Audio system measurements
Analog electricalEdit
Frequency response (FR) ez a mérés megmutatja, hogy egy audiokomponens kimeneti szintje milyen frekvenciatartományban marad ésszerűen állandó (vagy egy meghatározott decibel-tartományon belül, vagy legfeljebb egy bizonyos számú dB az 1 kHz-es amplitúdótól). Egyes hangkomponenseket, például a hangvezérlőket úgy tervezték, hogy bizonyos frekvenciákon beállítsák a jeltartalom hangosságát, pl., a basszus vezérlés lehetővé teszi az alacsony frekvenciájú jeltartalom csillapítását vagy hangsúlyozását, ebben az esetben a specifikáció meghatározhatja, hogy a frekvenciaválaszt “lapos” vagy letiltott hangvezérlőkkel veszik fel. Az előerősítők tartalmazhatnak kiegyenlítőket is, szűrők például RIAA frekvenciaválasz-korrekciót igénylő LP-k lejátszásához, ebben az esetben a specifikáció leírhatja, hogy a válasz mennyire felel meg a szabványnak. Összehasonlításképpen, a frekvenciatartomány olyan kifejezés, amelyet néha a hangszórókra és más átalakítókra használnak a használható frekvenciák jelzésére, anélkül, hogy általában decibel tartományt adnának meg. A teljesítmény sávszélessége a frekvenciaválaszhoz is kapcsolódik-jelezve a nagy teljesítmény mellett használható frekvenciatartományt (mivel a frekvenciaválasz méréseit általában alacsony jelszinteken végzik, ahol a fordulatszám korlátozása vagy a transzformátor telítettsége nem jelent problémát. A ‘lapos’ frekvenciaválaszú komponens nem változtatja meg a súlyozást (pl., intenzitás) a jel tartalmának a megadott frekvenciatartományban. Az audiokomponensek számára gyakran meghatározott frekvenciatartomány 20 Hz és 20 kHz között van, ami nagyjából tükrözi az emberi hallási tartományt (a legtöbb ember számára a legmagasabb hallható frekvencia kevesebb, mint 20 kHz, a 16 kHz tipikusabb). A ‘lapos’ frekvenciaválaszú komponenseket gyakran lineárisnak nevezik. A legtöbb audio komponenst úgy tervezték, hogy lineáris legyen a teljes működési tartományban. A jól megtervezett szilárdtest erősítők és CD-lejátszók frekvenciaválasza csak 0-val változhat.2 dB 20 Hz és 20 kHz között. A hangszóróknak ennél lényegesen kevesebb lapos frekvenciájú válaszuk van. A teljes harmonikus torzítás (THD) zenei anyag különböző hangokat tartalmaz, és bizonyos típusú torzítások hamis hangokat tartalmaznak, amelyek kétszerese vagy háromszorosa ezeknek a hangoknak a frekvenciáján. Az ilyen harmonikus torzítást harmonikus torzításnak nevezzük. A nagy hűség érdekében ez általában < 1% az elektronikus eszközök esetében; a mechanikus elemek, például a hangszórók általában elkerülhetetlen magasabb szintekkel rendelkeznek. Az alacsony torzítást viszonylag könnyű elérni az elektronikában negatív visszacsatolás alkalmazásával, de a magas szintű visszacsatolás ilyen módon történő használata sok vita tárgyát képezte az audiofilek körében. Lényegében minden hangszóró nagyobb torzítást produkál, mint az elektronika, és az 1-5% – os torzítás nem ismeretlen a mérsékelten hangos hallgatási szinteknél. Az emberi fül kevésbé érzékeny az alacsony frekvenciák torzítására, és hangos lejátszás esetén a szint általában 10% alatt várható. Az a torzítás, amely csak páros rendű harmonikusokat hoz létre a szinuszhullám bemenetéhez, néha kevésbé zavarónak tekinthető, mint a páratlan rendű torzítás. Kimeneti teljesítmény az erősítők kimeneti teljesítményét ideálisan mérik és a csatornánkénti maximális Négyzetes középérték (RMS) teljesítményként említik, meghatározott torzítási szinten egy adott terhelésnél, amelyet konvenció és kormányzati szabályozás szerint a zenei jeleken elérhető teljesítmény legjelentősebb mércéjének tartanak, bár a valódi, nem nyíró zenének magas a