Lydsystemmålinger
Analog electricalEdit
frekvensrespons (FR) denne måling fortæller dig, hvilket frekvensområde outputniveau for en lydkomponent vil forblive rimeligt konstant (enten inden for et specificeret decibelområde eller ikke mere end et bestemt antal dB fra amplituden ved 1 kg). Nogle lydkomponenter såsom tonekontroller er designet til at justere lydstyrken for signalindhold ved bestemte frekvenser, f. eks., en basstyring tillader dæmpning eller accentuering af lavfrekvent signalindhold, i hvilket tilfælde specifikationen kan specificere, at frekvensresponsen tages med tonekontroller “flad” eller deaktiveret. Forforstærkere kan også indeholde udjævnere, filtre for eksempel til at afspille LP ‘ er, der kræver RIAA-frekvensresponskorrektion, i hvilket tilfælde specifikationen kan beskrive, hvor tæt svaret matcher standarden. Til sammenligning er frekvensområde et udtryk, der undertiden bruges af højttalere og andre transducere til at indikere de frekvenser, der er anvendelige, uden normalt at specificere et decibelområde. Strømbåndbredde er også relateret til frekvensrespons – hvilket indikerer rækkevidden af frekvenser, der kan bruges ved høj effekt (da frekvensresponsmålinger normalt tages ved lave signalniveauer, hvor begrænsninger i antallet af dræbte eller transformermætning ikke ville være et problem. En komponent med et ‘fladt’ frekvensrespons ændrer ikke vægtningen (dvs., intensitet) af signalindhold på tværs af det angivne frekvensområde. Frekvensområdet, der ofte er specificeret for lydkomponenter, er mellem 20 hs og 20 KHS, hvilket stort set afspejler det menneskelige høreområde (den højeste hørbare frekvens for de fleste er mindre end 20 KHS, hvor 16 KHS er mere typisk). Komponenter med’ flade ‘ frekvensresponser beskrives ofte som lineære. De fleste lydkomponenter er designet til at være lineære på tværs af hele deres driftsområde. Veldesignede solid state forstærkere og CD-afspillere kan have en frekvensrespons, der varierer med kun 0.2 dB mellem 20 hk til 20 hk. Højttalere har tendens til at have betydeligt mindre flade frekvensresponser end dette. Total harmonisk forvrængning (THD) musikmateriale indeholder forskellige toner, og nogle former for forvrængning involverer falske toner ved dobbelt eller tredobbelt frekvenserne af disse toner. En sådan harmonisk relateret forvrængning kaldes harmonisk forvrængning. For high fidelity forventes dette normalt at være < 1% For elektroniske enheder; mekaniske elementer såsom højttalere har normalt uundgåelige højere niveauer. Lav forvrængning er relativt let at opnå i elektronik med brug af negativ feedback, men brugen af høje niveauer af feedback på denne måde har været genstand for meget kontrovers blandt audiofiler. I det væsentlige producerer alle højttalere mere forvrængning end elektronik, og 1-5% forvrængning er ikke uhørt ved moderat høje lytteniveauer. Menneskelige ører er mindre følsomme over for forvrængning i de lave frekvenser, og niveauer forventes normalt at være under 10% ved høj afspilning. Forvrængning, der kun skaber harmoniske med lige orden for en sinusbølgeindgang, betragtes undertiden som mindre generende end forvrængning i ulige orden. Udgangseffekt udgangseffekt for forstærkere måles ideelt og citeres som maksimal Rodgennemsnitlig firkantet (RMS) effektudgang pr.kanal ved et specificeret forvrængningsniveau ved en bestemt belastning, som efter konvention og regeringsregulering betragtes som det mest meningsfulde mål for strøm, der er tilgængeligt på musiksignaler, selvom reel, ikke-klipning af musik har et højt forhold mellem top og gennemsnit og normalt gennemsnit langt under det maksimale mulige. Den almindeligt givne måling af PMPO (peak music strøm ud) er stort set meningsløs og bruges ofte i marketinglitteratur; i slutningen af 1960 ‘ erne var der meget kontrovers over dette punkt, og den amerikanske regering (FTA) krævede, at RMS-tal citeres for alt udstyr med høj troskab. Musik magt har gjort et comeback i de seneste år. Se også lyd. Effektspecifikationer kræver, at belastningsimpedansen specificeres, og i nogle tilfælde vil der blive givet to tal (for eksempel måles udgangseffekten for en