Pomiary systemów audio

Analizator Audio Precision APx525 do wykonywania pomiarów systemów audio

Pomiary systemu audio są sposobem ilościowego określenia wydajności systemu. Pomiary te są wykonywane w kilku celach. Projektanci dokonują pomiarów, aby móc określić wydajność elementu wyposażenia. Inżynierowie zajmujący się konserwacją zapewniają, że sprzęt nadal działa zgodnie ze specyfikacją lub zapewniają, że skumulowane usterki ścieżki audio mieszczą się w granicach uznawanych za dopuszczalne. Pomiary systemów audio często uwzględniają psychoakustyczne , aby mierzyć system w sposób odnoszący się do ludzkiego słuchu.

Ważenie subiektywności i częstotliwości

Subiektywnie ważne metody zyskały na znaczeniu w konsumenckim sprzęcie audio w Wielkiej Brytanii i Europie w latach 70. XX wieku, kiedy wprowadzenie technik redukcji szumów na kasetach kompaktowych , dbx i Dolby ujawniło niezadowalający charakter wielu podstawowych pomiarów inżynierskich. Specyfikacja ważonego quasi-szczytowego szumu CCIR-468 oraz ważonego quasi-szczytowego kołysania i trzepotania stała się szczególnie szeroko stosowana i podjęto próby znalezienia bardziej wiarygodnych metod pomiaru zniekształceń.

Pomiary oparte na psychoakustyce, takie jak pomiar hałasu , często wykorzystują filtr wagowy . Powszechnie wiadomo, że ludzki słuch jest bardziej wrażliwy na niektóre częstotliwości niż na inne, co pokazują kontury równej głośności , ale nie docenia się dobrze, że kontury te różnią się w zależności od rodzaju dźwięku. Na przykład zmierzone krzywe dla czystych tonów różnią się od krzywych dla przypadkowego szumu. Ucho reaguje również gorzej na krótkie impulsy, poniżej 100 do 200 ms, niż na dźwięki ciągłe, tak że stwierdzono, że detektor quasi-szczytowy daje najbardziej reprezentatywne wyniki, gdy hałas zawiera kliknięcia lub impulsy, jak to często ma miejsce w przypadku hałasu w systemach cyfrowych. Z tych powodów opracowano zestaw subiektywnie ważnych technik pomiarowych i włączono je do standardów BS, IEC , EBU i ITU . Te metody pomiaru jakości dźwięku są używane przez inżynierów transmisji na całym świecie, a także przez niektórych profesjonalistów audio, chociaż starszy standard ważenia A dla tonów ciągłych jest nadal powszechnie używany przez innych.

Żaden pojedynczy pomiar nie może ocenić jakości dźwięku. Zamiast tego inżynierowie wykorzystują serię pomiarów do analizy różnych rodzajów degradacji, które mogą zmniejszyć wierność. Dlatego podczas testowania analogowej maszyny taśmowej konieczne jest przetestowanie kołysania i trzepotania oraz zmian prędkości taśmy w dłuższych okresach, a także zniekształceń i szumów. Podczas testowania systemu cyfrowego testowanie zmian prędkości jest zwykle uważane za niepotrzebne ze względu na dokładność zegarów w obwodach cyfrowych, ale często pożądane jest testowanie aliasingu i jittera taktowania , ponieważ spowodowały one słyszalną degradację w wielu systemach. ^{[ potrzebne źródło ]}

Gdy wykazano, że subiektywnie poprawne metody dobrze korelują z testami odsłuchowymi w szerokim zakresie warunków, wówczas takie metody są ogólnie przyjmowane jako preferowane. Standardowe metody inżynierskie nie zawsze są wystarczające przy porównywaniu podobnych z podobnymi. Na przykład jeden odtwarzacz CD może mieć wyższy zmierzony poziom hałasu niż inny odtwarzacz CD przy pomiarze metodą RMS lub nawet metodą RMS ważoną metodą A, ale brzmi ciszej i jest niższy, gdy stosuje się ważenie 468. Może to być spowodowane tym, że ma więcej szumów przy wysokich częstotliwościach, a nawet przy częstotliwościach powyżej 20 kHz, z których oba są mniej ważne, ponieważ ludzkie uszy są na nie mniej wrażliwe. (Zobacz kształtowanie szumów .) Ten efekt opisuje, jak działa Dolby B i dlaczego został wprowadzony. Hałas kasetowy, który był przeważnie o wysokiej częstotliwości i był nieunikniony, biorąc pod uwagę mały rozmiar i prędkość nagranej ścieżki, mógł być subiektywnie znacznie mniej ważny. Hałas brzmiał o 10 dB ciszej, ale pomiar nie był znacznie lepszy, chyba że zastosowano ważenie 468 zamiast ważenia A.

