La misura di distorsione

Attraverso la stima della coerenza

di Mario Bon

13 aprile 2016

nel 1992 nell’ Application Note della B&K intitolata “Audio Distortion Measurements” (English BO 0385-11), Steve Temme descriveva brevemente una misura detta Random Distortion per stimare la distorsione non lineare attraverso la misura della parte non coerente del segnale applicato al DUT.

Estratto dal bollettino B&K English BO 0385-11 a pag 9

Nel 2006 il discorso viene ripreso, sempre da Temme, nell’articolo “A New Method for Measuring Distortion using a Multitone Stimulus and Non-Coherence” firmato assieme a Pascal Brunet e presentato alla 121^ Convention della AES. L’articolo citato è presente in questo sito. Nel frattempo Steve Temme è passato dalla B&K, per la quale lavorava , alla Listen Inc.(Boston, MA, USA) da lui stesso fondata, che produce sistemi di misura.

Ci sono da fare delle considerazioni. Nel 2006 il Metodo non è proprio “nuovo” perché già descritto nel bollettino del 1992 e non è nemmeno originale perché è descritto da Bendant e Piesol nel libro ”Engineering Application of Correlation and Spectral Analysis” (John Wiley & Sons, 1980). Se il metodo viene descritto nel 1980 in un libro significa che è noto da tempo. Riportiamo qui di seguito un breve estratto dal libro citato: (pagg. 83 e 84)

La stima della distorsione non lineare è inserita da Bendant nel capitolo 4 dedicato ai sistemi dotati di un singolo ingresso ed una singola uscita. Tra le quattro cause di incoerenza elencate all’inizio di pag 84 la quarta dice:

- la risposta y(t) è dovuta ad altri stimoli oltre a x(t)

Questo significa che la misura, nel caso di un sistema di altoparlanti, è sensibile a tutto quello che avviene tra l’uscita del DUT ed il microfono. Ora un sistema multivia è un sistema “single input” ma non è certamente “single output” (si pensi per esempio ad un sistema a due o tre vie). In più, al microfono, giungono anche tutte le riflessioni dovute alla struttura che sostiene gli altoparlanti. La diffrazione ai bordi, tranne forse per lo schermo infinito, può essere ridotta ma non annullata.

Ne segue quindi che, da un punto di vista teorico, la procedura proposta da Temme (non nuova e non originale) è applicabile ad un amplificatore ma non ad un sistema di altoparlanti. In questi casi, se la teoria dice una cosa, nella pratica non può che accadere la stessa cosa.

Per capire meglio, sempre nel libro di Bendant, si deve passare dal capitolo 4 al capitolo 7 dedicato ai sistemi con un ingresso e molte uscite (“Single Input/Multiple Output Problems” a pag 154). In particolare la figura 7.12 a pag 174, mostra l’effetto dello scattering (interferenza) di due sorgenti sonore sulla coerenza:

Come si vede dove la variazione di fase (causata dalla interferenza) è massima la coerenza è minima (quindi la non-coerenza è massima).

Ma allora il metodo sostenuto da Temme è inutile? È sbagliato?

Più che sbagliato, secondo chi scrive, non è teoricamente corretto nel senso che non è detto che tutto quello che si misura sia effettivamente dovuto a distorsione non lineare e la attendibilità dipende quindi dalle condizioni al contorno (caso per caso). Sussiste anche una forte dipendenza dalle finestre di pesatura scelte per il processo dei segnali. La misura comunque non è inutile perché, una misura in campo vicino, ridurrebbe sia gli effetti del rumore ambientale che della diffrazione ai bordi. C’è da dire che le misure in campo vicino vengono sempre bene tranne per il fatto, appunto, di essere “in campo vicino” e di dover essere poi riferite alle effettive condizioni d’uso (cosa non sempre immediata). Per ultimo va notato che Temme (che ha tutta la stima di chi scrive ma per altri lavori) non indica la JDD e la JND per questa misura di distorsione.

JDD	Just Detectable Distortion	Distorione appena percepibile: limite della percezione della distorsione (dipende dalla frequenza)
JND	Just Notable Difference	Variazione di distorsione Percepibile (dipende dalla frequenza

Ricordiamo che la distorsione è una grandezza multidimensionale mentre la THD (distorsione armonica totale) e la fatica da ascolto sono grandezze monodimensionali. Nella riproduzione della musica l’ascoltatore è soggetto e valuta la fatica da ascolto (che non è causato solo dalla distorsione non lineare).

Nota: il libro di Bendant non è citato nella bibliografia né della nota B&K né nell’articolo di Temme.