Федеральное агентство по образованию
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)
Изучение методов и средств выравнивания амплитудно-частотных характеристик
Руководство к лабораторной работе по дисциплине "Аудиотехника"
Разработчик:
доцент каф. РЗИ, к.т.н.
___________Э.В. Семенов
2012
Содержание
- Цель работы.
- Требования к компьютеру.
- Последовательность выполнения работы.
- Оформление отчета.
Целью лабораторной работы является изучение методов и средств
выравнивания частотных характеристик на примере выравнивания амплитудно-частотной характеристики громкоговорителя.
Для выполнения лабораторной работы компьютер должен быть оснащен дуплексной
звуковой картой или аудиокодеком.
Необходимы также микрофон (лучше на гибкой ножке) и громкоговоритель.
Громкоговоритель и микрофон подключаются к персональному компьютеру,
который используется в качестве спектроанализатора и генератора сигналов.
Вход для микрофона обычно обозначается "mic" на задней стороне
системного блока компьютера. Выход для громкоговорителя обозначается,
как правило, "out" или "spk".
- Подключите микрофон и громкоговоритель к системному блоку
персонального компьютера в соответствующие гнезда. Установите микрофон
в непосредственной близости от громкоговорителя (вплотную).
Откройте системный микшер воспроизведения (дважды щелкните левой кнопкой мыши
по пиктограмме громкоговорителя в правом нижнем углу панели задач).
Отключите воспроизведение сигнала с микрофона.
Желательно также отключить другие неиспользуемые входы.
Откройте микшер записи (в открытом окне микшера в меню "Параметры / Свойства" установите
галочку "Запись" и нажмите ОК). Выберите микрофонный вход для записи.
- Установите подходящие для измерения амплитудно-частотной характеристики
громкость звука и чувствительность микрофонного входа.
- Запустите программный пакет SpectraLAB. Установите режим "Real Time" в меню "Mode".
Нажмите клавишу F4 и в соответствующем окошке установите частоту дискретизации
(Sampling rate) 48 кГц и размер временного окна спектрального преобразования
(FFT size) 65536 отсчетов, оконная функция (Smoothing Window) - Hanning,
установки усреднения (Averaging settings) - Exponential, 1.
- Включите окно отображения спектра (View / Spectrum) и переключитесь в него
(Window / Spectrum). Нажмите клавишу F5 (или войдите в раздел меню "Options / Scaling")
и установите масштаб по оси частот (Frequency Axis) "Logarithmic".
Включите окно отображения коэффициента гармоник
(Utilities / Total Harmonic Distortion (THD)).
- Нажатием клавиши F11 (или установкой галочки в пункте меню
"Utilities / Signal Generator") откройте окно генератора сигналов.
Выберете тип сигнала "1 kHz Tone". Установите уровень сигнала: нажмите кнопку "Level"
и в окне "Output Level" наберите -20
(справа в окне "Units" должно быть "dB Full Scale", снизу в окне "The Full Scale output
level of my sound card is:" должна быть установлена галочка "I don't know").
- Запустите программу нажатием кнопки "Run" в основном окне программы.
В микшере записи установите наибольший уровень записи, при котором еще не
происходит ограничения сигнала (при ограничении сигнала индикатор уровня в левом
нижнем углу программы SpectraLAB становится красным с надписью "overload").
Регулируя громкость звука,
пронаблюдайте изменение коэффициента гармоник. Оставьте наибольшую громкость,
при которой коэффициент гармоник не превышает 1...3 %.
Снова установите наибольший уровень записи, при котором еще не
происходит ограничения сигнала.
- Измерьте амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) громкоговорителя.
- Запустите программный пакет Adobe Audition 1.5. В окне "Device Properties"
(меню "Options / Device Properties") в закладке "Wave Out" выберите используемую
звуковую карту и установите галочку "Use this device in Edit View".
Расположите основные окна программ Adobe Audition и SpectraLAB таким образом,
чтобы можно было наблюдать их одновременно.
В программе Adobe Audition установите режим просмотра
"Edit Waveform View" (меню "View / Edit Waveform View" или нажмите цифру 8).
Откройте файл скользящего тона
frequency_sweep_left_-20_dB.wav,
если микрофон установлен возле левого громкоговорителя и
frequency_sweep_right_-20_dB.wav,
если возле правого.
- В программе SpectraLAB включите окно отображения спектра (View / Spectrum)
и переключитесь в него (Window / Spectrum). Измените оконную функцию
(Smoothing Window): Uniform. Нажмите клавишу F5 (или войдите в раздел меню
"Options / Scaling") и установите масштаб по оси частот (Frequency Axis) Octave: 1/24.
Закройте окно генератора сигналов, если оно открыто.
