Otočení polarit vs posun fáze 180°

[Jan16]

Zdravím
Vysvětlete mi někdo prosím rozdíl, mezi posunem fáze o 180° a prohození polarity ? Dosud jsem žil v domnění, že je to totéž. Ale když prý fáze je frekvenčně závislá... Tak fakt nevím.

Díky,
H.

[Digiting]

Obecně to totéž není. Namalujte si na papír pod sebe, např. dvě stejné (harmonické) sinusoidy bez jakékoli superpozice stejnosměrného signálu - a vpravo od nich jednu s prohozením polarity, druhou s posunem fáze 180. Uvidíte stejné výsledky, a to je případ, kdy lze říci, že prohození polarity a fázový posun 180 ° bylo prakticky totéž. Podobně jako u tranzistorů či operačního zesilovače v zapojení fázového invertoru.
U něho m.j. žádáme, aby inverze fáze byla kmitočtově nezávislá, resp. kmitočtově nezávislá v daném rozpětí frekvencí. Třeba pro použití k můstkovému koncovému zesilovači.
Podruhé si k těmže dvěma stejným sinusoidám na papíře přičtěte (superponujte) stejnosměrnou složku. Vyjde Vám po operaci posun fáze a obrácení polarity (zrcadlové prohození podle osy x, či času) tentýž výsledný signál?
Fáze je imaginární částí zobrazení komplexního signálového spektra, jež má reálnou část - amplitudu, a imaginární část - fázi. Představte si dále zesilovač (filtr), který na jednom kmitočtu posouvá fázi téměř o +90 ° (řekněme vpřed), a na jiném kmitočtu o téměř -90 ° (řekněme vzad). Pokud by se Vám to na papír již hůře kreslilo, kupř. v MS Excelu pak snadno shlédnete, co se se signálem na výstupu zesilovače děje. Říkejte tomu třeba fázové zkreslení.
Jiný příklad. U jednoho reproboxu ze stereofonní soupravy prohodíte připojovací svorky oproti druhému boxu (jen na straně zesilovače, nebo jen na straně boxu). Tehdy všechny kmitočty, vstupují-li shodně (se stejnou fází) do zesilovače, a mají-li oba kanály zesilovače stejnou amplitudově-fázovou charakteristiku, budou mít vzájemně, box proti boxu, opačnou polaritu. To je příklad, kterému je třeba se ve zvukové praxi vyhnout, pokud se zrovna nejedná o záměrný experiment, či opodstatněné technické řešení.
V jiném příkladě, např. při řešení vícepásmového reproboxu, používáme pro minimalizaci rozdílné fáze různých sekcí reproduktorů (a zde jistě fáze kmitočtově závislé) jejich vzájemné přepólování, nebo umístění vzhledem k frontální rovině boxu či jiného reproduktoru.
Naše uši jsou naštěstí k fázovému zkreslení poměrně tolerantní, narozdíl od různě rušivých jiných zkreslení.
Stačilo by to třeba tak?

[MaBat]

Přísně vzato o fázi má smysl mluvit pouze v případě jedné jediné sinusovky (navíc podle definice nekonečně dlouhé). Jinak ten pojem není ani definován. A tam je to samozřejmě totéž.
Jestli se tím u složitějších signálů automaticky myslí zvlášť fáze každé jeho frekvenční složky, nevím.

- Dá se ale asi říct, že změnou fáze o 180° u všech frekvenčních složek signálu ve Fourierově rozvoji (což už jsou všechno jednoduché funkce cos() a sin() a tam už má smysl o fázi mluvit) dojde u signálu k otočení polarity. Nebo ne?

Fáze je imaginární částí zobrazení komplexního signálového spektra, jež má reálnou část - amplitudu, a imaginární část - fázi

Takhle to ale není - amplituda a fáze je polární vyjádření reálné a imaginární složky. Nejsou to stejná čísla, ale je to jen jiné vyjádření téhož komplexního čísla. Většinou se spektra opravdu prezentují v podobě dvou polárních souřadnic, tj. amplitudy a fáze. V "kartézské" reprezentaci {Re, Im}, která samozřejmě také existuje a většinou s ní tak pracují interně počítače, toho moc vidět není.

