Тестирование звуковой карты с помощью программы RightMark Audio Analyzer по параметрам

Оглавление

Цель работы

Выбор программы для тестирование звуковой карты

Измеряемые параметры

Методика тестирования

Тестирование

Просмотр результатов

Конфигурации тестового стенда

Вывод

Список литературы

Цель работы

Ознакомиться с состоянием звуковых карт на данный момент, структурой звуковой карты, основными параметрами, характеризующими качество обрабатываемого данными картами звука. На основе полученных навыков выбрать программу для тестирования, описать методику тестирования звуковых карт. Протестировать согласно данной методике тестовую звуковую карту.

Выбор программы для тестирования звуковых карт

На данный момент на рынке ПО представлен огромный спектр программных средств, позволяющих протестировать различные параметры звуковых карт. В приведенной ниже таблице, описаны наиболее распространенные программы, с целью выбора тестирующего ПО для данного конкретного случая.

НазваниеВерсияОсобенностиИзмеряемые параметрыРаспространениеГде скачатьRMAA (RightMark Audio Analyzer)6.23Тестирование осуществляется путем воспроизведения и записи тестовых сигналов, прошедших через исследуемый звуковой тракт. Пользователь может просмотреть и сохранить результаты тестирования Для тех, кто не знаком с измеряемыми техническими параметрами, программа даёт условную словесную оценку по следующей шкале: "плохо", "средне", "хорошо", "очень хорошо", "отлично".частотная характеристика, Уровень шума, Динамический диапазон, Уровень нелинейных искажений, Интермодуляционные искажения, взаимопроникновение каналовбесплатно<#"justify">Измеряемые параметры

Коэффициент нелинейных искажений (Total Harmonic Distortion, THD). Равен квадратному корню отношения суммы мощностей всех гармоник, кроме основной, к мощности основного колебания. Согласно установившейся практике подаётся сигнал частотой 1 кГц максимальной амплитуды. Характеризует нелинейность и обычно сильно зависит от частоты. Измеряется в процентах. Для цифровой техники при выходе цифрового сигнала за разрядность цифровой сетки (например, при высоких положениях регуляторов громкости в микшере или некорректных алгоритмах) характерно скачкообразное увеличение значения THD.

Отношение сигнал/шум (Signal to Noise Ratio, SNR). Показывает превышение амплитуды выходного сигнала над среднеквадратичным значением мощности шумов. Вычисляется вычитанием упомянутых величин в децибелах, поэтому является размерной величиной. Очень актуален для аналоговых устройств и АЦП/ЦАП. Так как уровень воздействия шумов на человека зависит от спектра самого шума, то для учёта субъективного восприятия (а иногда и в маркетинговых целях) применяют стандартную сетку А-взвешивания. При этом рядом с параметром должно быть указано А-weighting. Цифровые шумы не подчиняются закону геометрического сложения, как аналоговые.

Для совместной оценки шумов и искажений также измеряют полный коэффициент гармоник с учётом шумов (THD+N). Он объединяет в себе значения двух вышеописанных параметров.

Реальный сигнал включает в себя частоты, на порядок отличающиеся друг от друга по значению. Вследствие нелинейности звукового тракта могут образовываться паразитные модуляционные гармоники, делающие звук неестественным и неприятным. Для учёта такого влияния вводят коэффициент взаимной модуляции (InterModulation Distortion, IMD).

АЧХ, или амплитудно-частотная характеристика (AFC, amplitude-frequency characteristic). Представляет собой график в координатах амплитуды от частоты, построенный измерением амплитуды на выходе системы при подаче гармонического сигнала обычно представляющего собой "плавающий" синус (swept sine) с постоянной амплитудой. В идеале этот график должен быть прямой линией. Позволяет судить о том, насколько верно передаётся амлитуда сигнала на различных частотах спектра. При необходимости корректируется многополосным эквалайзером. К сожалению, аналоговые эквалайзеры привносят гораздо более неприятные на слух по сравнению с частотными фазовые искажения.

