История проекта Reference Audio Analyzer

История развития проекта Reference Audio Analyzer

История развития – причины и предпосылки


Первая версия

При тестировании продуктов для iXBT.com возникла дилемма. Основой софт для измерений звуковых карт RMAA обладал возможностью пакетного тестирования и формирования готового отчета. Но количество тестов было жестко ограничено. Для дополнительных/расширенных тестов требовалось использовать альтернативное программное обеспечение.

Альтернативный софт позволял протестировать больше различных характеристик, но из-за отсутствия возможности пакетных тестов и формирования отчетов, подробное тестирование получалось крайне трудоемким. Каждый тест проводился отдельно, а отчет нужно было верстать вручную. Это требовало большого количества времени и еще большего терпения.

Дополнительной проблемой стороннего софта являлась слабая графическая часть с грубым построением линий. Любой читатель любит не только полезные, но и привлекательные картинки.

Это побудило в конце 2008 года создать собственную программу для измерений, сочетающую возможности RMAA (пакетные тесты с хорошей графикой и генерацией отчета) и возможностью внедрения новых тестов. Однако работа над первой версией RAA вскоре остановилась, т.к. в процессе программирования стало ясно, что подобный софт (внешне простой) требует большого количества времени на разработку и освоения языка программирования.


Первая версия Reference Audio Analyzer

Вторая версия

После выявления закономерности взаимодействия импедансов наушников и усилителя, планировалось использовать обычный Excel для построения графиков. Но сразу возникло несколько проблем:
Таким образом в 2010 году возобновилась работа над RAA, сначала как простую программу пересчета координат под Excel. После возобновилась разработка графического интерфейса.

С этого момента общая концепция RAA поменялась. Программа стала развиваться как генератор отчетов на основе импорта данных от существующих программ для измерений. Основным форматом импорта данных стал текстовый формат CSV.

Во вторую версию вошел следующий функционал:

Вторая версия Reference Audio Analyzer

Во второй версии программы было два серьезных новшества.
  1. Взаимодействие и компенсация АЧХ наушники+усилитель
    Ноу-хау стал алгоритм расчета АЧХ наушников при взаимодействии наушников с конкретным усилителем, исходя из данных АЧХ с импедансом наушников и АЧХ с импедансом усилителя. Можно было взять результаты измерений отдельно любых наушников и отдельно любого усилителя и получить график точный график АЧХ связки из наушников с выбранным усилителем. Собственно, именно этот алгоритм и положил начало работ над RAA 2.x, так как его нельзя было реализовать в Excel без промежуточной стадии в виде аппроксимации данных под единую сетку координат.
    Программа RAA 2.x могла производить расчеты и наоборот, устраняя влияние конкретного усилителя. Это оказалось полезным для процесса измерений наушников, где для точной АЧХ изначально требуется усилитель с нулевым выходным сопротивлением. Благодаря же возможности расчета компенсации, стало возможно использовать любой усилитель, где после измерений программа RAA вычитала его влияние. Если измерять наушники с помощью разных усилителей, то получаются разные АЧХ, но, если сделать компенсацию через Reference Audio Analyzer, то итоговые графики станут одинаковыми, неизвисимо от используемого усилителя.
  2. График максимальной амплитуды от напряжения
    Вторым серьезным шагом стал график максимальной амплитуды от напряжения. На тот момент график еще не имел разграничения по вариациям характера звучания, но являлся, в принципе, новым типом представления мощностных характеристик усилителя, построенном на 11-ти нагрузках. Для усилителей мощности для колонок подобных графиков не было из-за всего двух типовых значений нагрузки в 4 и 8 Ом. А вот у наушников разброс значений сопротивления начинался от 16 и заканчивался под 600 Ом.

На примере с M-Audio IE 40 (UE TripleFi 10) видно, как сильно отличается АЧХ наушников, измеренные с помощью усилителей с разным импедансом.