Mierzalna wydajność

Elektryka analogowa

Pasmo przenoszenia (FR): Ten pomiar informuje, w jakim zakresie częstotliwości poziom wyjściowy komponentu audio pozostanie w miarę stały (albo w określonym zakresie decybeli , albo nie więcej niż pewna liczba dB od amplitudy przy 1 kHz ). Niektóre komponenty audio, takie jak regulatory barwy dźwięku, są przeznaczone do regulacji głośności treści sygnału na określonych częstotliwościach, np. regulacja basów umożliwia tłumienie lub akcentowanie treści sygnału o niskiej częstotliwości, w którym to przypadku specyfikacja może określać pasmo przenoszenia przyjmowane z regulacja tonów „płaska” lub wyłączona. Przedwzmacniacze mogą również zawierać korektory , filtry np. do odtwarzania płyt LP wymagających korekcji pasma przenoszenia RIAA , w którym to przypadku specyfikacja może opisywać, jak bardzo pasmo odpowiada standardowi. Dla porównania, zakres częstotliwości to termin używany czasem w odniesieniu do głośników i innych przetworników w celu wskazania częstotliwości, które są użyteczne, bez zwykle określania zakresu decybeli. Pasmo przenoszenia mocy jest również związane z odpowiedzią częstotliwościową – wskazującą zakres częstotliwości użytecznych przy dużej mocy (ponieważ pomiary odpowiedzi częstotliwościowej są zwykle wykonywane przy niskich poziomach sygnału, gdzie ograniczenia szybkości narastania lub nasycenie transformatora nie byłyby problemem

. " pasmo przenoszenia nie zmieni wagi (tj. intensywności) zawartości sygnału w określonym zakresie częstotliwości. Zakres częstotliwości często określany dla urządzeń audio wynosi od 20 Hz do 20 kHz, co zasadniczo odzwierciedla zakres słyszalności człowieka (najwyższa słyszalna częstotliwość dla większości ludzi jest mniejsza niż 20 kHz, przy czym 16 kHz jest bardziej typowe). Komponenty o „płaskiej” charakterystyce częstotliwościowej są często opisywane jako liniowe. Większość komponentów audio zaprojektowano tak, aby działały liniowo w całym zakresie roboczym. Dobrze zaprojektowane solidne wzmacniacze stanu i odtwarzacze CD mogą mieć pasmo przenoszenia, które zmienia się tylko o 0,2 dB między 20 Hz a 20 kHz. Głośniki mają zwykle znacznie mniej płaskich odpowiedzi częstotliwościowych niż to.

Całkowite zniekształcenie harmoniczne (THD): Materiał muzyczny zawiera wyraźne tony, a niektóre rodzaje zniekształceń obejmują fałszywe tony o dwukrotnie lub trzykrotnie większej częstotliwości niż te tony. Takie harmonicznie powiązane zniekształcenie nazywane jest zniekształceniem harmonicznym. W przypadku wysokiej wierności zwykle oczekuje się, że będzie to < 1% dla urządzeń elektronicznych; elementy mechaniczne, takie jak głośniki, zwykle mają nieuniknione wyższe poziomy. Niskie zniekształcenia są stosunkowo łatwe do osiągnięcia w elektronice przy użyciu ujemnego sprzężenia zwrotnego , ale wykorzystanie w ten sposób wysokiego poziomu sprzężenia zwrotnego jest przedmiotem wielu kontrowersji wśród audiofilów . ^{[ potrzebne źródło ]} Zasadniczo wszystkie głośniki wytwarzają więcej zniekształceń niż elektronika, a zniekształcenia 1–5% nie są niczym niezwykłym przy umiarkowanie głośnych poziomach odsłuchu. Ludzkie uszy są mniej wrażliwe na zniekształcenia w zakresie niskich częstotliwości, a przy głośnym odtwarzaniu poziomy zwykle nie przekraczają 10%. Zniekształcenie, które tworzy tylko harmoniczne parzystego rzędu dla wejścia fali sinusoidalnej, jest czasami uważane za mniej uciążliwe niż zniekształcenie nieparzystego rzędu.

