Ljudsystemmätningar
Analog electricalEdit
Frequency response (FR) denna mätning talar om för dig över vilket frekvensområde utgångsnivån för en ljudkomponent kommer att förbli rimligt konstant (antingen inom ett angivet decibelområde, eller inte mer än ett visst antal dB från amplituden vid 1 kHz). Vissa ljudkomponenter som tonkontroller är utformade för att justera ljudstyrkan för signalinnehållet vid vissa frekvenser, t. ex., en baskontroll tillåter dämpning eller accentuering av lågfrekvenssignalinnehåll, i vilket fall specifikationen kan specificera frekvensresponsen tas med tonkontroller ”platt” eller inaktiverad. Förförstärkare kan också innehålla equalizers, filter till exempel för att spela lp kräver RIAA frekvensresponskorrigering, i vilket fall specifikationen kan beskriva hur nära svaret matchar standarden. Som jämförelse är frekvensområde en term som ibland används av högtalare och andra givare för att indikera de frekvenser som är användbara, utan att normalt ange ett decibelområde. Effektbandbredd är också relaterad till frekvenssvar – vilket indikerar frekvensområdet som kan användas vid hög effekt (eftersom frekvensresponsmätningar normalt tas vid låga signalnivåer, där svänghastighetsbegränsningar eller transformatormättnad inte skulle vara ett problem. En komponent som har ett’ platt ’ frekvenssvar kommer inte att ändra viktningen (dvs., intensitet) av signalinnehåll över det angivna frekvensområdet. Frekvensområdet som ofta anges för ljudkomponenter är mellan 20 Hz och 20 kHz, vilket i stort sett återspeglar det mänskliga hörselområdet (den högsta ljudfrekvensen för de flesta är mindre än 20 kHz, med 16 kHz som mer typisk). Komponenter med’ platta ’ frekvenssvar beskrivs ofta som linjära. De flesta ljudkomponenter är utformade för att vara linjära över hela sitt driftsområde. Väl utformade solid state-förstärkare och CD-spelare kan ha ett frekvenssvar som endast varierar med 0.2 dB mellan 20 Hz och 20 kHz. Högtalare tenderar att ha betydligt mindre platta frekvenssvar än detta. Total harmonisk distorsion (THD) musikmaterial innehåller distinkta toner, och vissa typer av distorsion involverar falska toner vid dubbla eller tredubbla frekvenserna för dessa toner. Sådan harmoniskt relaterad distorsion kallas harmonisk distorsion. För high fidelity förväntas detta vanligtvis vara < 1% för elektroniska enheter; mekaniska element som högtalare har vanligtvis oundvikliga högre nivåer. Låg distorsion är relativt lätt att uppnå i elektronik med användning av negativ feedback, men användningen av höga återkopplingsnivåer på detta sätt har varit föremål för mycket kontrovers bland audiofiler. I huvudsak producerar alla högtalare mer distorsion än elektronik, och 1-5% distorsion är inte okänd vid måttligt höga lyssningsnivåer. Mänskliga öron är mindre känsliga för distorsion i de låga frekvenserna, och nivåerna förväntas vanligtvis vara under 10% vid hög uppspelning. Distorsion som skapar endast jämn ordning övertoner för en sinusvåg ingång anses ibland mindre besvärande än udda ordningens distorsion. Uteffekt uteffekt för förstärkare mäts idealiskt och citeras som maximal Root Mean Square (RMS) uteffekt per kanal, vid en specificerad distorsionsnivå vid en viss belastning, som enligt konvention och statlig reglering anses vara det mest meningsfulla måttet på effekt som finns tillgängligt på musiksignaler, även om verklig, icke-klippande musik har ett högt topp-till-medelförhållande och vanligtvis medelvärden långt under det maximala möjliga. Den vanligt givna mätningen av pmpo (peak music power out) är till stor del meningslös och används ofta i marknadsföringslitteratur; i slutet av 1960-talet var det mycket kontrovers över denna punkt och den amerikanska regeringen (FTA) krävde att RMS-siffror citerades för all high fidelity-utrustning. Music power har gjort comeback de senaste åren. Se även Audio power. Effektspecifikationer kräver att belastningsimpedansen specificeras, och i vissa fall kommer två siffror att ges (till exempel kommer uteffekten för en effektförstärkare för högtalare vanligtvis att mätas vid 4 och 8 ohm). För att leverera maximal effekt till