Měření Audio systému
Analog electricalEdit
Frequency response (FR) toto měření vám řekne, v jakém kmitočtovém rozsahu zůstane výstupní úroveň zvukové komponenty přiměřeně konstantní (buď v určeném rozsahu decibelů, nebo ne více než určitý počet dB od amplitudy při 1kHz). Některé zvukové komponenty, jako jsou ovládací prvky tónů, jsou navrženy tak, aby upravovaly hlasitost obsahu signálu na určitých frekvencích, např., basové ovládání umožňuje útlum nebo zvýraznění nízkofrekvenčního obsahu signálu, v takovém případě může SPECIFIKACE specifikovat Frekvenční odezva je přijata s ovládacími prvky tónu „ploché“ nebo zakázáno. Předzesilovače mohou také obsahovat ekvalizéry, filtry například pro přehrávání LP vyžadujících korekci frekvenční odezvy RIAA, v takovém případě může SPECIFIKACE popsat, jak úzce odpovídá odezva standardu. Pro srovnání, Frekvenční rozsah je termín, který se někdy používá pro reproduktory a jiné převodníky k označení použitelných frekvencí, aniž by se normálně určoval rozsah decibelů. Výkonová šířka pásma také souvisí s frekvenční odezvou-udávající rozsah frekvencí použitelných při vysokém výkonu (protože měření frekvenční odezvy se obvykle provádí při nízkých úrovních signálu, kde by omezení rychlosti otáčení nebo saturace transformátoru nebyly problémem. Složka, která má „plochou“ frekvenční odezvu, nezmění váhu (tj., intenzita) obsahu signálu v zadaném frekvenčním rozsahu. Frekvenční rozsah často specifikovaný pro zvukové komponenty je mezi 20 Hz až 20 kHz, což široce odráží rozsah lidského sluchu (nejvyšší slyšitelná frekvence pro většinu lidí je menší než 20 kHz, přičemž typičtější je 16 kHz). Komponenty s „plochými“ frekvenčními odezvami jsou často popisovány jako lineární. Většina zvukových komponent je navržena tak, aby byla lineární v celém svém provozním rozsahu. Dobře navržené polovodičové zesilovače a CD přehrávače mohou mít frekvenční odezvu, která se liší pouze 0.2 dB mezi 20 Hz až 20 kHz. Reproduktory mají tendenci mít podstatně méně plochých frekvenčních odpovědí než toto. Hudební materiál Total harmonic distortion (THD) obsahuje odlišné tóny a některé druhy zkreslení zahrnují falešné tóny při dvojnásobné nebo trojnásobné frekvenci těchto tónů. Takové harmonicky související zkreslení se nazývá harmonické zkreslení. U vysoké věrnosti se obvykle očekává, že u elektronických zařízení bude < 1%; mechanické prvky, jako jsou reproduktory, mají obvykle nevyhnutelné vyšší úrovně. Nízké zkreslení je relativně snadné dosáhnout v elektronice s použitím negativní zpětné vazby, ale použití vysoké úrovně zpětné vazby tímto způsobem bylo předmětem mnoha kontroverzí mezi audiofily. V podstatě všechny reproduktory produkují více zkreslení než elektronika a 1-5% zkreslení není při mírně hlasitých poslechových úrovních neslýchané. Lidské uši jsou méně citlivé na zkreslení v nízkých frekvencích a hladiny se obvykle očekávají pod 10% při hlasitém přehrávání. Zkreslení, které vytváří pouze harmonické sudého řádu pro vstup sinusové vlny, je někdy považováno za méně obtěžující než zkreslení lichého řádu. Výstupní výkon výstupní výkon zesilovačů je ideálně měřen a uváděn jako maximální kořenový Střední kvadratický (RMS) výkon na kanál, při určité úrovni zkreslení při určité zátěži, což je podle konvencí a vládního nařízení považováno za nejvýznamnější měřítko výkonu dostupného na hudebních signálech, i když skutečná, neřízená hudba