Performance estimation of an audio system with nonlinear cancelation

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorНайда, Сергій Анатолійович
dc.contributor.authorВолков, Денис Дмитрович
dc.date.accessioned2018-05-29T07:54:29Z
dc.date.available2018-05-29T07:54:29Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenNumber of pages: 91, figures: 50, tables: 2, bibliography sources: 28 Nonlinear cancelation and adaptive control in general provides a wide variety of possible applications in audio. They allow to improve linear and nonlinear performance of loudspeakers and audio systems in general. Different approaches including equalization and nonlinear cancelation exists nowadays. The aim of this work is to discover the existing nonlinear control methods and implement one of them based on mirror filter into a prototype with two different speakers - 2-inch and 10-inch. As well, evaluate the amount of nonlinear cancelling and algorithm performance itself from objective point of view based on multitone and step-sine measurements. The nonlinear mirror filtering algorithm and two prototypes represent the objects of this work. And subject is the evaluation of nonlinear responses of the speakers with and without the control and further result comparison. The performance evaluation was based on two main measurement methods: multitone signal and step-sine signal. The allows to evaluate nonlinear responses of the speakers from two different points of view. Multitone signal is more comparable with real music, as it contains broad band spectrum and different frequencies are exited simultaneously. It allows to measure multitone distortions (MTDN) - the dependency of nonlinear distortion level from frequency. Step-sine allows to discover the nonlinear responses frequency after frequency and make possible to investigate higher order harmonics and their contribution to total harmonic distortions (THD). The obtained results allow to practically prove the importance and possibility of nonlinear speaker control as well as show the actual amount of nonlinear cancelation and performance improvements. Based on the evaluation results it is possible to define further steps in the improvements of this technology and find its strong and weak parts. In general, the present work represents the best possible application of nonlinear control methods existing nowadays providing objective measurement results and persistent evaluation.uk
dc.description.abstractruДизайн и разработка электроакустических преобразователей - это очень сложный и кропотливый процесс, при котором разработчики пытаются оптимизировать три основных характеристики: невысокую цену, высокую эффективность и высокое качество воссоздаваемого аудио. Обычно, очень трудно одновременно удовлетворить все отмеченные характеристики, ведь высокое качество аудио ведет к использованию более дорогих материалов и, как следствие, высокие цены преобразователя. Один из возможных вариантов достичь желательного уровня качества и сохранить низкую цену преобразователя - это использование методов активного контроля преобразователей. Независимо от конкретного метода активного контроля основной принцип их действия остается неизменным: модифицировать входной сигнал преобразователя таким образом, чтобы он компенсировал привнесенные преобразователем искажения и исходный сигнал (давление, ускорение). Потенциально, такой подход может компенсировать нелинейные искажения общей системы преобразователь и контролер, и увеличить качество воссоздаваемого аудио сигнала, оставляя при этом стоимость системы на относительно низком уровне. Следующим аргументом в пользу использования активных методов контроля может быть то, что материалы, которые применяются в електро-акустичних преобразователях почти достигли своих физических пределов, поэтому следующим шагом для улучшения качества аудио является использование активного контроля преобразователей. Целью данной работы является исследование существующих нелинейных методов контроля и реализация одного из них на основе зеркального фильтра. Этот алгоритм был реализован в двух прототипах активных систем: портативная система, которая представляет собой двухдюймовый широкополосный громкоговоритель в закрытом ящике и десятидюймовый сабвуфер, также в закрытом ящике. Кроме того, произведена оценка качества работы алгоритма нелинейной отмены объективной точки зрения на основе мультитональных и монотональных сигналов. Непосредственно алгоритмы нелинейной фильтрации и два прототипа являются объектами исследования в данной работе. Субъектом является оценка нелинейных искажений громкоговорителей под и без контроля, и дальнейшее сравнение результатов. Оценка качества базируется на двух основных методах измерения: мультитональный сигнал и монотональный сигнал. Эти методы позволяют оценивать нелинейные искажения громкоговорителей с двух разных точек зрения. Мультитональный сигнал более похож с реальной музыкой, поскольку он содержит широкополосный спектр, и разные частоты подаются на вход одновременно. Это позволяет измерять мультитональные искажения - зависимость уровня нелинейных искажений от частоты. Монотональный сигнал позволяет исследовать нелинейные искажения на каждой частоте отдельно шаг за шагом. Это дает возможность исследовать гармоники высших порядков и их взнос в общие гармонические искажения. Полученные результаты позволяют практически доказать возможность нелинейного контроля акустических систем, а также ценность этих подходов. Проведенные измерения показывают фактический уровень нелинейной отмены и надежность алгоритма в целом. На основании результатов оценки можно определить дальнейшие шаги в совершенствовании этой технологии и найти ее сильные и слабые стороны. В целом, данная работа являет собой первое практическое приложение самых современных и самых надежных методов нелинейного контроля, а также объективную оценку их качества и надежности.uk
