Arial Georgia Tahoma Times New Roman Verdana

Методика тестирования усилителей мощности (и усилителей для наушников) — программное обеспечение, проведение теста и обработка результатов

На данный момент наиболее целесообразно делать замер следующим образом.

• Подготовка исходных wave с тестами
• Воспроизведение и запись во время теста
• Анализ полученных wave треков

По умолчанию, RMAA может сохранять запись теста в wave формате, но бесплатная версия не позволяет вносить корректировки в тестовый сигнал, выбирать другие частоты и уровни сигнала.

При анализе бесплатной RMAA спектры получаться такими же, как и в Pro версии, но с неверными численными значениями в таблице, где где были выбраны не дефолтные параметры. Т. к. нам важен именно вид спектра — то такое ограничение в ряде случаев несущественно.

Сгенерированные сигналы можно скачать ниже в таблице. На выбор дается две группы сигналов, в одной группе сигналы преимущественно с уровнем -1 дБ, во второй группе -3 дБ.

Суть такого разделения следующая:

Первая группа тестовых сигналов

До замера необходимо откалибровать сигнал по определенному уровню на входе, в RMAA в режиме калибровки подается синус с уровнем -1 дБ. Визуально можно убедится, нет ли перегрузки. Но, если мы запустим стандартный тест с дефолтными настройками для THD в -3дБ, то во время теста усилитель на синусе выдаст меньшую мощность. По этому целесообразно тест провести с уровнем тестового сигнала в -1 дБ. Дополнительный плюс — в таком тесте мы получим большее соотношение сигнал/шум. Это может быть важным, если уровень выходного сигнала дополнительно понижается в цифровом микшере карты на выходе.

Вторая группа тестовых сигналов

Преимущество дефолтного теста с уровнем в -3дБ — это зачастую более легкий режим для звукового интерфейса, обеспечивающий меньшие искажения. Однако в таком случае становится затруднительным откалибровать сигнал через RMAA в loop тесте.

Дополнительно во второй группе тестов используется меньшая амплитуда сигналов в тесте «Интермодуляционные искажения — 19+20 кГц», их общая амплитуда составляет примерно - 3дБ, против -1дБ для первой группы. Аналогично различаются по амплитуде мультитон и TIMD.

В каждую группу входит калибровочный сигнал, его можно запустить через внешний плеер (foobar2000, winamp и т. п.), а в RMAA проводить только визуальный контроль спектра для второй группы. Для второй группы теста калибровка делается по уровню -3 дБ.

 
-1 и -3 дБ для первой и второй группы

При калибровке нужно подбирать уровень сигнала без перегрузки

Уровень сигнала без перегрузки выходя усилителя и входа звуковой карты

Уровень сигнала с перегрузкой — перегрузка на выходе усилителя

Перегрузка на входе звуковой карты как правило отличается более ровной полкой гармоник без плавного завала в высокочастотной области. Замер с перегрузкой на выходе усилителя может быть полезен только в тех случаях, когда надо показать, что на определенной мощности усилитель не дотягивает до заявленных производителем данных.

Список тестовых сигналов

Калибровочный сигнал.

Тестовый сигнал №1

• Мультитон — 120 синусов в полосе, соответствующей частоте дискретизации.
• Сигнал/шум
• Динамический разбег
• Гармонические искажения —- 1 кГц
• Интермодуляционные искажения — 60 Гц и 7 кГц
• Взаимопроникновение каналов
• Интермодуляционные искажения (переменная частота)

Тестовый сигнал №2

• Гармонические искажения — 100 Гц
• Интермодуляционные искажения — 19+20 кГц

Тестовый сигнал №3

• Гармонические искажения — шумовая полка
• Интермодуляционные искажения — шумовая полка

Тестовый сигнал №4

• Гармонические искажения — 10 кГц

Тестовый сигнал №5

• Мультитон — 120 синусов в полосе до 24 кГц

Тестовый сигнал №6

• TIMD

Тестовые сигналы для скачивания.

Для теста усилителей выбран мультитоновый сигнал из тестового файла RMAA для режима 48 кГц. В Adobe Audition 2.0 для групп 96 и 192 был сделан ресемплинг с максимально возможным качеством. Это гарантирует использование одного и того же тестового сигнала во всех случаях. Для теста режим в 192 предпочтительнее всего, но к сожалению не у каждого есть звуковой интерфейс с возможностью такой записи. На сегодняшний день звуковые карты PCI с записью в 192 укладываются в $150~200. С записью в 96 кГц в $25~30. Режим 48 кГц можно порекомендовать лишь для черновых замеров через внешние USB звуковые карты.

Тестовые сигналы №1, №2, №3 и №4 владельцы RMAA PRO могут сгенерировать самостоятельно.

Построение графиков и спектров, проведение теста и обработка файлов

С каждой новой версией RMAA улучшается и добавляются новые тесты. Ниже подробно расписаны действия, которые надо сделать для построения графиков. Со временем «ручная работа» будет сокращаться.

До построения графиков необходимо убедится, что замер произошел корректно.

