Audiojärjestelmän mittaukset
analoginen electricalEdit
taajuusvaste (FR) tämä mittaus kertoo, millä taajuusalueella äänikomponentin lähtötaso pysyy kohtuullisen vakiona (joko määrätyllä desibelialueella tai enintään tietyn määrän dB amplitudista 1kHz: ssa). Jotkut äänikomponentit, kuten äänensäätimet, on suunniteltu säätämään signaalisisällön voimakkuutta tietyillä taajuuksilla, esim., basso control mahdollistaa vaimennus tai korostus matalataajuisen signaalin sisällön, jolloin erittely voi määrittää taajuusvaste otetaan äänensävyn ”tasainen” tai käytöstä. Esivahvistimissa voi olla myös taajuuskorjaimia, suodattimia esimerkiksi RIAA: n taajuusvasteen korjausta edellyttävien LPs: ien toistamiseen, jolloin spesifikaatiossa voidaan kuvata, kuinka tarkasti vaste vastaa standardia. Vertailun vuoksi taajuusalue on termi, jota käytetään joskus kaiuttimista ja muista antureista ilmaisemaan käytettäviä taajuuksia, määrittelemättä tavallisesti desibelialuetta. Tehokaistanleveys liittyy myös taajuusvasteeseen-ilmaisemalla taajuuksien vaihteluvälin, jota voidaan käyttää suurella teholla (koska taajuusvastemittaukset tehdään yleensä alhaisilla signaalitasoilla, jolloin pyöritysnopeuden rajoitukset tai muuntajan kyllästyminen eivät olisi ongelma. Komponentti, jolla on ”tasainen” taajuusvaste, ei muuta painotusta (ts., intensiteetti) signaalin sisällön määritetyllä taajuusalueella. Äänikomponenteille usein määritelty taajuusalue on välillä 20 Hz-20 kHz, joka vastaa laajasti ihmisen kuuloaluetta (korkein kuulotaajuus useimmille ihmisille on alle 20 kHz, 16 kHz on tyypillisempi). Komponentit, joilla on ”tasainen” taajuusvaste, kuvataan usein lineaarisiksi. Useimmat äänikomponentit on suunniteltu lineaarisiksi koko käyttöalueellaan. Hyvin suunnitelluissa solid-state-vahvistimissa ja CD-soittimissa voi olla taajuusvaste, joka vaihtelee vain 0: lla.2 dB välillä 20 Hz – 20 kHz. Kaiuttimissa on yleensä huomattavasti vähemmän tasataajuusvasteita kuin tässä. Total harmonic distortion (THD) – musiikkimateriaali sisältää erillisiä säveliä, ja jotkin vääristymät sisältävät väärennettyjä ääniä, joiden taajuudet ovat kaksin-tai kolminkertaiset. Tällaista harmonista säröä kutsutaan harmoniseksi säröksi. Korkean uskollisuuden osalta tämän odotetaan yleensä olevan < 1% elektronisten laitteiden osalta; mekaanisissa elementeissä, kuten kaiuttimissa, on yleensä väistämätön korkeampi taso. Alhainen vääristymä on suhteellisen helppo saavuttaa elektroniikassa käyttämällä negatiivista palautetta, mutta korkean palautteen käyttö tällä tavalla on ollut paljon kiistaa audiophiles. Periaatteessa kaikki kaiuttimet tuottavat enemmän säröä kuin elektroniikka, ja 1-5% särö ei ole ennenkuulumatonta kohtalaisen kovalla kuuntelutasolla. Ihmisen korvat eivät ole yhtä herkkiä vääristymiselle matalilla taajuuksilla, ja tasojen odotetaan yleensä olevan alle 10% kovalla toistolla. Särö, joka luo vain parillisen kertaluvun harmoniset siniaaltotulolle, pidetään joskus vähemmän kiusallisena kuin parittoman kertaluvun särö. Vahvistimien lähtöteho mitataan ihanteellisesti ja ilmoitetaan kanavakohtaisena Enimmäisjuurikeskiarvona (RMS) tietyllä särötasolla tietyllä kuormituksella, jota käytäntöjen ja viranomaisten säännösten mukaan pidetään merkityksellisimpänä musiikkisignaaleihin käytettävissä olevan tehon mittana, vaikka todellisella, leikkaamattomalla musiikilla on korkea piikin ja keskiarvon suhde, ja se on yleensä keskimäärin selvästi alle suurimman mahdollisen. Yleisesti annettu PMPO: n mittaus (peak