lasten bör förarens impedans vara det komplexa konjugatet av belastningens impedans. Vid en rent resistiv belastning bör förarens motstånd vara lika med belastningens motstånd för att uppnå maximal uteffekt. Detta kallas impedans matchning. Intermodulation distorsion (IMD) distorsion som inte är harmoniskt relaterad till signalen som förstärks är intermodulation distorsion. Det är ett mått på nivån av falska signaler som härrör från oönskad kombination av olika frekvensinmatningssignaler. Denna effekt beror på icke-linjäriteter i systemet. Tillräckligt höga nivåer av negativ feedback kan minska denna effekt i en förstärkare. Många tror att det är bättre att utforma Elektronik på ett sätt att minimera återkopplingsnivåer, men det är svårt att uppnå samtidigt som andra höga noggrannhetskrav uppfylls. Intermodulation i högtalardrivrutiner är, som med harmonisk distorsion, nästan alltid större än i de flesta elektronik. IMD ökar med konutflykt. Att minska förarens bandbredd minskar direkt IMD. Detta uppnås genom att dela upp det önskade frekvensområdet i separata band och använda separata drivrutiner för varje frekvensband och mata dem genom ett crossover-filternätverk. Branta sluttningsfilter är mest effektiva vid IMD-reduktion, men kan vara för dyrt att implementera med högströmskomponenter och kan införa ringförvrängning. Intermodulationsförvrängning i högtalare med flera drivrutiner kan minskas kraftigt med användning av aktiv crossover, även om det väsentligt ökar systemkostnaden och komplexiteten. Buller nivån på oönskat brus som genereras av själva systemet eller genom störningar från externa källor som läggs till signalen. Hum hänvisar vanligtvis till brus endast vid kraftledningsfrekvenser (i motsats till bredband vitt brus), som införs genom induktion av kraftledningssignaler i ingångarna i förstärkningsstegen. Eller från otillräckligt reglerade Nätaggregat. Överhörning införandet av brus (från en annan signalkanal) som orsakas av jordströmmar, herrelös induktans eller kapacitans mellan komponenter eller linjer. Överhörning minskar, ibland märkbart, separation mellan kanaler (t. ex., i ett stereosystem). En överhörningsmätning ger en siffra i dB i förhållande till en nominell signalnivå i den väg som tar emot störningar. Överhörning är normalt bara ett problem i utrustning som bearbetar flera ljudkanaler i samma chassi. Common-mode rejection ratio (CMRR) i balanserade ljudsystem finns det lika och motsatta signaler (differensläge) i ingångar, och alla störningar som åläggs båda ledningarna kommer att subtraheras och avbryter den störningen (dvs. common-mode). CMRR är ett mått på ett systems förmåga att ignorera sådana störningar och särskilt hum vid dess ingång. Det är i allmänhet bara betydande med långa rader på en ingång, eller när vissa typer av jordslinga problem existerar. Obalanserade ingångar har inte vanligt läge motstånd; inducerat brus på deras ingångar visas direkt som brus eller hum. Dynamiskt omfång och Signal-brusförhållande (SNR) skillnaden mellan den maximala nivån en komponent kan rymma och ljudnivån den producerar. Ingångsbrus räknas inte i denna mätning. Det mäts i dB. Dynamiskt omfång avser förhållandet mellan högsta och lägsta ljudstyrka i en given signalkälla (t.ex. musik eller programmaterial), och denna mätning kvantifierar också det maximala dynamiska omfång som ett ljudsystem kan bära. Detta är förhållandet (vanligtvis uttryckt i dB) mellan brusgolvet i enheten utan signal och den maximala signalen (vanligtvis en sinusvåg) som kan matas ut vid en specificerad (låg) distorsionsnivå. Sedan början av 1990-talet har det rekommenderats av flera myndigheter inklusive Audio Engineering Society att mätningar av dynamiskt omfång görs med en ljudsignal närvarande. Detta undviker tvivelaktiga mätningar baserade på användning av tomma medier eller muting kretsar. Signal-brusförhållande (SNR) är emellertid förhållandet mellan brusgolvet och en godtycklig referensnivå eller justeringsnivå. I” professionell ” inspelningsutrustning är denna referensnivå vanligtvis + 4 dBu (IEC 60268-17), men ibland 0 dBu (Storbritannien och Europa – EBU standard Alignment