Для наушников в обязательном порядке измерялась чувствительность, которая отсутствовала в других базах измерений. Для усилителей напряжение на графиках было переведено с VRMS в dBV. Это позволяло легко определять громкость свзяки из конкретных наушников и усилителя.

Для проведения измерений был введен полезный алгоритм, наушники стало возможно измерять не строго под напряжением 1 VRMS, а при другом, заранее известном значении на выходе усилителя, зафиксированном без нагрузки.

Если у усилителя внутреннее сопротивление не нулевое, то при точном измерении АЧХ с параметром чувствительности необходимо вручную регулировать уровень на выходе, т.к. уровень напряжения на выходе будет зависеть от величины нагрузки. Ручное выставление уровня, занятие не благодарное, и, к сожалению, не всегда точное.

В новом же алгоритме, при известном уровне напряжения и полном выходном сопротивлении высчитывался уровень изменения напряжения при подключении конкретных наушников, а после и учет разницы напряжений до 1 В. Это позволяет один раз выставить уровень громкости у усилителя и после проводить измерения, получая значения SPL с высокой точностью.

Одной из последних функций, реализованных в RAA 2.x, была функция пакетной обработки результатов и генерация изображений с текстами по списку. Теперь, при изменении дизайна или формулировок данных, достаточно нажать на кнопку, и происходила перегенерация изображений графиков всех измеренных наушников и усилителей.

Третья версия

При добавлении новых типов тестов, стало сказываться ограничение в структуре программы, и ее малой гибкости и трудоемкости при добавлении нового типа теста. В новой версии требовалось ввести свой формат хранения данных, в противовес отдельным CSV файлам. Было желание сделать и публичную версию программы. Таким образом в 2011 году появилась третья версия RAA.

В третьей версии за несколько лет добавилось много нового функционала. На текущий момент конечная третья версия сильно отличается от начальной третьей версии. Было много измерений, но каждое изменение не носило глобальных изменения. Многие функции добавлялись поэтапно в течении долгого времени.

Теперь данные по продукту стали располагаться в отдельном файле, без ограничений по количеству и типу тестов. Поменялся интерфейс программы, с расчетом на выпуск публичной версии.

В третьей версии большое внимание уделялось развитию генерации отчетов в виде страниц сайта и стандартизации отчетов. В отчете были представлены данные как прямых измерений, так и графики с изменением АЧХ при взаимодействии с типовыми наушниками и усилителями. Благодаря достаточно большому количеству измеренных устройств стало возможным выделить "типовые" устройства. Новая база измерений была представлена на сайте personalaudio.ru, для каждого продукта формировалась отдельная страница с десятком графиков.


Третья версия Reference Audio Analyzer


В 2014 году был добавлен импорт wave формата с последующей FFT обработкой. Это позволило сосредоточится над развитием тестов для ЦАП и усилителей и внедрить тесты с анализом искажений сигнала от амплитуды. Самое главное, теперь не было нужды подстраиваться под внешний софт, где каждый тип теста проводится отдельно.

Теперь было достаточно просто воспроизвести файл с записанной чередой тестов, записать его и отправить на анализ, указав вручную, где в файле начинается тест. Далее RAA сама разбивает файл на участки и формирует конечный файл с результатами тестов.

За счет автоматизации с анализом wave стало возможным проводить большое количество типов тестов и наконец оказаться в той точке отсчета, ради которой изначально создавалась ПО. Получить аналог RMAA с более широким функционалом. Разумеется, RAA не является прямой альтернативой, нет публичной версии, а запись и воспроизведение осуществляются во внешнем софте.

Если раньше отчет усилителя ограничивался 10 графиками, то после внедрения анализа спектров, то для отчета усилителя стало доступно до 4000 графиков.


Импорт wave файлов


В 2014 году закончилась поддержка базы на personalaudio.ru и все измерения перешли на текущий сайт проекта reference-audio-analyzer.pro.