effektforstærker til højttalere typisk ved 4 og 8 ohm). For at levere maksimal effekt til belastningen, skal driverens impedans være det komplekse konjugat af belastningens impedans. I tilfælde af en rent resistiv belastning skal førerens modstand være lig med belastningens modstand for at opnå maksimal udgangseffekt. Dette kaldes impedans matching. Intermodulationsforvrængning (IMD) forvrængning, der ikke er harmonisk relateret til signalet, der forstærkes, er intermodulationsforvrængning. Det er et mål for niveauet af falske signaler som følge af uønsket kombination af forskellige frekvensindgangssignaler. Denne effekt skyldes ikke-linearitet i systemet. Tilstrækkeligt høje niveauer af negativ feedback kan reducere denne effekt i en forstærker. Mange mener, at det er bedre at designe elektronik på en måde for at minimere feedbackniveauer, selvom dette er vanskeligt at opnå, mens det opfylder andre krav til høj nøjagtighed. Intermodulation i højttalerdrivere er, som med harmonisk forvrængning, næsten altid større end i de fleste elektronik. IMD stiger med kegleudflugt. Reduktion af en drivers båndbredde reducerer IMD direkte. Dette opnås ved at opdele det ønskede frekvensområde i separate bånd og anvende separate drivere til hvert frekvensbånd og fodre dem gennem et crossover-filternetværk. Crossover-filtre med stejl hældning er mest effektive til IMD-reduktion, men kan være for dyre at implementere ved hjælp af komponenter med høj strøm og kan indføre ringeforvrængning. Intermodulationsforvrængning i multi-driver højttalere kan reduceres kraftigt ved brug af aktiv crossover, selvom det øger systemomkostningerne og kompleksiteten markant. Støj niveauet af uønsket støj genereret af selve systemet, eller ved interferens fra eksterne kilder tilføjet til signalet. Hum refererer normalt kun til støj ved kraftledningsfrekvenser (i modsætning til bredbåndshvid støj), som introduceres gennem induktion af kraftledningssignaler i indgangene til forstærkningstrin. Eller fra utilstrækkeligt regulerede strømforsyninger. Crosstalk indførelsen af støj (fra en anden signalkanal) forårsaget af jordstrømme, omstrejfende induktans eller kapacitans mellem komponenter eller linjer. Crosstalk reducerer, undertiden mærkbart, adskillelse mellem kanaler (f. eks., i et stereoanlæg). En krydstale måling giver et tal i dB i forhold til et nominelt niveau af signal i stien, der modtager interferens. Crosstalk er normalt kun et problem i udstyr, der behandler flere lydkanaler i samme chassis. Common-mode afvisning ratio (CMRR) i afbalancerede lydsystemer er der lige og modsatte signaler (difference-mode) i indgange, og enhver interferens, der pålægges begge ledninger, trækkes fra, hvilket annullerer denne interferens (dvs.common-mode). CMRR er et mål for et systems evne til at ignorere sådan interferens og især brumme ved dets input. Det er generelt kun signifikant med lange linjer på et input, eller når der findes nogle slags jordsløjfeproblemer. Ubalancerede indgange har ikke common mode modstand; induceret støj på deres indgange vises direkte som støj eller brummen. Dynamisk område og Signal / støj-forhold (SNR) forskellen mellem det maksimale niveau, en komponent kan rumme, og det støjniveau, den producerer. Indgangsstøj tælles ikke med i denne måling. Det måles i dB. Dynamikområde refererer til forholdet mellem maksimal og minimal lydstyrke i en given signalkilde (f.eks. musik eller programmateriale), og denne måling kvantificerer også det maksimale dynamiske område, et lydsystem kan bære. Dette er forholdet (normalt udtrykt i dB) mellem enhedens støjgulv uden signal og det maksimale signal (normalt en sinusbølge), der kan udsendes på et specificeret (lavt) forvrængningsniveau. Siden begyndelsen af 1990 ‘ erne er det blevet anbefalet af flere myndigheder, herunder Audio Engineering Society, at målinger af dynamisk rækkevidde foretages med et lydsignal til stede. Dette undgår tvivlsomme målinger baseret på brugen af blanke medier eller dæmpningskredsløb. Signal-til-støj-forhold (SNR) er imidlertid forholdet mellem støjgulvet og et vilkårligt referenceniveau eller justeringsniveau. I “professionelt” optageudstyr er dette