wyjściowa: Moc wyjściowa wzmacniaczy jest najlepiej mierzona i podawana jako maksymalna moc wyjściowa skuteczna ( RMS ) na kanał przy określonym poziomie zniekształceń przy określonym obciążeniu, co zgodnie z konwencją i przepisami rządowymi jest uważane za najbardziej miarodajną miarę mocy dostępne w sygnałach muzycznych, chociaż prawdziwa, nieprzecinająca się muzyka ma wysoki stosunek wartości szczytowej do średniej i zwykle uśrednia się znacznie poniżej możliwego maksimum. Powszechnie podawany pomiar PMPO (szczytowa moc wyjściowa muzyki) jest w dużej mierze bez znaczenia i często jest używany w literaturze marketingowej; pod koniec lat 60. kwestia ta była przedmiotem wielu kontrowersji, a rząd Stanów Zjednoczonych (FTA) zażądał podania wartości RMS dla wszystkich urządzeń o wysokiej wierności. Moc muzyki powraca w ostatnich latach. Zobacz także Moc audio .; Specyfikacje mocy wymagają określenia impedancji obciążenia, aw niektórych przypadkach podane zostaną dwie liczby (na przykład moc wyjściowa wzmacniacza mocy do głośników będzie zwykle mierzona przy 4 i 8 omach ) . Aby dostarczyć maksymalną moc do obciążenia, impedancja sterownika powinna być złożonym koniugatem impedancji obciążenia. W przypadku obciążenia czysto rezystancyjnego rezystancja sterownika powinna być równa rezystancji obciążenia, aby uzyskać maksymalną moc wyjściową. Nazywa się to dopasowaniem impedancji .

Zniekształcenia intermodulacyjne (IMD): Zniekształcenia, które nie są harmonicznie związane ze wzmacnianym sygnałem, to zniekształcenia intermodulacyjne. Jest to miara poziomu fałszywych sygnałów wynikających z niepożądanej kombinacji sygnałów wejściowych o różnych częstotliwościach. Efekt ten wynika z nieliniowości w układzie. Wystarczająco wysoki poziom ujemnego sprzężenia zwrotnego może zmniejszyć ten efekt we wzmacniaczu. Wielu uważa, że lepiej jest projektować elektronikę w taki sposób, aby zminimalizować poziom sprzężenia zwrotnego, chociaż jest to trudne do osiągnięcia przy spełnieniu innych wymagań dotyczących wysokiej dokładności. Intermodulacja w głośnikach jest, podobnie jak w przypadku zniekształceń harmonicznych, prawie zawsze większa niż w większości urządzeń elektronicznych. IMD wzrasta wraz z wychyleniem stożka. Zmniejszenie przepustowości sterownika bezpośrednio zmniejsza IMD. Osiąga się to poprzez podzielenie pożądanego zakresu częstotliwości na osobne pasma i zastosowanie oddzielnych sterowników dla każdego pasma częstotliwości oraz podanie ich przez sieć filtrów zwrotnicy . Filtry crossover o stromym zboczu są najbardziej skuteczne w redukcji IMD, ale mogą być zbyt drogie do wdrożenia przy użyciu komponentów wysokoprądowych i mogą wprowadzać zniekształcenia dzwonienia. Zniekształcenia intermodulacyjne w głośnikach z wieloma przetwornikami można znacznie zmniejszyć za pomocą aktywnej zwrotnicy , chociaż znacznie zwiększa to koszt i złożoność systemu.