Все тестовые сигналы воспроизводятся любым удобным плеером с отключенной обработкой звука, в том числе приглушения звука в начале и конце треков. Автор использует Foobar2000. Для записи можно использовать так же любую удобную для себя программу записи — Adobe Audition, Sound Forge, бесплатную Audacity и т. п. Важно, что бы была поддержка 24 или 32 бит и записи в соответствующей частоте воспроизведения.

Для тех , кто собирается провести измерения впервые, предлагается следующая последовательность действий.

В случае с foobar2000 каждый трек помещается в отдельный плейлист. Проводится калибровка сигнала, и сделать замер уровня напряжения проще на калибровочном сигнале.

По очереди файлы записываются в редактор и сохраняются с названиями 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Сразу же в редакторе удаляются «лишние» участки из начала файлов, оставив примерно 1-2 сек до синхронизирующего тона, в противном случае из-за какой-то помехи или щелчка анализ может быть неверным.

В записанном тестовом сигнале №5 отрезаются участки без сигнала.

При увеличении начало и конец должны выглядеть так.

После этой операции файл сохраняется.

В записанном тестовом сигнале №6 отрезаются участки без сигнала.

При увеличении начало и конец должны выглядеть так.

В среднем выше перечисленные действия (калибровка, запись, редактирование и сохранение файлов) занимают примерно 3 минуты, если наловчится — то быстрее.

Проведение теста можно ускорить, если воспроизвести файлы один за другим из одного плейлиста с записью в один общий файл. Перед пятым и шестым сигналом надо вставить короткие пустые треки с тишиной. В таком случае больше времени потратится на обработку этого файла с разбивкой на шесть тестовых файлов. В ситуациях, когда нужно сделать максимально быстро замер такое проведение теста будет более оправдано.

При записи единым файлом в Adobe Audition можно выделить фрагмент (участок определенного тестового файла) и скопировать в новый файл. Если на это назначить горячую клавишу, то разбивка происходит достаточно быстро. Но такой способ подойдет тем, кто визуально может определить все тестовые сигналы.

При анализе тестовых сигналов №1, №2, №3 и №4 включение или отключение нормализации — по ситуации. Нормализацию следует использовать или для всех (1, 2, 3 и 4) тестовых сигналов или ни для одного.

В зависимости от группы тестов, первой или второй — устанавливается уровень амплитуды тестового сигнала в тесте THD (КГИ) -1 или -3 дБ. И для IMD 19+20к Гц, для перовой группы уровень гармоник -7 дБ, для второй -9 дБ.

Режим звуковой карты ставится MOHO.

Тестовый сигнал №1 анализируется полностью в RMAA.

После анализа сохраняется, рекомендуется сохранить как 1.sav и сгенерировать одиночный отчет 1.html, если не планируется делать калибровку АЧХ (как она делается, описывается ниже)

Тестовый сигнал №2 анализируется полностью в RMAA.

После анализа сохраняется, рекомендуется сохранить как 2.sav и сгенерировать одиночный отчет 2.html

Тестовый сигнал №3 анализируется полностью в RMAA.

После анализа сохраняется, рекомендуется сохранить как 3.sav

Тестовый сигнал №4 анализируется полностью в RMAA.

После анализа сохраняется, рекомендуется сохранить как 4.sav и сгенерировать одиночный отчет 4.html

Владельцы RMAA PRO могут из реестра сохранить настройки RMAA, и в будущем через запуск реестрового файла загружать необходимый пресет.

При анализе нескольких замеров на разной мощности и нагрузке лучше делать анализ wav файлов по группам. Сперва настроить RMAA на тестовый сигнал №1, обработать все тестовые сигналы №1 и сохранить для каждого прохода 1.sav. Далее настроить RMAA на тестовый сигнал №2. Настройки для тестового сигнала №3 будут такие же, как и для №2. И под конец настроить RMAA на тестовый сигнал №4. При такой организации обработки результатов экономится время на настройку конфигурации RMAA.

Для замера качества усилителя на наушниках на 4-х номиналах нагрузки по два уровня мощности на каждой нагрузке (всего 8 замеров) уходит примерно 35 минут.

Построение графиков для тестовых сигналов №1, №2, №3 и №4

Результаты подгружаются в следующем порядке, как на скриншоте - 2 >>1>> 4>> 3

Первый график — THD с контрольными частотами 100, 1к и 10к Гц

Численные значения копируются из 1.html, 2.html и 4.html

Второй график IMD 60+7к Гц

Численные значения копируются из 1.html

Третий график - IMD 19к+20к Гц

График отображается в линейном масштабе до 25~30 кГц.

Численные значения копируются из 2.html

При построении АЧХ (четвертого графика) в ряде случаев нужно сделать калибровку.

После анализа тестового сигнала №1 для собственного loop звуковой карты и теста усилителя результаты усилителя загружается в два столбца, от звуковой карты в один.

На грфиках АЧХ видно, что звуковая карта имеет небольшой спад в области высоких частот.

