Metingen van het audiosysteem
analoge elektrische edit
Frequentierespons (FR) deze meting geeft aan over welk frequentiebereik het uitgangsniveau van een audiocomponent redelijk constant zal blijven (binnen een gespecificeerd decibelbereik, of niet meer dan een bepaald aantal dB van de amplitude bij 1kHz). Sommige audiocomponenten zoals Toonregeling zijn ontworpen om de luidheid van signaalinhoud bij bepaalde frequenties aan te passen, bijv., een bass control maakt de verzwakking of accentuering van lage-frequentie signaal inhoud, in welk geval de specificatie kan specificeren de frequentierespons wordt genomen met Toonregeling “plat” of uitgeschakeld. Voorversterkers kunnen ook equalizers bevatten, filters bijvoorbeeld om LPs te spelen die RIAA frequentieresponscorrectie vereisen, in welk geval de specificatie kan beschrijven hoe nauw de respons overeenkomt met de standaard. Ter vergelijking: frequentiebereik is een term die soms wordt gebruikt door Luidsprekers en andere transducers om de frequenties aan te geven die bruikbaar zijn, zonder normaal gesproken een decibelbereik te specificeren. De bandbreedte van het vermogen is ook gerelateerd aan de frequentierespons – wat het bereik van de frequenties aangeeft die bruikbaar zijn bij hoog vermogen (aangezien frequentieresponsmetingen normaal gesproken worden uitgevoerd bij lage signaalniveaus, waar beperkingen van de zwenksnelheid of verzadiging van de transformator geen probleem zouden zijn. Een component met een ‘vlakke’ frequentierespons zal de weging (d.w.z., intensiteit) van de signaalinhoud over het gespecificeerde frequentiebereik. Het frequentiebereik dat vaak wordt gespecificeerd voor audiocomponenten ligt tussen 20 Hz en 20 kHz, wat in grote lijnen het menselijke gehoorbereik weerspiegelt (de hoogste hoorbare frequentie voor de meeste mensen is minder dan 20 kHz, met 16 kHz als meer typisch). Componenten met een’ vlakke ‘ frequentierespons worden vaak als lineair beschreven. De meeste audiocomponenten zijn ontworpen om lineair te zijn over hun gehele werkbereik. Goed ontworpen solid-state versterkers en CD-spelers kunnen een frequentierespons hebben die slechts 0 varieert.2 dB tussen 20 Hz en 20 kHz. Luidsprekers hebben meestal aanzienlijk minder vlakke frequentierespons dan deze. Total harmonic distortion (THD) Muziek materiaal bevat verschillende tonen, en sommige soorten vervorming te betrekken valse tonen op dubbele of drievoudige de frequenties van die tonen. Dergelijke harmonisch gerelateerde vervorming heet harmonische vervorming. Voor high-fidelity is dit meestal < 1% voor elektronische apparaten; mechanische elementen zoals luidsprekers hebben meestal onontkoombare hogere niveaus. Lage vervorming is relatief eenvoudig te bereiken in elektronica met het gebruik van negatieve feedback, maar het gebruik van hoge niveaus van feedback op deze manier is het onderwerp geweest van veel controverse onder audiofielen. In wezen alle luidsprekers produceren meer vervorming dan elektronica, en 1-5% vervorming is niet ongehoord op matig luid luisteren niveaus. Menselijke oren zijn minder gevoelig voor vervorming in de lage frequenties, en niveaus worden meestal verwacht onder de 10% bij luide weergave. Vervorming die alleen even-orde harmonischen creëert voor een sinusgolf ingang wordt soms beschouwd als minder hinderlijk dan oneven-orde vervorming. Uitgangsvermogen uitgangsvermogen voor versterkers wordt idealiter gemeten en geciteerd als maximum Root Mean Square (RMS) uitgangsvermogen per kanaal, op een bepaald vervormingsniveau bij een bepaalde belasting, die, volgens conventie en overheidsreglement, wordt beschouwd als de meest betekenisvolle maatstaf van vermogen beschikbaar op muzieksignalen, hoewel echte, niet-clipping Muziek heeft een hoge piek-tot-gemiddelde verhouding, en meestal gemiddelden ver onder de maximaal mogelijke. De