Szum: Poziom niepożądanego szumu generowanego przez sam system lub przez zakłócenia z zewnętrznych źródeł dodawane do sygnału. Buczenie zwykle odnosi się do szumu tylko przy częstotliwościach linii elektroenergetycznej (w przeciwieństwie do białego szumu szerokopasmowego ), który jest wprowadzany przez indukcję sygnałów linii elektroenergetycznej na wejściach stopni wzmocnienia, z nieodpowiednio regulowanych zasilaczy lub złego uziemienia komponentów.

Przesłuch: Wprowadzenie szumu (z innego kanału sygnałowego) spowodowanego przez prądy doziemne, indukcyjność błądzącą lub pojemność między komponentami lub liniami. Przesłuch zmniejsza, czasami zauważalnie, separację między kanałami (np. w systemie stereo). Pomiar przesłuchu daje wartość w dB odnoszącą się do nominalnego poziomu sygnału w ścieżce odbierającej zakłócenia. Przesłuch jest zwykle problemem tylko w sprzęcie, który przetwarza wiele kanałów audio w tej samej obudowie.

Współczynnik tłumienia w trybie wspólnym (CMRR): W zbalansowanych systemach audio na wejściach występują równe i przeciwne sygnały (tryb różnicowy), a wszelkie zakłócenia nałożone na oba przewody zostaną odjęte, eliminując te zakłócenia (tj. w trybie wspólnym) . CMRR jest miarą zdolności systemu do ignorowania takich zakłóceń, a zwłaszcza szumu na jego wejściu. Zasadniczo ma to znaczenie tylko w przypadku długich linii na wejściu lub gdy występują problemy z pętlą uziemienia . Wejścia niezbalansowane nie mają rezystancji w trybie wspólnym; szum indukowany na ich wejściach pojawia się bezpośrednio jako szum lub buczenie.

Zakres dynamiczny i stosunek sygnału do szumu (SNR): Różnica między maksymalnym poziomem, jaki komponent może przyjąć, a poziomem szumu, który generuje. Szum wejściowy nie jest uwzględniany w tym pomiarze. Jest mierzony w dB.; Zakres dynamiki odnosi się do stosunku maksymalnej do minimalnej głośności w danym źródle sygnału (np. muzyce lub materiale programowym), a ten pomiar określa również maksymalny zakres dynamiki, jaki może przenosić system audio. Jest to stosunek (zwykle wyrażony w dB ) między poziomem szumów urządzenia bez sygnału a maksymalnym sygnałem (zwykle sinusoidą ) , który może być emitowany przy określonym (niskim) poziomie zniekształceń.; Od początku lat 90. kilka autorytetów, w tym Towarzystwo Inżynierii Dźwiękowej, zaleca wykonywanie pomiarów zakresu dynamicznego przy obecności sygnału audio. Pozwala to uniknąć wątpliwych pomiarów opartych na użyciu pustych nośników lub obwodów wyciszających.

Stosunek sygnału do szumu (SNR) to jednak stosunek poziomu szumów do dowolnego poziomu odniesienia lub poziomu wyrównania . W „profesjonalnym” sprzęcie rejestrującym ten poziom odniesienia wynosi zwykle +4 dBu (IEC 60268-17), choć czasami 0 dBu (Wielka Brytania i Europa – standardowy poziom wyrównania EBU). „Poziom testowy”, „poziom pomiarowy” i „poziom zestawienia” oznaczają różne rzeczy, często prowadząc do nieporozumień. W sprzęcie „konsumenckim” nie istnieje żaden standard, chociaż powszechne są -10 dBV i -6 dBu.

Różne nośniki charakteryzują się różnymi poziomami szumu i zapasu . Chociaż wartości różnią się znacznie w zależności od jednostki, typowa kaseta analogowa może dać 60 dB , a płyta CD prawie 100 dB. Większość nowoczesnych wzmacniaczy wysokiej jakości ma zakres dynamiczny >110 dB, który jest zbliżony do ludzkiego ucha , zwykle przyjmowany jako około 130 dB. Zobacz Poziomy programu .