csúcs-átlag aránya, és általában jóval a lehető legnagyobb alatt van. A pmpo (peak music power out) általánosan megadott mérése nagyrészt értelmetlen és gyakran használják a marketing szakirodalomban; az 1960-as évek végén sok vita volt ezen a ponton, és az Egyesült Államok kormánya (FTA) megkövetelte, hogy az RMS-adatokat minden nagy hűségű készülékre meg kell adni. A zenei hatalom az elmúlt években visszatért. Ez az Audio power. A teljesítmény SPECIFIKÁCIÓK megkövetelik a terhelési impedancia meghatározását, és bizonyos esetekben két számot adnak meg (például a hangszórók teljesítményerősítőjének kimeneti teljesítményét általában 4 és 8 ohmon mérik). A terhelés maximális teljesítményének biztosítása érdekében a vezető impedanciájának a terhelés impedanciájának komplex konjugátumának kell lennie. Tisztán ellenálló terhelés esetén a vezető ellenállásának meg kell egyeznie a terhelés ellenállásával a maximális kimeneti teljesítmény elérése érdekében. Ezt nevezik impedancia illesztésnek. Az intermodulációs torzítás (IMD) torzítás, amely nem harmonikusan kapcsolódik az erősítendő jelhez, az intermodulációs torzítás. Ez a különböző frekvenciájú bemeneti jelek nem kívánt kombinációjából származó hamis jelek szintjének mérése. Ez a hatás a rendszer nemlinearitásainak eredménye. A kellően magas negatív visszacsatolás csökkentheti ezt a hatást egy erősítőben. Sokan úgy vélik, hogy jobb az elektronikát úgy tervezni, hogy minimalizálja a visszacsatolási szintet, bár ezt nehéz elérni, miközben megfelel más nagy pontosságú követelményeknek. A hangszóró-illesztőprogramok intermodulációja, akárcsak a harmonikus torzítás esetén, szinte mindig nagyobb, mint a legtöbb elektronikában. Az IMD növekszik a kúpos kirándulással. Az illesztőprogram sávszélességének csökkentése közvetlenül csökkenti az IMD-t. Ezt úgy érik el, hogy a kívánt frekvenciatartományt külön sávokra osztják, és minden frekvenciasávhoz külön meghajtókat alkalmaznak, majd keresztezett szűrőhálózaton keresztül táplálják őket. A meredek lejtésű crossover szűrők a leghatékonyabbak az IMD csökkentésében, de túl drágák lehetnek a nagyáramú alkatrészek használatával történő megvalósításhoz, és csengő torzulást okozhatnak. Az intermodulációs torzítás a multi-driver hangszórókban nagymértékben csökkenthető az active crossover használatával, bár jelentősen növeli a rendszer költségeit és összetettségét. Zaj a rendszer által generált nem kívánt zaj szintje, vagy a jelhez hozzáadott külső források interferenciája. A zümmögés általában csak az elektromos vezeték frekvenciáin lévő zajra utal (szemben a szélessávú fehér zaj), amelyet az elektromos vezeték jeleinek indukciójával vezetnek be az erősítési szakaszok bemeneteibe. Vagy nem megfelelően szabályozott tápegységekből. Áthallás a földi áramok, a kóbor induktivitás vagy az alkatrészek vagy vonalak közötti kapacitás által okozott zaj (egy másik jelcsatornából) bevezetése. Az áthallás néha észrevehetően csökkenti a csatornák közötti elválasztást (pl., sztereó rendszerben). Az áthallás mérése egy értéket ad dB-ben az interferenciát fogadó út névleges jelszintjéhez viszonyítva. Az áthallás általában csak olyan berendezésekben jelent problémát, amelyek több hangcsatornát dolgoznak fel ugyanabban az alvázban. Közös módú elutasítási arány (CMRR) a kiegyensúlyozott audiorendszerekben egyenlő és ellentétes jelek (különbségmód) vannak a bemenetekben, és a mindkét vezetékre kivetett interferenciát kivonják, megszüntetve ezt az interferenciát (azaz a közös módot). A CMRR annak a mértéke, hogy a rendszer képes-e figyelmen kívül hagyni az ilyen interferenciát, különösen a bemenetén zümmögni. Ez általában csak akkor