Zeitversetztes Pseudo-Stereo (delay binaural)

    Hallo Daniel,


    ich habe mir die Maximallösung ausgesucht, da ich einen sehr guten Artikel zum Thema PWM und Ausgangsfilter studiert hatte.
    Im allg. gilt: je geringer die Ordnung des TP-Filter ist, um so höher ist der Audio-Rippel im Signal.


    Ich strebe ein sehr sauberes Ausgangssignal an.
    Den optimalen Audio Rail-Rail OPA habe ich noch nicht gewählt.
    Der NE5534A ist mit einer Versorgungsspannung von +-5V sonst eine gute Wahl.


    Alternativ
    kann jeder auf der fertigen Platine den OP-Amp und die Widerstände auch überbrücken und so nur einen 2-pol. R/C Tiefpassfilter verwende.


    Quellen:
    Wagner: “Filtering PWM Signals”
    - http://www.proaxis.com/~wagnerj/PWMfil/PWM%20Filters.pdf


    "AN110 1D/A Converter by Using PWM"
    - http://www.abov.co.kr/data/appnote/AN110.pdf


    "AVR131: Using the AVR’s High-speed PWM"
    - http://www.atmel.com/dyn/resou…rod_documents/doc2542.pdf


    "AVR336: ADPCM Decoder" S.14
    - http://www.atmel.com/dyn/resou…rod_documents/doc2572.pdf


    Amar Palacherla : "Using PWM to Generate Analog Output"
    - http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00538c.pdf


    "AVR2016: RZRAVEN Hardware User's Guide" S.16 300Hz -3kHz Filter
    - http://www.atmel.com/dyn/resou…rod_documents/doc8117.pdf


    Dieses 2x 2-Pol TP-Filter habe ich auf fg=3.4kHz gelegt und mit RFSim99 simuliert.
    Die Ergebnisse findet ihr im Anhang.
    Das ist auch gut als HiFi PWM-Filter zu gebrauchen.


    .

    Zitat von de0508

    Ich strebe ein sehr sauberes Ausgangssignal an.


    Hallo Uwe,


    bitte bedenke, dass das Audiosignal aus dem Äther kommt und deshalb verrauscht und von QRM überlagert ist. Schau Dir bitte mal die Sinuskurve des Signals auf diesem Bild an. Das wurde als saubere Sinuswelle gesendet. Aber im Empfänger kommt eine Welle mit lauter unterschiedlichen Wellenhöhen an. Eine Hi-Fi-Lösung im Filter ist sicher nicht nötig. Gleichzeitig wird jeder Filter und jedes Bauteil etwas Rauschen hinzufügen. Das geht gar nicht anders. Wenn Du mehr als unbedingt nötig filterst, kannst zusätzlich Du Probleme mit der Gruppenlaufzeit bekommen. Lass es uns mal mit der Minimallösung probieren.


    Übrigens: Der ATtiny861 mit 20 MHz ist schwer zu bekommen. Es gibt noch ATtiny861 mit 10 MHz Spezifikation. Die können wir ohne Probleme übertakten. Die 10 MHz Grenze bezieht sich ausschließlich auf den EEPROM [1]. Und den brauchen wir ja gar nicht.


    R & S hat den Pin-kompatiblen Nachfolger ATtiny861A für den 1. 9. 11 angekündigt.


    73 Daniel DM3DA


    [1] Roland Walter: AVR Mikrocontroller Lehrbuch, 3. Aufl., 2009, S. 182

    Zitat von DM3DA

    Übrigens: Der ATtiny861 mit 20 MHz ist schwer zu bekommen ...


    Das kann ich nicht bestätigen. Bei CSD-electronics Attiny 861-20PU, Best.Nr.: 3012361. 2,95 Euro ab Lager.


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Hallo Günter,


    ich hatte Daniel schon per E-Mail geantwortet und auch diese Quelle genannt.


    Die letzte E-Mail von Daniel war auch eine indirekte Antwort auf eine E-Mail von mir.


    Ich denke, dass außer Daniel und mir, sich keiner die digitale Audioverzögerung aufbauen wird. Die Beteiligung und weitere Schaltungsideen sind eher gering.


    Als Standart OP-AMP werde ich NE5534AN (einfach OP-AMP) und NE5532AN (zweifach OP-AMP) verwenden. Diese sind sehr gute Audioverstärker die auch wenig kosten.


    Ausblick
    Ein sehr guter Headphone-Amp würde mir auch noch gefallen.


    a) entweder mit den Chips von National Semiconductor:


    * LME49600 - High Performance, High Fidelity, High Current Audio Buffer
    - http://www.national.com/ds/LM/LME49600.pdf


    * LME49720 - Dual High Performance, High Fidelity Audio Operational Amplifier
    - http://www.national.com/ds/LM/LME49720.pdf


    Siehe auch: AN-1768


    Dazu gibt es auch viele Informationen im Netz und natürlich die Referenzschaltung.



    b) Oder ich nehme die Chip von Texas Instruments:


    * TPA6120A2 - High Fidelity Stereo Headphone Amplifier
    - http://www.ti.com/lit/gpn/tpa6120a2


    * OPA4134 - High Performance Audio Operational Amplifiers
    - http://www.ti.com/lit/gpn/OPA4134


    Aber das ist nur ein "Abfallprodukt" für mich, auf das ich bei Christ gestoßen bin:


    Link: http://home.pages.at/chirt/Pro…HGCR2010/HGCR2010_HPA.jpg


    Leider hat Christian auch noch keinen funktionieren Headphone Amplifier, so dass er noch nicht über den Klang sagen konnte.