Zniekształcenie fazowe , opóźnienie grupowe i opóźnienie fazowe: Idealny komponent audio zachowa spójność fazową sygnału w całym zakresie częstotliwości. Zniekształcenia fazowe mogą być niezwykle trudne do zmniejszenia lub wyeliminowania. Ludzkie ucho jest w dużej mierze niewrażliwe na zniekształcenia fazowe, chociaż jest wyjątkowo wrażliwe na względne zależności fazowe w słyszanych dźwiękach. Złożona natura naszej wrażliwości na błędy fazy, w połączeniu z brakiem wygodnego testu, który zapewnia łatwo zrozumiałą ocenę jakości, jest powodem, dla którego nie jest to część konwencjonalnych specyfikacji audio. ^{[ Potrzebne źródło ]} Systemy głośnikowe z wieloma przetwornikami mogą mieć złożone zniekształcenia fazowe, spowodowane lub korygowane przez zwrotnice, rozmieszczenie przetworników i zachowanie fazowe konkretnego przetwornika.

Odpowiedź przejściowa: System może mieć niskie zniekształcenia dla sygnału w stanie ustalonym, ale nie przy nagłych stanach przejściowych. We wzmacniaczach problem ten można w niektórych przypadkach przypisać zasilaczom, niewystarczającej wydajności w zakresie wysokich częstotliwości lub nadmiernemu ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu. Powiązane pomiary to prędkość narastania i czas narastania . Zniekształcenie odpowiedzi przejściowej może być trudne do zmierzenia. Stwierdzono, że wiele skądinąd dobrych projektów wzmacniaczy mocy ma niewystarczające szybkości narastania, jak na współczesne standardy. W głośnikach na charakterystykę transjentów wpływa masa i rezonans przetworników i obudów oraz opóźnienie grupowe i fazowe wprowadzone przez filtrowanie zwrotnicy lub nieodpowiednie wyrównanie czasowe przetworników głośnika. Większość głośników generuje znaczne ilości zniekształceń przejściowych, chociaż niektóre konstrukcje są na to mniej podatne (np. głośniki elektrostatyczne , głośniki wysokotonowe z łukiem plazmowym , głośniki wysokotonowe wstęgowe i obudowy tubowe z wieloma punktami wejścia ).

Współczynnik tłumienia: Ogólnie uważa się, że wyższa liczba jest lepsza. Jest to miara tego, jak dobrze wzmacniacz mocy kontroluje niepożądany ruch głośnika . Wzmacniacz musi być w stanie tłumić rezonanse spowodowane ruchem mechanicznym (np. bezwładnością ) stożka głośnika, zwłaszcza głośnika niskotonowego o większej masie. W przypadku konwencjonalnych przetworników głośnikowych wymaga to zasadniczo upewnienia się, że impedancja wyjściowa wzmacniacza jest bliska zeru oraz że przewody głośnikowe są wystarczająco krótkie i mają wystarczająco dużą średnicę. Współczynnik tłumienia to stosunek impedancji wyjściowej wzmacniacza i kabli połączeniowych do rezystancji DC cewki drgającej , co oznacza, że długie przewody głośnikowe o wysokiej rezystancji zmniejszą współczynnik tłumienia. Współczynnik tłumienia 20 lub większy jest uważany za wystarczający dla systemów nagłośnienia na żywo , ponieważ SPL ruchu przetwornika związanego z bezwładnością jest o 26 dB niższy niż poziom sygnału i nie będzie słyszalny. Ujemne sprzężenie zwrotne we wzmacniaczu obniża jego efektywną impedancję wyjściową, a tym samym zwiększa współczynnik tłumienia.

Mechaniczny

Kołysanie i trzepotanie: Pomiary te są związane z fizycznym ruchem elementu, w dużej mierze mechanizmu napędowego nośników analogowych , takich jak płyty winylowe i taśma magnetyczna . „Wow” to mała zmiana prędkości (kilka Hz), spowodowana długotrwałym dryftem prędkości silnika napędowego, podczas gdy „trzepotanie” to większa zmiana prędkości (kilkadziesiąt Hz), zwykle spowodowana defektami mechanicznymi, takimi jak okrągłości kabestanu mechanizmu transportu taśmy. Pomiar podawany jest w %, a im niższa liczba, tym lepiej.

