОСТЕВАЯ ВЕРСИЯ ФОРУМА



Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  


Добавить в Избранное
Добавить в Избранное

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB
Copyright © Aiwan. Kolobok smiles