[bobobrod]

Před řadou měsíců se to tu složitě a dlouho řešilo, někteří se mě snažili přesvědčit že není slyšet rozdíl...
Mrkni na:
https://www.audioweb.cz/showthread.php?tid=11964

[MaBat]

On se ale ptal na něco úplně jiného...

[Jan16]

Digiting: Díky, přesně takové vysvětlení jsem potřeboval, asi jsem pochopil, o co jde.

Konkrétně se snažím si urovnat v hlavě některé věci co jsem pochytil na Prodance DEMU.

V praxi tedy fázový posun je možné realizovat poze zpožděním signálu. Či snad existují jiné metody? Digitální řešení zpoždění signálu si představit umím, analogovými obvody příliš ne.

[Dalča]

otočení polarita a otočení fáze je ve zvukové praxi často zaměňováno.
Například u mnohých mixů máš tkačítko, které otočí polaritu vstupu (prostě jakoby "prohodí pin 2 a 3") tak, aby byly třeba mikrofony správně "sfázovány" - rozuměj aby se signál od nich jdoucí neodečítal, nýbrž sčítal (za předpokladu, že oba mikráky snímají ten samý signál)
Používá se to často třeba u mikrofonů malého bubínku (Céčka, šroťáku, snare drum), kdy jedním mikrákem bereš horní blánu a druhým bereš spodní blánu s pružinama a u toho spodního právě "obracíš fázi"

Správné vysvětlení pojmu fáze a polarita podal Digiting.

Fází signálu lze hýbat i analogovými obvody (i jednoduchý RC článek ti hýbe s fází, podle toho, jakou má daný signál frekvenci) On i taková Leslí bedna si hodně hrála s fází vyzařovaných signálů tím, jak rotovaly zvukovody se zvuk dostával k posluchači po různých trajektoriích...
Pokud se zajímáš o PA, tak tam je důležitý aspekt ten, aby k posluchači přiletěl signál ze všech uvažovaných zdrojů (reprobeden) pokud možno se stejnou fází (zpožděním), neboť jen tak se signály mohou sečíst.
V okamžiku kdy by pro dané poslechové místio přiletěly d signály právě v protifázi, tak se odečtou a na daném místě ten dotyčný signál se vyruší a nebude slyšet.
Je to dost složité, páč neposloucháme sinusovku, nýbrž muziku a tam je signálů velmi moc. A předchozí teorii splníš dycky pro jeden konkrétní kmitočet a jedno konkrétní místo.
Snaha je vždy o nějaký kompromis, takže se bedny různě zpožďují. Každý zvukař má na toto svůj názor a svý nastavení, který je samozřejmně to nejlepší.
Vrcholem laborování v tomto oboru jsou pak soustavy basových repro "zorganizovaných" tak, aby basy hrály kardioidně, tj dozadu pokud možno vůbec. Dosáhnout předozadního poměru ak tlaků 15dB (tj bedny dozadu hraje -15dB než dopředu) lze dnes již standartně.
Musíš na to mít 2 identické reprosoustavy (basové). Jednu dáš klasicky a druhou za ní (nelogické, že) mezi ně vrazíš zpožďovací linku, kde nastavíš zpoždění přesně takové, jaká je vzdálenost membrán (nebo vyzařovacíh otvorů) od sebe a zadní bedně k tomu ještě otočíš fázi (otočíš reorobednu tak, aby "hrála dozadu"). No a v tu chvíli se signály dopředu jdoucí z té otočené bedny odečítají se signály dozadu jdoucí z první bedny a tím vznikne ona směrová charakteristika. Je to použitelný jen pro SW, protože to pracuje (díky proměnné délce vlny) jaxi dost úzkopásmově. Samozřejmostí je nutno mít 2 reprobedny a 2 zesilovače a taky si musíš uvědomit, že ten výkon, co cpeš do 2 bedny jde pánubohu do oken a nepřispívá k tvorbě ak. tlaku pro posluchače, nýbrž je z většiny použit pro "vymazání" akustického tlaku za reprobednama. Ale má to značnou výhodu, že ti na stage nedrnčí brejle basama, tak jak když použiješ klasický PA s basáky, co mají omni vyzařovací charakteristiku (absolutní většina SW)

