Pomiary toru w czasie rzeczywistym
Rozdział ten opisuje sposób pomiaru toru fonicznego ze szczególnym naciskiem położonym na krótki czas trwania pomiaru.
Zagadnienia:
Szybkość pomiarów toru fonicznego jest w wielu sytuacjach sprawą pierwszoplanową. Dobrym przykładem mogą być tu
rozgłośnie radiowe, gdzie praktycznie nie jest możliwe stosowanie tradycyjnych metod pomiarowych, gdyż wymagałoby to
przynajmniej kilkudziesięciosekundowej przerwy w nadawaniu.
FASTest
Firma Audio Precision opracowała metodę pomiarową pod
nazwa FASTest wykorzystującą system pomiarowy System One tego samego producenta, pozwalający na dokonywanie szeregu
pomiarów w czasie krótszym niż jedna sekunda. Idea pomiaru polega na przepuszczeniu przez badany system krótkiego
sygnału złożonego z szeregu sinusów zsumowanych ze sobą tak jak to pokazano na poniższym rysunku.
FASTtest pozwala na uzyskanie z jednego pomiaru szeregu istotnych informacji o systemie takich jak: charakterystyka
amplitudowa, fazowa, szumowa, THD+N oraz charakterystyki przesłuchu między kanałami. Wszystkie te parametry określane
są w funkcji częstotliwości.
Poniżej zostało przedstawione widmo przykładowego sygnału testowego złożonego z 31 częstotliwości.
Kolejne rysunki pokazują widmo częstotliwościowe tego sygnału po przejściu przez badane urządzenie oraz
uzyskaną na jego podstawie charakterystykę częstotliwościową.
Widmo sygnału na wyjściu badanego urządzenia
|
Uzyskana charakterystyka częstotliwościowa
|
Przy sygnale testowym trwającym jedną sekundę system osiąga rozdzielczość analizy równą 3Hz. W celu
najdokładniejszego określenia odpowiedzi częstotliwościowej FASTest pozwala na zbudowanie sygnału testowego złożonego
nawet z 61 tonów. Oprócz amplitud na częstotliwościach tonów testowych system ten mierzy poziom sygnału pomiędzy nimi
i na tej podstawie określa inne parametry takie, jak poziom zniekształceń oraz szumów. Do pomiaru zniekształceń i
szumów stosuje się typowo sygnał złożony z pięciu częstotliwości. Przykład widma takiego sygnału przed i po przejściu przez
badane urządzenie przedstawiają poniższe rysunki.
Widmo sygnału testowego do pomiaru zniekształceń i szumów
|
Widmo sygnału testowego po przejściu przez badane urządzenie
|
Na wykresie przedstawiającym widmo sygnału na wyjściu urządzenia wyraźnie widać prążki zniekształceń.
Pomiar z wykorzystaniem nadawanego programu jako sygnału testowego
Firma Audio Precision wykorzystując możliwości dwukanałowej analizy FFT platformy System TWO opracowała również
sposób pomiaru charakterystyki częstotliwościowej toru przy użyciu normalnego materiału audio, takiego jak na
przykład utwór muzyczny. Unika się w ten sposób konieczności przesyłania torem nieprzyjemnych dla ucha sygnałów
testowych, co ma szczególne znaczenie przy transmisjach na żywo. Jedynym wymaganiem w stosunku do materiału
będącego sygnałem testowym jest to, żeby posiadał wystarczającą energie we wszystkich pasmach pomiarowych. Zaleca
się zastosowanie na przykład nagrania zespołu rockowego lub orkiestry symfonicznej.
Poniższy rysunek przedstawia przykładowy obwód pomiarowy, w którym badanym urządzeniem jest korektor graficzny z
suwakiem 1kHz ustawionym na tłumienie -15dB.
Układ pomiarowy
Przy zastosowaniu tradycyjnej metody pomiaru charakterystyki częstotliwościowej przemiatanym sinusem otrzymano wynik
przedstawiony na poniższym wykresie.
Chrakterystyka częstotliwościowa korektora graficznego
badana przemiatanym sinusem
Przy zastosowaniu białego szumu jako pobudzenie, wykorzystując możliwości dwukanałowej analizy FFT z uśrednianiem
widma otrzymano następujące wykresy:
Widmo szumu białego na wejściu i wyjściu badanego urządzenia
|
Widmo mocy tego samego szumu po ośmiokrotnym uśrednieniu
|
Na podstawie widm sygnału wyjściowego oraz wejściowego obliczono funkcje przejścia według wzoru:
Otrzymano w ten sposób funkcje przejścia wykreśloną na poniższym rysunku. Jest ona w przybliżeniu identyczna z funkcją
otrzymaną w wyniku testu przemiatanym sinusem.
Funkcja przejścia otrzymana w teście z wykorzystaniem szumu białego
Zastosowanie szumu jako sygnału testowego jest przypadkiem idealnym. W rzeczywistych zastosowaniach sygnałem testowym
jest najczęściej utwór muzyczny. Poniższe wykresy przedstawiają widma uzyskane przy zastosowaniu utworu muzycznego
jako sygnał testowy.
Widmo utworu muzycznego na wejściu i wyjściu badanego urządzenia
|
Widmo mocy utworu muzycznego po ośmiokrotnym uśrednieniu
|
W kolejnym kroku podobnie jak w poprzednim pomiarze widmo FFT muzyki na wyjściu badanego urządzenia po podzieleniu
przez widmo sygnału wejściowego dało nam funkcje przejścia wykreśloną na poniższym rysunku.
Funkcja przejścia otrzymana w teście z wykorzystaniem muzyki
Ważną rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę przy pomiarach dwukanałowych jest kompensacja ewentualnego opóźnienia
pomiędzy sygnałem wejściowym a wyjściowym. Pomiaru wielkości opóźnienia można dokonać wykorzystując funkcje
korelacji skrośnej sygnału wyjściowego oraz wejściowego zaimplementowaną w metodzie MLS (Maximum Length Sequence).
Pomiary toru w czasie rzeczywistym - Quiz
Poprzedni temat
Strona główna