music power out) on suurelta osin merkityksetön ja sitä käytetään usein markkinointikirjallisuudessa; 1960-luvun lopulla tästä asiasta oli paljon kiistaa ja Yhdysvaltain hallitus (FTA) vaati, että RMS-luvut on lainattava kaikille hifi-laitteille. Music power on tehnyt viime vuosina paluuta. Katso myös ääniteho. Tehomäärittelyt edellyttävät kuormitusimpedanssin määrittämistä, ja joissakin tapauksissa annetaan kaksi lukua (esimerkiksi kaiuttimien tehovahvistimen lähtöteho mitataan tyypillisesti 4 ja 8 ohmia). Jotta kuormalle saataisiin maksimiteho, kuljettajan impedanssin tulee olla kuorman impedanssin kompleksikonjugaatti. Jos kyseessä on puhtaasti resistiivinen kuorma, kuljettajan vastuksen on oltava yhtä suuri kuin kuorman vastus, jotta saavutetaan suurin teho. Tätä kutsutaan impedanssisovitukseksi. Intermodulaatiovääristymä (IMD), joka ei ole harmonisesti yhteydessä vahvistettavaan signaaliin, on intermodulaatiovääristymä. Se on eri taajuuksien tulosignaalien ei-toivotusta yhdistelmästä johtuvien harhaisten signaalien tason mitta. Tämä vaikutus johtuu epälineaarisuudesta järjestelmässä. Riittävän suuri negatiivinen takaisinkytkentä voi vähentää tätä vaikutusta vahvistimessa. Monet uskovat, että on parempi suunnitella elektroniikkaa tavalla, jolla minimoidaan palautteen taso, vaikka tämä on vaikea saavuttaa samalla, kun se täyttää muut korkeat tarkkuusvaatimukset. Intermodulaatio kaiutinajureissa on harmonisen särön tapaan lähes aina suurempi kuin useimmissa elektroniikassa. IMD kasvaa kartion ekskursiolla. Kuljettajan kaistanleveyden vähentäminen vähentää suoraan IMD: tä. Tämä saavutetaan jakamalla haluttu taajuusalue erillisiin taajuusalueisiin ja käyttämällä kullekin taajuuskaistalle erillisiä ajureita ja syöttämällä ne crossover-suodatinverkon kautta. Jyrkkä rinne crossover suodattimet ovat tehokkaimpia IMD vähentäminen, mutta voi olla liian kallista toteuttaa käyttämällä suurvirtakomponentteja ja saattaa ottaa käyttöön soittoäänen vääristymä. Intermodulation distortion multi-driver kaiuttimet voidaan vähentää huomattavasti käyttämällä active crossover, vaikka se lisää merkittävästi järjestelmän kustannuksia ja monimutkaisuus. Melu järjestelmän itse tuottaman kohinan taso tai signaaliin lisätyistä ulkoisista lähteistä tulevan häiriön vuoksi. Hum tarkoittaa yleensä melua vain voimajohdon taajuuksilla (toisin kuin laajakaista valkoinen kohina), joka otetaan käyttöön induktiolla voimajohdon signaalien osaksi tuloa voitto vaiheissa. Tai puutteellisesti säännellyistä virtalähteistä. Ylikuulumisen käyttöönotto melu (toisesta signaalikanavasta) aiheuttama maavirrat, harhainen Induktanssi tai kapasitanssi komponenttien tai linjojen. Ylikuuluminen vähentää, joskus huomattavasti, kanavien välistä eroa (esim., stereojärjestelmässä). Ylikuulumisen mittauksessa saadaan luku desibeleinä suhteessa häiriötä vastaanottavan polun nimelliseen signaalitasoon. Crossstalk on yleensä vain ongelma laitteissa, jotka käsittelevät useita äänikanavia samassa alustassa. Yhteisen tilan hylkäyssuhde (CMRR) tasapainotetuissa äänijärjestelmissä on yhtä ja vastakkaisia signaaleja (ero-tila) tuloissa, ja kaikki molempien johtimien aiheuttamat häiriöt vähennetään, peruuttamalla häiriö (eli yhteinen tila). CMRR on mitta järjestelmän kyvystä olla välittämättä tällaisesta häiriöstä ja erityisesti hyristä sen syötössä. Se on yleensä merkittävää vain pitkillä viivoilla syötteellä, tai kun tietyntyyppisiä maasilmukkaongelmia esiintyy. Epätasapainoinen tulot ei ole yhteinen tila vastus; indusoitu