sprzężenia akustyczne

[Marek Kukiełka]

czy ktos zna najprostszy sposób na likwidacje sprzężenia akustycznego w głośnomówiacym domofonie?Mikrofon elektretowy w typowej dla domofonów aplikacji sprzęga się na tonach raczej średnich gdy zamykam obudowę.W środku już są "wykładziny tłumiące".A jak to się robi w profesjonalnych urządzeniach?W ogóle nie zajmuję się akustyką i nic naprawdę skutecznego nie przychodzi mi do głowy.

[PI]

Witam; sprawa wcale nie jest prosta; sprzężenia tego typu są zjawiskiem zupełnie normalnym. Podstawowym sposobem jest zmniejszenie wzmocnienia, co powinno załatwic sprawę, poza tym mikrofon od głosnika powinien byc jak najdalej, a mikrofon i głośnik powinny byc zawieszone elastycznie, aby przynajmniej uniknąć bezpośredniego wpływu przez elementy konstrukcji ( np. za pośrednictwem gumowych elementów).
Zależnie od sposobu połączenia obu modułów domofonu, rozwiązaniem, przynajmniej częściowym może być zastosowanie układu antylokalnego - tak jak jest to rozwiązane w aparatach telefonicznych.
PI

[shg]

Inne rozwiązanie to zastosowanie układu przesuwającego widmo, obojętnie, czy w torze mikrofonu, czy głośnika.
Takie rozwiązanie stosuje się na przykład w sprzęcie estradowym.
Można to zrobić na kilka sposobów najprostszym, choć może dziwnie to zabrzmi, jest zastosowanie procesora DSP. Przy odrobinie samozaparcia można by też takie coś zrealizować na mikrokontrolerze z wbudowanym przetwornikiem A/C (np. ATmega8) i zewnętrznym przetwornikiem C/A, zwłaszcza, że w tym zastosowaniu zarówno jakość (która nota bene będzie i tak całkiem niezła), jak i pasmo przetwarzanego sygnału nie są parametrami krytycznymi.
Istnieją także "przesuwniki" sprzętowe, jak choćby "transofon" sprzedawany jako kit przez AVT.
Wadą rozwiązań sprzętowych jest trudniejsze uruchomienie.

Sprzętowo realizuje się to w zasadzie na dwa sposoby.

Sposób pierwszy polega na wytworzeniu sygnału z modulacją jednowstęgową, o częstotliwości wyższej niż przetwarzane pasmo, a następnie demodulacji z wykorzystaniem "nośnej" przesuniętej względem oryginalnej "nośnej" o kilka Hz przesunięcie widma sygnału będzie takie samo, jak wartość przesunięcia pomiędzy obiema "nośnymi". Nośne w czudzysłowie, bo sygnał SSB nie zawiera nośnej
Wykonanie modulatora i demodulatora SSB jest jednak dość kłopotliwe, po za tym pasmo przetwarzanego sygnału jest ograniczone (co akurat tu nie ma większego znaczenia).

Drugie rozwiazanie to wykorzystanie tzw. "mieszacza bezlustrzanego" (o ile dobrze pamiętam, to kit AVT "Transofon Hi-Fi" wykorzystuje właśnie tę metodę), jednak budowa takiego układu wiąże się z wykonaniem dość skomplikowanego przesuwnika fazy, który w całym przetwarzanym pasmie przesuwa fazę o 90 stopni.

No i jeszcze taka podstawowa różnica pomiędzy rozwiązaniem programowym, a sprzętowym - programowo znacznie łatwiej jest uzyskać efekt określany mianem "pitch shifting" (tylko po angielsku umiem , po polsku to może być przesunięcie tonu/-ów), natomiast sprzętowo uzyskuje się rzeczywiste przesunięcie widma.
"pitch shifting" działa tak, że wszystkie częstotliwości w sygnale wyjściowym są powiedzmy pomnożone przez pewną stałą. Na pprzykład; jeżeli oryginalny sygnał zawierał częstotliwości 400Hz i 1000Hz, to po "przesunięciu" o powiedzmy 5% sygnał wyjściowy będzie zawierał częstotliwości 420Hz i 1050Hz.
natomiast jeżeli przesuwamy widmo, to częstotliwości się zwyczajnie dodają. Dla poprzedniego przykładu po przesunięciu o 20 Hz otrzymamy odpowiednio 420Hz i 1020Hz