má vysoký poměr mezi špičkou a průměrem a obvykle průměry výrazně pod maximální možnou hodnotou. Běžně dané měření PMPO (peak music power out) je do značné míry bezvýznamné a často se používá v marketingové literatuře; na konci 1960ů došlo k mnoha sporům o tento bod a vláda USA (FTA) vyžadovala, aby údaje RMS byly citovány pro všechna zařízení s vysokou věrností. Hudební síla se v posledních letech vrací. Viz také Audio power. Specifikace výkonu vyžadují specifikaci impedance zátěže a v některých případech budou uvedeny dvě čísla (například výstupní výkon výkonového zesilovače pro reproduktory bude obvykle měřen při 4 a 8 ohmech). Pro maximální výkon zátěže by impedance řidiče měla být složitým konjugátem impedance zátěže. V případě čistě odporového zatížení by měl být odpor řidiče roven odporu zátěže, aby se dosáhlo maximálního výstupního výkonu. Toto se označuje jako impedanční přizpůsobení. Intermodulační zkreslení (IMD) zkreslení, které není harmonicky spojeno se zesíleným signálem, je intermodulační zkreslení. Jedná se o míru úrovně rušivých signálů vyplývajících z nežádoucí kombinace různých frekvenčních vstupních signálů. Tento efekt vyplývá z nelinearit v systému. Dostatečně vysoká úroveň negativní zpětné vazby může tento účinek v zesilovači snížit. Mnozí věří, že je lepší navrhnout elektroniku tak, aby se minimalizovala úroveň zpětné vazby, i když je to obtížné dosáhnout při splnění dalších požadavků na vysokou přesnost. Intermodulace v reproduktorových ovladačích je, stejně jako u harmonického zkreslení, téměř vždy větší než ve většině elektroniky. IMD se zvyšuje s kuželovou exkurzí. Snížení šířky pásma řidiče přímo snižuje IMD. Toho je dosaženo rozdělením požadovaného frekvenčního rozsahu do samostatných pásem a použitím samostatných ovladačů pro každé pásmo frekvencí a jejich přiváděním přes síť crossoverových filtrů. Strmý svah crossover filtry jsou nejúčinnější při IMD redukce, ale může být příliš nákladné realizovat pomocí vysoce proudových komponent a může zavést vyzvánění zkreslení. Intermodulační zkreslení v reproduktorech s více ovladači může být výrazně sníženo použitím aktivního crossoveru, i když výrazně zvyšuje náklady a složitost systému. Hluk úroveň nežádoucího šumu generovaného samotným systémem nebo rušením z externích zdrojů přidaných do signálu. Hum obvykle označuje šum pouze na frekvencích elektrického vedení (na rozdíl od širokopásmového bílého šumu), který je zaveden indukcí signálů elektrického vedení do vstupů stupňů zisku. Nebo z nedostatečně regulovaných zdrojů napájení. Přeslechy zavedení šumu (z jiného signálního kanálu) způsobené zemními proudy, bloudivou indukčností nebo kapacitou mezi komponenty nebo linkami. Crosstalk snižuje, někdy znatelně, oddělení mezi kanály (např., ve stereo systému). Měření přeslechy poskytuje hodnotu v dB vzhledem k Jmenovité úrovni signálu v cestě přijímající rušení. Crosstalk je obvykle problém pouze v zařízení, které zpracovává více zvukových kanálů ve stejném podvozku. Common-mode rejection ratio (CMRR) ve vyvážených zvukových systémech jsou ve vstupech stejné a opačné signály (difference-mode) a jakékoli rušení uložené na obou vodičích bude odečteno, což ruší toto rušení (tj. CMRR je měřítkem schopnosti systému ignorovat takové rušení a zejména hučení na jeho vstupu. Obecně je to významné pouze u dlouhých čar na vstupu, nebo když existují některé druhy problémů se zemní