Программа Analyser предназначена для проверки аудио характеристик звуковых плат. Работает под управление операционных систем Windows 95/NT 4.0. Программа состоит из трех, относительно независимых блоков:
- синтеза и вывода сигнала
- ввода и предварительной обработки сигнала
- анализа сигнала и отображения результатов
Все эти блоки реализованы как процессы начинающие свою жизнь при запуске программы и текущие параллельно друг другу. Фактически карточка, вместе с компьютером, работает как генератор тестового сигнала, так и как измерительный прибор. Так как процесс вывода и ввода аудио сигнала протекают одновременно, необходимо, что бы звуковая карта и ее драйвер поддерживали режим full-duplex. 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.
Analyser® 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 тысячи 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 (0 dB, -20 dB, 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 (0 dB, -20 dB, No) сигнал в окне осциллографа масштабируется по вертикальной оси так, чтобы 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® 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 0 дБ, либо при уровне -20 дБ (стандартный уровень для подобных измерений).
Загрузить программу Analyser® можно отсюда: analyser.exe (193 Кб)