melu niiden tulot näkyy suoraan melua tai hum. Dynaaminen alue ja signaali-kohina-suhde (SNR) a-komponentin enimmäispitoisuuden ja sen tuottaman melutason välinen ero. Tulomelua ei lasketa tässä mittauksessa. Se mitataan desibeleinä. Dynaamisella alueella tarkoitetaan tietyn signaalilähteen (esim.musiikin tai ohjelmamateriaalin) suurimman ja pienimmän äänekkyyden suhdetta, ja tämä mittaus määrittää myös äänentoistojärjestelmän suurimman mahdollisen dynaamisen alueen. Tämä on suhde (yleensä ilmaistuna dB) välillä kohinalattia laitteen ilman signaalia ja suurin signaali (yleensä siniaalto), joka voi olla lähtö tietyllä (Alhainen) vääristymä tasolla. 1990-luvun alusta lähtien useat viranomaiset, kuten Audio Engineering Society, ovat suositelleet, että dynaamisen alueen mittaukset tehdään äänisignaalin ollessa läsnä. Näin vältetään tyhjien väliaineiden tai mykistyspiirien käyttöön perustuvat kyseenalaiset mittaukset. Signaali-kohina-suhde (SNR) on kuitenkin kohinalattian ja mielivaltaisen vertailutason tai kohdistustason välinen suhde. ”Ammattimaisissa” tallennuslaitteissa tämä vertailutaso on yleensä +4 dBu (IEC 60268-17), vaikka joskus 0 dBu (UK ja Europe – EBU standard Yhdenmukaistamistaso). ’Testitasolla’, ’mittaustasolla’ ja ’linjatasolla’ tarkoitetaan eri asioita, jotka usein aiheuttavat sekaannusta. ”Kuluttajalaitteissa” standardia ei ole, vaikka -10 dBV ja -6 dBu ovat yleisiä. Eri väliaineille on ominaista erilaiset melumäärät ja liikkumatilat. Vaikka arvot vaihtelevat suuresti yksiköiden välillä, tyypillinen analoginen kasetti saattaa antaa 60 dB, CD lähes 100 dB. Useimmissa nykyaikaisissa laatuvahvistimissa on >110 dB dynaaminen alue, joka lähestyy ihmiskorvaa, yleensä noin 130 dB. Katso ohjelmatasot. Vaihe distortion, ryhmä delay ja vaihe delay täydellinen äänikomponentti säilyttää vaihe koherenssi signaalin koko taajuusalueella. Vaihe vääristymiä voi olla erittäin vaikea vähentää tai poistaa. Ihmiskorva on suurelta osin herkkä vaihe vääristymiä, vaikka se on erinomaisen herkkä suhteellinen vaihe suhteita kuultujen ääniä. Monimutkainen luonne herkkyys vaihe virheitä, yhdistettynä puute kätevä testi, joka tarjoaa helposti ymmärrettävä laatuluokitus, on syy, että se ei ole osa tavanomaisia audio TEKNISET. Usean kuljettajan kaiutinjärjestelmissä voi olla monimutkaisia vaihevääristymiä, jotka johtuvat tai korjaantuvat poikkileikkauksista, kuljettajan sijoittelusta ja tietyn kuljettajan vaihekäyttäytymisestä. Transienttivaste a-järjestelmässä voi olla pieni vääristymä vakiotilaisessa signaalissa, mutta ei äkillisissä transienteissa. Vahvistimissa tämä ongelma voidaan paikoitellen jäljittää virtalähteisiin, riittämättömään suurtaajuuskykyyn tai liialliseen negatiiviseen takaisinkytkentään. Niihin liittyvät mittaukset ovat pyöritysnopeus ja nousuaika. Vääristymiä ohimenevässä vasteessa voi olla vaikea mitata. Monet muuten hyvä tehovahvistin malleja on todettu olevan riittämätön slew hinnat, nykyaikaisilla standardeilla. Kaiuttimissa ohimenevään vastesuoritukseen vaikuttavat ajurien ja koteloiden massa ja resonanssit sekä jakosuodin suodatuksen tai kaiuttimen ajurien puutteellisen aikasuuntauksen aiheuttama ryhmäviive ja vaiheviive. Useimmat kaiuttimet tuottavat merkittäviä määriä ohimeneviä vääristymiä, vaikka jotkin mallit ovat vähemmän alttiita tälle (esim.sähköstaattiset kaiuttimet, plasmakaarikaiuttimet, nauha diskanttikaiuttimet ja sarvi kotelot, joissa on useita sisääntulokohtia). Vaimennuskerroin suurempi luku uskotaan yleensä olevan