Lydsystemmålinger

Lydsystemmålinger

Analog electricalEdit

Frekvensrespons (FR) denne målingen forteller deg hvilket frekvensområde utgangsnivå for en lydkomponent vil forbli rimelig konstant (enten innenfor et spesifisert desibelområde, eller ikke mer enn et visst antall dB fra amplituden ved 1 khz). Noen lydkomponenter som tonekontroller er utformet for å justere lydstyrken på signalinnholdet ved bestemte frekvenser, f. eks., en bass control tillater demping eller betoning av lavfrekvente signalinnhold, i så fall spesifikasjonen kan angi frekvensresponsen er tatt med tonekontroller «flat» eller deaktivert. Forforsterkere kan også inneholde equalizere, filtre for eksempel for å spille Lp-Er som krever RIAA – frekvensresponskorrigering, i så fall kan spesifikasjonen beskrive hvor nært responsen samsvarer med standarden. Til sammenligning Er Frekvensområde et begrep som noen ganger brukes av høyttalere og andre transdusere for å indikere frekvensene som er brukbare, uten normalt å spesifisere et desibelområde. Strømbåndbredde er også relatert til frekvensrespons-som indikerer rekkevidden av frekvenser som kan brukes ved høy effekt (siden frekvensresponsmålinger normalt tas ved lave signalnivåer, hvor slew rate begrensninger eller transformatormetning ikke ville være et problem. En komponent som har en ‘flat’ frekvensrespons vil ikke endre vektingen (dvs., intensitet) av signalinnhold over det angitte frekvensområdet. Frekvensområdet som ofte er angitt for lydkomponenter, er mellom 20 Hz og 20 kHz, noe som i stor grad reflekterer det menneskelige hørselsområdet (den høyeste hørbare frekvensen for de fleste er mindre enn 20 kHz, med 16 kHz som er mer typisk). Komponenter med ‘flat’ frekvensrespons er ofte beskrevet som lineære. De fleste lydkomponenter er designet for å være lineære over hele driftsområdet. Veldesignede solid state forsterkere og CD-spillere kan ha en frekvensrespons som varierer med bare 0.2 dB mellom 20 Hz til 20 kHz. Høyttalere har en tendens til å ha betydelig mindre flatfrekvensrespons enn dette. Total harmonic distortion (thd) Musikkmateriale inneholder forskjellige toner, og noen typer forvrengning involverer falske toner ved dobbel eller trippel frekvensene av disse tonene. En slik harmonisk relatert forvrengning kalles harmonisk forvrengning. For high fidelity forventes dette vanligvis å være < 1% for elektroniske enheter; mekaniske elementer som høyttalere har vanligvis uunngåelig høyere nivåer. Lav forvrengning er relativt lett å oppnå i elektronikk med bruk av negative tilbakemeldinger, men bruk av høye nivåer av tilbakemelding på denne måten har vært tema for mye kontrovers blant lydentusiaster. I hovedsak produserer alle høyttalere mer forvrengning enn elektronikk, og 1-5% forvrengning er ikke uhørt ved moderat høye lyttenivåer. Menneskelige ører er mindre følsomme for forvrengning i de lave frekvensene, og nivåene forventes vanligvis å være under 10% ved høy avspilling. Forvrengning som skaper bare jevn rekkefølge harmoniske for en sinusbølge inngang er noen ganger ansett som mindre plagsom enn odd-order forvrengning. Utgangseffekt Utgangseffekt For forsterkere er ideelt målt og sitert som maksimal Root Mean Square (RMS) effekt per kanal, ved et spesifisert forvrengningsnivå ved en bestemt belastning, som ved konvensjon og statlig regulering anses som det mest meningsfulle mål for effekt tilgjengelig på musikksignaler, selv om ekte, ikke-klipping musikk har et høyt topp-til-gjennomsnittlig forhold, og vanligvis gjennomsnitt godt under maksimalt mulig. Den vanlige måling AV pmpo (peak music power out) er i stor grad meningsløs og ofte brukt i markedsføringslitteratur; på slutten av 1960-tallet var det mye kontrovers over dette punktet, og DEN AMERIKANSKE Regjeringen (FTA) krevde AT rms-tall ble sitert for alt high fidelity-utstyr. Musikk har gjort comeback de siste årene. Se Også Audio power. Strømspesifikasjoner krever at lastimpedansen spesifiseres, og i noen tilfeller vil to figurer bli gitt (for eksempel vil utgangseffekten til en effektforsterker for høyttalere typisk måles ved 4 og 8 ohm). For å levere maksimal effekt til lasten, bør impedansen til føreren være det komplekse konjugatet av lastens impedans. Ved rent resistiv belastning skal motstanden til føreren være lik motstanden til lasten for å oppnå maksimal utgangseffekt. Dette er referert til som impedans matching. Intermodulasjonsforvrengning (IMD) Forvrengning som ikke er harmonisk relatert til signalet som forsterkes, er intermodulasjonsforvrengning. Det er et mål på nivået av falske signaler som følge av uønsket kombinasjon av ulike frekvens inngangssignaler. Denne effekten skyldes ikke-lineariteter i systemet. Tilstrekkelig høye nivåer av negativ tilbakemelding kan redusere denne effekten i en forsterker. Mange mener det er bedre å designe elektronikk på en måte å minimere tilbakemeldingsnivåer, selv om dette er vanskelig å oppnå mens du oppfyller andre høye nøyaktighetskrav. Intermodulering i høyttalerdrivere er, som med harmonisk forvrengning, nesten alltid større enn i de fleste elektronikk. IMD øker med kjegle ekskursjon. Redusere en driver båndbredde reduserer DIREKTE IMD. Dette oppnås ved å dele det ønskede frekvensområdet i separate bånd og bruke separate drivere for hvert frekvensbånd, og mate dem gjennom et crossover filternettverk. Bratt skråning crossover filtre er mest effektive PÅ IMD reduksjon, men kan være for dyrt å implementere ved hjelp av høy-strøm komponenter og kan innføre ringing forvrengning. Intermodulering forvrengning i multi-driver høyttalere kan bli sterkt redusert med bruk av aktiv crossover, selv om det øker betydelig system kostnader og kompleksitet. Støy nivået av uønsket støy som genereres av selve systemet, eller ved interferens fra eksterne kilder lagt til