Măsurători ale sistemului Audio
Analog electricalEdit
răspuns în frecvență (FR) această măsurare vă indică peste ce interval de frecvență nivelul de ieșire pentru o componentă audio va rămâne rezonabil constant (fie într-un interval de decibeli specificat, fie nu mai mult de un anumit număr de dB din amplitudinea la 1KHz). Unele componente audio, cum ar fi comenzile de ton sunt concepute pentru a regla intensitatea conținutului semnalului la anumite frecvențe, de ex., un control al basului permite atenuarea sau accentuarea conținutului semnalului de joasă frecvență, caz în care specificația poate specifica răspunsul în frecvență este luat cu comenzile de ton „plate” sau dezactivate. Preamplificatoarele pot conține, de asemenea, Egalizatoare, filtre de exemplu pentru a reda LP-uri care necesită corectarea răspunsului în frecvență RIAA, caz în care specificația poate descrie cât de strâns se potrivește răspunsul cu standardul. Prin comparație, gama de frecvențe este un termen folosit uneori de difuzoare și alte traductoare pentru a indica frecvențele care sunt utilizabile, fără a specifica în mod normal un interval de decibeli. Lățimea de bandă a puterii este, de asemenea, legată de răspunsul în frecvență – indicând gama de frecvențe utilizabile la putere mare (deoarece măsurătorile de răspuns în frecvență sunt luate în mod normal la niveluri scăzute de semnal, unde limitările ratei de rotire sau saturația transformatorului nu ar fi o problemă. O componentă care are un răspuns în frecvență ‘plat’ nu va modifica ponderarea (adică., intensitate) a conținutului semnalului în intervalul de frecvență specificat. Intervalul de frecvență specificat adesea pentru componentele audio este cuprins între 20 Hz și 20 kHz, ceea ce reflectă în general domeniul auzului uman (cea mai mare frecvență audibilă pentru majoritatea oamenilor este mai mică de 20 kHz, 16 kHz fiind mai tipic). Componentele cu răspunsuri de frecvență ‘plate’ sunt adesea descrise ca fiind liniare. Majoritatea componentelor audio sunt proiectate pentru a fi liniare pe întreaga lor gamă de operare. Amplificatoarele solid-state bine concepute și CD playerele pot avea un răspuns în frecvență care variază cu doar 0.2 dB între 20 Hz și 20 kHz. Difuzoarele tind să aibă răspunsuri de frecvență mult mai puțin plate decât aceasta. Distorsiunea armonică totală (THD) Materialul muzical conține tonuri distincte, iar unele tipuri de distorsiuni implică tonuri false la dublu sau triplu frecvențele acestor tonuri. O astfel de distorsiune armonică se numește Distorsiune armonică. Pentru fidelitate ridicată, acest lucru este de obicei de așteptat să fie < 1% pentru dispozitivele electronice; elementele mecanice, cum ar fi difuzoarele, au de obicei niveluri mai ridicate inevitabile. Distorsiunea redusă este relativ ușor de realizat în electronică cu ajutorul feedback-ului negativ, dar utilizarea unor niveluri ridicate de feedback în acest mod a fost subiectul multor controverse în rândul audiofililor. În esență, toate difuzoarele produc mai multă distorsiune decât Electronica, iar distorsiunea de 1-5% nu este nemaiauzită la niveluri de ascultare moderat puternice. Urechile umane sunt mai puțin sensibile la distorsiuni în frecvențele joase, iar nivelurile sunt de obicei așteptate să fie sub 10% la redarea puternică. Distorsiunea care creează doar armonici de ordin par pentru o intrare de undă sinusoidală este uneori considerată mai puțin deranjantă decât distorsiunea de ordin impar. Puterea de ieșire puterea de ieșire pentru amplificatoare este măsurată în mod ideal și citată ca putere maximă pătrată medie rădăcină (RMS) pe canal, la un nivel de distorsiune specificat la o anumită sarcină, care, prin convenție și reglementări guvernamentale, este considerată cea mai semnificativă măsură de putere disponibilă pe semnalele muzicale, Deși muzica reală, fără tăiere, are un raport vârf-medie ridicat