parempi. Tällä mitataan, kuinka hyvin tehovahvistin ohjaa kaiuttimen ajurin ei-toivottua liikettä. Vahvistimen on kyettävä vaimentamaan kaiuttimen kartion mekaanisesta liikkeestä (esim.inertia) aiheutuvia resonansseja, erityisesti matalataajuisella kuljettajalla, jolla on suurempi massa. Tavanomaisissa kaiutinajureissa tämä edellyttää lähinnä sen varmistamista, että vahvistimen Lähtöimpedanssi on lähellä nollaa ja että kaiutinjohdot ovat riittävän lyhyitä ja halkaisijaltaan riittävän suuria. Vaimennuskerroin on vahvistimen ja liitäntäkaapelien lähtöimpedanssin suhde puhekelan TASAVIRTAVASTUKSEEN, mikä tarkoittaa, että pitkät, korkean vastuksen kaiutinjohdot vähentävät vaimennuskerrointa. Vaimennuskerroin 20 tai suurempi pidetään riittävänä live äänen vahvistaminen järjestelmiä, koska SPL inertia liittyvät kuljettajan liike on 26 dB vähemmän kuin signaalin taso ja ei kuulla. Negatiivinen takaisinkytkentä vahvistimessa alentaa sen efektiivistä lähtöimpedanssia ja lisää siten sen vaimennuskerrointa.
Mekanicaledit
Wow ja flutter nämä mittaukset liittyvät fyysiseen liikkeeseen komponentissa, suurelta osin analogisten väliaineiden, kuten vinyylilevyjen ja magneettinauhojen, käyttömekanismiin. ”Wow ”on hidas nopeuden (muutaman Hz) vaihtelu, joka johtuu pidempiaikaisesta ajonopeuden (drift) vaihtelusta, kun taas” flutter ” on nopeampi nopeuden (muutamia kymmeniä Hz) vaihtelu, joka johtuu yleensä mekaanisista vioista, kuten nauhan kuljetusmekanismin Kytkimen pyöreydestä. Mittaus ilmoitetaan prosentteina ja pienempi luku on parempi. Rumble mitta matalan taajuuden (useita kymmeniä Hz) kohinaa osaltaan kääntöpöytä analogisen toistojärjestelmän. Se johtuu epätäydellisistä laakereista, Moottorin epätasaisista käämeistä, ajokaistojen tärinästä joissakin levysoittimissa, huoneen tärinästä (esim.liikenteestä), joka välittyy levysoittimen asennuksesta ja siten phono-kasettiin. Pienempi luku on parempi.
DigitalEdit
huomaa, että digitaaliset järjestelmät eivät kärsi monista näistä vaikutuksista signaalitasolla, vaikka samat prosessit tapahtuvat piireissä, koska käsiteltävät tiedot ovat symbolisia. Niin kauan kuin symboli selviää komponenttien välisestä siirrosta ja se voidaan regeneroida täydellisesti (esim.pulssinmuokkaustekniikoilla), itse data säilyy täydellisesti. Data puskuroidaan tyypillisesti muistissa, ja se kellotetaan ulos hyvin tarkalla kideoskillaattorilla. Data ei yleensä degeneroidu kulkiessaan monien vaiheiden läpi, koska jokainen vaihe uudistaa uusia symboleita siirtoa varten.
digitaalisissa järjestelmissä on omat ongelmansa. Digitointi lisää kohinaa, joka on mitattavissa ja riippuu järjestelmän äänentoistosyvyydestä, muista laatukysymyksistä riippumatta. Ajoitusvirheet näytteenottokelloissa (jitter) johtavat signaalin epälineaariseen vääristymään (FM-modulaatioon). Yksi digitaalisen järjestelmän laatumittaus (Bittivirhemäärä) liittyy virheen todennäköisyyteen lähetyksessä tai vastaanotossa. Muut järjestelmän laatua koskevat mittarit määritellään näytteenottotaajuuden ja bittisyvyyden perusteella. Digitaaliset järjestelmät ovat yleensä paljon vähemmän alttiita virheille kuin analogiset järjestelmät; kuitenkin lähes kaikissa digitaalisissa järjestelmissä on analogiset tulot ja/tai lähdöt, ja varmasti kaikki ne, jotka ovat vuorovaikutuksessa analogisen maailman kanssa, tekevät niin. Nämä digitaalisen järjestelmän analogiset komponentit voivat kärsiä analogisista vaikutuksista ja mahdollisesti vaarantaa hyvin suunnitellun digitaalisen järjestelmän eheyden.
