Co możemy wyczytać z Widma fali akustycznej (spektrogramu)

Źródła dźwięku
ODPOWIEDZ
kmk
Posty: 24
Rejestracja: 05 wrz 2017, 16:13
Gramofon: Technics SL-1700mk2
Lokalizacja: Wrocław

Co możemy wyczytać z Widma fali akustycznej (spektrogramu)

#1

Post autor: kmk »

Wpadł mi ostatnio do głowy trochę szalony pomysł na porównanie sprzętu, który posiadam. Wszystko wzięło się z tego, że jestem z tych osobników, którzy raczej nie słyszą gigantycznych różnic między jedną a drugą wkładką gramofonową czy takim a nie innym wzmacniaczem. Co oczywiście nie przeszkadza mi w gonitwie za króliczkiem i kupowaniu co jakiś czas nowych sprzętów.Jednak żeby zmierzyć się z tym problemem wymyśliłem sobie że zgram sample do postaci cyfrowej zmieniając poszczególne elementy toru i już w tej formie porównywać ze sobą różne konfiguracje. Na początku skupiłem się na trzech posiadanych przeze mnie wkładkach gramofonowych. Jednak zanim zaczniecie rozpalać stos wiedzcie, że projekt w trakcie jego realizacji sporo odbiegł od początkowych założeń. Pierwotne założenie było, żeby w Audacity przełączać się dynamicznie między wkładkami (sampla) i badać ich charakter. Następnie zacząłem sprawdzać czy jestem w stanie wyciągnąć jakieś wnioski po kształcie fali akustycznej. Jednak najbardziej spektakularne (wizualnie) efekty dał spektrogram. Dlatego skupie się tu na nich. Temat tak mnie wciągnął i zaciekawił że postanowiłem się nim tu podzielić.

Na koniec tego przydługiego wstępu napiszę tylko, że nie miałem dostępu do dobrego sprzętu do zgrywania (np. interfejsu audio), a metody testowania nie były specjalnie wyrafinowane, ale dzięki temu każdy w zaciszu domowym może zabawić się tak jak ja :).
Wszystkie przekazane tu treści pisane są przez osobę, która wcześniej nie miała styczności z tym tematem dlatego nie wgłębiałem się w techniczne zawiłości, matematykę itp. ponieważ wiem, że poległbym na pierwszym zadaniu. Jeśli pojawią się tu jakieś błędy będziemy je poprawiać.

Bohaterowie:
Nagaoka mp-110 (wkładka kupiona przeze mnie, igła raczej jeszcze nie jest zajechana)
Ortofon OM10 ( wkładkę dostałem razem z gramofonem, obstawiam że ma najbardziej dojechaną igłę)
Technics 207C ( też dostałem razem z gramofonem - igła oryginalna, ale nie znam za specjalnie jej przeszłości )

Co zrobiłem:
Wpiąłem się do toru audio zaraz za przedwzmacniaczem ( punkt 7 mówi dlaczego ).
Wpiąłem się do laptopa ( laptop pracował na zasilaniu bateryjnym ).
Wybrałem utwór czy też utwory na potrzeby porównania Speak to Me oraz Breathe z płyty The Dark Side of the Moon – płyta popularna i chyba dobrze zremasterowana . No i pryzmat na okładce.
Odpaliłem Audacity.
Pobrałem program Spek (ułatwia on wyświetlanie widma i zrzucanie go jako obraz).
Na potrzeby porównań „skombinowałem” (nie mam tej płyty w formie CD) sobie te utwór w formie cyfrowej. Jakość nieznana, ale doda to pikanterii przy porównywaniu.

Zgrywanie materiału:
Zgrywałem trzy sample jeden po drugim dla każdej wkładki

No to startujemy:

0) Nagrywanie wszystkiego od nowa :)
Na pierwszy ogień miało pójść porównanie dwóch przebiegów nieróżniących się niczym oprócz metody zgrywania w Audacity MME vs WASAPI. Liczyłem, że nagrania będą wyglądały bardzo podobnie. WASAPI teoretycznie powinno dać lepszy efekt, a wyglądało to tak (opis obrazków na samej górze).

Obrazek

Widać jak nagranie z włączonym WASAPI obcinane jest powyrzej ~21kHZ.
Pewnie zadajecie teraz mi pytanie jak wcześniej tego nie zauważyłem. Ja też zadaje sobie to pytanie :)
Teoretycznie mogłem tak zostawić jednak stwierdziłem, że podczas drugiego przebiegu usystematyzuje sobie wszystko (równe sample itp.).