signalet. Hum refererer vanligvis til støy bare ved kraftledningsfrekvenser( i motsetning til bredbånds hvit støy), som innføres gjennom induksjon av kraftledningssignaler i inngangene til forsterkningsstadier. Eller fra utilstrekkelig regulerte strømforsyninger. Crosstalk innføring av støy (fra en annen signalkanal) forårsaket av jordstrømmer, spredt induktans eller kapasitans mellom komponenter eller linjer. Crosstalk reduserer, noen ganger merkbart, separasjon mellom kanaler (f. eks. i et stereoanlegg). En crosstalk-måling gir en figur i dB i forhold til et nominelt signalnivå i banen som mottar interferens. Crosstalk er normalt bare et problem i utstyr som behandler flere lydkanaler i samme chassis. Common-mode rejection ratio (CMRR) i balanserte lydsystemer er det like og motsatte signaler (differanse-modus) i innganger, og eventuelle forstyrrelser pålagt begge ledninger vil bli trukket fra, og avbryter forstyrrelsen (dvs.common-modus). CMRR er et mål på et system evne til å ignorere slike forstyrrelser og spesielt nynne på sin inngang. Det er vanligvis bare signifikant med lange linjer på en inngang, eller når noen typer jordsløyfeproblemer eksisterer. Ubalanserte innganger har ikke felles modusmotstand; indusert støy på deres innganger vises direkte som støy eller hum. Dynamisk område Og Signal-til-støy-forhold (SNR) forskjellen mellom det maksimale nivået en komponent kan romme og støynivået den produserer. Inngangsstøy regnes ikke med i denne målingen. Det måles i dB. Dynamisk område refererer til forholdet mellom maksimum og minimum lydstyrke i en gitt signalkilde( f. eks. musikk eller programmateriale), og denne målingen kvantifiserer også det maksimale dynamiske området et lydsystem kan bære. Dette er forholdet (vanligvis uttrykt i dB) mellom støygulvet på enheten uten signal og det maksimale signalet (vanligvis en sinusbølge) som kan sendes ut på et spesifisert (lavt) forvrengningsnivå. Siden tidlig på 1990-tallet har det blitt anbefalt av Flere myndigheter, inkludert Audio Engineering Society, at målinger av dynamisk rekkevidde gjøres med et lydsignal til stede. Dette unngår tvilsomme målinger basert på bruk av tomme medier eller dempingskretser. Signal-til-støy-forhold (SNR) er imidlertid forholdet mellom støygulvet og et vilkårlig referansenivå eller justeringsnivå. I» profesjonelt » opptaksutstyr er dette referansenivået vanligvis +4 dBu (iec 60268-17), men noen ganger 0 dBu (UK og Europa – EBU standard Justeringsnivå). ‘Testnivå’,’ målenivå ‘og’ line-up nivå ‘ betyr forskjellige ting, som ofte fører til forvirring. I» forbruker » utstyr eksisterer ingen standard, selv om -10 dBV og -6 dBu er vanlige. Ulike medier viser karakteristisk forskjellige mengder støy og takhøyde. Selv om verdiene varierer mye mellom enheter, kan en typisk analog kassett gi 60 dB, EN CD nesten 100 dB. De fleste moderne kvalitet forsterkere har >110 dB dynamisk område, som nærmer seg det menneskelige øret, vanligvis tatt som rundt 130 dB. Se programnivåer. Faseforvrengning, Gruppeforsinkelse Og Faseforsinkelse en perfekt lydkomponent vil opprettholde fasekoherensen til et signal over hele frekvensområdet. Faseforvrengning kan være ekstremt vanskelig å redusere eller eliminere. Det menneskelige øret er i stor grad ufølsomt for faseforvrengning, selv om det er utsøkt følsomt for relative faseforhold i hørte lyder. Den komplekse naturen til vår følsomhet for fasefeil, kombinert med mangelen på en praktisk test som gir en lettforståelig kvalitetsvurdering, er grunnen til at den ikke er en del av konvensjonelle lydspesifikasjoner. Multi-driver høyttalersystemer kan ha komplekse faseforvrengninger, forårsaket eller korrigert av overganger, førerplassering og faseadferden til den spesifikke driveren. Transient respons et system kan ha lav forvrengning for et steady state signal, men ikke på plutselige transienter. I forsterkere kan dette problemet spores til strømforsyninger i noen tilfeller, til utilstrekkelig høyfrekvent ytelse eller til overdreven negativ tilbakemelding. Relaterte målinger er slew rate og stige tid. Forvrengning i forbigående respons kan være vanskelig å måle. Mange ellers gode effektforsterker design har vist seg å ha utilstrekkelig slew priser, av moderne standarder. I høyttalere påvirkes forbigående responsytelse av massen og resonansene til drivere og kabinetter og av gruppeforsinkelse og faseforsinkelse introdusert av kryssfiltrering eller utilstrekkelig tidsjustering av høyttalerens drivere. De fleste høyttalere genererer betydelige mengder forbigående forvrengning, men noen design er mindre utsatt for dette(f. eks elektrostatiske høyttalere, plasma bue diskanthøyttalere, bånd diskanthøyttalere og horn kabinetter med flere inngangspunkter). Demping faktor et høyere tall er generelt antatt å være bedre. Dette er et mål på hvor godt en effektforsterker styrer uønsket bevegelse av en høyttalerdriver. En forsterker må kunne undertrykke resonanser forårsaket av mekanisk bevegelse (f. eks. treghet) av en høyttalerkegle, spesielt en lavfrekvent driver med større masse. For konvensjonelle høyttalerdrivere innebærer dette i hovedsak å sikre at utgangsimpedansen til forsterkeren er nær null og at høyttalerledningene er tilstrekkelig korte og har tilstrekkelig stor diameter. Dempingsfaktor er forholdet mellom utgangsimpedansen til en forsterker og tilkoblingskabler TIL DC-motstanden til en talespole, noe som betyr at lange høyttalerledninger med høy motstand reduserer dempingsfaktoren. En dempningsfaktor på 20 eller høyere anses som tilstrekkelig for levende lydforsterkningssystemer, da spl av treghetsrelatert driverbevegelse er 26 dB mindre enn signalnivå og vil ikke bli hørt. Negativ tilbakemelding i en forsterker senker den effektive utgangsimpedansen og øker dermed dempingsfaktoren.

