Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

1/8

Bilan Audio Site

Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

Room Acoustics And Audio System Fast Check Using Android Tools

copyright©

Ozren Bilan 2016.

Za Android uređaje postoji veliki broj programa koji omogučavaju vrlo brza i dovoljno točna mjerenja za audiofilske potrebe.

Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

2/8

Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom Na ovom siteu opisali smo najsloženija i manje složena mjerenja akustike prostora. Međutim, razvoj Android programa doveo je do realizacije programski sofisticiranih ali za nezahtjevnog korisnika krajnje jednostavnih i lako dostupnih programa za analizu akustike prostora i elektroakustičkog sustava. Na početku, takve uređaje je programski trebalo umjeriti kako bi se postigla zadovoljavajuća točnost. Razvojem nove generacije mobilnih uređaja postigla se relativno dovoljna točnost sustava s već ugrađenim mikrofonima u mobilnom uređaju. Tako npr. usporedba Android programa za akustiku na mobilnim uređajima Samsung uz uporabu ugrađenog mikrofona ne zahtijeva posebnu kompenzaciju usporedbom prema rezultatima dobivenim profesionalnim sustavom sa mjernim mikrofonima. To vrijedi u nešto užem frekvencijskom pojasu, npr. od 70 – 15000 Hz. Točnost je manja na ekstremima spektra, a razlog tome je prilagodba mikrofona za govorne potrebe. Napredni audiofili sada imaju mogućnost vrlo brze provjere akustike prostora i elektroakustičkog sustava. U osnovna mjerenja, koja se bez dodatne opreme mogu vrlo brzo izvesti postojećem alatima, možemo ubrojiti:

Mjerenje A filtrirane buke u prostoriji

Mjerenje NR kriterija buke

Mjerenje vremena odjeka

(Provjera ispravnosti polariteta spojenih zvučnika)

Mjerenje frekvencijskog spektra 1/3 oktavnim roza šumom

(Mjerenje frekvencijskog odziva klizajućim sinusnim tonom) Za nabrojena mjerenja, koja nisu u zagradama, korisniku nisu potrebni nikakvi dodaci (osim CD s roza šumom), a za mjerenja navedena u zagradama, potrebno je još nabaviti:

TRRS adapter za istovremeno priključivanje izlaza dvokanalnog signal generatora na pojačalo i vanjskog mikrofona

Mjerni elektret mikrofon (boljih karakteristika od ugrađenog) po mogućnosti sa stalkom

Spojni kabel stereo mini chinch 3,5 mm – 2 x chinch, dužine 3m Priključak za slušalice i mikrofon Priključak za slušalice i mikrofon na mobilnom uređaju je tipa TRRS prema slijedećoj shemi:

Ukoliko želimo koristiti linearniji i osjetljiviji vanjski mikrofon, a ne ugrađeni, moramo napraviti ili nabaviti TRRS adapter. Bit adaptera je da dijeli signalne linije na dio na koji spajamo mjerni mikrofon i dio na koji spajamo dvokanalni linijski kabel za pobudu lijevog i desnog kanala pojačala s pripadajućim zvučnicima.

Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

3/8

Koristit ćemo program AudioTool. Evo kako izgleda mobilni uređaj s priključenim TRRS adapterom, linijskim spojnim kabelom i mjernim mikrofonom te instaliranim programom.

Prvo mjerenje koje ćemo izvesti je mjerenje razine A-filtrirane buke u prostoriji. Analizator u stvarnom vremenu RTA Kad program pokrenemo na ekranu mobilnog uređaja vidjet ćemo analizator u stvarnom vremenu ili RTA. Ekran je podijeljen u tri dijela tako da gornji pokazuje frekvencijski odziv analizatora u stvarnom vremenu s ISO oktavnim prikazom. Odziv se prikazuje temeljem FFT proračuna ulaznih podataka. Ordinata je baždarena u dB, a apscisa prikazuje logaritamsku frekvencijsku skalu označenu s ISO centralnim frekvencijama. Visina stupca svake oktave se mijenja kako se mijenja signal kojeg prima mikrofon mobilnog uređaja ili mjerni mikrofon priključen preko TRRS adaptera. Istovremeno se prikazuju i trenutne vršne vrijednosti signala te se ispisuje trenutna frekvencija s najvišom razinom. Manjim slovima s lijeve strane, nakon riječi MIC, ispisani su brojevi. Prvi broj pokazuje frekvenciju sempliranja u broju uzoraka u sekundi: 44100.

