| ||
|
| |
|
Как протестировать звуковую карту... Итак, Вы решили заняться оцифровкой с внешнего источника (магнитофон, проигрыватель виниловых пластинок и пр.), но не совсем уверены в характеристиках Вашей звуковой карты. Да и как можно быть уверенным в параметрах, когда даже дорогие звуковые карты (продаваемые в России) бывают сомнительного происхождения... Хотя, не всегда можно винить Китай и прочих монстров, развернувшихся в изготовлении (зачастую глюкавого) "железа". Не секрет, что очень часто бывает рядовая несовместимость комплектующих... Обычный слушатель редко заметит, что его карточка имеет характеристики обыного радиоприемника, не более. Вроде бы работает карточка, звук есть, вроде как без явных искажений ... и ладно... слушать пойдет... Но мы с же Вами - оцифровщики! И являемся монстрами "От" и "До" в любом вопросе, связанным со звуком! Измерительный комплекс Analyser(R)
Содержание: Описание программы
Программа Analyser(R) предназначена для проверки характеристик электронных устройств с использованием возможностей звуковой карты. Работает под управлением операционных систем Windows'95,'98,ME,NT4,Win2000. Программа состоит из трех, относительно независимых блоков:
Analyser(R) выступает как цифровой генератор звуковой частоты, осциллограф и спектроанализатор. Так как ЦАП звуковой карточки синхронизируется от кварцевого генератора, то стабильность тестового сигнала получается порядка 10-9. Использование компьютера в качестве измерительного прибора позволяет существенно упростить и ускорить процесс тестирования карточки. Аналогичная аппаратура, используемая для тестов аудиотехники, может стоить десятки тысяч долларов. Цифровой генератор тестового сигнала позволяет генерировать синусоидальный сигнал с частотой в диапазоне от 20 Гц до 20 КГц. Значение генерируемой частоты задается в окне Frequency (Hz). Этот тестовый сигнал, имеющий амплитуду соответствующую максимальному уровню сигнала звуковой карты, в цифровом виде умножается на 1, 0.1 и 0 в зависимости от положения переключателя Signal (0dB, -20dB, No). Что позволяет проводить измерения при номинальном (максимальном) уровне сигнала, при стандартном (для тестовых измерений) уровне сигнала, и при его отсутствии (имеются только шумы в канале записи-воспроизведения) В правом верхнем углу программы имеется окно осциллографа, позволяющего визуально отследить форму сигнала. "Частота горизонтальной развертки" осциллографа синхронизирована с выставленной в окне Frequency (Hz) частотой генератора, что позволяет наблюдать на экране ровно один период сигнала. Ползунок под окном осциллографа смещает начальную фазу отображения сигнала. В зависимости от положения переключателя Signal (0dB, -20dB, No) сигнал в окне осциллографа масштабируется по вертикальной оси так, ч тобы он занимал все окно. Другими словами график сигнала "умножается" на 1, 10, 100. Отметим, что случай Signal - No соответствует отсутствию синусоиды на выходе генератора (в канале присутствует только тепловой шум и наводки). Поэтому масштабный множитель, при таком положении переключателя Signal, был задан эмпирически. Программа позволяет в реальном времени измерять мощность входного сигнала. Мощность измеряется в децибелах относительно мощности синусоидального сигнала максимальной амплитуды и отображается в окне Power (dB). В левой части окна располагается спектроанализатор. Шкала частот представлена в логарифмическом масштабе от 10 Гц до 22.5 КГц. Розовым цветом отмечены частоты 100 Гц, 1000 Гц и 10 КГц. По вертикальной шкале отложены децибелы, 0 соответствует синусоидальному сигналу максимальной амплитуды. Розовым цветом отмечены уровни в 0 и -20 дБ. Спектр сигнала рассчитывается по 8128 отсчетам сигнала, что позволяет иметь спектральное разрешение 10.76 Гц. При расчете спектра может быть использовано либо прямоугольное, либо квазичебышевское окно. Первое позволяет получить самый узкий (острый) пик полосовых фильтров, второе - более низкий уровень боковых лепестков. Выбор между различными типами окон производится через контекстное меню спектроанализатора. При запуске программы, по умолчанию, используется квазичебышевское окно. Кнопка Function/Memory включает режим памяти, т.е. изображение сигнала и спектра накладываются на оные, полученные с предыдущих тактов измерений. Кнопка Function/-||- включает режим фильтрации постоянной составляющей входного сигнала. Кнопка имитирует подобную функцию для измерительных приборов. Отличие состоит только в том, что фильтрация осуществляется в цифровом виде, а значит одновременно с фильтрацией постоянной составляющей входного сигнала устраняется и сдвиг нуля звуковой карточки (постоянной составляющей АЦП). Кнопка Function/AFC включает режим измерения Амплитудно-Частотной Характеристики - АЧХ (Amplitude-Frequency Characteristic - AFC). В этом режиме Analyser(R) превращается в цифровой измеритель АЧХ: генератор автоматически изменяет частоту синусоидального сигнала, сигнал проходит по аналоговым цепям карточки, спектроанализатор рассчитывает полученный спектр входного сигнала, определяется амплитуда спектрального максимума, затем полученный уровень (для данной частоты) запоминается. При сканировании всего звукового диапазона, по полученным точкам, строится график АЧХ (желтого цвета). Измерение АЧХ производится либо при уровне тестового сигнала в 0дБ, либо при уровне -20 дБ (стандартный уровень для подобных измерений). Одним из возможных применений программы - проверка характеристик звуковых карточек. При измерениях линейный выход звуковой карты соединяется с ее линейным входом. Схема соединения приведена ниже:  "Идеальный" сигнал после цифрового синтеза подвергается цифро-аналоговому преобразованию, выходит через линейный выход, проходит по соединительному кабелю, входит в карточку через линейный вход, преобразуется в цифровую форму аналогово-цифровым преобразователем карточки и начинает обрабатываться в блок ввода и предварительной обработки. На этапе аналогового представления сигнала на него действуют наводки, шумы, он подвергается различным искажениям, перестает быть "идеальным". Так как синтез исходного и обработка полученного сигналов выполняются в цифровом виде, имеется возможность отследить практически все искажения. Процесс измерения звуковых характеристик карточки схож с процессом тестирования характеристик звуковых магнитофонов и отличается от него следующим: при тестировании магнитофона измерительный ("идеальный") сигнал от генератора записывается на ленту, а во время воспроизведения и с помощью измерительной аппаратуры, можно оценить появившиеся искажения. Именно так измеряются сквозные (запись-воспроизведение) характеристики. Для звуковой карточки изменяется только последовательность операций: сначала сигнал генерируется (воспроизводится), а затем, после прохождения по аналоговым цепям, вводится (записывается) в компьютер и анализируется программой. Таким образом, можно померить сквозные характеристики аналоговых трактов звуковой карты.