algemeen gegeven meting van PMPO (peak music power out) is grotendeels zinloos en vaak gebruikt in marketing literatuur; in de late jaren 1960 was er veel controverse over dit punt en de Amerikaanse regering (FTA) vereist dat RMS-cijfers worden vermeld voor alle high fidelity apparatuur. Music power heeft de laatste jaren een comeback gemaakt. Zie ook Audio power. Vermogensspecificaties vereisen dat de belastingsimpedantie wordt gespecificeerd en in sommige gevallen worden twee cijfers gegeven (bijvoorbeeld het uitgangsvermogen van een eindversterker voor luidsprekers wordt doorgaans gemeten bij 4 en 8 ohm). Om maximaal vermogen aan de belasting te leveren, moet de impedantie van de bestuurder de complexe conjugaat van de impedantie van de belasting zijn. Bij een zuiver resistieve belasting moet de weerstand van de bestuurder gelijk zijn aan de weerstand van de belasting om het maximale uitgangsvermogen te bereiken. Dit wordt aangeduid als impedantie matching. Intermodulatie vervorming (IMD) vervorming die niet harmonisch gerelateerd is aan het signaal dat wordt versterkt is intermodulatie vervorming. Het is een maat voor het niveau van valse signalen als gevolg van ongewenste combinatie van verschillende frequentie-ingangssignalen. Dit effect is het gevolg van niet-lineariteiten in het systeem. Voldoende hoge niveaus van negatieve feedback kan dit effect in een versterker verminderen. Velen geloven dat het beter is om elektronica te ontwerpen op een manier om feedback niveaus te minimaliseren, hoewel dit moeilijk te bereiken is terwijl aan andere hoge nauwkeurigheidseisen wordt voldaan. Intermodulatie in luidspreker drivers is, net als bij harmonische vervorming, bijna altijd groter dan in de meeste elektronica. IMD verhoogt met kegel excursie. Het verminderen van de bandbreedte van een driver vermindert direct IMD. Dit wordt bereikt door het gewenste frequentiebereik op te splitsen in afzonderlijke banden en gebruik te maken van afzonderlijke drivers voor elke frequentieband, en ze te voeden via een crossover filternetwerk. Steile helling crossover filters zijn het meest effectief bij IMD-reductie, maar kunnen te duur zijn om te implementeren met behulp van high-current componenten en kan leiden tot ringvorming. Intermodulatievervorming in luidsprekers met meerdere drivers kan sterk worden verminderd met het gebruik van actieve crossover, hoewel het de systeemkosten en complexiteit aanzienlijk verhoogt. Ruis het niveau van ongewenste ruis gegenereerd door het systeem zelf, of door interferentie van externe bronnen toegevoegd aan het signaal. Hum verwijst meestal naar ruis alleen bij power line frequenties (in tegenstelling tot breedband witte ruis), die wordt geïntroduceerd door inductie van power line signalen in de ingangen van winst stadia. Of van onvoldoende geregelde voedingen. Kruisverwijzing de introductie van ruis (van een ander signaalkanaal) veroorzaakt door grondstromingen, verdwaalde Inductantie of capaciteit tussen componenten of lijnen. Kruisverwijzing vermindert, soms merkbaar, de scheiding tussen kanalen (bijv., in een stereo-installatie). Een crosstalk-meting levert een cijfer in dB op ten opzichte van een nominaal signaalniveau in het pad dat interferentie ontvangt. Crosstalk is normaal gesproken alleen een probleem in apparatuur die meerdere audiokanalen in hetzelfde chassis verwerkt. Common-mode rejection ratio (CMRR) in gebalanceerde audiosystemen zijn er gelijke en tegengestelde signalen (difference-mode) in ingangen, en eventuele interferentie opgelegd aan beide leads zal worden afgetrokken, waardoor die interferentie (dat wil zeggen, de common-mode). CMRR is een maat voor het vermogen van een systeem om dergelijke interferentie te negeren en vooral neuriën bij de invoer. Het is over het algemeen alleen significant met lange lijnen op een ingang, of wanneer sommige soorten