Dudnienie: Miara szumu o niskiej częstotliwości (dziesiątki Hz) generowanego przez gramofon analogowego systemu odtwarzania. Jest to spowodowane niedoskonałymi łożyskami, nierównymi uzwojeniami silnika, drganiami pasm napędowych w niektórych gramofonach, drganiami pomieszczenia (np. od ruchu ulicznego) przenoszonymi przez mocowanie gramofonu, a więc na wkładkę gramofonową. Niższa liczba jest lepsza.

Cyfrowy

Należy zauważyć, że systemy cyfrowe nie cierpią z powodu wielu z tych efektów na poziomie sygnału, chociaż te same procesy zachodzą w obwodach, ponieważ obsługiwane dane są symboliczne . Dopóki symbol przetrwa transfer między komponentami i może być doskonale zregenerowany (np. za pomocą kształtowania impulsów ), same dane są doskonale utrzymywane. Dane są zazwyczaj buforowane w pamięci i taktowane przez bardzo precyzyjny oscylator kwarcowy . Dane zwykle nie degenerują się, ponieważ przechodzą przez wiele etapów, ponieważ każdy etap regeneruje nowe symbole do transmisji.

Systemy cyfrowe mają swoje własne problemy. Digitalizacja dodaje szum , który jest mierzalny i zależy od głębi bitowej dźwięku w systemie, niezależnie od innych problemów z jakością. Błędy czasowe w zegarach próbkujących ( jitter ) skutkują nieliniowymi zniekształceniami (modulacja FM) sygnału. Jeden pomiar jakości dla systemu cyfrowego (Bit Error Rate) odnosi się do prawdopodobieństwa wystąpienia błędu w transmisji lub odbiorze. Inne wskaźniki jakości systemu są definiowane przez częstotliwość próbkowania i głębię bitową . Ogólnie rzecz biorąc, systemy cyfrowe są znacznie mniej podatne na błędy niż systemy analogowe; Jednak prawie wszystkie systemy cyfrowe mają analogowe wejścia i/lub wyjścia, a na pewno wszystkie te, które wchodzą w interakcje ze światem analogowym, mają je. Te analogowe komponenty systemu cyfrowego mogą podlegać efektom analogowym i potencjalnie zagrozić integralności dobrze zaprojektowanego systemu cyfrowego.

Jitter: Miara zmienności okresu (jitter okresowy) i bezwzględnego taktowania (jitter losowy) między zmierzonym taktowaniem zegara a zegarem idealnym. Mniejszy jitter jest generalnie lepszy dla systemów próbkowania.

Częstotliwość próbkowania: Określenie szybkości, z jaką wykonywane są pomiary sygnału analogowego. Jest to mierzone w próbkach na sekundę lub hercach . Wyższa częstotliwość próbkowania zapewnia większą całkowitą szerokość pasma lub pasmo przepustowe i pozwala na zastosowanie mniej stromych filtrów antyaliasingowych/przeciwobrazowych w paśmie zaporowym, co z kolei może poprawić ogólną liniowość fazową w paśmie przepustowym .

Głębia bitowa: W dźwięku z modulacją impulsowo-kodową głębia bitowa to liczba bitów informacji w każdej próbce . Kwantyzacja , proces stosowany w cyfrowym próbkowaniu dźwięku, powoduje błąd w zrekonstruowanym sygnale . Stosunek sygnału do szumu kwantyzacji jest wielokrotnością głębi bitowej.

Płyty Audio CD wykorzystują 16-bitową głębię bitową, podczas gdy płyty DVD-Video i Blu-ray mogą wykorzystywać dźwięk 24-bitowy. Maksymalny zakres dynamiki systemu 16-bitowego wynosi około 96 dB, podczas gdy dla systemu 24-bitowego jest to około 144 dB.

Dither może być używany w masteringu audio do randomizacji błędu kwantyzacji , a niektóre systemy ditheringu wykorzystują kształtowanie szumu do kształtu widmowego szumu tła kwantyzacji. Zastosowanie kształtowanego ditheringu może zwiększyć efektywny zakres dynamiki 16-bitowego dźwięku do około 120 dB.