W tym miejscu dla szerszego grona opiszę co tu się dzieje i na przykładzie postaram się pokazać jak czytać spektrogram.
Oś x czas utworu, OS y częstotliwość, barwy są po prawej i mówi z jakim natężeniem (głośnością) pojawia się dźwięk w danym czasie i częstotliwości.
Przy czytaniu zachęcam mieć gdzieś pod ręką generator częstotliwości jest pomocny przy usłyszeniu tego o czym pisze :)

Pierwsze 30 s utworu to w zasadzie cisza z lekkimi uderzeniami co widać na spektrogramie od około ósmej sekundy, zielony kolor świadczy że jest dość głośno (-60dB) ale wszystko zamyka się poniżej 20kHz ( pewnie gdzieś w okolicy 500 Hz). Niebieskie śnieżenie to szum, nie wiem czy celowy czy po prostu szum tła, zanika on w zakresie 10kHz do 16kHz (może społeczność fanów Pink Floyd coś podpowie :) ).
Idąc dalej na poziomie 14 kHz natrafiamy pierwszą ciekawostkę, która znalazłem - krecha przez cały wykres. Jest na wysokiej częstotliwości (14 kHz) i do tego jest w kolorze niebieskim czyli bardzo cichutko (-100dB). Jest raczej niesłyszalna (niska częstotliwość i bardzo cicho). Nie wiem co to może być, może piszczący kondensator, silnik...

1) Czy kurz gra
Po zgraniu wszystkiego ponownie. Przyszedł wreszcie czas na porównanie teoretycznie tych samych przebiegów. Wybrałem do tego wkładkę, którą uważam za najlepszą i najpewniejsza - Nagaokę.
Trzy sample nagrywane po sobie te same elementy toru.

Obrazek

Największe zmiany pomiędzy nagraniami widać w okolicach względnej ciszy do 1:10 oraz na wysokich częstotliwościach powyżej 14kHz, jednak wszystkie te zmiany są w okolicach głośności na poziomie niższym niż -100 dB, 120 dB czyli tak cichym, że niesłyszalnym dla człowieka. Ja interpretuje to tak, że widzimy to w tych obszarach ponieważ w nich mało co się dzieje i to widać w obszarze dużej aktywności dźwięku. W prostokącie x:1:10-3:57 y:0Hz-14khz również te zmiany występują, ale są zakryte przez zasadniczą melodie. Można to zaobserwować na zbliżeniu.

Obrazek

Czyli na tym etapie wiemy na jakie zmiany należy nie zwracać uwagi przy porównywaniu wkładek, ponieważ występują one przy samplach zgrywanych na tych samych warunkach.

2) Technics 207C (szło tak dobrze a tu anomalia ?)
I jak już wszystko sobie poukładałem, miałem metodologie porównywania pojawiło się to.
Trzy sample wkładki Technics 207C

Obrazek

Na Technicsie widać dużo mniejsze zmiany między poszczególnymi samplami i pewnie teraz powiecie: to dlatego, że Technics taki super i taki powtarzalny (kiedyś to był) i nie mam argumentów żeby powiedzieć, że to nie prawda, ale nie wierze w to co widzę i nie wierze, że Nagaoka daje tu ciała. Rodzi też się od razu pytanie czy to co widzimy to jest w ogóle jakaś wada Nagaoki, nie wiem.
Powodem może być oczywiście sprzęt którego używałem do rejestracji.
Może gdzieś popełniam jednak błąd przy zgrywaniu.
Myślałem jeszcze o tym że Technics nie potrafi zarejestrować tych szumów ale jak widać w innych miejscach spokojnie sobie radzi ze wszystkim poniżej -100dB.
Wróciłem jeszcze do sampli które nagrywałem z WASAPI i też potwierdzają że Technics zachowuje się tu stabilniej, bardziej powtarzalnie.

...a może to ja spanikowałem i czepiam się szczegółów. Bardzo starałem się unikać sytuacje gdzie będę naginał wyniki dla udowodnienia teorii.

3) Ortofon OM10
Wrzucę jeszcze trzy sample tej wkładki. Moim zdaniem najbardziej dojechana moja wkładka. Dodana do gramofonu przy zakupie na allegro. Chociaż patrzyłem sobie na nią kiedyś pod mikroskopem i obiektywem makro i nie stwierdziłem większych uszkodzeń igły, dlatego uważam ją za bezpieczną dla płyt :)

Obrazek

4) flacki od ruskich :)
Jeszcze przed finishem porównałem "nagranie" cyfrowe vs nagranie cyfrowe, ale zgrane bezpośrednio z czarnej pływy. Historia nagrania cyfrowego była taka, że go nie miałem i zachowałem się jak gówniarz robiąc dobrze wiecie co. Kawałek magicznie znalazł się na moim komputerze i za chwilę zobaczymy co do zaoferowania mają super jakości flac które magicznie pojawiają się na naszym komputerze.

