Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Phasenlage zwischen 2 Audiosignalen auswerten - gute Ideen?


von Jan (Gast)


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Hallo zusammen,

ich versuche gerade eine Schaltung zu entwerfen welche zwei Audiosignale 
unabhängig von ihrem Pegel miteinander Vergleicht und mir die 
Phasendifferenz als analoge Spannung ausgibt, ich will damit die 
Monokompatibilität (Korrelationsgrad) des Signals überprüfen. Als 
Anzeige soll eine Balkenanzeigen Röhre (IN13) dienen, die Länge des 
leuchtenden Balkens wird durch den Strom bestimmt und verhält sich 
linear. Sind beide Signale Phasengleich ist die Röhre zur Hälfte 
ausgesteuert, der Bereich soll von -180° (kleinster leuchtender Bereich) 
bis 180° (Röhre voll ausgesteuert) reichen.

Ich habe mir eine Schaltung überlegt und diese angehängt, auf dem 
Steckbrett funktioniert sie relativ gut. (statt der Röhre hing ein 
vorgespanntes Drehspulinstrument am Ausgang des OPAs IC8B) Leider ergibt 
sich auch ein geringer zufälliger Ausschlag des Zeigers wenn beide 
Signale am Eingang gleich sind, das stört natürlich ein bisschen.

Hat jemand eine bessere Idee wie man das realisieren kann? Ziel ist kein 
"Spielzeug" sondern ein helfendes Tool fürs Homerecording.

Vielen Dank schonmal!

Gruß,
Jan

von Mike (Gast)


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Jan schrieb:
> ich versuche gerade eine Schaltung zu entwerfen welche zwei Audiosignale
> unabhängig von ihrem Pegel miteinander Vergleicht und mir die
> Phasendifferenz als analoge Spannung ausgibt

Wie ist denn die Phasenlage von einem Audiosignal definiert?
Ein Stereosignal wird immer eine bunte Mischung von Frequenzen enthalten 
und die Positionsinformation liegt in der Laufzeitdifferenz. Eine 
bestimmte Phasendifferenz ergibt das nur für eine bestimmmte Frequenz.

von Harald W. (wilhelms)


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Jan schrieb:

> ich versuche gerade eine Schaltung zu entwerfen welche zwei Audiosignale
> miteinander Vergleicht

...und welche zwei Signale willst Du vergleichen? Ein Stereosignal
dürfte da schon zu unterschiedlich sein. Eine Winkelanzeige dürfte
schon deshalb ziemlich sinnlos sein, weil sie nur für eine einzige
Frequenz gelten würde.
Gruss
Harald

von Jan (Gast)


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Hallo Zusammen,

OK dann war ich da schon mal auf dem Holzweg wie mir scheint.
Habt Ihr andere Ideen wie ich die Monokompatibilität prüfen kann?

Gruß,
Jan

von Filter Maxe (Gast)


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Ein AKF zwischen beiden Kanälen?

von Easylife (Gast)


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Du musst doch eigentlich nur beide Signale (L/R) addieren = mischen.
Bei 100% gleicher Phasenlage kommt der doppelte Pegel raus, bei 180° 
löschen sich die Signale aus = 0V Pegel.

von Easylife (Gast)


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summieren -> gleichrichten -> low pass -> fertig

von Jan (Gast)


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Super, danke für Eure Tipps, das lässt sich ja relativ leicht 
realisieren!

Gruß,
Jan

von Possetitjel (Gast)


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Jan schrieb:

> ich will damit die Monokompatibilität (Korrelationsgrad)
> des Signals überprüfen.

Das sind so Beiträge, bei denen ich merke, dass ich völlig
zu Recht kein Diplom erreicht habe: Wenn Du die Korrelation
wissen willst - warum bestimmst Du dann nicht einfach die
Korrelation?

Das wäre vermutlich zu einfach, nicht wahr?

von Possetitjel (Gast)


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Easylife schrieb:

> Du musst doch eigentlich nur beide Signale (L/R)
> addieren = mischen. Bei 100% gleicher Phasenlage
> kommt der doppelte Pegel raus, bei 180° löschen
> sich die Signale aus = 0V Pegel.