smyčkou. Nevyvážené vstupy nemají společný odpor režimu; indukovaný šum na jejich vstupech se objevuje přímo jako šum nebo hučení. Dynamický rozsah a poměr signálu k šumu (SNR) rozdíl mezi maximální úrovní, kterou může komponenta pojmout, a úrovní hluku, kterou produkuje. Vstupní šum se při tomto měření nepočítá. Měří se v dB. Dynamický rozsah označuje poměr maximální a minimální hlasitosti v daném zdroji signálu (např. hudba nebo programový materiál) a toto měření také kvantifikuje maximální dynamický rozsah, který může audio systém nést. Jedná se o poměr (obvykle vyjádřený v dB) mezi hlukovou podlahou zařízení bez signálu a maximálním signálem (obvykle sinusovou vlnou), který může být vyveden na určené (nízké) úrovni zkreslení. Od počátku 1990 bylo doporučeno několika autoritami, včetně Audio Engineering Society, aby měření dynamického rozsahu byla prováděna s přítomným zvukovým signálem. Tím se zabrání sporným měřením založeným na použití prázdných médií nebo tlumicích obvodů. Poměr signálu k šumu (SNR) je však poměr mezi hlukovou podlahou a libovolnou referenční úrovní nebo úrovní zarovnání. V“ profesionálním “ záznamovém zařízení je tato referenční úroveň obvykle +4 dBu (IEC 60268-17), i když někdy 0 dBu (standardní úroveň zarovnání UK a Evropa – EBU). „Zkušební úroveň“, „úroveň měření“ a „úroveň sestavení“ znamenají různé věci, které často vedou ke zmatku. V“ spotřebním “ zařízení neexistuje žádný standard, ačkoli -10 dBV a -6 dBu jsou běžné. Různá média charakteristicky vykazují různé množství hluku a světlou výšku. Ačkoli se hodnoty mezi jednotkami velmi liší, typická analogová kazeta může dát 60 dB, CD téměř 100 dB. Většina moderních kvalitních zesilovačů má >110 dB dynamický rozsah, který se blíží k lidskému uchu, obvykle se považuje za přibližně 130 dB. Viz úrovně programu. Fázové zkreslení, skupinové zpoždění, a fázové zpoždění perfektní zvuková složka udrží fázovou soudržnost signálu v celém rozsahu frekvencí. Fázové zkreslení může být velmi obtížné snížit nebo odstranit. Lidské ucho je do značné míry necitlivé na fázové zkreslení, i když je nádherně citlivé na relativní fázové vztahy v slyšených zvucích. Složitá povaha naší citlivosti na fázové chyby spolu s nedostatkem vhodného testu, který poskytuje snadno srozumitelné hodnocení kvality, je důvodem, že není součástí konvenčních zvukových specifikací. Systémy reproduktorů s více ovladači mohou mít složitá fázová zkreslení způsobená nebo opravená crossovery, umístěním řidiče a fázovým chováním konkrétního řidiče. Přechodová odezva systém může mít nízké zkreslení signálu v ustáleném stavu, ale ne na náhlých přechodech. V zesilovačích lze tento problém v některých případech vysledovat k napájecím zdrojům, k nedostatečnému vysokofrekvenčnímu výkonu nebo k nadměrné negativní zpětné vazbě. Související měření jsou zabil rychlost a doba náběhu. Zkreslení v přechodné odezvě může být obtížné měřit. Bylo zjištěno, že mnoho jinak dobrých návrhů výkonových zesilovačů má podle moderních standardů nedostatečné rychlosti zabití. U reproduktorů je výkon přechodné odezvy ovlivněn hmotností a rezonancemi ovladačů a skříní a skupinovým zpožděním a fázovým zpožděním zavedeným filtrováním křížení nebo nedostatečným časovým zarovnáním ovladačů reproduktoru. Většina reproduktorů vytváří značné množství přechodného zkreslení ,i když některé konstrukce jsou k tomu méně náchylné (např. elektrostatické