și, de obicei, are o medie mult sub maximul posibil. Măsurarea obișnuită a PMPO (peak music power out) este în mare parte lipsită de sens și adesea utilizată în literatura de marketing; la sfârșitul anilor 1960 au existat multe controverse cu privire la acest punct și Guvernul SUA (als) a cerut ca cifrele RMS să fie citate pentru toate echipamentele de înaltă fidelitate. Puterea muzicală a revenit în ultimii ani. A se vedea, de asemenea, puterea Audio. Specificațiile de putere necesită specificarea impedanței de sarcină și, în unele cazuri, vor fi date două cifre (de exemplu, puterea de ieșire a unui amplificator de putere pentru difuzoare va fi măsurată de obicei la 4 și 8 ohmi). Pentru a furniza o putere maximă sarcinii, impedanța șoferului ar trebui să fie conjugarea complexă a impedanței sarcinii. În cazul unei sarcini pur rezistive, rezistența șoferului trebuie să fie egală cu rezistența sarcinii pentru a obține o putere maximă de ieșire. Aceasta este denumită potrivirea impedanței. Distorsiunea intermodulării (IMD) distorsiunea care nu este legată armonios de semnalul amplificat este distorsiunea intermodulării. Este o măsură a nivelului semnalelor false rezultate din combinarea nedorită a semnalelor de intrare de frecvență diferite. Acest efect rezultă din neliniaritățile din sistem. Nivelurile suficient de ridicate de feedback negativ pot reduce acest efect într-un amplificator. Mulți cred că este mai bine să proiectați electronice într-un mod de a minimiza nivelurile de feedback, deși acest lucru este dificil de realizat în timp ce îndepliniți alte cerințe de înaltă precizie. Intermodularea în driverele de difuzoare este, ca și în cazul distorsiunii armonice, aproape întotdeauna mai mare decât în majoritatea electronicelor. IMD crește odată cu excursia conului. Reducerea lățimii de bandă a șoferului reduce direct IMD. Acest lucru se realizează prin împărțirea intervalului de frecvență dorit în benzi separate și folosirea unor drivere separate pentru fiecare bandă de frecvențe și alimentarea acestora printr-o rețea de filtre crossover. Filtrele crossover cu pantă abruptă sunt cele mai eficiente la reducerea IMD, dar pot fi prea scumpe pentru a fi implementate folosind componente cu curent ridicat și pot introduce distorsiuni de apel. Distorsiunea intermodulației în difuzoarele cu mai multe drivere poate fi redusă foarte mult prin utilizarea crossover-ului activ, deși crește semnificativ costul și complexitatea sistemului. Zgomot Nivelul de zgomot nedorit generat de sistemul însuși sau de interferența din surse externe adăugate la semnal. Hum se referă de obicei la zgomot numai la frecvențele liniei electrice (spre deosebire de zgomotul alb în bandă largă), care este introdus prin inducerea semnalelor liniei electrice în intrările etapelor de câștig. Sau de la surse de alimentare reglementate necorespunzător. Crosstalk introducerea de zgomot (de la un alt canal de semnal) cauzate de curenți de sol, inductanță fără stăpân sau capacitate între componente sau linii. Crosstalk reduce, uneori vizibil, separarea dintre canale (de ex., într-un sistem stereo). O măsurare crosstalk produce o cifră în dB în raport cu un nivel nominal de semnal în calea care primește interferențe. Crosstalk este în mod normal doar o problemă în echipamentele care procesează mai multe canale audio în același șasiu. Raportul de respingere în mod comun (CMRR) în sistemele audio echilibrate, există semnale egale și opuse (modul de diferență) în intrări și orice interferență impusă ambelor Cabluri va fi scăzută, anulând acea interferență (adică modul comun). CMRR este o măsură a capacității unui sistem de a ignora o astfel de interferență și mai ales zumzetul la intrarea sa. În general, este semnificativ doar cu linii lungi pe o intrare sau când există unele tipuri de probleme de buclă la sol. Intrările dezechilibrate nu au rezistență la modul