Полное электрическое сопротивление акустических систем. Параметры Смола-Тиля.

Полное входное электрическое сопротивление (импеданс) имеет важное значение при согласовании АС с усилителями мощности. Эл. сопротивление реальных многополосных АС имеет сложный, зависящий от частоты характер. В нац. и межд. стандартах предусматривается запись частотной зависимости модуля эл. сопротивления: в соответствии с ГОСТ 16122-88 запись может проводиться в режиме постоянства сопротивления или в режиме постоянного тока. При записи в режиме постоянства тока значение резистора R1 выбирается не менее ем в 20 раз больше предполагаемого максимального значения модуля полного эл.сопр. ГГ в заданном диапазоне частот. Сначала производится запись частотной зависимости уровня напряжения на ГГ, затем вместо ГГ включается резистор R2 и на нем записываются частотная зависимость уровня напряжения.

 

Модуль электрического сопротивления, где - напряжение на ГГ, дБ; - напряжение на резисторе R2.

Поскольку эл.сопр. ак. излучаетелей есть комплексная функция частоты, то важную информацию дает также запись фазочастотной характеристики полного эл. сопр. (рис). Обычно номинальные значения выбираются из ряда 4, 8, 16, 25, 50 Ом (для АС с ном.сопр. 8 Ом, min.значение ддолжно быть не менее 6,3 Ом). В современных цифровых комп.станциях измеряются комплексные частотные характеристики (амплитудные и фазовые) входного эл.сопр. импульсными методами с последующей обработкой БПФ.

Созданные за посл.годы методики расета на ЭВМ характеристик АС различного назначения (бытовых, профессиональных и др.) в области НЧ требуют у ГГ, входящих в их состав, целого ряда электро-механических параметров, называемых «параметры Small-Thiele” (по имени ученых, разработавших эти методы): активного сопротивления звуковой катушки ; частоты основного резонанса ; добротностей: (полной), (электрической), (механической); эффективной площади излучения ; эквивалентного объема ; максимального смещения звуковой катушки и др. Некоторые из этих параметров можно определить из записанной частотной характеристики входного эл.сопр.:

◦ частота основного резонанса значение модуля полного эл.сопр. имеет первый главный максимум полного. Частота может измеряться непосредственно или определяться из записанной частотной характеристики модуля полного эл.сопр. В некоторых случаях, особенно при измерениях ВЧ ГГ, более тонным является определение резонансной частоты из фазочастотной характеристики (как частоты, при ФЧХ проходит через ноль).

◦ добротности – полная , механическая и электрическая в эл.-ак. преобразователях связаны между собой соотношением =

Наиболее распространены методы их определения, использующие измерения частотной хар-ки модуля полного эл.сопр. на синусоидалном сигнале или измерения параметров переходного процесса в эл.цепи излучателя. Измерения проводятся по схеме (рис. 1): при плавном изменении астоты определяется частота f0, при которой показания вольтметра будут максимальными Umax; затем определяется частота fэм, соответствующая минимаьным показаниям Umin, а также отмечаются две частоты f1 и f2, расположенные в области f1< f0<f2, на которых напряжение = , где - сопротивление ГГ на постоянном токе, а - макс.значение модуля. В этом случае механическая добротность , (13) полная добротность , (14) электрическая добротность из (12).

Для излучателей, у которых отношение меньше 4дБ, рекомендуется определить значения добротностей по измерениям параметров переходного процесса на звуковой катушке.

◦ Эквивалентный объем воздуха, имеющий акуст.гибкость, равную гибкости подвижной системы ГГ: , где - резонансная частота ГГ без оформления, - резонансная частота ГГ, помещенного в закрытый корпус объемом с хорошей гермитизацией.

Однако в настоящее время цифровая техника позволяет использовать более быстрые и точные методы определения всей совокупности этих параметров: записывается переходная характеристика ГГ (в соответствующем корпусе) по напряжению в звуковой катушке. Затем численными методами идентифицируются коффициенты эл.цепи, переходная характеристика которой совпадает с измеренной и из полученных таким образом характеристик вычисляются выше указанные параметры. Этот метод реализован в совр.цифровых метрологических станциях. Разработанные на базе вышеуказанных параметров пакеты программ позволяют осуществлять анализ и синтез характеристик АС с различными типами оформлений (закрытыми, открытыми, с фазоинвентором, пассивным излучателем и др.)

Методы организации субъективных экспертиз электроакустической аппаратуры. Условия измерений(требования к выбору помещения, расстановке АС, размещению экспертов), выбор программного материала, требования к экспертам, методы сравнения. Методика оценок.

Субъективная экспертиза - обязательная процедура оценки всех звеньев звукозаписывающих и звуковоспроизводящих трактов.