- В программе Adobe Audition войдите в меню "Effects / Filters / Graphics Equalizer".
Выберите вкладку "30-Bands (1/3 octave)" (30 полосный (третьоктавный) эквалайзер).
Установите диапазон регулировки (Range) 36 дБ, среднее усиление (Master Gain) 0 дБ, установите
галочку "Bypass" (обход эквалайзера). Нажмите кнопку "Preview".
- Запустите программу SpectraLAB нажатием на кнопку
"Run" в основном окне программы. Если возникает перегрузка (индикатор уровня в левом
нижнем углу программы SpectraLAB становится красным с надписью "overload"),
уменьшите громкость звука.
- Нажатием первой кнопки "Set" в области "Overlays" в основном окне программы SpectraLAB
"запомните" график АЧХ. Отображаемая при этом на графике кривая является
исходной (некорректированной) АЧХ системы
"ЦАП звуковой карты - громкоговоритель - микрофон - АЦП звуковой карты".
Поскольку громкоговоритель обладает наибольшей из перечисленных устройств
неравномерностью АЧХ, полученную кривую можно в первом приближении считать
АЧХ громкоговорителя. Приведите ее в отчете: нажмите клавишу "Print Screen"
и вставьте содержимое буфера обмена в файл отчета (не допускается усечение рисунка;
должно отображаться все рабочее окно программы SpectraLAB).
- Измерьте неравномерность АЧХ
в диапазоне 100...10000 Гц (можно использовать перекрестный курсор, появляющийся
при нажатии левой клавиши мыши в окне графика). Приведите результаты в отчете.
- Скорректируйте амплитудно-частотную характеристику громкоговорителя.
- Снимите галочку "Bypass" в окне эквалайзера и нажмите клавишу "Preview".
Запустите программу SpectraLAB нажатием на кнопку "Run" в основном окне программы.
Перемещайте движки эквалайзера таким образом, чтобы приблизить отображаемую программой
SpectraLAB АЧХ к равномерной. Имейте в виду, что АЧХ изменяется только после того, как Вы,
переместив движок эквалайзера, отпустите клавишу мыши.
- Нажатием второй кнопки "Set" в области "Overlays" в основном окне программы SpectraLAB
"запомните" график АЧХ. Отображаемая кривая является скорректированной
АЧХ системы "ЦАП звуковой карты - громкоговоритель - микрофон - АЦП звуковой карты".
Эту кривую можно в первом приближении считать скорректированной АЧХ громкоговорителя.
Приведите ее в отчете. На этом же графике должна быть отражена исходная
АЧХ громкоговорителя.
- Измерьте неравномерность АЧХ в диапазоне 100...10000 Гц. Приведите
результаты в отчете. Сопоставьте достигнутую неравномерность АЧХ
с неравномерностью исходной (некорректированной) АЧХ. Перечислите основные факторы,
которые помешали Вам достигнуть лучших результатов.
- Оцените влияние коррекции АЧХ субъективно.
- В программе Adobe Audition закройте окно эквалайзера нажатием клавиши "Close"
(но не "OK").
- Закройте файл со скользящим тоном.
- Откройте файл
05-02.mp31.
- Уменьшите уровень сигнала (это необходимо, т.к. провалы в АЧХ корректируются
в последующем увеличением уровня). Для этого войдите в меню "Effects / Amplitude / Amplify/Fade".
Установите галочки "View all settings in dB" и "Lock Left/Right".
В окне "Amplification" наберите -12. Нажмите "OK".
- Откройте окно эквалайзера (меню "Effects / Filters / Graphics Equalizer").
- Нажмите клавишу "Preview". Устанавливая и снимая галочку "Bypass" сравните звук
громкоговорителей с коррекцией АЧХ и без. Свои впечатления изложите в отчете.
Отчет должен содержать следующее.
- Титульный лист.
- Цель работы.
- Описание используемых микрофона и громкоговорителя. Следует привести наименование
модели и краткое описание известных Вам свойств: количество полос громкоговорителя,
конструктивные особенности головок (купольные, изодинамические) и т.д..
- Результаты измерений. Получаемые в программе SpectraLAB результаты фиксируются
нажатием клавиши "Print Screen" и вставляются в файл отчета.
Не допускается усечение рисунка; должно отображаться все рабочее окно программы SpectraLAB.
- Анализ результатов и выводы.
1 "Неаполитанский танец" из балета П. Чайковского "Лебединое озеро".
Исполняет оркестр русских народных инструментов школы Русского Инструментального Искусства г. Бежецка.
Солист Никита Корлюков, труба. Худ. руководитель и дирижер Сергей Решетников.
Звукоинженер Евгений Цветиков.