comun; zgomotul indus pe intrările lor apare direct ca zgomot sau zumzet. Interval dinamic și raport semnal-zgomot (SNR) diferența dintre nivelul maxim pe care îl poate găzdui o componentă și nivelul de zgomot pe care îl produce. Zgomotul de intrare nu este luat în considerare în această măsurătoare. Se măsoară în dB. Intervalul dinamic se referă la raportul dintre intensitatea maximă și cea minimă într-o anumită sursă de semnal (de exemplu, muzică sau material de program), iar această măsurare cuantifică, de asemenea, intervalul dinamic maxim pe care îl poate transporta un sistem audio. Acesta este raportul (de obicei exprimat în dB) între podeaua de zgomot a dispozitivului fără semnal și semnalul maxim (de obicei o undă sinusoidală) care poate fi emis la un nivel de distorsiune specificat (scăzut). De la începutul anilor 1990, a fost recomandat de mai multe autorități, inclusiv Societatea de inginerie Audio, ca măsurătorile intervalului dinamic să fie făcute cu un semnal audio prezent. Acest lucru evită măsurătorile discutabile bazate pe utilizarea mediilor goale sau a circuitelor de dezactivare. Raportul semnal-zgomot (SNR), cu toate acestea, este raportul dintre podeaua de zgomot și un nivel de referință arbitrar sau nivel de aliniere. În echipamentele de înregistrare” profesionale”, acest nivel de referință este de obicei +4 dBu (IEC 60268-17), deși uneori 0 dBu (Marea Britanie și Europa – nivel de aliniere standard EBU). ‘Nivelul de testare’, ‘nivelul de măsurare’ și ‘nivelul de aliniere’ înseamnă lucruri diferite, ducând adesea la confuzie. În echipamentele” de consum”, nu există niciun standard, deși -10 dBV și -6 dBu sunt comune. Diferite medii prezintă în mod caracteristic diferite cantități de zgomot și spațiu pentru cap. Deși valorile variază foarte mult între unități, o casetă analogică tipică ar putea da 60 dB, un CD aproape 100 dB. Majoritatea amplificatoarelor moderne de calitate au o gamă dinamică > 110 dB, care se apropie de cea a urechii umane, de obicei luată ca aproximativ 130 dB. Consultați nivelurile programului. Distorsiune de fază, întârziere de grup și întârziere de fază o componentă audio perfectă va menține coerența de fază a unui semnal pe întreaga gamă de frecvențe. Distorsiunea fazei poate fi extrem de dificil de redus sau eliminat. Urechea umană este în mare măsură insensibilă la distorsiunea de fază, deși este deosebit de sensibilă la relațiile de fază relative din sunetele auzite. Natura complexă a sensibilității noastre la erorile de fază, împreună cu lipsa unui test convenabil care să ofere o evaluare a calității ușor de înțeles, este motivul pentru care nu face parte din specificațiile audio convenționale. Sistemele de difuzoare cu mai multe drivere pot avea distorsiuni complexe de fază, cauzate sau corectate prin încrucișări, plasarea șoferului și comportamentul de fază al șoferului specific. Răspuns tranzitoriu un sistem poate avea distorsiuni reduse pentru un semnal la starea de echilibru, dar nu pe tranzitorii bruște. În amplificatoare, această problemă poate fi urmărită la surse de alimentare în unele cazuri, la performanțe insuficiente de înaltă frecvență sau la feedback negativ excesiv. Măsurătorile aferente sunt rata de rotire și timpul de creștere. Distorsiunea în răspunsul tranzitoriu poate fi greu de măsurat. S-a constatat că multe modele de amplificatoare de putere altfel bune au rate de pierdere inadecvate, conform standardelor moderne. În difuzoare, performanța răspunsului tranzitoriu este afectată de masa și rezonanțele driverelor și incintelor și de întârzierea grupului și întârzierea fazei introduse prin filtrarea încrucișată sau alinierea inadecvată a timpului a driverelor difuzorului. Majoritatea difuzoarelor generează cantități semnificative de distorsiune tranzitorie, deși unele modele sunt mai puțin predispuse la acest lucru (de exemplu, difuzoare electrostatice, tweetere cu