![\"\"](\"https:\/\/www.zrozumiecdynamike.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/speaker_freq.png\")
http:\/\/downloads.psiaudio.com\/studio-monitors\/PSI_A25_MS_techdata.pdf<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
Ka\u017cdy punkt charakterystyki przedstawia informacj\u0119 o tym, jak uk\u0142ad (w tym przypadku, g\u0142o\u015bnik) przenosi drgania o okre\u015blonej cz\u0119stotliwo\u015bci, pojawiaj\u0105ce si\u0119 na jego wej\u015bciu. Sk\u0105d si\u0119 bior\u0105 drgania? Ka\u017cdy d\u017awi\u0119k jest z\u0142o\u017ceniem drga\u0144 powietrza (a w\u0142a\u015bciwie o\u015brodka, w kt\u00f3rym si\u0119 roznosi) o r\u00f3\u017cnej cz\u0119stotliwo\u015bci. Nagrywamy d\u017awi\u0119k, przekszta\u0142caj\u0105c w mikrofonie fal\u0119 akustyczn\u0105 na nat\u0119\u017cenie pr\u0105du – a nast\u0119pnie, podczas odtwarzania, ma miejsce odwrotny proces. Gdyby za\u0142o\u017cy\u0107, \u017ce nagrywanie oraz przesy\u0142 sygna\u0142u s\u0105 idealne, to mogliby\u015bmy m\u00f3wi\u0107, \u017ce charakterystyka pokazuje, czy d\u017awi\u0119k pochodz\u0105cy z g\u0142o\u015bnika jest zniekszta\u0142cony w stosunku do orygina\u0142u, czy te\u017c nie. Jest to maksymalne uproszczenie problemu, ale oddaj\u0105ce ide\u0119 charakterystyki. (W rzeczywisto\u015bci, na wej\u015bciu uk\u0142adu jest pr\u0105d elektryczny, wi\u0119c charakterystyka mo\u017ce co najwy\u017cej przedstawia\u0107, jak dok\u0142adnie uk\u0142ad odwzorowuje ju\u017c nagrany d\u017awi\u0119k, kt\u00f3ry mo\u017ce by\u0107 cz\u0119\u015bciowo zniekszta\u0142cony przez mikrofon – jego charakterystyka pojawi si\u0119 za chwil\u0119 – a do tego dochodzi jeszcze wp\u0142yw charakterystyk wzmacniacza oraz kabla, kt\u00f3rym \u0142\u0105czymy wzmacniacz z g\u0142o\u015bnikiem. Trzeba jeszcze zauwa\u017cy\u0107, \u017ce uk\u0142ad jest nieliniowy, co dodatkowo utrudnia analiz\u0119 – ale po co ja to komplikuj\u0119?). Zosta\u0144my przy tym maksymalnym uproszczeniu.<\/p>\n\n\n\n
Przedstawiona na Rys. 1 charakterystyka jest charakterystyk\u0105 amplitudow\u0105. Pokazuje, jak zmienia si\u0119 amplituda drga\u0144 na wyj\u015bciu uk\u0142adu, w por\u00f3wnaniu do amplitudy drga\u0144 na wej\u015bciu. Zwykle stosuje si\u0119 skal\u0119 logarytmiczn\u0105 dlatego warto\u015b\u0107 „0 dB” na charakterystyce odpowiada dok\u0142adnemu przenoszeniu drga\u0144 (amplitudy drga\u0144 na wyj\u015bciu i na wej\u015bciu s\u0105 identyczne, wi\u0119c ich stosunek r\u00f3wny jest jedno\u015bci – a log(1)=0). Widzimy wi\u0119c, \u017ce uk\u0142ad, kt\u00f3rego charakterystyka zosta\u0142a przedstawiona na Rys. 1 kolorem czarnym, przenosi drgania w zakresie od mniej wi\u0119cej 40 Hz do 20 kHz (na tej warto\u015bci ko\u0144czy si\u0119 charakterystyka na rysunku – w rzeczywisto\u015bci to pasmo jest nieco szersze). Poniewa\u017c zakres cz\u0119stotliwo\u015bci, kt\u00f3re s\u0142yszymy, mie\u015bci si\u0119 (dla przeci\u0119tnego cz\u0142owieka) w zakresie ok 16 Hz – 20 (niekt\u00f3rzy podaj\u0105 22) kHz, to mo\u017cna przyj\u0105\u0107, \u017ce z takiego g\u0142o\u015bnika powinni\u015bmy by\u0107 zadowoleni (a dla g\u0142\u0119bokich bas\u00f3w trzeba b\u0119dzie co\u015b dokupi\u0107).<\/p>\n\n\n\n