Мощность шумов квантования при оцифровке может быть уменьшена на несколько дБ за счёт оверсемплинга и последующей фильтрации неслышимых частот, что широко применяется в кодеках и ЦАП-ах. Упомянуто это для объяснения технологической необходимости установки фильтра высокого порядка (означающего спад АЧХ на высоких частотах). Однако создать идеальный фильтр (и дешевый, и эффективный) трудно, поэтому разработчики часто "залезают" даже в слышимую область спектра. Влияния подобного рода инженерных решений на качество звука нужно оценивать в каждом конкретном случае предельно аккуратно

Методика тестирования

Запуск программы.

Выбираем пункт меню Пуск ->Программы-> RightMark-> RightMark Audio Analyzer 6.2.3

После чего откроется основное окно программы.

Настройка параметров тестирования

Generalresulting WAV files - сохранение файла с результатами. Используется для отладки и детального анализа результатов в сторонних программах. Должно быть выключено.noise and distortion only in 20 Hz - 20 kHz range - включение фильтра звукового диапазона, аналогичного стандартному AES17. Используется для получения результатов, сопоставимых с паспортными данными тестируемых изделий. Должно быть включено.amplitude of test signals before analysis - авто нормализация результатов по амплитуде. Используется для сопоставимости результатов измерений устройств с разным уровнем сигнала. Наиболее важно при тестировании AC'97/HDA-кодеков и MP3-плееров. Должно быть включено.cardWDM drivers - WDM модель драйверов используется в современных операционных системах. Должно быть включено. mode - режим моно. Убирает второй график со спектра, что может быть полезным при тестировании акустики. Должно быть выключено.tone and sync tone frequency - выбор тестового тона подстройки уровня сигнала. Полезная опция при проведении теста акустических систем. По умолчанию 1000 Гц.spectrum windows - настройка уменьшает размер окон спектров. Полезна для экранов с небольшой диагональю.

Должна быть выключена.full frequency range (up to Fs/2) - отображать полный диапазон частот, вплоть до половины частоты дискретизации. Влияет на генерацию HTML-отчетов. Должна быть включена.only tops of spectrum on comparison graphs - построение только максимальных значений для отображаемых точек спектра. Опция позволяет лучше видеть относительное положение спектров при сравнении. Должна быть включена.spectrum graph colors (for printing) - меняет цвет фона с черного на белый, для печати на принтере или для полиграфии. Должна быть включена.line width - толщина линий на графиках.

Сolor slot # - выбор цвета графика из палитры.

Тестируемые характеристики. Должны быть все выбраныresponse (multitone) - частотный диапазонlevel - уровень шумаrange - динамический диапазонharmonic distortion (THD) - гармонические искаженияdistortion (IMD) + Noise - интермодуляционные искажения + шумcrosstalk - взаимопроникновение каналов+ Noise (Swept frequensy) - интермодуляционные искажения + шумresponse (swept sine) - частотный диапазонharmonic distortion (set of tones) - гармонические искажения

Кнопка Modes - запускает тест проверки поддержки драйверами всех возможных режимов семплинга.

Ping - проверка поддержки текущего режима. Поддержка режима не всегда означает корректную работу в данном режиме. /recording devices

Должны быть выбраны: [MME] HD Audio rear output 2 и [MME] HD Audio rear input

В зависимости от проводимого теста должны быть выбраны соответствующие параметры битности и частоты дискретизации сигнала

Настройка уровней записи и воспроизведения

Перед началом тестирования программа предлагает настроить уровни записи и воспроизведения

Ясно, что уровни записи и воспроизведения сильно влияют на уровень шумов и искажений в тестируемой цепи. Поэтому перед тестированием желательно отрегулировать уровни так, чтобы результаты тестирования были наилучшими. Можно проводить тестирование несколько раз и подбирать уровни для достижения наилучших результатов.