arc cu plasmă, tweetere cu panglică și carcase cu corn cu mai multe puncte de intrare). Factor de amortizare un număr mai mare este, în general, considerat a fi mai bun. Aceasta este o măsură a cât de bine un amplificator de putere controlează mișcarea nedorită a unui driver de difuzor. Un amplificator trebuie să poată suprima rezonanțele cauzate de mișcarea mecanică (de exemplu, inerția) unui con de difuzor, în special a unui driver de joasă frecvență cu o masă mai mare. Pentru driverele de difuzoare convenționale, aceasta implică în esență asigurarea faptului că impedanța de ieșire a amplificatorului este aproape de zero și că firele difuzoarelor sunt suficient de scurte și au un diametru suficient de mare. Factorul de amortizare este raportul dintre impedanța de ieșire a unui amplificator și cablurile de conectare la rezistența DC a unei bobine vocale, ceea ce înseamnă că firele de difuzoare lungi și de înaltă rezistență vor reduce factorul de amortizare. Un factor de amortizare de 20 sau mai mare este considerat adecvat pentru sistemele de armare a sunetului live, deoarece SPL-ul mișcării șoferului legat de inerție este cu 26 dB mai mic decât nivelul semnalului și nu va fi auzit. Feedback-ul negativ într-un amplificator scade impedanța efectivă de ieșire și crește astfel factorul de amortizare.
MechanicalEdit
Wow și flutter aceste măsurători sunt legate de mișcarea fizică într-o componentă, în mare parte mecanismul de acționare al mediilor analogice, cum ar fi înregistrările de vinil și banda magnetică. „Wow „este o variație a vitezei lente (câteva Hz), cauzată de deriva pe termen lung a vitezei motorului de acționare, în timp ce” flutterul ” este o viteză mai mare (câteva zeci de Hz) variații, cauzate de obicei de defecte mecanice, cum ar fi în afara rotunjimii capstanului unui mecanism de transport cu bandă. Măsurarea este dată în % și un număr mai mic este mai bun. Rumble măsura zgomotului de frecvență joasă (multe zeci de Hz) contribuit de placa turnantă a unui sistem de redare analogică. Este cauzată de rulmenți imperfecți, înfășurări inegale ale motorului, vibrații în benzile de conducere în unele platane, vibrații ale camerei (de exemplu, din trafic) care sunt transmise prin montarea platanului rotativ și astfel către cartușul fono. Un număr mai mic este mai bun.
DigitalEdit
rețineți că sistemele digitale nu suferă de multe dintre aceste efecte la nivel de semnal, deși aceleași procese apar în circuite, deoarece datele manipulate sunt simbolice. Atâta timp cât simbolul supraviețuiește transferului între componente și poate fi perfect regenerat (de exemplu, prin tehnici de modelare a impulsurilor), datele în sine sunt perfect întreținute. Datele sunt de obicei tamponate într-o memorie și sunt cronometrate de un oscilator de cristal foarte precis. De obicei, datele nu degenerează pe măsură ce trec prin mai multe etape, deoarece fiecare etapă regenerează noi simboluri pentru transmitere.
sistemele digitale au propriile lor probleme. Digitizarea adaugă zgomot, care este măsurabil și depinde de adâncimea de biți audio a sistemului, indiferent de alte probleme de calitate. Erorile de sincronizare în ceasurile de eșantionare (bruiaj) duc la distorsiuni neliniare (modulare FM) a semnalului. O măsurare a calității pentru un sistem digital (rata de eroare de biți) se referă la probabilitatea unei erori în transmisie sau recepție. Alte valori privind calitatea sistemului sunt definite de rata de eșantionare și adâncimea de biți. În general, sistemele digitale sunt mult mai puțin predispuse la erori decât sistemele analogice; cu toate acestea, aproape toate sistemele digitale au intrări și/sau ieșiri analogice și, cu siguranță, toate cele care interacționează cu lumea analogică o fac. Aceste componente analogice ale sistemului digital pot suferi efecte analogice și pot compromite integritatea unui sistem digital bine conceput.