dc.description.abstractukСторінок: 91, рисунків: 50, таблиць: 2, літературних джерел: 28 Дизайн та розробка електроакустичних перетворювачів це дуже складний та кропіткий процес при якому розробники намагаються оптимізувати три основні характеристики: невисоку ціну, високу ефективність та високу якість відтворюваного аудіо. Зазвичай, дуже важко одночасно задовольнити всі зазначені характеристики, адже висока якість аудіо веде до використання дорожчих матеріалів та, як наслідок, високі ціни перетворювача. Один з можливих варіантів досягти бажаного рівня якості зберегти низьку ціну перетворювача це використання методів активного контролю перетворювачів. Незалежно від конкретного методу активного контролю основний принцип їх дії залишається незмінним: модифікувати вхідний сигнал перетворювача таким чином, щоб він компенсував привнесені перетворювачем спотворення та вихідний сигнал (тиск, прискорення). Потенційно, такій підхід може компенсувати нелінійні спотворення загальної системи перетворювач та контролер, та збільшити якість відтворюваного аудіо сигналу залишаючи при цьому вартість системи на відносно низькому рівні. Наступним аргументом за використання активних методів контролю може бути те, що матеріали які використовуються у електро-акустичних перетворювачах майже досягли своїх фізичних лімітів, тож наступним кроком для покращення якості аудіо є використання активного контролю перетворювачів. Метою даної роботи є дослідження існуючих нелінійних методів контролю та реалізація одного з них на основі дзеркального фільтра. Цей алгоритм було реалізовано у двох прототипах активних систем: портативна система, що являє собою дводюймовий широкосмуговий гучномовець у закритому ящику та десяти дюймовий сабвуфер також у закритому ящику. Окрім того, проведена оцінка якості роботи алгоритму нелінійного скасування об'єктивної точки зору на основі мультитональних та монотональних сигналів. Безпосередньо алгоритми нелінійної фільтрації та два прототипи являють собою об'єкти дослідження у даній роботі. Суб'єктом є оцінка нелінійних спотворень гучномовців під і без контролю та подальше порівняння результатів. Оцінка якості базується на двох основних методах вимірювання: мультитональний сигнал та монотональний сигнал. Ці методи дозволяють оцінювати нелінійні спотворення гучномовців з двох різних точок зору. Мультитональний сигнал більш схожий з реальною музикою, оскільки він містить широкосмуговий спектр, та різні частоти подаються на вхід одночасно. Це дозволяє вимірювати мультитональні спотворення - залежність рівня нелінійних спотворень від частоти. Монотональний сигнал дозволяє дослідити нелінійні спотворення на кожній частоті окремо крок за кроком. Це дає можливість досліджувати гармоніки вищих порядків та їхній внесок у загальні гармонічні спотворення. Отримані результати дозволяють практично довести можливість нелінійного контролю акустичних систем а також цінність цих підходів. Проведені вимірювання показують фактичний рівень нелінійного скасування та надійність алгоритму у цілому. На підставі результатів оцінки можна визначити подальші кроки у вдосконаленні цієї технології та знайти її сильні та слабкі сторони. У цілому, дана робота являє собою перше практичне застосування найсучасніших та найнадійніших методів нелінійного контролю а також об'єктивну оцінку їх якості та надійності.uk
dc.format.page87 c.uk
dc.identifier.citationВолков, Д. Д. Performance estimation of an audio system with nonlinear cancelation : магістерська дис. : 171 Електроніка / Волков Денис Дмитрович. – Київ, 2018. – 87 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/23086
dc.language.isoenuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectелектроакустикаuk
dc.subjectнелінійний контрольuk
dc.subjectгучномовецьuk
dc.subjectактивні системиuk
dc.subjectдзеркальний фільтрuk
dc.subjectадаптивний зворотній зв’язокuk
dc.subjectнелінійна модельuk
dc.subjectнелінійне скануванняuk
dc.subjectelectroacousticuk
dc.subjectnonlinear controluk
dc.subjectloudspeakeruk
dc.subjectactive systemsuk
dc.subjectmirror filteruk
dc.subjectadaptive feedbackuk
dc.subjectnonlinear modeluk
dc.subjectmultitoneuk
dc.subjectstep-sineuk
dc.subjectdistortion cancelationuk
dc.subject.udc534.75uk
dc.titlePerformance estimation of an audio system with nonlinear cancelationuk
dc.title.alternativeОцінка роботи аудіо системи з нелінійною компенсацієюuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Volkov_magistr.pdf
Розмір:
29.38 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (АМЕС)
Магістерські роботи