Рассмотрим наиболее типичную настройку уровней при тестировании полной цепи (ЦАП+АЦП) звуковой карты, когда выход "line out" соединяется с входом "line in".

В микшере звуковой карты необходимо включить на воспроизведение только выходы "wave out" и "master". На запись следует включить только вход "line in". Для получения наиболее точных результатов выключите все эквалайзеры, 3D-эффекты и проч.

Уровни "wave out" на воспроизведении и "line in" на записи желательно выставить в положения по умолчанию. Это обычно положения от среднего до верхнего. Запустить программу RMAA, выбрать в настройках звуковой карты нужные устройства для воспроизведения и записи и войти в режим настройки уровней (кнопка ).

Начнется настройка уровней звуковой карты. При этом по тестируемой цепи будут пропускаться сигнал с амплитудой -1 дБ. Отрегулируйте уровни записи и воспроизведения в микшере (точное совпадение не требуется, разница в 1 или 2 дБ вполне допустима). Сначала рекомендуется попытаться отрегулировать уровни с помощью только одного регулятора: "master". Если это не удастся, то можно двигать и регуляторы "wave out" и "line in". При регулировке необходимо следить, чтобы в спектре входного сигнала, изображаемом окне спектра не возникало нелинейных искажений. Выберите нужные типы тестов в главном окне программы и нажмите кнопку "RUN TESTS!". После завершения тестирования можно просмотреть результаты в окне "Test results" или выполнить те тесты, которые еще не проводились.

Тестирование

Для выполнения тестов используются следующие управляющие кнопки:

воспроизведение/запись - Тестирование полной цепи звуковой карты (суммы искажений записи и воспроизведения)

Для этого тестирования не нужно дополнительного оборудования. Единственное требование - это возможность работы тестируемой звуковой карты в дуплексном режиме. Для тестирования нужно соединить выход тестируемой звуковой карты (например, "line out" или "spk out") с ее входом (например, "line in"). Недостаток данного теста в том, что по результату нельзя точно определить, к выходу или ко входу звуковой карты относятся те или иные зафиксированные помехи.

только воспроизведение - Тестирование выхода (воспроизведения) звуковой карты

Для такого тестирования нужно иметь высококачественную референсную звуковую карту, которая будет использоваться для записи. Перед тестированием выход тестируемой звуковой карты подключается ко входу референсной. RMAA воспроизводит тестовый сигнал через выход тестируемой звуковой карты и анализирует результат, записанный через вход референсной карты. При этом предполагается, что референсная карта практически не вносит дополнительных искажений в сигнал (по сравнению с выходом тестируемой карты).

только запись - Тестирование входа (записи) звуковой карты

Для этого тестирования также нужно иметь высококачественную референсную карту, которая будет воспроизводить тестовые сигналы. Выход референсной карты подключается ко входу тестируемой карты. RMAA воспроизводит тестовый сигнал через выход референсной карты и анализирует результат записанный через вход тестируемой карты. При этом предполагается, что референсная карта выдает на выходе практически неискаженный сигнал (по сравнению с уровнем искажений входа тестируемой карты).

генерация wav-файла

анализ wav-файла

анализатор спектра

открыть файл sav/sac/mdf

При нажатии на соответствующую кнопку производится автоматическое тестирование. В динамиках можно услышать звуки разной тональности.

Просмотр результата

После завершения автоматического тестирования, выводится информация о результатах. В окне "Test results" собрана информация обо всех проводившихся тестах

Окно поделено на 4 слота (4 вертикальных столбца), в каждый из которых могут быть записаны результаты одного набора тестов. Таким образом, можно одновременно загрузить результаты тестирования четырех устройств или четырех режимов устройств, в том числе самих тестовых файлов, сгенерированных программой.

Для каждого теста в окне выводится краткий численный результат. Более подробный отчет о результатах теста можно получить, щелкнув правой кнопкой мыши на численном результате.