[PB0305]

Digiting: no trochu ses do toho zamotal.

http://en.wikipedia.org/wiki/Phase_(waves)

[Digiting]

Jan16: Takže po Dalčových příkladech vidíte fázový posun ještě názorněji, domnívám se.
Lze jej také provést posunem v čase, nejen v podélné ose šíření, což bude v technické praxi zhusta totéž. Na to byste použil buď zpožďovací linku, ať již digitální, t.j. s pamětí, či analogově řešenou. Příklad budiž v minulosti - magnetofonový pásek. Ten byl základem někdejších dozvukových jednotek.
Nevím už který zdejší upřímný radil si bude muset dostudovat, že fáze má význam i u energetických i kauzálních signálů, nejen u výkonových, a že je dobré nerozplizávat příspěvky druhých svým komentářem za každou cenu. Třeba ztotožňováním polárních souřadnic a komplexně sdružených rotujících vektorů, když už chci někomu říkat "takhle to není", neboť tyto přehmaty jsem pochopil leda jako zmatek či omyl. Amplituda i fáze (jakož i příslušná spektra) mohou být vyjádřeny polárně i kartézsky. Tentýž radil se bude muset vrátit nejspíše i k definici sudé a liché funkce, kdyby jen proto, aby svá tvrzení o účinku fázové inverze v sinu a kosinu ve Fourierově rozvoji nemusel zakončovat otazníkem.
No a PB0305 bych rád ve vší uctivosti vzkázal, že při vší vynasnažené poctivosti ohlédnutí za mým škobrtavým a narychlo spíchnutým vysvětlením, zdaleka ne dokonalým, se mně ono jeví na v úvodu položený dotaz srozumitelnějším, než odkazované na wikipedia, ať již autor dotazu umí anglicky a matematiku jakkoli.
A nebo jinak. Pánové, co se Vám moje vysvětlení nelíbilo, napište jej z vlastní hlavy lépe. Za 10 minut. Skutečně nejsem bez chyb a rád se polepším.

[Jan16]

Já bych zkusil Dalčovi odvážně vytknout to, že výkon bedny hrající dozadu "ticho" se nepálí do nikam, nýbrž přičítá k ak. tlaku směrem vpřed. Nebo snad ne? :-)

UPD: Na DEMU mi to tak bylo vysvětlováno

[MaBat]

Digitinu, být tebou, vrátil bych se ke komplexním číslům a odtud bych začal. Motáš páte přes deváté.
Upřímně, docela by mě zajímalo, kolik lidí tady rozumí tomu, co jsem napsal. Digiting zjevně ne.

Opakuji, že pojem "fáze signálu" nemá žádný význam (tj. je to nesmysl), pokud tím signálem není funkce sinus, popř. kosinus, což je sice v jistém smyslu totéž (můžu si jedno vybrat a bez druhého se obejít, bude to jen posunuté o π/2), existují nicméně v jistých situacích dobré důvody to rozlišovat a také se to dělá, ale to jen tak na okraj. Zbytek ohledně všech těch fází už je tedy otázkou zkoumání spektrálního složení signálu a tedy fázových poměrů v každé jednotlivé vyskytující se frekvenci zvlášť, hrubě řečeno (odtud také např. pojem fázová charakteristika).

