History of Reference Audio Analyzer

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


История развития проекта Reference Audio Analyzer

История развития – причины и предпосылки



Reference Audio Analyzer V1

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 и 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 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



Reference Audio Analyzer V2

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.

Взаимодействие и компенсация АЧХ наушники+усилитель

Новаторством 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, независимо от используемого усилителя.

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

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 характеристик мощности 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.

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

Your browser does not support Canvas
График максимального напряжения от нагрузки

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.




Reference Audio Analyzer V3

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 изменений. Многие функции добавлялись поэтапно в течение 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 формата wave 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 сам 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 это 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.
Управление группой отчетов

Обновление стендов


В 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.


HDM-X1

Импульсная характеристика и производные


Ранее были претензии к отсутствию импульсной характеристики в отчетах с предположением, что на ней как раз "все сразу видно". Тем более, в литературе-учебниках этой характеристике отводится много внимания. Но к сожалению, вид импульсной характеристики по факту не дает разглядеть ни АЧХ, ни резонансы. Раньше, до появления компьютеров с FFT анализом только на импульсной характеристике (а точнее на меандрах) можно было выявлять резонансы и делать быструю грубую оценку АЧХ. Это и сделало эту характеристику "базовой основой" в печатной литературе прошлых лет. Сегодня эта характеристика получается не прямыми методами и из нее строятся АЧХ, ФЧХ и ваттерфолы.

В RAA публикация этого графика добавилась в более продвинутом виде, вместо ломаной линии от частоты дискретизации в 44/48 кГц график более плавно и реалистично строился от частоты дискретизации 192 кГц для проводных наушников. Основной целью было показать взаимосвязь формы импульсной характеристики с производными графиками - АЧХ и резонансами.


ISO 226-2009


Многие знают, что восприятие количества низких частот существенно зависит от громкости. В усилителях и 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 сделать вывод, какие наушники наиболее ровно воспринимаются при прослушивании музыки на тихой громкости, а какие на громкой.




Расширенные тесты ЦАП и усилителей


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 интернет-магазинами добавился функционал экспорта графиков в карточки товаров.



Reference Audio Analyzer - WEB


В 2017 году основной упор был сделан на перенос части алгоритмов из ПО RAA в on-line на сайт. До 2017 года сайт был статичным, все страницы генерировались в оффлайн. После же развитие алгоритмов стало разделяться отдельно под оффлайн версию RAA и отдельно в собственный движок сайта RAA.

Появились сервисы сравнения параметров, графиков и сервисы подбора 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.





В 2018 году был сделан анализ проблем с качеством звуковой системы в смартфонах. Таким образом появились новые типы отчетов и сертификация от RAA c демонстрацией настроек программных плееров, при которых возможно получение качественного звука.

В 2019 году была представлена новая система интеграции с интернет-магазинами , в которую вошли блоки на основе отчетов для "чайников" и совместимые продукты на основе измеренных характеристик.

В 2020 году на сайт добавился функционал с PRO аккаунтом .

В 2021 была представлена уникальная методика оценки качества кабеля для наушников (удлинителей и переходников).











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