jelentős, ha hosszú sorok vannak a bemeneten, vagy ha valamilyen földhurok-probléma létezik. A kiegyensúlyozatlan bemeneteknek nincs közös üzemmód-ellenállása; a bemeneteiken indukált zaj közvetlenül zajként vagy zümmögésként jelenik meg. Dinamikatartomány és jel-zaj arány (SNR) az alkatrész által befogadható maximális szint és az általa előállított zajszint közötti különbség. A bemeneti zaj nem számít bele ebbe a mérésbe. Ezt dB-ben mérik. A dinamikatartomány egy adott jelforrás (például zene vagy programanyag) maximális és minimális hangosságának arányát jelenti, és ez a mérés számszerűsíti azt a maximális dinamikatartományt is, amelyet egy audiorendszer képes elviselni. Ez az arány (általában dB-ben kifejezve) a jel nélküli eszköz zajszintje és a maximális jel (általában szinuszhullám) között, amelyet meghatározott (alacsony) torzítási szinten lehet kiadni. Az 1990-es évek eleje óta több hatóság, köztük az Audio Engineering Society is javasolta, hogy a dinamikus tartomány méréseit jelen lévő audiojellel végezzék. Ezzel elkerülhető az üres adathordozók vagy némító áramkörök használatán alapuló megkérdőjelezhető mérések. A jel-zaj arány (SNR) azonban a zajszint és egy tetszőleges referenciaszint vagy igazítási szint közötti arány. A “professzionális” menetíró készülékekben ez a referenciaszint általában +4 dBu (IEC 60268-17), bár néha 0 DBU (UK and Europe – EBU standard igazítási szint). A ‘tesztszint’, a ‘mérési szint’ és a ‘felállás szintje’ különböző dolgokat jelent, ami gyakran zavart okoz. A “fogyasztói” berendezésekben nincs szabvány, bár -10 dBV és -6 dBu gyakoriak. A különböző médiumok jellemzően különböző mennyiségű zajt és belmagasságot mutatnak. Bár az értékek egységenként nagyon eltérőek, egy tipikus analóg kazetta 60 dB-t, egy CD-t majdnem 100 dB-t adhat. A legtöbb modern minőségi erősítő rendelkezik >110 dB dinamikus tartomány, amely megközelíti az emberi fülét, általában 130 dB körül. Lásd a Program szintjeit. Fázistorzítás, Csoportkésleltetés és Fáziskésleltetés a tökéletes hangkomponens fenntartja a jel fáziskoherenciáját a teljes frekvenciatartományban. A fázistorzulást rendkívül nehéz csökkenteni vagy megszüntetni. Az emberi fül nagyrészt érzéketlen a fázistorzulásra, bár rendkívül érzékeny a hallott hangok relatív fáziskapcsolataira. A fázishibákra való érzékenységünk összetett jellege, valamint a könnyen érthető minőségi minősítést biztosító kényelmes teszt hiánya az oka annak, hogy ez nem része a hagyományos audio specifikációknak. A többvezetős hangszórórendszerek összetett fázistorzulásokat okozhatnak, amelyeket a keresztezések, a vezető elhelyezése és az adott vezető fázis viselkedése okozhat vagy korrigálhat. Tranziens válasz a rendszer alacsony torzulást mutathat az egyensúlyi állapotú jel számára, de nem hirtelen tranzienseknél. Az erősítőkben ez a probléma bizonyos esetekben a tápegységekre, az elégtelen nagyfrekvenciás teljesítményre vagy a túlzott negatív visszacsatolásra vezethető vissza. A kapcsolódó mérések a forgási sebesség és az emelkedési idő. A tranziens válasz torzulását nehéz mérni. Számos egyébként jó teljesítményerősítő-kialakításról kiderült, hogy a modern szabványok szerint nem megfelelő a fordulatszám. A hangszórókban a tranziens választeljesítményt befolyásolja a meghajtók és a burkolatok tömege és rezonanciája, valamint a csoportos késleltetés és fáziskésés, amelyet a crossover szűrés vagy a hangszóró illesztőprogramjainak nem megfelelő időbeállítása vezet be. A legtöbb hangszóró jelentős mennyiségű tranziens torzítást generál, bár néhány kialakítás kevésbé hajlamos erre (pl. elektrosztatikus hangszórók, plazma ív magassugárzók, szalag magassugárzók