Ahhh.

Der Korrelationsgrad ist also als A+B definiert. Super!

Leistung muss sich wieder lohnen!
Deutschlands Zukunft: Diese Gestalten!

von Possetitjel (Gast)


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Filter Maxe schrieb:

> Ein AKF zwischen beiden Kanälen?

Nein.

Eine Autokorrelationsfunktion zwischen zwei Kanälen ist ein
schwarzer Schimmel.

Die Richtung ist aber richtig: KKF.

von Jan (Gast)


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Possetitjel schrieb:

> Wenn Du die Korrelation
> wissen willst - warum bestimmst Du dann nicht einfach die
> Korrelation?
>
> Das wäre vermutlich zu einfach, nicht wahr?

Weil ich leider keine Idee habe wie ich das anstellen soll.

Possetitjel schrieb:

> Die Richtung ist aber richtig: KKF.

Hast Du eine Idee wie ich die Kreuzkorrelation messen kann bzw. einen 
Schaltplan zur Auswertung parat?

von Easylife (Gast)


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von Possetitjel (Gast)


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Jan schrieb:

>> Wenn Du die Korrelation wissen willst - warum bestimmst
>> Du dann nicht einfach die Korrelation?
>>
>> Das wäre vermutlich zu einfach, nicht wahr?
>
> Weil ich leider keine Idee habe wie ich das anstellen soll.

Hmm.

Einerseits ist das verblüffend: Da Du das korrekte Stichwort
"Korrelation" schon kennst, sollten sich weiterführende
Hinweise leicht finden lassen.

Andererseits ist das nachvollziehbar: Die akademische Literatur
liefert häufig einen Formelwust, ohne den Sinngehalt, die
Interpretation dieser Formeln zu erklären.

Nun gut.

>> Die Richtung ist aber richtig: KKF.
>
> Hast Du eine Idee wie ich die Kreuzkorrelation messen kann
> bzw. einen Schaltplan zur Auswertung parat?

Idee? Ja. - Folgendes:

Als "Ähnlichkeitsmaß" für die Richtung von Vektoren kann man
den Winkel (bzw. den Cosinus dieses Winkels) zwischen den
Vektoren verwenden.
Wenn der Winkel zwischen den Vektoren Null (bzw. der Cosinus =1)
ist, sind die Vektoren "maximal ähnlich", d.h. zeigen in dieselbe
Richtung. Wenn der Winkel zwischen den Vektoren 90° beträgt, d.h.
der Cosinus gleich Null ist, sind die Richtungen "maximal unähnlich".
Die Vektoren sind orthogonal (=rechtwinklig).
Bei 180° (bzw. Cosinus = -1) ist die Richtung "entgegengesetzt gleich".

Den Cosinus des Winkels zwischen den Vektoren kann man recht elegant
über das --> Skalarprodukt ausrechnen; man benötigt außerdem noch
die Beträge der beiden Vektoren.
Das ist im Prinzip auch genau die Aussage des --> empirischen
Korrelationskoeffizienten. Wenn Du die Formel in der Wikipädie
lange scharf anschaust, stellst Du fest, dass im Zähler gerade das
Skalarprodukt der Messreihen und im Nenner das Produkt der Beträge
steht.

Diese Idee mit dem Cosinus (=Korrelationskoeffizienten) ist von
Vektoren bzw. Zahlenfolgen auf Funktionen übertragbar; die
Summenzeichen werden einfach zu Integralen.

Das bedeutet praktisch: Du muss die Momentanwerte beider Kanäle
multiplizieren und das Produkt integrieren (bzw. tiefpassfiltern).
Die entstehende "Gleichspannung" muss durch die Effektivwerte
beider Kanäle dividiert werden.