Руководство пользователя программыСодержание:
Возможности программы: Analyser(R) позволяет за считанные минуты проверит: сквозную АЧХ карточки; уровень шумов, наводок; проникновение сигнала из канала записи в канал воспроизведения на различных частотах, оценить гармоники. Так как и спектроанализатор, и генератор, и осциллограф - цифровые, то измерения получаются достаточно точными. К примеру, можно задать частоту генерации синусоидального сигнала в диапазоне от 10 Гц до 22КГц, при этом нестабильность частоты будет порядка 10-9 (нестабильность кварца). Общее описание: Программа состоит из цифрового генератора сигналов, осциллографа и спектроанализатора. Для ее нормальной работы необходима звуковая карточка с установленным драйвером, поддерживающим режим full-duplex. При испытаниях линейный выход звуковой карточки необходимо соединить с ее линейным входом. В общем-то, если есть желание, можно проверить еще и встроенные в карточку усилители мощности и/или микрофонный усилитель, соединив друг с другом, через делитель напряжения, одноименные выходы и входы. При тестировании карточка моделирует "идеальный" сигнал и подает его на ЦАП карточки. Сигнал преобразуется в аналоговую форму, в которой на него действуют различные помехи и искажения, проходит по соединительному кабелю на вход АЦП, преобразуется в цифру и анализируется программой. После анализа можно сказать, на сколько не идеально работает данная карточка. Жучки и подводные камни:
1. Соединить линейный выход карточки с линейным входом по возможности коротким и экранированным кабелем. АЧХ обычно измеряется на уровне -20дБ, поэтому необходимо включить кнопку "-20dB", а затем "AFC". c. Измерение отношения сигнал/шум: Включить кнопку "No". Измерьте полученную мощность Y. Отношение сигна/шум SNR, будет определятся формулой SNR = Y-X. Примечание. В некоторых карточках, при низком уровне сигнала (именно такая ситуация будет при измерении мощности шума), происходит замыкание линейного входа и выхода электронными ключами. В этом случае на входе будет круглый ноль и померить уровень шумов не получится. Что можно сделать, так это постепенно понижая уровень сигнала регуляторами громкости отследить порог отключения входа. В Analyser(R) Std предполагается использовать алгоритм определения мощности шума на фоне тестового сигнала. Включить кнопку "No". По спектрограмме оценить частоты наводок (выглядят как сильные пики на фоне шума) и их амплитуды. В принципе методика измерения отношения сигнал/шум на самом деле дает отношение сигнал/(шум + наводки), то есть является интегральной. e. Измерение паразитного проникновения из канала воспроизведения в канал записи: Отключить соединительный кабель от линейного входа карточки (это единственный режим в котором линейный вход карточки отключается от выхода). Произвести измерение АЧХ на уровне 0дб. Максимальное значение построенной АЧХ и будет уровнем паразитной помехи. Соответственно можно сказать, и на какой частоте происходит наибольшее паразитное проникновение. Задайте частоту сигнала F = 44100/2n, n - любое число от 2 до 4096. При такой частоте боковые лепестки спектров будут равны нулю и можно будет точно оценить уровни гармоник. Соответственно уровень второй гармоники будет равен амплитуде сигнала на частоте 2*F, третей на частоте 3*F и так далее. Обычно измеряют интегральный коэффициент гармоник по четным и нечетным гармоникам, который является суммой мощностей соответственно четных и нечетных частот разделенной на мощность тестового сигнала. В стандартной версиии предусмотрен режим автоматического вычисления интегральных коэффициентов гармоник. Результаты проверки звуковой картыСодержание:
Использвалась звуковая карта SKY ROCKET GOLD 16 PLUS 3D. Амплитудно частотная характеристика:
Результат в виде графиков:
Результат в виде графиков (частота тестового сигнала равна 344.53125 гц): Шумы и наводки относительно максимальной мощности синусоидального сигнала:
Результат в виде графиков: Результат теста карты SKY ROCKET GOLD 16 PLUS 3D на паразитное проникновение сигналов из канала воспроизведения в канал записи: Паразитное проникновение достигает 57 дБ на частотах до 200 гц.: Выводы: Created by soundcoder © 2001 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