level). ’Testnivå’,’ mätnivå ’och’ line-up nivå ’ betyder olika saker, ofta leder till förvirring. I” konsument ” – utrustning finns ingen standard, även om -10 dBV och -6 dBu är vanliga. Olika medier uppvisar karakteristiskt olika mängder buller och utrymme. Även om värdena varierar mycket mellan enheter, kan en typisk analog kassett ge 60 dB, en CD nästan 100 dB. De flesta moderna kvalitetsförstärkare har >110 dB dynamiskt omfång, som närmar sig det mänskliga örat, vanligtvis taget som cirka 130 dB. Se programnivåer. Fasförvrängning, gruppfördröjning och Fasfördröjning en perfekt ljudkomponent kommer att upprätthålla faskoherensen hos en signal över hela frekvensområdet. Fasförvrängning kan vara extremt svår att minska eller eliminera. Det mänskliga örat är till stor del okänsligt för fasförvrängning, även om det är utsökt känsligt för relativa fasförhållanden inom hörda ljud. Den komplexa karaktären av vår känslighet för fasfel, i kombination med bristen på ett bekvämt test som ger en lättförståelig kvalitetsbedömning, är anledningen till att det inte ingår i konventionella ljudspecifikationer. Högtalarsystem för flera förare kan ha komplexa fasförvrängningar, orsakade eller korrigerade av korsningar, förarplacering och den specifika förarens fasbeteende. Transient response ett system kan ha låg distorsion för en steady-state-signal, men inte på plötsliga transienter. I förstärkare kan detta problem spåras till nätaggregat i vissa fall, till otillräcklig högfrekvent prestanda eller till överdriven negativ feedback. Relaterade mätningar är slew rate och rise time. Förvrängning i övergående svar kan vara svår att mäta. Många annars bra effektförstärkardesigner har visat sig ha otillräckliga svänghastigheter, enligt moderna standarder. I högtalare påverkas övergående responsprestanda av massan och resonanserna hos drivrutiner och höljen och av gruppfördröjning och fasfördröjning som införs genom crossover-filtrering eller otillräcklig tidsinriktning av högtalarens drivrutiner. De flesta högtalare genererar betydande mängder övergående distorsion, även om vissa mönster är mindre benägna för detta (t.ex. elektrostatiska högtalare, plasma bågtweeters, bandtweeters och hornhöljen med flera ingångspunkter). Dämpningsfaktor ett högre antal anses allmänt vara bättre. Detta är ett mått på hur väl en effektförstärkare styr den oönskade rörelsen hos en högtalardrivrutin. En förstärkare måste kunna undertrycka resonanser orsakade av mekanisk rörelse (t.ex. tröghet) hos en högtalarkon, särskilt en lågfrekvent drivrutin med större massa. För konventionella högtalardrivrutiner innebär detta i huvudsak att förstärkarens Utgångsimpedans är nära noll och att högtalarkablarna är tillräckligt korta och har tillräckligt stor diameter. Dämpningsfaktor är förhållandet mellan utgångsimpedansen hos en förstärkare och anslutningskablar till DC-motståndet hos en röstspole, vilket innebär att långa högtalarkablar med hög resistans minskar dämpningsfaktorn. En dämpningsfaktor på 20 eller högre anses vara tillräcklig för levande ljudförstärkningssystem, eftersom SPL för tröghetsrelaterad förarrörelse är 26 dB mindre än signalnivå och inte hörs. Negativ återkoppling i en förstärkare sänker dess effektiva Utgångsimpedans och ökar därmed dess dämpningsfaktor.
MechanicalEdit
Wow och flutter dessa mätningar är relaterade till fysisk rörelse i en komponent, till stor del drivmekanismen för analoga medier, såsom vinylskivor och magnetband. ”Wow ”är långsam hastighet (några Hz) variation, orsakad av långsiktig drift av drivmotorns hastighet, medan” fladder ” är snabbare hastighet (några tiotals Hz) variationer, vanligtvis orsakade av mekaniska defekter såsom Out-of-roundness av capstan av en bandtransportmekanism. Mätningen ges i % och ett lägre antal är bättre. Rumble måttet på lågfrekvent (många tiotals Hz) brus som bidrar med skivspelaren i ett analogt uppspelningssystem. Det orsakas av ofullkomliga lager, ojämna motorlindningar, vibrationer i körband i vissa skivspelare, rumsvibrationer (t.ex. från trafik) som överförs av skivspelarens montering och så till phono-patronen. Ett lägre antal är bättre.