aardlus problemen bestaan. Ongebalanceerde ingangen hebben geen gemeenschappelijke modus weerstand; geïnduceerde ruis op hun ingangen verschijnt direct als ruis of Brom. Dynamic range and Signal-to-noise ratio (SNR) het verschil tussen het maximale niveau dat een component kan hanteren en het geluidsniveau dat het produceert. Inputruis wordt bij deze meting niet meegeteld. Het wordt gemeten in dB. Dynamisch bereik verwijst naar de verhouding tussen maximale en minimale luidheid in een bepaalde signaalbron (bijvoorbeeld muziek of programmamateriaal), en deze meting kwantificeert ook het maximale dynamische bereik dat een audiosysteem kan dragen. Dit is de verhouding (meestal uitgedrukt in dB) tussen de ruisbodem van het apparaat zonder signaal en het maximale signaal (meestal een sinusgolf) dat kan worden uitgevoerd op een bepaald (laag) vervormingsniveau. Sinds het begin van de jaren negentig is het aanbevolen door verschillende autoriteiten, waaronder de Audio Engineering Society, dat metingen van dynamisch bereik worden uitgevoerd met een audiosignaal aanwezig. Dit voorkomt twijfelachtige metingen op basis van het gebruik van blanco media of dempen circuits. Signal-to-noise ratio (SNR) is echter de verhouding tussen de geluidsvloer en een willekeurig referentieniveau of uitlijnniveau. In” professionele ” controleapparatuur is dit referentieniveau meestal +4 dBu (IEC 60268-17), maar soms 0 dBu (VK en Europa – EBU standaard Uitlijningsniveau). “Testniveau”, “meetniveau” en “line-upniveau” betekenen verschillende dingen, die vaak tot verwarring leiden. In “consumer” apparatuur, geen standaard bestaat, hoewel -10 dBV en -6 dBu zijn gebruikelijk. Verschillende media vertonen karakteristiek verschillende hoeveelheden ruis en hoofdruimte. Hoewel de waarden sterk variëren tussen eenheden, kan een typische analoge cassette 60 dB geven, een CD bijna 100 dB. De meeste moderne kwaliteitsversterkers hebben een dynamisch bereik van >110 dB, dat dat van het menselijk oor benadert, meestal genomen als ongeveer 130 dB. Zie Programmaniveaus. Fase vervorming, groep delay, en fase delay een perfecte audio component zal de fase samenhang van een signaal over het volledige bereik van frequenties te handhaven. Fase vervorming kan zeer moeilijk te verminderen of te elimineren. Het menselijk oor is grotendeels ongevoelig voor fasevervorming, hoewel het zeer gevoelig is voor relatieve faserelaties binnen gehoorde geluiden. De complexe aard van onze gevoeligheid voor fasefouten, in combinatie met het ontbreken van een handige test die een gemakkelijk te begrijpen kwaliteitsscore levert, is de reden dat het geen deel uitmaakt van conventionele audio-SPECIFICATIES. Luidsprekersystemen met meerdere bestuurders kunnen complexe faseverstoringen vertonen, veroorzaakt of gecorrigeerd door crossovers, plaatsing van de bestuurder en het fasegedrag van de specifieke bestuurder. Transiënte respons een systeem kan een lage vervorming hebben voor een steady-state signaal, maar niet bij plotselinge transiënten. In versterkers kan dit probleem worden herleid tot voedingen in sommige gevallen, tot onvoldoende hoogfrequente prestaties of tot overmatige negatieve feedback. Gerelateerde metingen zijn zwenksnelheid en stijgtijd. Vervorming in transiënte respons kan moeilijk te meten zijn. Veel anders goede eindversterker ontwerpen zijn gevonden inadequate zwenksnelheden hebben, door moderne normen. In luidsprekers worden de voorbijgaande responsprestaties beïnvloed door de massa en resonanties van stuurprogramma ’s en behuizingen en door groepsvertraging en fasevertraging door crossover-filtering of onvoldoende uitlijning van de stuurprogramma’ s van de luidspreker. De meeste luidsprekers genereren aanzienlijke hoeveelheden voorbijgaande vervorming, hoewel sommige ontwerpen daar minder gevoelig voor zijn (bijvoorbeeld elektrostatische