Najprostszy "pich shifting" jest banalny w wykonaniu. Ogólna zasada wygląda tak, że dżwięki próbkuje się z jakąś określoną częstotliwością, "pakuje" w ramki, a następnie te ramki odtwarza z inną częstotliwością próbkowania, ale tak, żeby czas odtwarzania był równy czasowi zapisywania, czyli jeżeli odtwarzamy wolniej (obniżenie tonu) to ramki "obcinamy" (czyli odtwarzamy nie do końca), a jeżeli odtwarzamy szybciej (podniesienie tonu) to tą samą ramkę się zapętla.
Z powodzeniem przeprowadziłem testy takiej metody na Amidze 600
Procesor MC68000 @7.09MHz wykonywał jednocześnie cztery takie operacje (miałe na wyjściu sumę 4 różnych "przesunięć"), więc i ATmega8 bez problemu powinna się "wyrobić".
Rezultaty całkiem niezłe - miałem mikrofon na przedwzmacniaczu i to podpięte do Radmora. Nawet przy głośności ustawionej na maksimum (czyli dość głośno, żeby obudzić sąsiada) i przesunięciu tonu o zaledwie 1% nie było żadnego sprzężenia
Wadą tak prostej metody są trzaski występujące w momencie "cięcia", czy "zapętlania" odtwarzanych ramek, ale niewielkim nakładem mocy obliczeniowej można to wyeliminować stosując tzw. zakładkowanie (overlaying), polega to na odtwarzaniu równocześnie dwóch ramek w momencie "łączenia" (czyli zapętlenia, lub przejścia z jednej ramki do drugiej), przy czym głośność pierwszej ramki stopniowo opada, a równocześnie rośnie głośność drugiej. taka metoda zapewnia już bardzo dobrą jakość i jest stosowana w wielu programach komputerowych do obróbki dźwięku.

No i jeszcze jeden argument przemawiający na korzyćś "pitch shiftingu" - Uzyskany efekt jest bardziej "naturalny" z punktu widzenia człowieka, brzmi tak, jakby np. orkiestra grała normalnie, ale o pół tonu wyżej.
Po przepuszczeniu np. muzyki przez układ który przesuwa widmo będzie ona przypominała bardziej kakofonię, czy inne kocie odgłosy
Podbnie sytuacja wygląda w wypadku mowy.

Oczywiście przesunięcie obojętnie, czy to widma, czy tonów jest słyszalne, ale nawet w najmniejszym stopniu nie przeszkadz, a dla bardzo małej wartości przesunięcia Rozpoznanie głosu mówiącej osoby nie stanowi problemu.

Ale się rozpisałem...

PI ten układ antylokalny, to jest tylko coś tak prostego jak to:
http://freefm.pluton.one.pl/mike/telefon/telefon.html
czy sa też jakieś inne rozwiązania?

[PI]

Witam; klasyczny układ antylokalny stosowany był we wszystkich aparatach telefonicznych, tych bez elektroniki; klasyczny, t.zn. wykonany w oparciu o odpowiednią konstrukcję transformatora liniowego. W skrócie polegało to na tym, że prąd cz.akustycznej z mikrofonu indukował w połówkach uzwojenia tego trafa napędzającego wkładkę słuchawkową prądy o przeciwnej polaryzacji, dzięki czemu użytkownik sam siebie nie słyszał, chociaz układ ten nie działał zbyt skutecznie. Kiedy obie wkładki telefonu były w dobrym stanie, a telefon znajdował się blisko centrali (np. w jakiejs firmie), po położeniu mikrotelefonu "twarzą" na twardym podłożu, a więc dobrze odbijającym fale akustyczne, telefon zamieniał się w generator akustyczny - sam to widziałem i słyszałem. W nowych konstrukcjach układ antylokalny jest wbudowany w układ scalony realizujący wszystkie funkcje telefonu. Układ z podanego przez "shg" linku jest logiczny, ale do poprawnego działania musza być spełnione pewne warunki w całej pętli (czyli w układzie dwóch lub więcej zestawów).
Jak zaznacza autor, jest to na tyle prosty układ, że jego skuteczność jest nieznaczna. To, o czym piszę odnosi się jednak do układu dupleksowego, gdzie transmisja realizowana jest po jednej linii dwuprzewodowej, jak w typowym łączu telefonicznym. Układy domofonowe często realizowane są w inny sposób, przy wykorzystaniu dwu niezaleznych łączy (podwójny simpleks), co zupełnie zmienia sprawę i rozmowa o układach antylokalnych jest bezprzedmiotowa.
"shg" proponuje bardzo, mimo wszystko, zaawansowane rozwiązania, co w odniesieniu do domofonu może być nieco przesadne, ale ma niewątpliwie walor edukacyjny i z pewnością można o tych rozwiązaniach myśleć w innych systemach - np nagłosnieniowych.
Podchodząc do rzeczy praktycznie, proponuje jednak na początek dwie sprawy banalnie proste: odpowiednia izolacja mechaniczna (elastyczne zawieszenie przynajmniej mikrofonów) i dobranie optymalnego wzmocnienia wzmacniacza (wzmacniaczy).
PI

[Gość]

rzeczywiscie to są "ekstra" sposoby ale w domofonie wolałbym nie wchodzić z tak mocno zaawansowaną elektroniką raczej wolałbym rozwiązania prostsze typu mechanicznej izolacji oddalenia zmniejszenia wzmocnienia ,ale te sposoby juz wyczerpałem.Raczej chcialbym zastosować jakiś filtr, nie wiem czy to byłoby dobre .Na przykład obciąć generujące częstotliości,ale podoba mi sie pomysł z przesunięciem realizowanym na transformatorku liniowym.Ale jesli jednak zdecydowałbym się na rozwiązanienie programowe ,to gdzie można znależć jakiś schemat i jakie byłyby potrzebne elementy,czy konieczny jest do tego soft,czy kosci maja kuz wpisany fabrycznie?

[PI]

Witam; wystarczy podejrzeć schemat jakiegoś typowego współczesnego telefonu, choćby rodzimej produkcji i wykorzystać tylko elementy toru akustycznego.
PI