Amplituda i fáze (jakož i příslušná spektra) mohou být vyjádřeny polárně i kartézsky.

Tak ještě jednou, pro extrémně natvrdlé. Komplexní číslo (bod ve spektru) se dá napsat buď jako reálná a imaginární část (jinak také algebraický tvar, jde o kartézské souřadnice v komplexní rovině), nebo v podobě polárních souřadnic (velikost, úhel) - těm se pak říká také amplituda (angl. magnitude) a fáze. To, cos napsal, jen svědčí o tom, jaký v tom máš guláš i pokud jde o zcela elementární věci.

Víc k tomu nemám.

[Dalča]

Jan 16:

Ano i ne, proto je tam to slovo z většiny.

Dvourepráková bedna RS15 NEXO když ji zapojíš v omni (krmení stejným zesíkem třeba NXAMP jako v případě cardio) má v režimu Omni (všesměrová) "citlivost" 105bD/1W/1m a v režimu kardio 103dB/1W/1m, tj se zesíkem dávajícím 2x 1,2kW do 8Ohmů (reprobedna má 2 repráky, každej krmenej jedním zesíkem, proto 2x) dá v omi 139dB špička a v kardiu 136dB špička. No a na tenhle kravál vyžereš2,4kW výkonu zesíku).
Ty 2 decibely jdou na vrub "tvoření ticha"

Zkusím to trochu rozteoretizovat.
Část energie zadního repráku se sčítá s předníma jde k posluchačům, druhá část energie se odčítá od signálu předního repráku a tvoří "ticho"
U těchto beden je situace ještě zajímavější, že se jedná o dvoubednu, mající 2 ks 15" breptáky v samostatných komorách, každá s BR obdélníkového vyústění, který je po stranách bedny, tj vzdálenost středů repráků je jiná než vzdálenost středů BR. Prostě 2 BR bedny naležato v jednom, docela těžkém, celku.
Jen to složitěšjší na procesing, ale zajímavější v tom, že můžeme pracovat se dvěmi vzdálenostmi. tj pro nízké kmitočty, kde se masivně uplatňuje vyzařování BR spolu s reprákem je "akustický střed" této dvojice od sebe dále, než u vyšších kmitočtů (pořád jsme v nízkých kmitočtech, je to SW), kde je akustický střed v podstatě totožný se středem membrány. Tj touto "konfigurací" lze dosáhnout "širšího pásma" ve kterém bude reprák schopen vyzařovat účinně směrově.
Rozumné směrové vlastnosti má tahle bedny od 40Hz do 100Hz. Výš to nehraje (160Hz -6dB) a níž už to tak dobře nesměruje, ani nehraje (pod 35Hz).

http://nexo-sa.com/attachments/categorie...ochure.pdf

[Digiting]

... takže podle zdejšího radila z #11 u periodického trojúhelníku či obdélníku nemá fáze význam?
MaBate, prosím Vás, u jakých všech signálů nemá fáze význam? Jmenovitě. To bych potřeboval vysvětlit. Mohu Vás poprosit? V odpověď nedoufám, ale mám rád příjemná překvapení.
A než to dáte dohromady, je zde prostor pro srozumitelnou odpověď, jaký je rozdíl mezi posunem fáze a prohozením polarity. Za všechny dychtivé laiky předem děkuji.

[MaBat]

Opakuji, že pojem "fáze signálu" nemá žádný význam (tj. je to nesmysl), pokud tím signálem není funkce sinus, popř. kosinus

Ale opakovat to zde potřetí mi přijde opravdu trapné.

Fázi jako pojem lze samozřejmě vymyslet a definovat čehokoliv, např. fázi Měsíce, atd., ale tak, jak je fáze definována v matematice, resp. používaná v teorii signálů, není definována pro nic jiného, než pro sin a cos. Obdélníkový signál opravdu nemá fázi. Má ji každá jeho elementární frekvenční složka, nikoliv ale integrální signál sám o sobě, stejně tak u trojúhelníku. Jsou to naprosté základy. Kdo je nezná, Digitingu, nechť si odpustí podobný tón.