Drugi broj je FFT okvirno vrijeme, tj. kojom brzinom računalo obrađuje podatke. Pri tome je manji broj bolji. Treći broj pokazuje veličinu međuspremnika uzoraka za FFT analizu: u ovom slučaju 16384 i još neke podatke.

U srednjem dijelu ekrana vidimo vremenski prikaz signala i izmjerenu razinu u dB, a u donjem dijelu su upravljačke funkcije.

Running Paused – pokreće ili zaustavlja analizu. Kada je u pauzi RTA ekran se ne mijenja. Međutim, vremenski prikaz, u srednjem dijelu ekrana, funkcionira i dalje.

Average Off Averaging – stalno usrednjava rezultate RTA analize. Broj uzoraka prikazuje se na vrhu ekrana pri čemu je usrednjavanje aritmetičko. Resetira se isključenjem i ponovnim uključenjem funkcije.

Peak On Peak Off – prikazuje maksimalne razine na RTA ekranu. Resetira se isključenjem i ponovnim uključenjem funkcije.

Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

4/8

Valley On Valley Off – prikazuje minimalne razine na RTA ekranu. Resetira se isključenjem i ponovnim uključenjem funkcije.

Medium Fast Slow – određuju brzine promjene visine RTA stupaca i dB SPL mjerenja. Primijenjeni su eksponencijalni filtri s vremenskim konstantama 0.5, 0.125 i 1.0 sekunda.

Flat A-Weight C-Weight X-Curve- bira se linearno ili filtrirano mjerenje primjenom standardnih A, C i filmskog X filtera koji se primjenjuju na izmjerene podatke pa tako djeluju na prikazane RTA dB SPL razine.

Prikaz analizatora u stvarnom vremenu (RTA) možemo mijenjati ovisno o frekvencijskoj širini pojasa:

1/1 oktava - Frekvencijski odziv prikazuje se u 10 ISO oktavnih pojaseva.

1/3 oktave - Frekvencijski odziv prikazuje se u 30 ISO 1/3 oktavnih pojaseva.

1/6 oktave - Frekvencijski odziv prikazuje se u 1/6 oktavnim pojasevima.

Puna razlučivost - Frekvencijski odziv prikazuje se kao krivulja s maksimalnom razlučivosti. Primijenjena DSP obrada zahtijeva intenzivne proračune pa program dosta troši resurse računala, a tako i energiju baterije. Izmjerit ćemo spektar i razinu buke u prostoriji primjenom pune rezolucije, NR buku primjenom 1/1 oktavne rezolucije, te A-filtriranu buku.