reproduktory,plazmové obloukové výškové reproduktory, výškové pásky a kryty rohů s více vstupními body). Tlumící faktor vyšší číslo je obecně považováno za lepší. Toto je měřítko toho, jak dobře výkonový zesilovač řídí nežádoucí pohyb ovladače reproduktoru. Zesilovač musí být schopen potlačit rezonance způsobené mechanickým pohybem (např. setrvačností) kužele reproduktoru, zejména nízkofrekvenčního měniče s větší hmotností. U běžných ovladačů reproduktorů to v podstatě zahrnuje zajištění toho, aby výstupní impedance zesilovače byla blízká nule a aby vodiče reproduktorů byly dostatečně krátké a měly dostatečně velký průměr. Tlumicí faktor je poměr výstupní impedance zesilovače a propojovacích kabelů k stejnosměrnému odporu hlasové cívky, což znamená, že dlouhé, vysoce odporové vodiče reproduktorů sníží tlumicí faktor. Tlumicí faktor 20 nebo vyšší je považován za vhodný pro systémy zesílení živého zvuku, protože SPL pohybu řidiče souvisejícího se setrvačností je o 26 dB menší než úroveň signálu a nebude slyšet. Negativní zpětná vazba v zesilovači snižuje jeho efektivní výstupní impedanci a tím zvyšuje jeho tlumicí faktor.
MechanicalEdit
Wow a flutter tato měření souvisí s fyzickým pohybem v komponentě, převážně s mechanismem pohonu analogových médií, jako jsou vinylové desky a magnetická páska. „Wow“ je pomalá rychlost (několik Hz) variace, způsobené dlouhodobějším posunem otáček hnacího motoru, zatímco „flutter“ je rychlejší rychlost (několik desítek Hz) variace, obvykle způsobené mechanickými vadami, jako je mimo kulatost pouzdra mechanismu transportu pásky. Měření je uvedeno v % a nižší číslo je lepší. Rumble míra nízkofrekvenčního (mnoho desítek Hz) šumu přispěla gramofonem analogového přehrávacího systému. Je to způsobeno nedokonalými ložisky, nerovnoměrnými vinutími motoru, vibracemi v hnacích pásmech u některých gramofonů, vibracemi v místnosti (např. z provozu), které jsou přenášeny montáží gramofonu a tak do phono kazety. Nižší číslo je lepší.
DigitalEdit
Všimněte si, že digitální systémy netrpí mnoha z těchto efektů na úrovni signálu, ačkoli stejné procesy se vyskytují v obvodech, protože zpracovávaná data jsou symbolická. Dokud symbol přežije přenos mezi komponentami a může být dokonale regenerován (např. technikami tvarování pulsů), jsou data sama o sobě dokonale udržována. Data jsou obvykle ukládána do vyrovnávací paměti a jsou taktována velmi přesným krystalovým oscilátorem. Data obvykle nedegenerují, protože procházejí mnoha fázemi, protože každá fáze regeneruje nové symboly pro přenos.
Digitální systémy mají své vlastní problémy. Digitalizace přidává šum, který je měřitelný a závisí na zvukové bitové hloubce systému, bez ohledu na další problémy s kvalitou. Chyby časování ve vzorkovacích hodinách (jitter) vedou k nelineárnímu zkreslení (FM modulace) signálu. Jedno měření kvality pro digitální systém (bitová chybovost) se týká pravděpodobnosti chyby v přenosu nebo příjmu. Další metriky kvality systému jsou definovány vzorkovací frekvencí a bitovou hloubkou. Obecně platí, že digitální systémy jsou mnohem méně náchylné k chybám než analogové systémy; téměř všechny digitální systémy však mají analogové vstupy a / nebo výstupy a určitě všechny ty, které interagují s analogovým světem. Tyto analogové komponenty digitálního systému mohou trpět analogovými účinky a potenciálně ohrozit integritu dobře navrženého digitálního systému.