Aby obliczyć maksymalny teoretyczny zakres dynamiczny systemu cyfrowego ( Stosunek sygnału do szumu kwantyzacji (SQNR)), użyj następującego algorytmu dla głębi bitowej Q:

{\ Displaystyle \ operatorname {SQNR} = 20 \ log _ {10} (2 ^ {Q}) \ około 6,02 \ cdot Q \ \ operatorname {dB} \, \!} Przykład: system 16

- bitowy ma 2 ¹⁶ różnych możliwości, od 0 do 65 535. Najmniejszy sygnał bez ditheringu to 1, więc liczba różnych poziomów jest o jeden mniejsza, 2 ¹⁶ − 1.

Tak więc dla 16-bitowego systemu cyfrowego zakres dynamiki wynosi 20·log(2 ¹⁶ − 1) ≈ 96 dB.

Przykładowa dokładność/synchronizacja: Nie tyle specyfikacja, co umiejętność. Ponieważ każde niezależne cyfrowe urządzenie audio jest obsługiwane przez własny oscylator kwarcowy i nie ma dwóch dokładnie takich samych kryształów, częstotliwość próbkowania będzie nieco inna. Spowoduje to, że z czasem urządzenia będą się od siebie oddalać. Skutki tego mogą być różne. Jeśli jedno urządzenie cyfrowe jest używane do monitorowania innego urządzenia cyfrowego, spowoduje to przerwy lub zniekształcenia dźwięku, ponieważ jedno urządzenie będzie generować więcej lub mniej danych niż drugie w jednostce czasu. Jeśli dwa niezależne urządzenia nagrywają w tym samym czasie, jedno z nich będzie z czasem coraz bardziej opóźniać drugie. Efekt ten można obejść za pomocą zegara słownego . Można go również korygować w domenie cyfrowej za pomocą algorytmu korekcji dryftu. Taki algorytm porównuje względne szybkości dwóch lub więcej urządzeń i odrzuca lub dodaje próbki ze strumieni wszystkich urządzeń, które oddalają się zbyt daleko od urządzenia głównego. Częstotliwość próbkowania będzie również nieznacznie zmieniać się w czasie, ponieważ kryształy zmieniają temperaturę itp. Zobacz także przywracanie zegara

Liniowość: Nieliniowość różnicowa i nieliniowość całkowa to dwa pomiary dokładności przetwornika analogowo-cyfrowego . Zasadniczo mierzą one, jak bliskie są poziomy progowe dla każdego bitu względem teoretycznych poziomów równomiernie rozmieszczonych.

Automatyczne testowanie sekwencji

Testy sekwencyjne wykorzystują określoną sekwencję sygnałów testowych do odpowiedzi częstotliwościowej, szumów, zniekształceń itp., generowanych i mierzonych automatycznie w celu przeprowadzenia pełnej kontroli jakości elementu wyposażenia lub ścieżki sygnału. Pojedyncza 32-sekundowa sekwencja została znormalizowana przez EBU w 1985 roku i obejmowała 13 tonów (40 Hz – 15 kHz przy -12 dB) do pomiaru odpowiedzi częstotliwościowej, dwa tony do zniekształceń (1024 Hz/60 Hz przy +9 dB) plus przesłuch i testy kompandera. Ta sekwencja, która rozpoczęła się od FSK 110 bodów do celów synchronizacji, stała się również standardem CCITT O.33 w 1985 roku.

Lindos Electronics rozszerzył tę koncepcję, zachowując koncepcję FSK i wynalazł segmentowe testy sekwencyjne, które dzieliły każdy test na „segment” rozpoczynający się od znaku identyfikującego przesyłanego jako FSK 110 bodów, tak aby można je było uznać za „cegiełki” do kompletny test dostosowany do konkretnej sytuacji. Niezależnie od wybranego miksu, FSK zapewnia zarówno identyfikację, jak i synchronizację dla każdego segmentu, dzięki czemu testy sekwencji przesyłane przez sieci, a nawet łącza satelitarne, są automatycznie reagowane przez sprzęt pomiarowy. Tak więc TUND reprezentuje sekwencję złożoną z czterech segmentów, które testują poziom dopasowania , pasmo przenoszenia , szum i zniekształcenia w czasie krótszym niż minuta, z wieloma innymi testami, takimi jak Wow and flutter , Headroom i Crosstalk , również dostępnymi w segmentach, jak również cały. ^{[ potrzebne źródło ]}

System testowania sekwencji Lindos jest obecnie „de facto” standardem ^{[ potrzebne źródło ]} w transmisji i wielu innych obszarach testowania dźwięku, z ponad 25 różnymi segmentami rozpoznawanymi przez zestawy testowe Lindos, a standard EBU nie jest już używany.