referenceniveau normalt +4 dBu (IEC 60268-17), men nogle gange 0 dBu (UK og Europa – EBU standardjusteringsniveau). ‘Testniveau’, ‘måleniveau’ og ‘line-up-niveau’ betyder forskellige ting, hvilket ofte fører til forvirring. I” forbruger ” udstyr findes der ingen standard, selvom -10 dBV og -6 dBu er almindelige. Forskellige medier udviser karakteristisk forskellige mængder støj og loftshøjde. Selvom værdierne varierer meget mellem enheder, kan en typisk Analog kassette give 60 dB, en CD næsten 100 dB. De fleste moderne kvalitetsforstærkere har > 110 dB dynamikområde, der nærmer sig det menneskelige øre, normalt taget som omkring 130 dB. Se Programniveauer. Faseforvrængning, Gruppeforsinkelse og Faseforsinkelse en perfekt lydkomponent opretholder fasesammenhænget af et signal over hele frekvensområdet. Faseforvrængning kan være ekstremt vanskelig at reducere eller eliminere. Det menneskelige øre er stort set ufølsomt over for faseforvrængning, selvom det er udsøgt følsomt over for relative faseforhold inden for hørte lyde. Den komplekse karakter af vores følsomhed over for fasefejl kombineret med manglen på en praktisk test, der leverer en let forståelig kvalitetsvurdering, er grunden til, at den ikke er en del af konventionelle lydspecifikationer. Højttalersystemer med flere drivere kan have komplekse faseforvrængninger, forårsaget eller korrigeret af crossovers, førerplacering og den specifikke drivers faseadfærd. Transient respons et system kan have lav forvrængning for et steady-state signal, men ikke på pludselige transienter. I forstærkere kan dette problem spores til strømforsyninger i nogle tilfælde, til utilstrækkelig højfrekvent ydeevne eller til overdreven negativ feedback. Relaterede målinger er dræbte sats og stige tid. Forvrængning i forbigående respons kan være svært at måle. Mange ellers gode effektforstærkerdesign har vist sig at have utilstrækkelige dræbte satser, efter moderne standarder. I højttalere påvirkes forbigående responsydelse af masse og resonanser af drivere og kabinetter og af gruppeforsinkelse og faseforsinkelse indført ved crossover-filtrering eller utilstrækkelig tidsjustering af højttalerens drivere. De fleste højttalere genererer betydelige mængder forbigående forvrængning, selvom nogle designs er mindre tilbøjelige til dette (f.eks. elektrostatiske højttalere, plasmabue-diskanthøjttalere, båndhøjttalere og hornkabinetter med flere indgangspunkter). Dæmpningsfaktor et højere tal antages generelt at være bedre. Dette er et mål for, hvor godt en effektforstærker styrer den uønskede bevægelse af en højttalerdriver. En forstærker skal være i stand til at undertrykke resonanser forårsaget af mekanisk bevægelse (f.eks. inerti) af en højttalerkegle, især en lavfrekvent driver med større masse. For konventionelle højttalerdrivere indebærer dette i det væsentlige at sikre, at forstærkerens udgangsimpedans er tæt på nul, og at højttalerkablerne er tilstrækkeligt korte og har tilstrækkelig stor diameter. Dæmpningsfaktor er forholdet mellem udgangsimpedansen for en forstærker og forbindelseskabler til DC-modstanden for en stemmespole, hvilket betyder, at lange højttalerkabler med høj modstand reducerer dæmpningsfaktoren. En dæmpningsfaktor på 20 eller derover betragtes som tilstrækkelig til levende lydforstærkningssystemer, da SPL af inerti-relateret førerbevægelse er 26 dB mindre end signalniveau og vil ikke blive hørt. Negativ feedback i en forstærker sænker dens effektive udgangsimpedans og øger dermed dens dæmpningsfaktor.
MechanicalEdit
disse målinger er relateret til fysisk bevægelse i en komponent, stort set drivmekanismen for analoge medier, såsom vinylplader og magnetbånd. “Flutter” er hurtigere hastighed (et par titalls) variationer, normalt forårsaget af mekaniske defekter såsom ud-af-rundhed i kapstan af en båndtransportmekanisme. Målingen er angivet i%, og et lavere tal er bedre. Rumble målingen af den lave frekvens (mange snesevis af HS) støj bidraget af pladespilleren i et analogt afspilningssystem. Det er forårsaget af ufuldkomne lejer, ujævne motorviklinger, vibrationer i drivbånd i nogle pladespillere, rumvibrationer (f.eks. Et lavere tal er bedre.