Przy okazji, prosz\u0119 zwr\u00f3ci\u0107 uwag\u0119 na to, \u017ce o\u015b pozioma r\u00f3wnie\u017c jest w skali logarytmicznej (logarytm o podstawie 10 – odleg\u0142o\u015b\u0107 pomi\u0119dzy 10 a 100 jest taka sama jak mi\u0119dzy 100 a 1000).<\/p>\n\n\n\n
Podobnie mo\u017cna przedstawi\u0107 charakterystyki mikrofonu. na Rys. 2 i 3 mo\u017cna zobaczy\u0107 charakterystyki dw\u00f3ch r\u00f3\u017cnych mikrofon\u00f3w, o r\u00f3\u017cnym przeznaczeniu. Pierwszy z nich (Rys. 2), jest przyk\u0142adem typowego mikrofonu estradowego. D\u017awi\u0119ki o charakterystyce poni\u017cej 100 Hz s\u0105 t\u0142umione (charakterystyka poni\u017cej linii „0”), przy czym t\u0142umienie jest tym wi\u0119ksze, im ni\u017csza cz\u0119stotliwo\u015b\u0107. Pozwala to m.in. na wyt\u0142umienia drga\u0144, maj\u0105cych swe \u017ar\u00f3d\u0142o w zasilaniu r\u00f3\u017cnych urz\u0105dze\u0144 pr\u0105dem zmiennym (50 Hz) oraz w drganiach sceny. W zakresie 100 Hz-2kHz charakterystyka jest p\u0142aska, warto\u015bci w okolicach 0 (skala logarytmiczna – czyli drgania sa przenoszone), co pozwala na wy\u0142apanie du\u017cej cz\u0119\u015bci wokalu. W zakresie 2kHz-10kHz wokal jest wzmacniany, by m\u00f3g\u0142 si\u0119 przebi\u0107 przez d\u017awi\u0119ki, pochodz\u0105ce z instrument\u00f3w, kt\u00f3re w przeciwnym wypadku „przykry\u0142yby” go (pami\u0119tajmy jednak, \u017ce je\u015bli chcieliby\u015bmy dok\u0142adniej si\u0119 temu przyjrze\u0107, nale\u017ca\u0142oby jeszcze uwzgl\u0119dni\u0107 charakterystyki kabli i g\u0142o\u015bnik\u00f3w). Z kolei mikrofon o charakterystyce przedstawionej na Rys. 3 w identyczny spos\u00f3b przenosi wszystkie d\u017awi\u0119ki do ok. 16kHz, zapewniaj\u0105c ich wierne odwzorowanie na nagraniu. <\/p>\n\n\n\n
![\"\"\/](\"http:\/\/www.thesoundguyisinvisible.com\/wp-content\/uploads\/2016\/05\/SM57-FreqResp.png\")
![\"\"](\"https:\/\/www.rtings.com\/images\/flat-mic.jpg\")
Ale nie tylko w urz\u0105dzeniach audio charakterystyki cz\u0119stotliwo\u015bciowe maj\u0105 znaczenie. Wyobra\u017amy sobie dwa ta\u015bmoci\u0105gi i robota mi\u0119dzy nimi, kt\u00f3rego zadaniem jest przek\u0142adanie element\u00f3w z jednego ta\u015bmoci\u0105gu na drugi (Rys. 4).<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/www.zrozumiecdynamike.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/robot_line.png\")
Jedno z za\u0142o\u017ce\u0144 projektowych mo\u017ce dotyczy\u0107 szybko\u015bci przesuwania ta\u015bmoci\u0105g\u00f3w – czy robot zd\u0105\u017cy prze\u0142o\u017cy\u0107 element z jednej strony na drug\u0105? Odpowiedzi na to pytanie mo\u017ce dostarczy\u0107 charakterystyka amplitudowa ramienia robota. Na Rys. 5 zaznaczono trzy punkty. Je\u015bli b\u0119dziemy zmienia\u0107 sterowanie silnika, obracaj\u0105cego rami\u0119 robota niezbyt szybko (punkt (a)), to bez najmniejszych problem\u00f3w robot zd\u0105\u017cy przenie\u015b\u0107 elementy z jednego ta\u015bmoci\u0105gu na drugi (Rys. 5a). Je\u015bli zwi\u0119kszymy cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 zmian (punkt (b)), to co prawda rami\u0119 robota zd\u0105\u017cy obr\u00f3ci\u0107 si\u0119 z jednego