Wenn Dir das Prinzip "Multiplizieren und Tiefpassfiltern" jetzt
merkwürdig bekannt vorkommt - z.B. von Lock-in-Verstärkern, PLLs,
I/Q-Demodulatoren, GPS und ähnlichem ... das ist beabsichtigt :-)

von schrieb schrieb schrieb (Gast)


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Falls du es analog machen willst: Die Kanäle voneinander subtrahieren 
und von dieser Differenz den RMS-Wert auf eine Anzeige geben. Wenn 
linker und rechter Kanal gleich sind, bleibt die Anzeige auf Null. Je 
stärker sie ausschlägt, desto unterschiedlicher sind die Kanäle. Hierbei 
wird allerdings auch die Amplitude verglichen.

Falls du die Amplitude "rausrechnen" willst, kannst du den linken und 
rechten Kanal vorher auf eine AGC geben.

Das ganze zeigt dir zwar nicht die Phase an, allerdings ist diese - wie 
bereits geschrieben wurde - bei Audio nicht definiert.

von schrieb schrieb schrieb (Gast)


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Mist, habe gerade gesehen, dass es hier so ähnlich beschrieben wurde.

Easylife schrieb:
> schon etwas älter:
> http://www.neumann.com/download.php?download=lect0035.PDF

von rantanplan (Gast)


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Im Studio gehen die Dinger von -1 auf +1
0 ist kein Signal / Ausgangslage.

Schicker ist ne Oszi-Röhre um 45 Grad gederehht X=L und Y=L...

Ich würde auch einfach was nachbauen. Schaltpläne müsste es genug geben.
Ich schau mal im Service-Manual meiner Mischkonsole nach - da sind 
gleich mehrere verbaut, und besonders viel Elektronik ist auf diesen 
Einschüben nicht drauf.

von rantanplan (Gast)


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Das Teil steckt in meinem schicken alten swiss made Pult:

ftp://ftp.studer.ch/Public/Products/Mixing_Analog/Analog_Mixer_Assemblie 
s/Technical_Info/1913210/1913210.pdf

Ok, einfach ist anders. Aber die Schaltung ist Studioreferenz (alte 
Sendepulte ARD).

von Christoph K. (einexperte)


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Hallo Jan,

hier nochmal die wichtigsten Dinge zusammengefasst:

1. Wie bereits gesagt ist die "Phasenlage" eines Audiosignals nicht klar 
definiert.

2. Folglich kannst Du eine "richtige" Phasenlage nur bei reinen 
Sinus-Signalen messen.

3. Bei Audiosignalen kannst Du Summen- und Differenzsignal messen und 
dadurch Rückschlüsse auf die Monokompatibilität ziehen.

4. Zu Berechnung von Summen- und Differenzsignal müssen aber die Pegel 
identisch sein, dafür benötigst Du wie bereits gesagt eine AGC 
(Automatic Gain Control).

5. Als Implementierung für den Summierer kannst Du folgende 
OPV-Schaltung verwenden: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Invertierender_Addierer.2FSummierverst.C3.A4rker
Und für die Subtraktion invertierst Du vorher ein Signal mittels 
invertierendem 1:1 Verstärker.

Viel Erfolg
irgend ein experte

von rantanplan (Gast)


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Wenn man das Schaltbild im PDF vom Studer-FTP-Server anschaut, sieht man 
m.E. folgendes:
Beide Signale werden logarithmisiert ("logamp") und dann mittels uA769 
gefaltet.

Allerdings sollten beide Kanäle schon ungefär gleich ausgesteuert sein. 
Das ist bei einem Stereosignal aber auch der Fall.
Die Monokompatibilität von Signalen, die in einem Kanal viel lauter als 
im anderen sind, ist ja eh unproblematisch, da sich da kaum 
Auslöschungen ergeben.

Viel wichtiger als ein Korrelationsmeter finde ich den Mono-Knopf in der 
Monitor-Section eines Mischpultes. Beim Mischen schalte ich oft zwischen 
Mono und Stereo hin und her. Wenn sich die Monoversion klanglich nicht 
unterscheidet, kann man davon ausgehen, dass es auch nur unwesentliche 
Frequenzauslöschungen gibt.

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