Для калибровки нажимается кнопка , должно появится окно с выбором загруженных результатов.

Сперва выбирается замер, который требуется откалибровать.

После выбирается замер, на основе которого производится калибровка.

Если все сделано правильно — получится схожий результат.

Откалиброванный результат можно сохранить как 1k.sav и с него сделать скриншот АЧХ и обновить 1.html. После численные значения для АЧХ в отчет копируются из 1.html

Для замера качества усилителя на наушниках на 4-х номиналах нагрузки по два уровня мощности на каждой нагрузке (всего 8 замеров) на этот этап уходит примерно 30 минут без учета калибровки АЧХ.

Обработка тестовых сигналов №5 и №6

Мультинон + шумовая и TIMD + шумовая полка.

Если делать обработку в Adobe Audition 2.0, то действия следующие.

Производится загрузка тестовых сигналов №3, № 5 и №6. Выделяется участок после синхронизирующего тона в тестовом треке №3 и копируется (Ctrl+C). Переход на тестовый сигнал №5, выделяется полностью (Ctrl+A), делается копия «копировать в новый», выделяется полностью правый канал в новом 5(2).wav (Ctrl+A >> Ctlr+R), удаляется сигнал в правом канале (Del) и вставляется скопированный участок из №3 (Ctrl+V). Удаляется лишнее. При сохранении файла AA2.0 по умолчанию предложит название 5(2).wav, имеет смысл назвать как 5(n).wav (как noise). В точности повторяем действия для тестового трека №6. На это уходит примерно 2 минуты.

Аналогичные действия проводятся для Мультинон + референс и TIMD + референс, где референсный сигнал берется из loop звуковой карты.

Итогом будут файлы 5(n).wav, 5(r).wav, 6(n).wav и 6(r).wav. Для построения отчета нужен будет и 5.wav, в котором правый и левый канал одинаков.

Для замера качества усилителя на наушниках на 4-х номиналах нагрузки по два уровня мощности на каждой нагрузке (всего 8 замеров) на этот этап уходит примерно 12 минут.

Создание скриншотов

Тестовый сигнал №5

В RMAA вызывается анализатор спектра

Выбирается максимальный размер FFT — 262144 для 192 кГц, 131072 для 96 кГц и 66536 для 48 кГц. Параметр окна устанавливается на 20.

   

Референсные сигналы должны выглядеть так

Тестовый файл формата 192 кГц 24 бит


Тестовый файл формата 96 кГц 24 бит


Тестовый файл формата 48 кГц 24 бит

Как видно, во всех случаях оценку искажений можно сделать только от 100 Гц.

Для оценки численных значений в спектроанализаторе открывается 5(n).wav

вызываются опции отображения спектра

Проводится смещение одного канала так, чтобы уровень шума и искажений оказались на одном уровне для определяемой контрольной частоты

Для определения подъема искажений от шумовой полки на 1000 Гц составил 29 дБ.

Открывается 5.wav

Один из каналов опускается до пересечения уровня искажений и гармоники на контрольной частоте.

Разница между уровнем искажений и полезным сигналом на 1000 Гц составила 82 дБ. Данные заносятся в сводную табличку.

Для замера качества усилителя на наушниках на 4-х номиналах нагрузки по два уровня мощности на каждой нагрузке (всего 8 замеров) на построение спектров без определения численных величин уходит примерно 9 минут.

Мультитон — усилитель и шумовой порог

Вид окна в диапазоне 100 кГц — 10 кГц для показа результата 5(n).wav

Мультитон — усилитель и тестирующее устройство

Вид окна после анализа 5(r).wav

Вид окна в диапазоне 100 кГц — 10 кГц для показа результата 5(r).wav

Тестовый сигнал №6

В RMAA вызывается анализатор спектра

Выбирается максимальный размер FFT — 262144 для 192 и 96 кГц, 131072 для 48 кГц. Параметр окна устанавливается на 20.

 

Референсные сигналы должны выглядеть так

Тестовый файл формата 192 кГц 24 бит


Тестовый файл формата 96 кГц 24 бит


Тестовый файл формата 48 кГц 24 бит

Ниже пример реального замера.

TIMD — усилитель и шумовой порог

Вид окна после анализа

Вид окна в диапазоне до 20 кГц в линейном масштабе для показа

TIMD — усилитель и тестирующее устройство

Вид окна в диапазоне до 20 кГц в линейном масштабе для показа

Ссылки

• Методика тестирования усилителей (вторая редакция)
• Программное обеспечение, проведение теста и обработка результатов
  • Варианты корректно отображаемых результатов и ошибочных
• Описание примеров отчетов тестирования усилителей и усилителей для наушников
  • Пример отчета тестирования усилителя для наушников Prodigy HD2 Gold
  • Пример отчета тестирования усилителя для наушников X-Fi XtremeMusic
  • Пример отчета тестирования усилителя для наушников E-MU 1616m
  • Пример отчета тестирования усилителя на базе LM3886
  • Пример отчета тестирования усилителя Behringer A500
• Измерительная аппаратура