zadanego po\u0142o\u017cenia w drugie, ale najprawdopodobniej nie zd\u0105\u017cy z\u0142apa\u0107 i upu\u015bci\u0107 element\u00f3w (Rys. 5b). Je\u015bli jeszcze bardziej zwi\u0119kszymy cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 zmian zadanego po\u0142o\u017cenia (a co za tym idzie, cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 sygna\u0142u steruj\u0105cego silnikiem – punkt (c)), to po\u0142o\u017cenie ramienia robota b\u0119dzie oscylowa\u0107 – troch\u0119 w lewo, troch\u0119 w prawo, ale nigdy nie dojdzie do zadanego (Rys. 5c). <\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/www.zrozumiecdynamike.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/log_amp.png\")
![\"\"](\"https:\/\/www.zrozumiecdynamike.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tracking.png\"){kind=tracking}
![\"\"](\"https:\/\/www.zrozumiecdynamike.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tracking_0.png\"){kind=tracking}
![\"\"](\"https:\/\/www.zrozumiecdynamike.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tracking_no-1024x414.png\"){kind=tracking}
Je\u015bli sygna\u0142em wej\u015bciowym jest zak\u0142\u00f3cenie, to interpretacja charakterystyki amplitudowej jest identyczna – m\u00f3wi, jakie zak\u0142\u00f3cenia s\u0105 przez uk\u0142ad przenoszone, jakie wzmacniane, a jakie t\u0142umione.<\/p>\n\n\n\n
Wiemy ju\u017c, jak interpretowa\u0107 charakterystyki amplitudowe. Sk\u0105d one si\u0119 bior\u0105? Z dw\u00f3ch \u017ar\u00f3de\u0142. Po pierwsze, na etapie projektowania uk\u0142adu okre\u015blamy, jak, z punktu widzenia przeznaczenia naszego uk\u0142adu, powinna wygl\u0105da\u0107 charakterystyka – trzeba j\u0105 wi\u0119c umie\u0107 obliczy\u0107 (i o tym w kolejnym wpisie). Nale\u017cy jednak pami\u0119ta\u0107, \u017ce przy wyznaczaniu charakterystyk zazwyczaj mocno upraszczamy opis matematyczny uk\u0142adu. Dlatego charakterystyki, jak pokazane na Rys. 1-3, s\u0105 wyznaczane eksperymentalnie – mierzymy amplitud\u0119 drga\u0144 wyj\u015bciowych uk\u0142adu pobudzanego drganiami o okre\u015blonej cz\u0119stotliwo\u015bci i zaznaczamy punkt na charakterystyce. A potem zmieniamy cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 drga\u0144 na wej\u015bciu i znajdujemy kolejny punkt charakterystyki… pami\u0119taj\u0105c (kto mo\u017ce) o ograniczeniach metody w przypadku uk\u0142ad\u00f3w nieliniowych (kiedy\u015b dojd\u0119 do wpisu na ten temat).<\/p>\n\n\n\n
Je\u015bli wpis Ci si\u0119 spodoba\u0142 i uwa\u017casz, \u017ce mo\u017ce warto, by Twoi znajomi go przeczytali – prosz\u0119 pole\u0107 go.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Charakterystyka cz\u0119stotliwo\u015bciowa, charakterystyka Bodego – to brzmi dumnie (i skomplikowanie). W rzeczywisto\u015bci ka\u017cdy ma szans\u0119 si\u0119 z nimi zapozna\u0107, je\u015bli np. kupuje s\u0142uchawki, g\u0142o\u015bniki, mikrofon (lub zag\u0142\u0119bia si\u0119 w dokumentacj\u0119 techniczn\u0105 smartfona, kt\u00f3ra takie charakterystyki zawiera). W zwi\u0105zku z tym, nawet je\u015bli nie mamy zamiaru wyznacza\u0107 takich charakterystyk, to warto wiedzie\u0107, co one sob\u0105 przedstawiaj\u0105 … <\/p>\n