és kürtházak több belépési ponttal). Csillapítási tényező a nagyobb számot általában jobbnak tartják. Ez annak mértéke, hogy a teljesítményerősítő mennyire szabályozza a hangszóró-illesztőprogram nem kívánt mozgását. Az erősítőnek képesnek kell lennie arra, hogy elnyomja a hangszóró kúpjának mechanikus mozgása (például tehetetlensége) által okozott rezonanciákat, különösen egy nagyobb tömegű alacsony frekvenciájú meghajtót. A hagyományos hangszórómeghajtók esetében ez lényegében annak biztosítását jelenti, hogy az erősítő kimeneti impedanciája közel legyen a nullához, és hogy a hangszóróvezetékek kellően rövidek és kellően nagy átmérőjűek legyenek. A csillapítási tényező az erősítő kimeneti impedanciájának aránya, valamint a kábelek csatlakoztatása a hangtekercs egyenáramú ellenállásához, ami azt jelenti, hogy a hosszú, nagy ellenállású hangszóró vezetékek csökkentik a csillapítási tényezőt. A 20-as vagy annál nagyobb csillapítási tényező megfelelőnek tekinthető az élő hangerősítő rendszereknél, mivel a tehetetlenséggel kapcsolatos vezetőmozgás SPL-je 26 dB-rel kevesebb, mint a jelszint, és nem hallható. Az erősítő negatív visszacsatolása csökkenti a tényleges kimeneti impedanciáját, ezáltal növeli a csillapítási tényezőt.
MechanicalEdit
Wow és flutter ezek a mérések egy alkatrész fizikai mozgásával kapcsolatosak, nagyrészt az analóg adathordozók, például a bakelitlemezek és a mágnesszalagok hajtómechanizmusával. A” Wow “lassú sebesség (néhány Hz) variáció, amelyet a hajtómotor fordulatszámának hosszabb távú sodródása okoz, míg a” flutter ” gyorsabb sebesség (néhány tíz Hz) variáció, amelyet általában olyan mechanikai hibák okoznak, mint pl. A mérést % – ban adják meg, az alacsonyabb szám pedig jobb. Rumble az analóg lejátszási rendszer lemezjátszója által előidézett alacsony frekvenciájú (sok tíz Hz) zaj mértéke. Ennek oka a tökéletlen csapágyak, az egyenetlen motortekercsek, egyes lemezjátszók vezetési sávjainak rezgései, a helyiség rezgései (például a forgalomból), amelyeket a lemezjátszó szerelése továbbít a phono patronhoz. Az alacsonyabb szám jobb.
DigitalEdit
vegye figyelembe, hogy a digitális rendszerek nem szenvednek sok ilyen hatástól a jel szintjén, bár ugyanazok a folyamatok zajlanak az áramkörben, mivel a kezelt adatok szimbolikusak. Mindaddig, amíg a szimbólum túléli az összetevők közötti átvitelt, és tökéletesen regenerálható (pl. impulzusformáló technikákkal), maga az adat tökéletesen karbantartható. Az adatokat általában egy memóriában pufferelik, és egy nagyon pontos kristályoszcillátor órajele határozza meg. Az adatok általában nem degenerálódnak, mivel sok szakaszon haladnak át, mert minden szakasz új szimbólumokat regenerál az átvitelhez.
a digitális rendszereknek saját problémáik vannak. A digitalizálás növeli a zajt, amely mérhető és a rendszer audio bitmélységétől függ, függetlenül más minőségi problémáktól. A mintavételi órák időzítési hibái (jitter) a jel nemlineáris torzulását (FM moduláció) eredményezik. A digitális rendszer egyik minőségmérése (Bit hibaarány) az átvitel vagy a vétel hibájának valószínűségére vonatkozik. A rendszer minőségére vonatkozó egyéb mutatókat a mintavételi sebesség és a bitmélység határozza meg. Általánosságban elmondható, hogy a digitális rendszerek sokkal kevésbé hajlamosak a hibákra, mint az analóg rendszerek; azonban szinte minden digitális rendszer rendelkezik analóg bemenettel és/vagy kimenettel, és minden olyan rendszer, amely kölcsönhatásba lép az analóg világgal. A digitális rendszer ezen analóg komponensei analóg hatásokat szenvedhetnek el, és potenciálisan veszélyeztethetik egy jól megtervezett digitális rendszer integritását.