    73 de Uwe
    DC5PI

    Einmal editiert, zuletzt von de0508 ()

    Hallo Uwe,


    die hochwertigen Audio Opamps sind für Audiophile Anwendungen sicher gut geeignet, für den angedachten Zweck aber eher rausgeschmissenes Geld. Ich würde aus Gründen der Schaltungsvereinfachung einen 5V Single Supply Rail-to-Rail Verstärker in Erwägung ziehen, ansonsten ist ein NE5534 mehr als aureichend.


    Mag sein, dass Euer Thema ein Nischenprodukt ist. Für mich ist es trotzdem sehr interessant der Diskussion zu folgen, allein schon weil ich staune, was man mit so einem Tiny alles hinkriegt. Ein toller Käfer.


    73, Günter


    Edit 25.6.: Texteile gelöscht und als eigenständige Antwort gepostet

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Einmal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

    Zitat von DM3DA

    Wenn Du mehr als unbedingt nötig filterst, kannst zusätzlich Du Probleme mit der Gruppenlaufzeit bekommen....

    Daniel, wegen irgendwelcher Gruppenlaufzeiteffekte durch die aktiven Filter brauchst du dir keine Gedanken zu machen, ein Bessel Filter hat eine konstante Gruppenlaufzeit im gesamten Durchlaufbereich. Die absolute Verzögerung durch die Filter spielt keine Rolle a) weil sie sehr klein ist, und b) weil sie gleichermaßen auf beiden Kanälen auftritt. Blieben nur noch evenutelle Gruppenlaufzeitverzerrungen: die Wahrnehmungsschwelle für die Hörbarkeit von Gruppenlaufzeitänderungen als Funktion der Frequenz (siehe Tabelle nach Untersuchungen von Blauert und Laws ) liegt im Millisekundenbereich, also jwd. Man bedenke: alle guten Soundkarten haben mehrpolige, oft sehr steile aktive Tiefpassfilter und Antialiasingfilter, ohne dass - selbst bei HiFi - dabei Gruppenlaufzeiteffekte ein Problem darstellen würden.



    73, Günter

    Hallo Forum,


    habe eben erst festgestellt, daß es auf diesem Thread
    Neuigkeiten gibt. Ist Euer Projekt Pseudo-Stereo mit
    Mikro-Prozessor gestorben oder warum gibt es seit
    25. Juni keine Beiträge mehr ?


    73
    Karl, DJ5IL

    Hallo Uwe
    und alle Mitbeteiligten,


    ich hätte Euch gerne schon früher darauf hingewiesen, habe
    aber wie gesagt erst heute bemerkt, daß es hier neues gibt.
    So leid es mir tut, Euch das jetzt sagen zu müssen:


    was Ihr vorhabt - Pseudo-Stereo durch eine von der Frequenz
    unabhängige Zeitverzögerung zu erzeugen - kann leider nicht
    funktionieren ...


    http://cq-cq.eu/DJ5IL_rt001.pdf


    73
    Karl, DJ5IL

    Hallo Karl,


    danke für den Hinweis, aber um den Link zu verstehen ist mein Englisch nicht gut genug. Ich bezweifel auch, dass Du Recht hast mit der Feststellung, dass das nicht funktioniert. Immerhin ist diese Idee nicht neu. Eine entsprechende Funktion ist im Elecraft K3 eingebaut. Wer mag, kann sich auf meiner Webseite http://qth.at/dm3da/binaural/index.html Beispielsdateien anhören. Bisher hat sich noch keiner beschwert, dass es nicht funktionieren würde.


    73 Daniel DM3DA

    Hallo Daniel,


    wenn Du Pseudo-Stereo so definierst, daß es sich nur irgendwie
    anders anhört als Mono, und wenn Dir das ausreicht, dann hast
    Du sicherlich recht: dann "funktioniert" es. Mir genügt das aber
    nicht, denn ich ...


    1) verfolge einen bestimmten Zweck damit (CW-Signale besser
    separieren zu können) und möchte dafür ...


    2) einen definierten Effekt realisieren (CW-Signale mit der
    Tonhöhe von einer zur anderen Seite wandern lassen) ...


    3) ohne daß sich das Ergebnis für meine Ohren unnatürlich oder
    fremd anhört.


    Unter diesen Gesichtspunkten läßt sich folgendes sagen:


    1) Bei direkter Schallaufnahme beträgt die maximal mögliche
    Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren ca. 0.63 ms. Alles was
    darüber hinausgeht irritiert unser räumliches Hören so wie
    das auch bei Raumhall oder Echos der Fall ist.


