Original text in Russian. You can translate text of Google. The original text in Russian page.


03-05-2015

Импульс, переходная и огибающая в Reference Audio Analyzer

Еще при развитии базы измерений наушников на Personal Audio некоторые пользователи сильно огорчались, что нет графиков с меандрами, на которых «все видно», особенно такую характеристику, как «атака/скорость». То, что определение подобных характеристик возможно только для усилителей с ровной АЧХ в широком диапазоне частот до сотен мегагерц и ведущие инженеры не используют такую характеристику для акустики - лишь аккумулировало жгучий интерес к меандрам. Ведь если какой-то параметр не измеряют, то это все происки проклятых капиталистов, которые именно на этом графике и прячут «всю правду».

На практике, до появления быстродействующих компьютеров с алгоритмами DFT и FFT измерения проводились с помощью меандров, где по форме меандра определяли общий баланс АЧХ и наличие явных резонансов. После широкого внедрения DFT/FFT меандр ушел в прошлое, а импульсная и переходная характеристика используются только для определения полярности и согласования включения излучателей.
Форма импульсной и переходной характеристики зависит от трех параметров: АЧХ, ФЧХ и резонансов/реверберации. На отрезке импульсной характеристики в 2 мс обычно видно лишь небольшой кусочек высокочастотного диапазона и соответственно сделать далеко идущие выводы просто невозможно.

Если снять спектры с импульсной характеристики через небольшие промежутки времени, то мы получим сонограмму, на которой наглядно будет видно всевозможные резонансы и реверберацию. Ранее в RAA не было встроенного спектроанализатора и соответственно возможности генерации ваттерфолов. Выкладка импульсной характеристики без сонограмм – это банальное раздувание щек «а вот у нас есть супер редкий график» и ведение в заблуждение пользователей. Выкладка импульсной характеристики должна быть только в паре с сонограммами, из которых будет понятна ограниченность визуальной информации на импульсе.

На текущий момент алгоритм генерации сонограмм дорабатывается, а импульс уже добавляется в отчеты с последующим обязательным добавлением в отчеты сонограмм.

Особенности построения импульсной характеристики в Reference Audio Analyzer

Измерения делаются с частотой дискретизации 192 кГц. Используется усилитель с нулевым сопротивлением, благодаря чему не требуется компенсация влияния на АЧХ от импедансов наушников и усилителя.


Импульсная характеристика при измерении с частотой дискретизации 192 кГц


Так выглядит импульс по точкам. Как видно, плавность графика не из-за сглаживания, а просто большого количества точек при тестировании с частотой дискретизации в 192 кГц.
При обычном тестировании в 44/48 кГц количество координат не дает возможности построить точно импульсную характеристику.


Импульсная характеристика при измерении с частотой дискретизации 44 кГц


Форма импульса не может содержать слишком резкие переходы, и т.к. импульс не является периодическим сигналом, то формально нельзя делать аппроксимацию плавной линией. И нельзя соединять точки прямой линией. Единственный правильный выход, это делать измерения с большей частотой дискретизации.

При тестировании наушников с частотой дискретизации 44.1 кГц импульс может содержать небольшой вклад звона ЦАП от цифрового фильтра.


Импульсная характеристика при измерении с частотой дискретизации 44 кГц


Голубая линия, это запись исходного импульса напрямую с ЦАП. Черная линия, это запись импульса с наушников в микрофон. Отлично видно время реакции наушников на импульс и заодно видно, что звон фильтра ЦАП дополнительно накладывается на импульс наушников. На ваттерфолах - это резонанс на граничной частоте в 22 кГц, который может быть видно, если у наушников нет спада на 22 кГц. Мелочь, но все же некоторая неточность.
При обычном тестировании в 44/48 кГц количество координат не дает возможности построить точно импульсную характеристику.


Импульсная характеристика при измерении с частотой дискретизации 192 кГц


При тестировании импульсом с частотой дискретизации 192 кГц звон находится на частоте 96 кГц и вчетверо короче. При построении ваттерфолов до 45 кГц никак не попадет в звуковой диапазон.

Производные от импульсной характеристики

Многим кажется, что импульсная характеристика, это первые 2-3 мс, а дальше есть лишь ненужный шум. На самом деле фронт импульсной характеристики показывает лишь вклад высоких частот и позволяет сделать очень грубую оценку высокочастотных резонансов. Огибающая импульса позволяет увидеть, что информация о АЧХ и резонансах простирается намного дальше.


Огибающая импульсной характеристики


Огибающая импульсной характеристики представляет собой сумму модулей полуволн импульсной характеристики, построенной в логарифмическом масштабе.

В тестах акустических систем по огибающей импульсной характеристике отслеживают реверберацию помещения. У наушников, работающих на малый объем, данная характеристика не несет смысловой нагрузки. Огибающая импульсной характеристики приводится в общеобразовательных целях - показать, что импульсная характеристика, это не короткий всплеск в 2-4 мс, а долговременное затухание в течении нескольких секунд (и соответственно бессмысленности подхода "по импульсной характеристике все сразу видно").
При обычном тестировании в 44/48 кГц количество координат не дает возможности построить точно импульсную характеристику.


Переходная характеристика при измерении с частотой дискретизации 192 кГц


Переходная характеристика представляет собой реакцию на ступенчатый сигнал. Строится по производной импульсной характеристики. Реакция на ступеньку представляет собой начало фронта меандра с нулевой частотой.

В аудиофильской среде по меандру принято определять "скорость" наушников, однако данная характеристика применима только к усилителям, обладающим ровной АЧХ с отсутствием ревербераций и совершенно не применима к наушникам.

Форма волны реакции на ступеньку зависит от АЧХ и резонансов наушников. В давние времена, до широкого распространения цифровых технологий, по форме меандра производили грубую оценку на АЧХ и резонансы. На сегодняшний день анализ акустических параметров по меандру безнадежно устарел.

Импульсная характеристика для ЦАП

На сегодняшний день не существует психоакустической модели на форму импульсной характеристики. Есть версии, что несимметричная импульсная характеристика со смещенным "звоном" вправо является более естественной с позиции натуральных звуков-щелчков (обычно называется как "минимальная фаза"). Но при такой форме зачастую требуется больший амплитудный размах с выхода ЦАП и предъявляются повышенные требования к обвязке ЦАП.

По форме импульсной характеристики можно определить характер работы цифрового фильтра ЦАП и выявить режим работы.

Визуальное разрешение импульсной характеристики, построенной в линейном масштабе ограничено 40 дБ и для того, что бы разглядеть что-то на малых уровнях, необходимо использовать увеличение. Вместо того, что бы рассматривать несколько графиков в разных масштабах, достаточно построить огибающую в логарифмическом масштабе.

По огибающей импульса можно более точно оценить длительность "звона" и предположить уровень задержки сигнала в ЦАП.

Original text in Russian. You can translate text of Google. The original text in Russian page.




We open our presence in social networks

The life of the RAA project is not limited only by measurements. To inform about different events, we open our presence in social networks, where you can be informed of all our news. For example, you can see photos from the High End 2017 Munich in facebook and vk.com photo albums.

It was an interesting exhibition, where we communicated with a large number of manufactures. A lot of manufacturers expressed a desire to cooperate with us. And send products to our test lab for technical measurements. Some products were received immediately at the exhibition. Their measurements already made and add in our database: Shanling M2s, Enigma Acoustics & Lotoo Dharma D200 and Lotoo PAW Pico.

Be with us and follow the news and tests.