Chce-li někdo pod slovem "fáze" chápat intuitivně ještě něco dalšího, třeba u obdélníkového signálu, prosím, ale přestává tak používat korektní zavedenou terminologii a nemůže se divit, že se nesetká u všech s ohlasem. Navíc tak jen dává na odiv své neznalosti.

[Jan16]

Dalča, OK, nyní je to zas o kus jasnější. Tož jen se mi nezdálo, aby se celá energie pálila jen do nikam. částečně asi bude, to jo. Ten pokles v citlivosti, to by teoreticky měly být 3dB ne ?

[Dalča]

No to je právě tenpodíl. když dáš 2 repráky vedel sebe (viz výše), tváří se to jako přírůstek citlivosti o 3dB. když jeden z nich zneužiješ na eliminaci zadního laloku, tak ten reprák nezmizí "akusticky" úplně celý, ale jen jeho "část" - tj ptoto pokles jen o 2 dB.
Z těch 3dB citlivosti získaných druhým reprákem 1Db leze dopředu (soufázová podpora) a ty 2dB jsou protifázová kompenzace (tvorba ticha vzadu).
Je to hodně zjednodušený, páč popsat toto přesně by vedlo pustit se do kurevsky teoretický a těžký matiky a fyziky, což by bylo:
1) na dlouho
2) mimo mísu tohohle fóra
Je to taková hra a balancování na hranici akustiky a teorie el.mag pole :-)) (zvuková vlna šířící se prostorem jako analogie elektormagnetické vlny šířící se prosotorem).
Reprák je vlastně ekvivalent všesměrové antény a toto "zapojení" používají VF (radiáři) k tomu, aby měli patřičně směrové antény...
Podobný princip (skládání vln ze zářičů) se využívá u rerosoustav (line array, dipól, atp...)

[Digiting]

Pojem fáze (posunutí) má v technické praxi význam pro jakýkoliv periodický signál, nejspíše i pro jakýkoliv finitní signál. Pro periodický "trojúhelník" nebo "obdélník" lze rozhodně zavést posun v čase o půlperiodu, o čtvrtperiodu, o desetinu periody, atd., t.j. změnu fáze. Že pak nevyjadřujeme tento posun v čase (též změnu fáze) úhlem, nýbrž podílem periody či jen časem, neznamená, že signál nemůže mít fázový posuv. Taková logika by byla podobně nepřijatelná, jako tvrzení, že když je harmonický signál pouhá abstrakce (byť matematicky definitorická) a v přírodě žádný harmonický signál neexistuje, nemůže existovat ani jeho fázový posuv.
Dva obdélníky vzájemně fázově posunuté o T/10 nebo T/2 si umí představit dítě. Určitá ošidnost se takovému vyjádření nedá upřít, ale když místo fázově posunuté, řeknu posunuté, tak to má být merit sporu?
Nevidím na fázi obecného periodického signálu nic nekorektního, a nepotřebuji k tomu papouškování teorie. Používám vlastní rozum i s jeho chybami. Používání integrálu nekonečně krátkého signálu o nekonečné amplitudě je také matematicky nekorektní, nelze jej technicky realizovat, a přesto je bazální pro celou další teorii i praxi.
MaBat: Mně osobně sdělování vlastních neznalostí do úzkých nepřivádí, nemám se zač stydět. Naopak, mám s tím jen ty nejlepší zkušenosti. Patrně jsem měl štěstí na komunikanty, kteří mě ve znalostech bezpochyby převyšovali. Tuto bilanci bych nerad ztratil.
Pořád zde nečtu to Vaše nejlepší vysvětlení k dotazu.
Můžeme se zde klidně přít dále, ale vzhledem k tomu, že to není ani Vaše ani moje vlákno, a naše diskuze maligně narůstá, dovolím si v diskuzi nepokračovat, jestli se neurazíte. Když k tomu ještě něco pronesete, slibuji, že si to přečtu.