    2) Arbeiten wir in diesem für unsere Ohren natürlich klingenden
    Bereich, also mit Zeitdifferenzen zwischen 0 und 0.63 ms - und
    davon bin ich auch bei meiner Aussage ausgegangen - dann
    ergibt eine konstante frequenzunabhängige Verzögerung den
    Höreindruck, als kämen alle Frequenzen aus einer einzigen
    Richtung deren Azimutwinkel psi (+-90°) sich aus der Zeit-
    differenz dt wie folgt berechnet:


    psi [°] = arcsin ( dt [sec] x 1588 Hz )


    In diesem Fall haben wir also durch die konstante Verzögerung
    nichts gewonnen, denn alle Frequenzen sitzen räumlich gesehen
    auf einem Haufen und sind nicht über den Horizont verteilt.
    Also kein Pseudo-Stereo ...


    3) Arbeiten wir mit wesentlich größeren Zeitdifferenzen, so
    wie Du das tust, ergibt sich zum einen kein definierter Effekt,
    d.h. die CW-Signale wandern eben nicht mit der Tonhöhe von
    einer Seite zur anderen. Damit kannst Du also das, was Du auf
    Deiner Website schreibst, nämlich ...


    "Ein CW-Signal mit 660 Hz ist beispielsweise genau in der Mitte,
    während sich ein anderes Signal mit 620 Hz weiter links befindet
    und ein nächstes mit 700 Hz rechts."


    ... eben nicht realisieren. Oder kannst Du es vorführen ? Bei
    solch großen Zeitdifferenzen ergeben sich in der Tat auf einigen
    Frequenzen für unser Ohr "plausible" Phasenverschiebungen,
    auf den allermeisten jedoch nicht. Das was bei Deinen Demos
    hauptsächlich für einen raumartigen Höreindruck sorgt ist das
    Rauschen - die CW-Zeichen selbst hören sich jedenfalls für
    meine Ohren nicht räumlich an ...


    Übrigens: Ich weiß nicht, was im K3 genau gemacht wird, aber
    der "Binaural I/Q-Receiver" von Rick Campbell, KK7B, arbeitet
    nicht mit zeitkonstanter sondern mit phasenkonstanter
    Verzögerung eines Kanals, und das macht einen gewaltigen
    Unterschied: das Q- (Quadratur-) Signal ist für alle Frequenzen
    gegenüber dem I- (In-Phase) Signal um 90° phasenverschoben
    und damit ergibt sich eine mit der Frequenz variable Zeitdifferenz.
    Der sich daraus ergebende Azimutwinkel ist für unsere Ohren
    plausibel und ergibt tatsächlich den gewünschten Effekt:


    500 Hz --> psi = 52°
    600 Hz --> psi = 41°
    700 Hz --> psi = 34° etc.


    73
    Karl, DJ5IL

    Hallo,


    nachdem sich niemand bereit fand, diese Platine zu braten, wollte ich schon in den Kampf gehen, aber dachte ich sollte mir die Ergebnisse noch einmal in Ruhe anhören.


    Gesagt, getan. Nachdem ich das Papier von Karl noch einmal durchgelesen hatte (gut gemacht!), habe ich dann die Kopfhörer für eine halbe Stunde aufgesetzt.


    Am Anfang war ich irritiert ohne Ende: Die Töne marschierten in die falsche Richtung: Hohe nach links. Aber wenn ich vor dem Klavier sitze, geht es anders herum. Bis ich auf die Idee kam die Kopfhöhrer umzudrehen. Jetzt ging es, wobei die Töne einige Mal nach oben wanderten.


    Das Spektrum war gespreizt und man konnte die Quellen gut separieren. Aber dies immer mit offenem Filter ?


    Wenn ich einen Partner gefunden habe, dann mach ich den Riegel zu und höre nur noch ihn. Dann wuerde er bei Karl auch in der Mitte stehen.


    Will sagen: Ich bin zu lange mit der Mono-CW-Quelle sozialisiert worden, als dass ich noch einmal umsteigen will.


    Aber der Versuch hat sich gelohnt, weil ich einiges über mein Hörverhalten gelernt habe und dies natürlich hier niedergeschrieben habe.


    72 de Hajo

    Hallo Leute,


    ich habe mir nochmal meine Beispieldateien zum zeitversetzten Pseudostereo[1] angehört: Klingt ja grauenhaft mit den Plopps und dem Knacken. Aber jetzt habe ich eine Aufnahme von Dennis K7BV verwendet und neue Beispieldateien erstellt. Diesmal ist die Audioqualität wesentlich besser. Damit könnt Ihr ausprobieren, ob diese Art des Pseudostereos bei einem Pileup hilft. Immerhin kommen die Signale aus verschiedenen Richtungen. Viel Spaß!


    http://www.qth.at/dm3da/binaural/index.html


    73 Daniel DM3DA


    [1] = irgendwie anders als Mono :)

    Daniel DM3DA, Düsseldorf JO31jf, DOK R01 +++ Morse-Hörspiele auf http://dm3da.tuxomania.net

    Einmal editiert, zuletzt von DM3DA () aus folgendem Grund: Konkretisiert