DigitalEdit
Observera att digitala system inte lider av många av dessa effekter på en signalnivå, även om samma processer förekommer i kretsarna eftersom data som hanteras är symbolisk. Så länge symbolen överlever överföringen mellan komponenter och kan regenereras perfekt (t.ex. genom pulsformningstekniker) upprätthålls själva data perfekt. Data buffras vanligtvis i ett minne och klockas ut av en mycket exakt kristalloscillator. Uppgifterna degenererar vanligtvis inte när de passerar genom många steg, eftersom varje steg regenererar nya symboler för överföring.
digitala system har sina egna problem. Digitalisering lägger till brus, vilket är mätbart och beror på systemets ljudbitdjup, oavsett andra kvalitetsproblem. Tidsfel i samplingsklockor (jitter) resulterar i icke-linjär distorsion (FM-modulering) av signalen. En kvalitetsmätning för ett digitalt system (Bitfelfrekvens) avser sannolikheten för ett fel vid överföring eller mottagning. Andra mått på systemets kvalitet definieras av samplingsfrekvens och bitdjup. I allmänhet är digitala system mycket mindre benägna att fel än analoga system; men nästan alla digitala system har analoga ingångar och/eller utgångar, och säkert alla som interagerar med den analoga världen gör det. Dessa analoga komponenter i det digitala systemet kan drabbas av analoga effekter och potentiellt äventyra integriteten hos ett väl utformat digitalt system.
Jitter en mätning av variationen i period (periodisk jitter) och absolut timing (slumpmässig jitter) mellan uppmätt klocktid kontra en ideal klocka. Mindre jitter är i allmänhet bättre för provtagningssystem. Samplingsfrekvens en specifikation av den hastighet med vilken mätningar görs av den analoga signalen. Detta mäts i prover per sekund, eller hertz. En högre samplingsfrekvens möjliggör en större total bandbredd eller passbandfrekvensrespons och tillåter mindre branta anti-aliasing/Anti-imaging-filter som ska användas i stoppbandet, vilket i sin tur kan förbättra den totala faslinjäriteten i passbandet. Bitdjup i Pulskodmoduleringsljud är bitdjupet antalet bitar av information i varje prov. Kvantisering, en process som används vid digital ljudprovtagning, skapar ett fel i den rekonstruerade signalen. Signal-till-kvantisering-brusförhållandet är en multipel av bitdjupet. Ljud-CD-skivor använder ett bitdjup på 16 bitar, medan DVD-Video och Blu-ray-skivor kan använda 24-bitars ljud. Det maximala dynamiska området för ett 16-bitars system är cirka 96 dB, medan det för 24 bitar är cirka 144 dB. Dither kan användas i ljudmastering för att randomisera kvantiseringsfelet, och vissa dither-system använder brusformning till spektralform av kvantiseringsbrusgolvet. Användningen av formad dither kan öka det effektiva dynamiska området för 16-bitars ljud till cirka 120 dB. För att beräkna det maximala teoretiska dynamiska omfånget för ett digitalt system (Signal-till-kvantisering-brusförhållande ( SQNR)) använd följande algoritm för bitdjup Q: S Q N r = 20 logg 10 kg(2 Q) 6,02 kg q d b {\displaystyle \mathrm {sqnr} =20\log _{10} (2^{Q})\ca 6,02\cdot Q\ \mathrm {dB} \,\!}
exempel: ett 16-bitars system har 216 olika möjligheter, från 0 – 65,535. Den minsta signalen utan dithering är 1, Så antalet olika nivåer är en mindre, 216 − 1. Så för ett 16-bitars digitalt system är det dynamiska området 20 * log (216-1) 96 dB. Provnoggrannhet / synkronisering inte lika mycket en specifikation som en förmåga. Eftersom Oberoende Digitala ljudenheter drivs av sin egen kristalloscillator, och inga två kristaller är exakt desamma, kommer samplingsfrekvensen att vara något annorlunda. Detta kommer att få enheterna att glida isär över tiden. Effekterna av detta kan variera. Om en digital enhet används för att övervaka en annan digital enhet kommer detta att orsaka bortfall eller förvrängning i ljudet, eftersom en enhet producerar mer eller mindre data än den andra per tidsenhet. Om två oberoende enheter spelar in samtidigt, kommer den ena att släpa den andra mer och mer över tiden. Denna effekt kan kringgås med ett ord klocksynkronisering. Det kan också korrigeras i den digitala domänen med hjälp av en driftkorrigeringsalgoritm. En sådan algoritm jämför de relativa hastigheterna för två eller flera enheter och droppar eller lägger till prover från strömmarna av alla enheter som driver för långt från huvudanordningen. Samplingsfrekvensen varierar också något över tiden, eftersom kristaller förändras i temperatur etc. Se även klockåterställning linjäritet differentiell icke-linjäritet och integrerad icke-linjäritet är två mätningar av noggrannheten hos en analog-till-digital omvandlare. I grund och botten mäter de hur nära tröskelnivåerna för varje bit är till de teoretiska jämnt fördelade nivåerna.