DigitalEdit
Bemærk, at digitale systemer ikke lider af mange af disse effekter på et signalniveau, selvom de samme processer forekommer i kredsløbet, da de data, der håndteres, er symbolske. Så længe symbolet overlever overførslen mellem komponenter og kan regenereres perfekt (f.eks. Dataene er typisk bufret i en hukommelse og klokkes ud af en meget præcis krystaloscillator. Dataene degenererer normalt ikke, når de passerer gennem mange faser, fordi hvert trin regenererer nye symboler til transmission.
digitale systemer har deres egne problemer. Digitalisering tilføjer støj, som er målbar og afhænger af systemets lydbitdybde, uanset andre kvalitetsproblemer. Timingfejl i prøveudtagningsklokke (jitter) resulterer i ikke-lineær forvrængning (FM-modulering) af signalet. En kvalitetsmåling for et digitalt system (Bit Error Rate) vedrører sandsynligheden for en fejl i transmission eller modtagelse. Andre målinger af systemets kvalitet er defineret af prøvehastigheden og bitdybden. Generelt er digitale systemer meget mindre tilbøjelige til fejl end analoge systemer; imidlertid har næsten alle digitale systemer analoge indgange og/eller udgange, og bestemt alle dem, der interagerer med den analoge verden, gør det. Disse analoge komponenter i det digitale system kan lide analoge effekter og potentielt kompromittere integriteten af et veldesignet digitalt system.
Jitter en måling af variationen i periode (periodisk jitter) og absolut timing (tilfældig jitter) mellem målt ur timing versus et ideelt ur. Mindre jitter er generelt bedre for prøveudtagningssystemer. Prøvehastighed en specifikation af den hastighed, hvormed der foretages målinger af det analoge signal. Dette måles i prøver pr. En højere samplingshastighed tillader en større total båndbredde eller pass-band frekvensrespons og tillader mindre stejle anti-aliasing/anti-imaging filtre, der skal bruges i stop-band, hvilket igen kan forbedre den samlede fase linearitet i pass-band. Bitdybde i Pulse-code modulation audio er bitdybden antallet af informationsbits i hver prøve. Kvantisering, en proces, der anvendes i digital lydprøveudtagning, skaber en fejl i det rekonstruerede signal. Signal-til-kvantisering-støjforholdet er et multiplum af bitdybden. Lyd-cd ‘ er bruger en bitdybde på 16-bit, mens DVD-Video og Blu-ray-diske kan bruge 24-bit lyd. Det maksimale dynamiske område for et 16-bit system er omkring 96dB, mens det for 24 bit er omkring 144 dB. Dither kan bruges i lydmastering til at randomisere kvantiseringsfejlen, og nogle dither-systemer bruger Støjformning til spektral form af kvantiseringsstøjgulvet. Brugen af formet dither kan øge det effektive dynamiske område af 16-bit lyd til omkring 120 dB. For at beregne det maksimale teoretiske dynamiske område for et digitalt system (Signal-til-kvantiserings-støjforhold (KVNR)) skal du bruge følgende algoritme til bitdybde K: S K N r = 20 log 10 l (2 K) L 6,02 l d b {\displaystyle \mathrm {KVNR} =20\log _{10}(2^{K})\Ca 6,02\cdot L\ \mathrm {dB} \,\!}
eksempel: et 16-bit system har 216 forskellige muligheder, fra 0 – 65,535. Det mindste signal uden dithering er 1, så antallet af forskellige niveauer er en mindre, 216 − 1. Så for et 16-bit digitalt system er det dynamiske område 20 * log (216-1) til 96 dB. Sample nøjagtighed / synkronisering ikke så meget en specifikation som en evne. Da uafhængige digitale lydenheder hver drives af deres egen krystaloscillator, og ikke to krystaller er nøjagtigt ens, vil prøvehastigheden være lidt anderledes. Dette vil få enhederne til at glide fra hinanden over tid. Virkningerne af dette kan variere. Hvis en digital enhed bruges til at overvåge en anden digital enhed, vil dette medføre frafald eller forvrængning i lyden, da den ene enhed producerer mere eller mindre data end den anden PR. Hvis to uafhængige enheder optager på samme tid, vil den ene forsinke den anden mere og mere over tid. Denne effekt kan omgåes med en ordursynkronisering. Det kan også korrigeres i det digitale domæne ved hjælp af en driftskorrektionsalgoritme. En sådan algoritme sammenligner de relative hastigheder på to eller flere enheder og dråber eller tilføjer prøver fra strømmen af enheder, der driver for langt fra masterenheden. Prøvehastighed vil også variere lidt over tid, da krystaller ændrer sig i temperatur osv. Se også Clock recovery linearitet Differential ikke-linearitet og integreret ikke-linearitet er to målinger af nøjagtigheden af en analog-til-digital konverter. Grundlæggende måler de, hvor tæt tærskelniveauerne for hver bit er på de teoretiske niveauer med lige afstand.