Izgled spektra i SPL razina buke

pri maksimalnoj rezoluciji

Izgled spektra i NC kriterij razine

buke pri 1/1 oktavnoj rezoluciji

Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

5/8

Mjerenje vremena odjeka RT60 Program mjeri vrijeme odjeka na nekoliko načina. Ako je Signal generator isključen u trenutku pokretanja mjerenja vremena odjeka, sustav čeka glasni impuls koji pokreće mjerenje. Glasni impuls možemo izazvati pljeskom rukama, bušenjem balona ili okidanjem starterskog pištolja. Što je impuls kraći i glasniji to će se prostorija bolje pobuditi na rezonancije pa će rezultati biti točniji. Glasni impuls energetski pobuđuje prostoriju i što je zvuku potrebno duže vrijeme da oslabi to će vrijeme odjeka biti duže. Vrijeme odjeka se proračunava unutar svake ISO oktave i rezultati se prikazuju tablično. Drugi način mjerenja vremena odjeka je pomoću šuma generatora. U tom slučaju potrebno je izlaz generatora spojiti s pojačalom snage i zvučnicima. Ako je pri aktiviranju mjerenja odjeka uključen generator, na ekranu će se pojaviti dugme TRIGGER. Nakon što ga aktiviramo generator će se zaustaviti i počet će analiza slabljenja zvuka u prostoriji i proračun vremena odjeka. Vrijeme odjeka se računa primjenom Schroederovog integrala od razine šuma do vršnog intenziteta, a prikazuje se na ekranu kao crveni graf. RT Early 0-10 dB, predstavlja vrijeme ranog odjeka. To je vrijeme u sekundama, potrebno da vršni intenzitet oslabi za 10 dB te je pomnožen sa 6 jer je 6x10=60 dB. Brojevi označeni 5-20 predstavljaju vrijeme odjeka kao vrijeme potrebno vršnom intenzitetu da oslabi od 5 dB ispod vrha do 20 dB ispod vrha pa pomnožen sa 4 jer je 4x15=60 dB. Dijagram na slici predstavlja izmjereno vrijeme odjeka pomoću impulsa i tipično je za dnevni boravak.

A filtrirana razina buke (povišena u odnosu na gornja mjerenja)

Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

6/8

Signal generator Omogućava generiranje 10 različitih tipova valnih oblika kojima možemo individualno podešavati razinu za lijevi i desni kanal. Valni oblici su:

Impuls: periodični impuls s promjenjivom frekvencijom ponavljanja

Ramp: valni oblik trokutastog oblika

Triangle: trokutasti valni oblik

Square: pravokutni valni oblik

Polarity: poseban valni oblik za ispitivanje polariteta zvučnika

Sine: sinusni valni oblik

Pink Noise: roza pseudo slučajni šum čija razina slabi porastom frekvencije.

White Noise: bijeli pseudo slučajni šum čija je razina jednaka po frekvenciji

Silence: nulti izlazni signal

Sweep: klizajući linearno promjenjiv sinusni ton između donje i gornje granice Frekvencija se mijenja upisivanjem ili pritiskom na <<, <, >, >> koji mijenjaju frekvenciju u velikim ili malim koracima. Razina signala mijenja se za svaki kanal klizačem ili pomoću hardverskog prekidača za promjenu glasnoće na uređaju. Tipična točnost generatora je oko 10Hz od specificirane vrijednosti.