Obrazek

I tu można wreszcie powiedzieć że jest jakaś różnica. Na cyfrowym nagraniu nie widzimy wreszcie tej mojej krechy przez cały utwór, ale nie widzimy też pasma powyżej 20kHz w sumie i dobrze i tak go nie słyszymy. Na cyfrowym nagraniu nie istnieje to wybicie w okolicach 17kHz, tylko czy rzeczywiście jest ono dla nas słyszalne ? Jest to już bardzo duża częstotliwość dla ludzkiego ucha. Widać, że na analogu jest ona mocno wyeksponowana (okolice -60dB) i stanowi zapewne składową dla całego utworu,ale mimo że wygląda na coś bardzo istotnego jest raczej szczyptą soli w naszym bigosie.
Dodatkowo widać na utworze cyfrowym dużo większe wyeksponowanie częstotliwości od 3kHz do 17kHz (mocniejsze żółte i zielone zabarwienie), utwór w osłuchu jest dużo bardziej cieplutki.
Trzeba jednak pamiętać, że podczas zgrywania przyjąłem sobie pewien standard (mocy w dB) nagrywania, utwór cyfrowy ma się do tego nijak. moje sample nie przeszły też przez przedwzmacniacz końcówki mocy. dźwięk zgrywany jest zaraz po opuszczeniu przedwzmacniacza gramofonowego. Mimo wszystko przyznaje się, że sprawia mi dużo przyjemności patrząc na porównanie tych dwóch spektrogramów.

5) Meritum, porównanie Nagaoki, Ortofona i Technicsa
Bez zbędnego pisania:
Porównanie Nagaoka mp110, Ortofon OM10, Technics 207C

Obrazek

Moja ulubienica Nagaoka pokazuje w porównaniu do reszty towarzystwa, że jest bardzie uniwersalna, stara się mocno wyeksponować częstotliwościowi powyżej 14kHz, ale dzięki temu żadne z tonów teoretycznie nie są faworyzowane. W praktyce niskie tony dalej robią swoje, ale w całości jest dużo większa domieszka wysokich tonów, przez w dużo szerszym zakresie słyszymy np. dźwięk talerzy perkusji.

Technics stawia na niskie i średnie tony, może to przekładać się na cieplejszy przytulny dźwięk. Czy jest tak w rzeczywistości? Gdybym umiał kłamać powiedział bym że tak. Widać na pewno, że wszystko powyżej 14kHz średnio go interesuje :)

No i Ortofon chyba próbuje zrobić V :) . Podbija skrajne części pasma chociaż w swarze wysokich częstotliwości nie tak mocno jak Nagaoka. Charakterem jednak przypomina Technicsa po prostu całość pasma wybija się wyraźnie niżej, może przez to jest mniej dynamiczna.

Widma każdej wkładki z osobna.

Obrazek
Obrazek
Obrazek

6) Koniec

I to było by na tyle. Jak widać zabawa która zaczęła się od chęci porównaniu sprzętu skończyła się malowaniem dźwiękiem obrazków :).

Nie chciał bym też tu pisać o jakiś konkretnych wnioskach ponieważ dużo więcej czasu zajęło mi wpatrywanie się w spektrogramy niżeli odsłuch muzyki. Myślę, że wszystko to jest tylko liźnięciem tematu i można powiedzieć, że fajnie to zagrało. Teraz trzeba wziąć profesjonalny sprzęt, płytę testową, stworzyć stabilne warunki testowe i zacząć działać na poważnie .
Dodatkowo przed napisaniem chciałem jeszcze zrobić takie same porównania dla kształtu fali akustyczne i zobaczyć czy z niej można coś wyczytać. Materiału z samych widm zrobiło się tyle, że już nie dałem rady tego ogarnąć. Jeśli będzie zainteresowanie takim tematem mogę to zrobić już w kolejnym wątku.

7) Nie wszystko kończy się dobrze.
A na koniec obrazek który pokazuje , że nie wszystko dobrze się kończy.
Wyjście z pre phono vs wyjście pre głośników aktywnych (obrazek pokazuje dwie ścieżki stereo)

Obrazek

żyłem z tym od zawsze w błogiej nieświadomości
Awatar użytkownika
mrcnoos
Posty: 3794
Rejestracja: 26 gru 2018, 08:40
Gramofon: Składak
Lokalizacja: pomorskie

Re: Co możemy wyczytać z Widma fali akustycznej (spektrogramu)

#2

Post autor: mrcnoos »

Bardzo ciekawe. Przeczytałem jednym tchem.
Szczególnie interesujące wydała mi się różnica widma między flac a LP. I widoczne przydźwięki już prawie słyszalnym zakresem. Masz chyba nie nasmarowane łożyska :lol:
Muszę sprawdzić na swoim sprzęcie w wolnej chwili. Ciekawe co wyjdzie?
kmk
Posty: 24
Rejestracja: 05 wrz 2017, 16:13
Gramofon: Technics SL-1700mk2
Lokalizacja: Wrocław

Re: Co możemy wyczytać z Widma fali akustycznej (spektrogramu)

#3

Post autor: kmk »

Chętnie zobaczył bym jak te utwory wyglądają na zupełnie innym torze. Tylko trzeba było by robić to na tym samym wydaniu ,a to może być już problemem
ODPOWIEDZ