Помимо отчетов наушников и усилителей добавились отчеты ЦАП-ов. Теперь для одного продукта могло быть два отчета, один для линейного выхода ЦАП, а другой для усилителя наушников.

В 2015 году за счет большого количества графиков после обработки wave файлов был переработан формат отчета с использование группировки графиков т.к. опубликовать 4000 картинок сплошным потоком конечно можно, но кто сможет это проанализировать?

В отчетах графики были сгруппированы и добавлены параметры отображения картинок графиков. Стало доступно отображение выбранного канала, масштабирование графика и конечно же отображение выбранной амплитуды сигнала для спектров. Для усилителей и ЦАП отчет стал настолько подробным и интерактивным, словно тест устройства проводится в on-line режиме.



Так же 2015 году обновились стенды для измерения наушников. Был создан стенд HDM-X с более реалистичным акустическим демпфированием для полноразмерных наушников.

Лабораторный усилитель стал использоваться исключительно с нулевым сопротивлением для добавления графиков с импульсной характеристикой в отчеты. Если компенсацию АЧХ сделать RAA можно, то алгоритмов компенсации длительности резонансов пока нет. Дополнительно, измерения наушников стали проводится на частоте дискретизации 192 кГц при калибровке микрофонов до 45 кГц.

Ранее было много претензий к отсутствии импульсной характеристики в отчетах. Вид импульсной характеристики по факту не дает разглядеть ни АЧХ, ни резонансы. Раньше, до появления компьютеров с FFT анализом только на импульсной характеристике можно было выявить резонансы и сделать быструю грубую оценку АЧХ. На сегодняшний день импульсная характеристика является малоинформативной и ее публикация должна быть параллельно с ваттерофолами для очевидной прямой связи с резонансами и АЧХ. Таким образом, добавилась импульсная характеристика, ее производные и ваттерфолы.





Многие знают, что восприятие количества низких частот существенно зависит от громкости. В усилителях/предусилителях часто встречается режим Loudness, поднимающих низкочастотный диапазон, благодаря которому на тихой громкости низкочастотный регистр достаточно хорошо слышен.

Восприятие количества низких частот зависит от громкости согласно кривым равной громкости (ISO 226-2009 Acoustics. Normal equal-loudness-level contours).

Эти кривые были внедрены в RAA и это позволило строить графики субъективного восприятия от амплитуды. Это позволяет сделаь вывод, какие наушники наиболее ровно воспринимаются при прослушивании музыки тихо, а какие громко.





Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит. Данный тест проверяет ЦАП на воспроизведение звукового потока в высокой разрядности или понижение разрядности без грубой отсечки до 16 бит.

Ранее казалось, что данный тест давно изжил себя, но в современных плеерах и внешних ЦАП грубый транкейт встречается довольно часто и на графиках гармонических искажений он не всегда очевиден. Позже выявилась и распространенная проблема в смартфонах с воспроизведением файлов с высокой разрядностью.

В 2016 году были добавлены новые типы сигналов для тестов ЦАП и усилителей: интермодуляционные, многотональные и шумовые. Возобновлены исследования для взаимного проникновения каналов под нагрузкой для усилителей.

Т.к. часть графиков и тестов уникальны и не встречаются в зарубежных сайтах, то сайт стал мультиязычным, на русском и английском языках.

Для взаимодействия с интерне-магазинами добавился функционал экспорта графиков в карточки товаров.




В 2017 году основной упор был сделан на перенос алгоритмов из ПО RAA в on-line на сайт. Появились сервисы сравнения графиков, параметров и сервисы подборов продуков по наилучшим сочетаниям.

К сложным профессиональным отчетам добавились простые отчеты для "чайников" в виде общего текста и "таблиц со звездочками" на основе измеренных технических характеристик.

Для сравнений усилителей в on-line ключевым стала переработка основных параметров с привязкой к классам качества и разработка графика напряжения от нагрузок по музыкальной мощности.












debug info time=0.049432992935181


recommendation