Niekwantyfikowalne?

Wiele komponentów audio jest testowanych pod kątem wydajności przy użyciu obiektywnych i wymiernych pomiarów, np. THD, zakresu dynamicznego i odpowiedzi częstotliwościowej. Niektórzy uważają, że obiektywne pomiary są przydatne i często dobrze odnoszą się do subiektywnej wydajności, tj. jakości dźwięku odczuwanej przez słuchacza. Floyd Toole dogłębnie ocenił głośniki w badaniach inżynierii akustycznej . W recenzowanym czasopiśmie naukowym Toole przedstawił ustalenia, że badani mają szereg umiejętności odróżniania dobrych głośników od złych oraz że ślepe testy odsłuchowe są bardziej wiarygodne niż testy widzące. Odkrył, że badani mogą dokładniej dostrzegać różnice w jakości głośników podczas monofonicznego przez pojedynczy głośnik, podczas gdy subiektywne postrzeganie dźwięku stereofonicznego jest bardziej uzależnione od efektów pomieszczenia. W jednym z artykułów Toole'a wykazano, że obiektywne pomiary wydajności głośników odpowiadają subiektywnym ocenom w testach odsłuchowych.

Niektórzy twierdzą, że ponieważ ludzki słuch i percepcja nie są w pełni zrozumiałe, doświadczenie słuchacza powinno być cenione ponad wszystko. Jest to często spotykane w świecie high-endowego domowego sprzętu audio ^{[ potrzebne źródło ]} . Kwestionowana jest użyteczność ślepych testów odsłuchowych i powszechnych obiektywnych pomiarów wydajności, np. THD. Na przykład zniekształcenie zwrotnicy przy danym THD jest znacznie bardziej słyszalne niż zniekształcenie obcinania przy tym samym THD, ponieważ wytwarzane harmoniczne mają wyższe częstotliwości. Nie oznacza to, że wada jest w jakiś sposób niewymierna lub niemierzalna; tylko, że pojedynczy numer THD jest niewystarczający do jego określenia i należy go interpretować ostrożnie. Pomiary THD przy różnych poziomach wyjściowych ujawniłyby, czy zniekształcenia są przesterowane (co zwiększa się wraz z poziomem), czy zwrotnicą (które zmniejsza się wraz z poziomem).

Niezależnie od poglądu, niektóre pomiary były historycznie preferowane. Na przykład THD to średnia z liczby równorzędnych harmonicznych, mimo że badania ^{[ potrzebne źródło ]} wskazują, że harmoniczne niższego rzędu są trudniejsze do usłyszenia na tym samym poziomie w porównaniu z harmonicznymi wyższego rzędu. Ponadto mówi się, że harmoniczne parzystego rzędu są generalnie trudniejsze do usłyszenia niż nieparzyste. Opublikowano wiele formuł, które próbują skorelować THD z rzeczywistą słyszalnością, jednak żadna nie znalazła powszechnego zastosowania. ^{[ potrzebne źródło ]}

Magazyn konsumencki Stereophile promuje twierdzenie, że entuzjaści domowego sprzętu audio wolą testy wzrokowe niż testy w ciemno.

Zobacz też

Audio Engineer's Reference Book , drugie wydanie 1999, pod redakcją Michaela Talbota Smitha, Focal Press

Linki zewnętrzne

Pomiary NL / DNL dla szybkich przetworników analogowo-cyfrowych (ADC) w Wayback Machine (archiwum 2008-05-11)
Specyfikacje audio autorstwa Dennisa Bohna, Rane Corporation, RaneNote 145 w Wayback Machine (archiwum 23.02.2014)
Cepstral Loudness Enhanced Algorytm dla Rub & Buzz