tärinä a mitatun kellon ajoituksen ja ideaalikellon välisen jakson vaihtelun (jaksollinen värinä) ja absoluuttisen ajoituksen (satunnainen värinä) mittaus. Vähemmän värinää on yleensä parempi näytteenottojärjestelmissä. Näytteenottotaajuus analogisen signaalin mittaustaajuuden määrittely. Tämä mitataan näytteissä sekunnissa eli hertsissä. Suurempi näytteenottotaajuus mahdollistaa suuremman kokonaiskaistanleveyden tai pass-band-taajuusvasteen ja mahdollistaa vähemmän jyrkkien anti-aliasing/Anti-imaging-suodattimien käytön pysäytyskaistalla, mikä puolestaan voi parantaa yleistä vaihe-lineaarisuutta ohituskaistalla. Bittisyvyys pulssikoodimodulaatioäänessä bittisyvyys on informaation bittien määrä kussakin näytteessä. Kvantisointi, jota käytetään digitaalisessa ääninäytteenotossa, luo rekonstruoituun signaaliin virheen. Signaali-kvantisointi-kohina-suhde on moninkertainen bittisyvyys. Audio-CD: t käyttävät bittisyvyyttä 16-bittiä, kun taas DVD-Video-ja Blu-ray-levyt voivat käyttää 24-bittistä ääntä. 16-bittisen järjestelmän suurin dynaaminen alue on noin 96 db, kun taas 24-bittiselle se on noin 144 dB. Dither voidaan käyttää audio masterointi satunnaistaa kvantisointivirhe, ja jotkut dither järjestelmät käyttävät kohinan muotoiluun spektrinen muoto kvantisointi kohina lattia. Käyttö muotoinen dither voi lisätä tehokas dynaaminen alue 16-bittinen ääni noin 120 dB. Digitaalisen järjestelmän suurimman teoreettisen dynaamisen alueen (signaali-kvantisointi-kohinasuhde (Sqnr)) laskemiseksi käytetään seuraavaa algoritmia bittisyvyydelle Q: S Q n R = 20 log 10 ( 2 Q ) ≈ 6.02 ⋅ Q D B {\displaystyle \mathrm {SQNR} =20\log _{10}(2^{Q})\approx 6.02\cdot Q\ \mathrm {dB} \,\!}
esimerkki:16-bittisessä järjestelmässä on 216 eri mahdollisuutta, välillä 0 – 65,535. Pienin häiriötön signaali on 1, joten eritasoisia on yksi vähemmän, 216-1. Joten 16-bittisessä digitaalisessa järjestelmässä dynaaminen alue on 20 * log(216 − 1) ≈ 96 dB. Näytteen tarkkuus / synkronointi ei ole niinkään spesifikaatio kuin kyky. Koska riippumattomat digitaaliset äänilaitteet toimivat kukin omalla kideoskillaattorillaan, eikä kaksi kiteitä ole täsmälleen samoja, näytteenottotaajuus on hieman erilainen. Tämä aiheuttaa laitteiden ajelehtia erilleen ajan myötä. Tämän vaikutukset voivat vaihdella. Jos yhtä digitaalista laitetta käytetään toisen digitaalisen laitteen seurantaan, tämä aiheuttaa keskeytyksiä tai vääristymiä äänessä, koska yksi laite tuottaa enemmän tai vähemmän dataa kuin toinen aikayksikköä kohti. Jos kaksi itsenäistä laitetta tallentaa samaan aikaan, toinen viivyttää toista enemmän ja enemmän ajan myötä. Tämä vaikutus voidaan kiertää sanalla kello synkronointi. Sitä voidaan korjata myös digitaalisessa verkkotunnuksessa drift-korjausalgoritmin avulla. Tällainen algoritmi vertaa kahden tai useamman laitteen suhteellisia nopeuksia ja pudottaa tai lisää näytteitä sellaisten laitteiden virroista, jotka ajautuvat liian kauas päälaitteesta. Näytteenottotaajuus vaihtelee myös hieman ajan myötä, koska kiteet muuttuvat lämpötilassa jne. Katso myös kellon talteenotto Lineaarisuusero epälineaarisuus ja integraali epälineaarisuus ovat kaksi analogi-digitaalimuuntimen tarkkuuden mittausta. Periaatteessa ne mittaavat, kuinka lähellä kunkin bitin kynnystasot ovat teoreettisia tasavälein.