bruiaj o măsurare a variației perioadei (bruiaj periodic) și a sincronizării absolute (bruiaj aleatoriu) între cronometrarea măsurată a ceasului față de un ceas ideal. Mai puțin bruiaj este, în general, mai bine pentru sistemele de eșantionare. Rata de eșantionare o specificație a vitezei la care se efectuează măsurătorile semnalului analogic. Aceasta se măsoară în probe pe secundă sau hertz. O rată de eșantionare mai mare permite o lățime de bandă totală mai mare sau un răspuns de frecvență în bandă de trecere și permite utilizarea filtrelor anti-aliasing/anti-imagistică mai puțin abrupte în banda de oprire, ceea ce poate îmbunătăți, la rândul său, liniaritatea generală a fazei în banda de trecere. Adâncimea de biți în sunetul de modulare a Codului pulsului, adâncimea de biți este numărul de biți de informații din fiecare eșantion. Cuantificarea, un proces utilizat în eșantionarea audio digitală, creează o eroare în semnalul reconstruit. Raportul semnal-cuantificare-zgomot este un multiplu al adâncimii de biți. CD-urile Audio utilizează o adâncime de biți de 16 biți, în timp ce discurile DVD-Video și Blu-ray pot utiliza audio pe 24 de biți. Intervalul dinamic maxim al unui sistem pe 16 biți este de aproximativ 96dB, în timp ce pentru 24 de biți este de aproximativ 144 dB. Cuantizarea poate fi utilizată în mastering audio pentru a randomiza eroarea de cuantificare, iar unele sisteme de cuantizare folosesc modelarea zgomotului la forma spectrală a podelei de zgomot de cuantificare. Utilizarea cuantizării în formă poate crește intervalul dinamic eficient al sunetului pe 16 biți la aproximativ 120 dB. Pentru a calcula intervalul dinamic teoretic maxim al unui sistem digital (Raport semnal-cuantificare-zgomot ( Sqnr)) utilizați următorul algoritm pentru adâncimea de biți Q: S Q N R = 20 log 10(2 Q) 6.02 log 6 D B {\displaystyle \mathrm {sqnr} =20\log _{10} (2^{Q})\aprox 6.02\cdot Q\ \mathrm {dB} \,\!}
exemplu: un sistem pe 16 biți are 216 posibilități diferite, de la 0 la 65.535. Cel mai mic semnal fără dithering este 1, deci numărul de niveluri diferite este unul mai mic, 216 − 1. Deci, pentru un sistem digital pe 16 biți, intervalul dinamic este de 20·log(216 − 1) 96 db. Precizia/sincronizarea eșantionului nu este la fel de mult o specificație ca o abilitate. Deoarece dispozitivele audio digitale independente sunt fiecare conduse de propriul oscilator de cristal și nu există două cristale Exact la fel, rata de eșantionare va fi ușor diferită. Acest lucru va face ca dispozitivele să se desprindă în timp. Efectele acestui lucru pot varia. Dacă un dispozitiv digital este utilizat pentru a monitoriza un alt dispozitiv digital, acest lucru va provoca abandonuri sau distorsiuni în audio, deoarece un dispozitiv va produce mai multe sau mai puține date decât celălalt pe unitate de timp. Dacă două dispozitive independente înregistrează în același timp, unul va rămâne pe celălalt din ce în ce mai mult în timp. Acest efect poate fi eludat cu o sincronizare a ceasului word. De asemenea, poate fi corectat în domeniul digital folosind un algoritm de corecție a derivei. Un astfel de algoritm compară ratele relative ale a două sau mai multe dispozitive și scade sau adaugă probe din fluxurile oricăror dispozitive care se îndepărtează prea mult de dispozitivul principal. Rata de eșantionare va varia, de asemenea, ușor în timp, deoarece cristalele se schimbă în temperatură etc. Vezi si liniaritate de recuperare a ceasului neliniaritatea diferențială și neliniaritatea integrală sunt două măsurători ale preciziei unui convertor analog-digital. Practic, ele măsoară cât de aproape sunt nivelurile de prag pentru fiecare bit față de nivelurile teoretice distanțate în mod egal.