[Dalča]

Digiting
MaBat

Nemyslíte, že je ten spor malicherný?
Ano o fázovém posuvu obecného aperiodického signálu se mluví těžko.
Ano fázový posun lze jednoduše definovat pro jakýkoliv periodický signál.
Harmonické kmity v přírodě najdeme, i jejich projevy (interference), hlavně v pneumatice a hadrodynamice - viz vlny na hladině, tlakové rázy a v potrubí, rezonance potrubí atp.

Jan16 byl na školení v Prodance, kde slyšel nějaké pojmy a chtěl si krapet ujasnit, o co jde s vazbou na zvukařský řemeslo.
Myslím, že rejpání se v detailech a přeřeknutích a nepřesných formulacích mu příliš nepomůže.

Každý fázový posun je de facto posun něčeho proti něčemu jinému v čase. Může to být třeba i posun reálné a imaginární složky téhož signálu, posun proudu vůči napětí na komplexním prvku, může to být posun čistě reálných signálů vzájemně proti sobě, to vše jen v rámci jedné periody signálu, pak dochází fázová "munice" a pro větší posuny v tomto případě je výhodnější použít měřítko časové - zpoždění.
Hodně záleží na interperetaci toho, kdo říká fázový posun.
Obecně v audiu (a v mnohých oborech) obvykle používané termíny krapet zobecní a zatoulají, takže lecos splývá, či nabývá mírně odlišného významu.
Koukněte třeba na "guláš" ve výkonech/příkonech repráků (zesíků) Půlka terminologie anglicky druhá půlka česky a oblíbené používání zkratek.

Malý test:
Doplňte významy a případné vztahy mezi sebou:
PMPO
RMS
Music
Peak
Sinus
trvalý příkon
maximální příkon
hedební příkon
špičkový příkon
jmenovitý příkon
sinusový příkon

Jedná se o zkratky, které zkoumavý čtenář najde v katalozích repráků různých výrobců a různých dat výroby.
Ale to už velmi odbíhám od tématu.

[mordoo]

Zaujimava tema.
som si to nakreslil:


Funkcia sin je spojita a nadobuda hodnoty od 0 po 1 ma fazovy posuv X (uhlovy posuv, uhlove potocenie)
Ak funkcia obdlznik je diskretna a nadobuda iba hodnoty 0 a 1 tak X je jej fazovy (uhlovy) posun.
ci nie?

[MaBat]

Tohle, co jsi nakreslil, je jen jakési intuitivní zobecnění toho pojmu. Zkus to přesně definovat pro ten obdélník - budeš muset vyjít z jeho reprezentace přes Fouriera, a tam pak definovat fázový posun u každé ze složek. Tj. přesně to, o čem jsem mluvil. Ono nějak vágně o tom uvažovat a napsat přesný matematický popis bývá něco dost jiného.

Mluvit o prostém posunu libovolného periodického signálu v čase jako o jeho fázovém posunu, je podle mě špatně a nemá to logiku - takový fázový posun bude totiž obecně pro každou frekvenční složku signálu jiný (a to lineárně závislý na frekvenci). A o to jde, nemá pak smysl o tom mluvit jako o fázovém posunu celého signálu, nic takového v daném případě neexistuje, jen posun v čase. Ten pro celý signál definovat lze - to je to, o co se snažíte, a mícháte do toho pojem fáze, který je opravdu definovaný jen pro harmonické signály, na které se pak (téměř) všechny složitější signály dají rozložit a např. i prosté zpoždění celého signálu popsat. V podstatě jde jen o zmatek a nevhodné užití terminologie, to ale neznamená, že je to OK.

Digiting ti to jistě třeba pro ten obdélník odvodí exaktně, a jen tím doloží, co tu celou dobu tvrdím.