luidsprekers, plasmaboogtweeters, linttweeters en hoornbehuizingen met meerdere toegangspunten). Dempingsfactor een hoger aantal wordt algemeen verondersteld beter te zijn. Dit is een maat voor hoe goed Een eindversterker de ongewenste beweging van een luidsprekerbestuurder regelt. Een versterker moet in staat zijn resonanties veroorzaakt door mechanische beweging (bijvoorbeeld inertie) van een luidsprekerconus te onderdrukken, met name een laagfrequente driver met een grotere massa. Voor conventionele luidsprekerstuurprogramma ‘ s houdt dit in wezen in dat de uitgangsimpedantie van de versterker dicht bij nul ligt en dat de luidsprekerdraden voldoende kort zijn en een voldoende grote diameter hebben. Dempingsfactor is de verhouding van de uitgangsimpedantie van een versterker en het aansluiten van kabels op de DC-weerstand van een spreekspoel, wat betekent dat lange luidsprekerdraden met een hoge weerstand de dempingsfactor verminderen. Een dempingsfactor van 20 of meer wordt voldoende geacht voor live-geluidsversterkingssystemen, aangezien de SPL van traagheidsgerelateerde bestuurdersbewegingen 26 dB minder is dan het signaalniveau en niet wordt gehoord. Negatieve feedback in een versterker verlaagt de effectieve uitgangsimpedantie en verhoogt dus de dempingsfactor.
Mechanischedit
Wow en flutter deze metingen houden verband met fysieke beweging in een component, voornamelijk het aandrijfmechanisme van analoge media, zoals vinylplaten en magneetband. “Wow “is langzame snelheid (een paar Hz) variatie, veroorzaakt door langere termijn drift van de aandrijfmotor snelheid, terwijl” flutter ” is snellere snelheid (een paar tientallen Hz) variaties, meestal veroorzaakt door mechanische defecten zoals out-of-rondheid van de ankerspoel van een tape transportmechanisme. De meting wordt gegeven in % en een lager getal is beter. Rumble de maat van de lage frequentie (vele tientallen Hz) ruis bijgedragen door de draaitafel van een analoog afspeelsysteem. Het wordt veroorzaakt door onvolmaakte lagers, ongelijkmatige motorwikkelingen, trillingen in aandrijfbanden in sommige draaitafels, trillingen in de ruimte (bijvoorbeeld door het verkeer) die door de draaitafelmontage en dus naar de phono-cartridge worden overgebracht. Een lager getal is beter.
DigitalEdit
merk op dat digitale systemen niet veel van deze effecten hebben op signaalniveau, hoewel dezelfde processen in de circuits voorkomen omdat de gegevens die worden verwerkt symbolisch zijn. Zolang het symbool de overdracht tussen componenten overleeft en perfect kan worden geregenereerd (bijvoorbeeld door pulsvormingstechnieken), worden de gegevens zelf perfect onderhouden. De gegevens worden meestal gebufferd in een geheugen, en wordt geklokt door een zeer nauwkeurige kristal oscillator. De gegevens degenereren meestal niet als het door vele stadia gaat, omdat elke fase nieuwe symbolen voor transmissie regenereert.Digitale systemen hebben hun eigen problemen. Digitaliseren voegt ruis toe, wat meetbaar is en afhankelijk is van de audiobitdiepte van het systeem, ongeacht andere kwaliteitsproblemen. Tijdfouten in bemonsteringsklokken (jitter) resulteren in niet-lineaire vervorming (FM-modulatie) van het signaal. Een kwaliteitsmeting voor een digitaal systeem (Bit Error Rate) heeft betrekking op de waarschijnlijkheid van een fout in transmissie of ontvangst. Andere statistieken over de kwaliteit van het systeem worden gedefinieerd door de sample rate en bitdiepte. Over het algemeen zijn digitale systemen veel minder foutgevoelig dan analoge systemen; bijna alle digitale systemen hebben echter Analoge in-en/of uitgangen, en zeker alle systemen die met de analoge wereld interageren, doen dat. Deze analoge componenten van het digitale systeem kunnen analoge effecten ondervinden en mogelijk de integriteit van een goed ontworpen digitaal systeem in gevaar brengen.