MechanicalEdit

Wow Og flutter disse målingene er relatert til fysisk bevegelse i en komponent, i stor grad drivmekanismen til analoge medier, som vinylplater og magnetbånd. «Wow» er langsom hastighet (Noen Få Hz) variasjon, forårsaket av langsiktig drift av drivmotorhastigheten, mens «flutter» er raskere hastighet (noen få titalls Hz) variasjoner, vanligvis forårsaket av mekaniske feil som ut-av-rundhet av kapstan av en tape transportmekanisme. Målet er gitt i % og et lavere tall er bedre. Rumble måling av lavfrekvent (mange titalls Hz) støy bidratt av dreieskiven av en analog avspillingssystem. Det er forårsaket av ufullkomne lagre, ujevne motorviklinger, vibrasjoner i kjørebånd i noen plater, romvibrasjoner (f. eks. fra trafikk) som overføres av platespilleren og så til phono-patronen. Et lavere tall er bedre.

DigitalEdit

Merk at digitale systemer ikke lider av mange av disse effektene på et signalnivå, selv om de samme prosessene forekommer i kretsene siden dataene som håndteres er symbolske. Så lenge symbolet overlever overføringen mellom komponenter, og kan regenereres perfekt (f. eks. ved pulsformingsteknikker), blir dataene i seg selv perfekt vedlikeholdt. Dataene er vanligvis bufret i et minne, og er klokket ut av en meget presis krystalloscillator. Dataene degenererer vanligvis ikke når de går gjennom mange stadier, fordi hvert trinn regenererer nye symboler for overføring.