Jitter měření změny periody (periodický jitter) a absolutního časování (náhodný jitter) mezi měřeným časováním hodin versus ideální hodiny. Méně chvění je obecně lepší pro systémy odběru vzorků. Vzorkovací frekvence SPECIFIKACE rychlosti měření analogového signálu. To se měří ve vzorcích za sekundu, nebo hertz. Vyšší vzorkovací frekvence umožňuje větší celkovou šířku pásma nebo frekvenční odezvu v průchozím pásmu a umožňuje použití méně strmých Anti-aliasingových/anti-zobrazovacích filtrů v stop pásmu, což může zase zlepšit celkovou fázovou linearitu v průchozím pásmu. Bitová hloubka v impulsním kódu modulace zvuku, bitová hloubka je počet bitů informací v každém vzorku. Kvantizace, proces používaný při vzorkování digitálního zvuku, vytváří chybu v rekonstruovaném signálu. Poměr signál-kvantizace-šum je násobkem bitové hloubky. Zvukové disky CD používají bitovou hloubku 16 bitů, zatímco disky DVD-Video a Blu-ray mohou používat 24bitový zvuk. Maximální dynamický rozsah 16bitového systému je asi 96 dB, zatímco u 24 bitů je to asi 144 dB. Ditera může být použita v audio masteringu k randomizaci kvantizační chyby a některé diterové systémy používají tvarování šumu ke spektrálnímu tvaru podlahy kvantizačního šumu. Použití tvarovaného citeru může zvýšit efektivní dynamický rozsah 16bitového zvuku na přibližně 120 dB. Pro výpočet maximálního teoretického dynamického rozsahu digitálního systému (poměr signálu k kvantizaci a šumu (SQNR)) použijte následující algoritmus pro bitovou hloubku Q: S Q N r = 20 log 10 (2 Q ) 6 6.02 Q Q d B {\displaystyle \mathrm {SQNR} =20\log _{10}(2^{Q})\cca 6.02\cdot Q\ \mathrm {dB} \,\!}
příklad: 16bitový systém má 216 různých možností, od 0 do 65 535. Nejmenší signál bez ditheringu je 1, takže počet různých úrovní je o jednu méně, 216-1. Takže pro 16bitový digitální systém je dynamický rozsah 20 * log (216 − 1) ≈ 96 dB. Přesnost vzorku / synchronizace není tolik SPECIFIKACE jako schopnost. Vzhledem k tomu, že nezávislá digitální zvuková zařízení jsou provozována vlastním krystalovým oscilátorem a žádné dva krystaly nejsou přesně stejné, vzorkovací frekvence se bude mírně lišit. To způsobí, že se zařízení v průběhu času oddělí. Účinky se mohou lišit. Pokud se jedno digitální zařízení používá ke sledování jiného digitálního zařízení, způsobí to výpadky nebo zkreslení zvuku, protože jedno zařízení bude produkovat více či méně dat než druhé za jednotku času. Pokud dvě nezávislá zařízení zaznamenávají současně, jedno bude v průběhu času stále více zaostávat. Tento efekt lze obejít synchronizací slovních hodin. Lze jej také opravit v digitální doméně pomocí algoritmu korekce driftu. Takový algoritmus porovnává relativní rychlosti dvou nebo více zařízení a klesá nebo přidává vzorky z proudů všech zařízení, která se příliš vzdalují od hlavního zařízení. Vzorkovací frekvence se také v průběhu času mírně liší, protože krystaly se mění v teplotě atd. Viz také hodiny zotavení Linearita diferenciální nelinearita a Integrální nelinearita jsou dvě měření přesnosti analogově-digitálního převodníku. V podstatě měří, jak blízko jsou prahové úrovně pro každý bit k teoretickým stejně rozloženým úrovním.