Jitter a periodikus jitter (periodikus jitter) és az abszolút időzítés (random jitter) változásának mérése a mért óra időzítése és az ideális óra között. A kevesebb jitter általában jobb a mintavételi rendszereknél. Mintavételi sebesség az analóg jel mérési sebességének meghatározása. Ezt másodpercenként vagy Hertzben mérjük. A nagyobb mintavételi sebesség nagyobb teljes sávszélességet vagy áthaladó sávú frekvenciaválaszt tesz lehetővé, és lehetővé teszi a kevésbé meredek anti-aliasing/anti-imaging szűrők használatát a stop-sávban, ami viszont javíthatja az Általános fázis linearitást a pass-sávban. Bitmélység az impulzus-kód modulációs hangban a bitmélység az egyes mintákban található információ bitjeinek száma. A kvantálás, a digitális audio mintavétel során használt folyamat hibát okoz a rekonstruált jelben. A jel-kvantálás-zaj arány a bitmélység többszöröse. Az Audio CD-k 16 bites bitmélységet használnak, míg a DVD-Video és Blu-ray lemezek 24 bites hangot használhatnak. A 16 bites rendszer maximális dinamikatartománya körülbelül 96 db, míg a 24 bites esetében körülbelül 144 dB. A Dither használható az audio masteringben a kvantálási hiba randomizálására, néhány dither rendszer pedig Zajformálást használ a kvantálási zajszint spektrális alakjára. A formázott dither használata növelheti a 16 bites hang effektív dinamikatartományát körülbelül 120 dB-re. Egy digitális rendszer maximális elméleti dinamikatartományának kiszámításához (jel-kvantálás-zaj arány ( Sqnr)) használja a következő algoritmust a Q bitmélységhez: S Q N R = 20 log 10(2 Q) 6,02 6,02 D B {\displaystyle \mathrm {SQNR} =20\log _{10} (2^{Q})\KB 6,02\cdot Q\ \mathrm {dB} \,\!}
példa: egy 16 bites rendszernek 216 különböző lehetősége van, 0 – tól 65 535-ig. A legkisebb jel dithering nélkül 1, tehát a különböző szintek száma eggyel kevesebb, 216 − 1. Tehát egy 16 bites digitális rendszer esetében a dinamikatartomány 20 * log (216 − 1) 96 db. A minta pontossága / szinkronizálása nem annyira specifikáció, mint képesség. Mivel a független digitális audio eszközök mindegyike saját kristály oszcillátorral működik, és nincs két kristály pontosan ugyanaz, a mintavételi sebesség kissé eltérő lesz. Ez azt eredményezi, hogy az eszközök idővel eltolódnak egymástól. Ennek hatásai változhatnak. Ha egy digitális eszközt használnak egy másik digitális eszköz megfigyelésére, ez lemorzsolódást vagy torzulást okoz a hangban, mivel az egyik eszköz egységnyi idő alatt több vagy kevesebb adatot fog előállítani, mint a másik. Ha két független eszköz egyszerre rögzít, az egyik az idő múlásával egyre inkább elmarad a másiktól. Ez a hatás lehet megkerülni egy szót óra szinkronizálás. A digitális tartományban is korrigálható egy sodródási korrekciós algoritmus segítségével. Egy ilyen algoritmus összehasonlítja két vagy több eszköz relatív sebességét, és leejti vagy hozzáadja a mintákat bármely olyan eszköz áramából, amely túl messzire sodródik a fő eszköztől. A mintavételi sebesség az idő múlásával is kissé változik, mivel a kristályok hőmérséklete változik stb. Lásd még óra helyreállítási linearitás differenciál nem-linearitás és integrál nem-linearitás két mérési pontosságát egy analóg-digitális átalakító. Alapvetően azt mérik, hogy az egyes bitek küszöbszintjei milyen közel vannak az elméleti egyenlő távolságra lévő szintekhez.