Digitale systemer har sine egne problemer. Digitalisering legger til støy, som er målbar og avhenger av lydbitdybden til systemet, uavhengig av andre kvalitetsproblemer. Timing feil i prøvetaking klokker (jitter) resultere i ikke-lineær forvrengning (FM modulering) av signalet. En kvalitetsmåling for et digitalt system (Bit Error Rate) er knyttet til sannsynligheten for en feil i overføring eller mottak. Andre beregninger på kvaliteten på systemet er definert av samplingsfrekvens og bitdybde. Generelt er digitale systemer mye mindre utsatt for feil enn analoge systemer; imidlertid har nesten alle digitale systemer analoge innganger og / eller utganger, og absolutt alle de som samhandler med den analoge verden gjør det. Disse analoge komponentene i det digitale systemet kan lide analoge effekter og potensielt kompromittere integriteten til et godt designet digitalt system.

Jitter en måling av variasjonen i perioden (periodisk jitter) og absolutt timing (tilfeldig jitter) mellom målt klokke timing versus en ideell klokke. Mindre jitter er generelt bedre for prøvetakingssystemer. Sample rate en spesifikasjon av hastigheten som målinger er tatt av det analoge signalet. Dette måles i prøver per sekund, eller hertz. En høyere samplingsfrekvens gir en større total båndbredde eller pass-band frekvensrespons og tillater mindre bratt anti-aliasing / anti-imaging filtre som skal brukes i stopp-band, som i sin tur kan forbedre total fase linearitet i pass-band. Bitdybde I Puls-kode modulering lyd, bitdybden er antall biter av informasjon i hver prøve. Kvantisering, en prosess som brukes i digital lydprøvetaking, skaper en feil i det rekonstruerte signalet. Signal-til-kvantisering-støyforholdet er et flertall av bitdybden. Lyd-Cder bruker en bitdybde på 16-bits, MENS DVD-Video og Blu-ray-plater kan bruke 24-bits lyd. Det maksimale dynamiske området for et 16-biters system er omtrent 96dB, mens for 24 bit er det omtrent 144 dB. Dither kan brukes i lydmastering for å randomisere kvantiseringsfeilen, og noen dither-systemer bruker Støyforming til spektralform av kvantiseringsstøygulvet. Bruken av formet dither kan øke effektiv dynamisk område av 16-bits lyd til rundt 120 dB. For å beregne det maksimale teoretiske dynamiske området for et digitalt system (Signal-til-kvantisering-støyforhold (SQNR)) bruk følgende algoritme for bitdybde Q: S Q N R = 20 logg 10 ⁡ (2 Q) ≈ 6.02 ⋅ Q d b {\displaystyle \mathrm {SQNR} =20\log _{10}(2^{Q})\ca 6.02\cdot Q\ \mathrm {dB} \,\!}

Eksempel: Et 16-biters system har 216 forskjellige muligheter, fra 0 – 65,535. Det minste signalet uten dithering er 1, så antall forskjellige nivåer er en mindre, 216 − 1. Så for et 16-biters digitalt system er Det Dynamiske Området 20 * log(216 − 1) ≈ 96 dB. Sample nøyaktighet / synkronisering Ikke så mye en spesifikasjon som en evne. Siden uavhengige digitale lydenheter hver drives av sin egen krystalloscillator, og ingen to krystaller er nøyaktig de samme, vil samplingsfrekvensen være litt annerledes. Dette vil føre til at enhetene går fra hverandre over tid. Effektene av dette kan variere. Hvis en digital enhet brukes til å overvåke en annen digital enhet, vil dette føre til avbrudd eller forvrengning i lyden, da en enhet vil produsere mer eller mindre data enn den andre per tidsenhet. Hvis to uavhengige enheter registrerer samtidig, vil en lagre den andre mer og mer over tid. Denne effekten kan omgås med et ord klokke synkronisering. Det kan også korrigeres i det digitale domenet ved hjelp av en drift korreksjon algoritme. En slik algoritme sammenligner de relative prisene på to eller flere enheter og dråper eller legger til prøver fra strømmene til alle enheter som går for langt fra hovedenheten. Sample rate vil også variere litt over tid, som krystaller endring i temperatur, etc. Differensiell ikke-linearitet Og integrert ikke-linearitet er to målinger av nøyaktigheten av en analog-til-digital omformer. I utgangspunktet måler de hvor nær terskelnivåene for hver bit er til de teoretiske like fordelte nivåene.