Jitter een meting van de variatie in periode (periodieke jitter) en absolute timing (willekeurige jitter) tussen gemeten kloktiming versus een ideale klok. Minder jitter is over het algemeen beter voor bemonsteringssystemen. Bemonsteringssnelheid een specificatie van de snelheid waarmee het analoge signaal wordt gemeten. Dit wordt gemeten in monsters per seconde, of hertz. Een hogere sampling rate maakt een grotere totale bandbreedte of pass-band frequentierespons mogelijk en maakt het mogelijk minder steile anti-aliasing/anti-imaging filters te gebruiken in de stop-band, wat op zijn beurt de algehele faselineariteit in de pass-band kan verbeteren. Bit diepte in puls-code modulatie audio, De bit diepte is het aantal bits van informatie in elk monster. Quantisatie, een proces dat wordt gebruikt in digitale audio sampling, creëert een fout in het gereconstrueerde signaal. De signaal-kwantisatie-ruisverhouding is een veelvoud van de bitdiepte. Audio-CD ‘ s gebruiken een bitdiepte van 16-bits, terwijl DVD-Video en Blu-ray-schijven 24-bits audio kunnen gebruiken. Het maximale dynamische bereik van een 16-bit systeem is ongeveer 96dB, terwijl het voor 24 bit ongeveer 144 dB is. Dither kan worden gebruikt in audio mastering om de kwantisatie fout randomiseren, en sommige Dither systemen gebruiken Noise shaping naar spectrale vorm van de quantisatie noise floor. Het gebruik van shaped dither kan het effectieve dynamische bereik van 16-bit audio verhogen tot ongeveer 120 dB. Om het maximale theoretische dynamische bereik van een digitaal systeem te berekenen (Signal-to-quantization-noise ratio (SQNR)) gebruik het volgende algoritme voor bitdiepte Q: S Q N R = 20 log 10 (2 Q ) ≈ 6,02 Q Q d B {\displaystyle \ mathrm {SQNR} = 20 \ log _{10} (2^{Q})\approx 6,02\ cdot Q \\mathrm {dB}\,\!}
voorbeeld: een 16-bits systeem heeft 216 verschillende mogelijkheden, van 0 – 65.535. Het kleinste signaal zonder dithering is 1, dus het aantal verschillende niveaus is één minder, 216-1. Dus voor een 16-bit digitaal systeem is het Dynamische Bereik 20 * log (216 − 1) ≈ 96 dB. Sample nauwkeurigheid / synchronisatie niet zozeer een specificatie als een mogelijkheid. Aangezien onafhankelijke digitale audio-apparaten elk worden uitgevoerd door hun eigen kristal oscillator, en geen twee kristallen zijn precies hetzelfde, zal de sample rate iets anders zijn. Dit zal ervoor zorgen dat de apparaten uit elkaar drijven na verloop van tijd. De effecten hiervan kunnen variëren. Als een digitaal apparaat wordt gebruikt om een ander digitaal apparaat te monitoren, zal dit dropouts of vervorming in de audio veroorzaken, omdat het ene apparaat meer of minder gegevens produceert dan het andere per tijdseenheid. Als twee onafhankelijke apparaten tegelijkertijd opnemen, zal de ene de andere meer en meer vertraging in de tijd. Dit effect kan worden omzeild met een woord klok synchronisatie. Het kan ook worden gecorrigeerd in het digitale domein met behulp van een drift correctie algoritme. Een dergelijk algoritme vergelijkt de relatieve snelheden van twee of meer apparaten en druppels of voegt monsters van de stromen van alle apparaten die te ver van het master-apparaat drijven. Sample rate zal ook enigszins variëren in de tijd, als kristallen veranderen in temperatuur, enz. Zie ook clock recovery Linearity Differential non-linearity en integral non-linearity zijn twee metingen van de nauwkeurigheid van een analoog-naar-digitaal converter. In principe meten ze hoe dicht de drempelniveaus voor elk bit zijn bij de theoretische niveaus met gelijke afstanden.