Izgled proračuna vremena odjeka Signal generator

Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

7/8

Klizajući ton sweep Aktiviranjem funkcije Sweep generira se klizajući sinusni ton. Ako se pri tome koristi frekvencijski analizator, program pamti rezultat izmjerene razine svake frekvencije i pohranjuje ih u Excell datoteku. NC krivulje U načinu rada s prikazom 1/1 oktave na ekranu se može prikazati obitelj NC krivulja, a program računa NC kriterij buke. Provjera polariteta Provjera zvučničkog polariteta koristi se kako bi se provjerilo je li zvučnik spojen u fazi. Izlaz generatora s izabranim signalom Polarity spajamo na pojačalo i zvučnički sustav. Izlaskom iz generatora signala ulazimo u analizator u realnom vremenu. Ako je zvučnik spojen u fazi na ekranu se ispisuje Pol +++. Ako je zvučnik u kontrafazi tj. s obrnutim polaritetom ispituje se Pol ---. Mjerenje frekvencijskog spektra zvučnika u prostoriji pomoću roza šuma Pri procjeni akustike prostorije od bitnog su značaja varijacije zvučnog tlaka u funkciji frekvencije. Stoga je najčešće izvođeno mjerenje u sobnoj akustici mjerenje frekvencijskog odziva. Sam pojam frekvencijskog odziva implicira mjerenje amplitudnog i faznog odziva u ovisnosti o frekvenciji, ali pri akustičkim mjerenjima u prostorijama mjeri se isključivo amplitudna ovisnosti o frekvenciji. Zbog slučajne naravi muzičkih signala, vlastite frekvencije prostorije (koje zahtijevaju konačno vrijeme za pobudu i opadanje) ne pobuđuju se slučajnim šumom tako jako, kao kada ih pobuđujemo ustaljenim sinusnim signalom. Zbog toga se za ovo mjerenje ne koristi sinusni signal, nego slučajni šum. Najčešće se koristi pobuda ružičastim šumom, jer je njegov oktavni i trećinsko oktavni spektar linearan. Zvukomjer mjeri primljeni signal nakon prolaza kroz oktavni ili trećinsko oktavni filter. Spajanjem izmjerenih vrijednosti na na ekranu analizatora, unutar frekvencijskog područja dobijemo amplitudni odziv zvučnog tlaka. Preciznije je mjerenje primjenom 1/3 oktavnog šuma. Zvučnik pobuđujemo pojačalom snage s ulaznim naponom koji odgovara trećinsko oktavnom ružičastom šumu. Signal primljen zvukomjerom mjeri se unutar istog trećinskog oktavnog pojasa pa su postignuti rezultati točniji. Mjerenja primjenom 1/3 oktavnog roza šuma često se izvode jer imaju dobro slaganje sa subjektivnim osjetom zvuka.

Ozren Bilan Brza provjera akustike prostora i audio sustava Android alatom

8/8

Tipični odziv zvučnika u prostoriji pokazuju probleme zbog modova. Duže vrijeme odjeka na niskim frekvencijama dodatno naglašava modove pa ih zbog toga treba dodatno prigušiti apsorpcijom. Upravo takav odziv smo dobili. Iz grafa vidimo da je odziv primijenjenih malih zvučnika vrlo linearan s nepravilnostima na niskim frekvencijama, a takav je i percipirani zvuk. Primjenom programskih markera možemo točno očitati sve frekvencijske vrhove pa primijeniti apsorbere na točnim frekvencijama. Prikaz u punoj razlučivosti omogućava točnije očitanje frekvencijskih vrhova.

Zaključak Izmjerena razina buke u prostoriji vrlo je povoljna za slušaonice, a tome pridonosi i lokacija objekta u zoni bez buke prometa. Vrijeme odjeka tipično je za dnevni boravak. Oblik frekvencijskog odziva na pobudu roza šumom pravilan je na srednjim i visokim frekvencijama dok na niskima uočavamo nepravilnosti. Izraženi vrhovi posljedica su nedovoljne apsorpcije u prostoriji i nepovoljnog smještaja zvučnika. Uzmemo li u obzir i napomenu s početka ovog članka, na ekstremima spektra situacija je vjerojatno još povoljnija. Unošenjem dodatne apsorpcije i promjenom položaja zvučnika situacija bi se mogla popraviti. Promjenom položaja zvučnika, promjenu frekvencijskog spektra možemo neposredno promatrati na analizatoru u realnom vremenu. Ovi rezultati nemaju vrlo visoku točnost na samim ekstremima spektra, ali vrlo precizno ukazuju na mjesta na kojima se javljaju najčešći problemi pri kućnoj reprodukciji zvuka. Za android uređaje postoji veliki broj programa koji omogučavaju vrlo brza i dovoljno točna mjerenja za audiofilske potrebe. Mnoge dodatne informacije i objašnjenja na poveznicama:

Akustika prostorija (PDF 9279KB) Mjerenja u elektroakustici (PDF 5109KB)

Analizirajte vlastitu slušaonicu i sami projektirajte akustiku Akustika prostorija Akustička izolacija

NAPOMENA: U tekstu su prikazane samo funkcije programa potrebne za izvođenje prikazanih mjerenja. Za ostale funkcije vidi uputu za rukovanje.