Вертикальный ряд кнопок справа от численных результатов позволяет просмотреть график спектра для соответствующего теста. Кнопки "Select" под слотами позволяют выбрать несколько слотов для сравнения результатов.

Кнопки открытия и сохранения файлов позволяют загрузить или сохранить набор результатов в SAV-файл для последующего просмотра. В SAV-файле сохраняются все детали отчетов и графики спектра.

Кнопка генерации HTML-отчета позволяет сгенерировать HTML-файл с результатами тестирования или со сравнением результатов из нескольких слотов. В HTML-отчет включаются все детальные отчеты и графики.

Окно спектра

Элементы управления:

- приближение

удаление

Элементы панели инструментов:

Анти-алиасинг графика. Устраняет эффект ступенчатости при выводе на экран.

Поменять графики местами - рисует правый канал на заднем плане, а левый - на переднем

Настройка параметров отображения.

Сохранение графика в графическом файле на диске.: Log/Linear/Mel - масштаб: логаримический, линейный, мелодический

Управление мышью:

Левая кнопка - выделение горизонтального фрагмента графика и его приближение.analysisanalysis - продвинутый анализатор спектра произвольных WAV-файлов.

Нажатие открывает стандартный диалог выбора WAV-файла. Это может быть, например, сгенерированный и записанный нестандартный сигнал, отсутствующий в списке тестов. Опции спектрального анализа:

Спектральный анализ файла выполняется по блокам размером "FFT size", с усреднением спектра по всему файлу. Если требуется проанализировать спектр лишь части файла, то ее надо вырезать во внешнем звуковом редакторе и сохранить в отдельный WAV-файл. Поддерживается работа с 16 и 32-битными WAV-файлами и широким диапазоном частот дискретизации.size - размер блока FFT в семплах. От этого зависит число частотных полос спектра (bins), т.е. детальность частотного представления сигнала (важно для анализа сигналов в НЧ-области). Чем выше FFT size, тем длиннее по времени должен быть сигнал. Минимальное время в секундах можно рассчитать по формуле FFTsize/Fs.- ширина одной "частотной полосы" спектра. Для удобства для текущей частоты дискретизации автоматически высчитывается разрешение по частоте. padding - дополнение сигнала нулями перед взятием спектра. Позволяет чуть точнее прорисовать спектр (это приводит как бы к интерполяции спектра по частоте).overlap - перекрытие окон FFT по времени (в процентах от ширины окна). Большее перекрытие приводит к чуть лучшему усреднению спектра по времени.window - форма весового окна. Компромисс межу подавлением боковых лепестков и расширением пиков.window beta - параметр окна Кайзера, регулирует степень подавления боковых лепестков. Если в спектре есть высокие пики, можно повысить до 13 - 15, если высоких пиков нет, можно не трогать или понизить до 5 - 7.

Конфигурация тестового стенда

Для тестирования использовался системный блок со следующими характеристиками:

Операционная система:Microsoft Windows XP Professional Service Pack 3: AMI(American Megatrends Inc. (07/17/09))

Процессор: DualCore AMD Athlon 64 X2, 3000 MHz (15 x 200) 6000+

Файл подкачки: 1534

Память: 1024

Версия DirectX: 4.09.00.0904 (DirectX 9.0c)

Видеокарта: nVIDIA GeForce 9500GT 512mb

ЗвукVIA. Technologies Inc. HD Audio VT1705

Выводы

Входе курсовой работы был проведен эксперимент про тестированию звуковой карты с помощью программы RightMark Audio Analyzer по параметрам (Total Harmonic Distortion, THD),(Signal to Noise Ratio, SNR).

(AFC, amplitude-frequency characteristic) результаты были зафиксированы виде HTML-страниц.

звуковая карта искажение тестирование

Список литературы

Гук М.Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд., 2006 год.

Петлин Р. Петелин Ю., Звуковая студия в PC, БХВ-Санкт-Петербург, 2-е изд, 2005 год