Это обусловлено тем, что используемый в настоящее время набор объективных параметров: диапазон частот, неравномерность амплитудно-частотной характеристики, уровень нелинейных искажений и др. (хотя он постоянно расширяется и обновляется) неоднозначно определяет "слуховой образ", воспринимаемый слушателем. Процесс оценки качества звучания всех видов звуковой аппаратуры является процедурой субъективной, результаты которой существенно зависят от многих факторов, важнейшие из которых: параметры помещения прослушивания; выбор тестовых программ; отбор и тренировка экспертов; метод выбора оценок и обработки результатов; требования к источникам программ и т.д. С целью повышения достоверности результатов, полученных различными фирмами, и возможности сравнения их между собой в таких авторитетных международных организациях, как IEC (Международный Электротехнический Комитет - МЭК), AES (Общество аудиоинженеров), ICO и других созданы специальные рабочие группы, которые занимаются разработкой рекомендаций по организации субъективных экспертиз, на основе которых разработаны национальные стандарты в большинстве стран-производителей (США, Японии, Германии и т.д.) Основными документами, используемыми при организации субъективных экспертиз в нашей стране, являются IEC 268-5, Part-B Sound System Equ-ipments "Listening test’s on loudspeakers", 1985 г., стандарт ОСТ 4.202.003-84 "Метод экспертной оценки качества звучания", "AES recommended practice for professional audio-Subjective evaluation of loudspeakers", 1996 г. Рекомендации МЭК 268-15, 13; AES-20-1996 и ОСТ 4.202.003-84 определяют требования: • к условиям прослушивания (требования к помещению, порядку отбора и размещения образцов и слушателей, требования к параметрам звуковоспроизводящего тракта и т.д.); • к процедуре тестирования (выбору программного материала, методам оценки, порядку прослушивания, интерпретации полученных результатов); • к подбору экспертов (проверка слуховых порогов, опыта прослушивания, способов тренировки и т.д.); • к видам оценочных таблиц и способам статистической обработки результатов. Условия прослушивания Помещение для прослушивания должно быть максимально приближено по своим характеристикам к тому, для которого аудиоаппаратура предназначена. Рекомендуемые размеры помещения преимущественно прямоугольной формы в соответствии с рекомендациями МЭК 268-5 составляют: 80 м3; с размерами сторон H=2,8 м; L=6,7 м; W=4,2 м. В новых рекомендациях AES-20-1996 допускается использование помещений меньшего объема с минимальным объемом 42 м3 (минимальная высота 2,1 м, площадь 20 м2). Использование комнат больших размеров и непрямоугольной формы допускается, если звуковая аппаратура разрабатывалась специально для этих условий. Основные контролируемые параметры в таком помещении это - время реверберации и однородность структуры поля. Время реверберации, измеренное в соответствии с рекомендациями ICO 3382 (т.е. в 1/3-октавных полосах белого шума) в соответствии с требованиями МЭК 268-5 составляет 0,3 и 0,6 с в диапазоне 250-4000 Гц с разбросом не более ± 25 %. На частотах ниже 250 Гц и выше 4000 Гц оно может отличаться более, чем на 25 %, но быть не выше 0,8 с. Лучшее значение Tср 0,4 (±0,05) с. В рекомендациях AES-20-1996 указаны следующие требования: на средних частотах время реверберации 0,45 (±0,17) с (в области низких и высоких частот оно может быть выше или ниже). Рекомендуется также контроль структуры поля в комнате, для чего необходимо произвести запись АЧХ (на 1/3 октавном розовом шуме) при расположении ГГ во всех точках прослушивания и микрофона на всех слушательских местах. Это позволяет выявить наличие выраженных мод (резонансов) помещения и принять меры для их демпфирования, особенно в области низких частот. Необходимо также оценить гладкость кривых спада SPL (уровней звукового давления): после выключения сигнала должен быть быстрый спад в первые 10 мс, затем медленный (10-20 дБ за 10-20 мс) до уровня шумов в помещении. Если спад за это время больше 20 дБ, то надо принять меры для акустической коррекции помещения. Для подавления слышимых эхо-сигналов и удовлетворения приведенным выше требованиям, рекомендуется пол закрыть ковром на 75 %, потолки должны быть акустически отражающими и т.д. Климатические условия должны соответствовать следующим требованиям: температура 18-35оС; влажность 25-75 %; давление Pатм = 86-106 кПа. Уровень фонового шума < 35 дБ по шкале А (ISO 1996-1). Расположение излучающих систем и слушателей оказывает чрезвычайно большое влияние на результаты прослушивания. На объективные параметры и качество звучания оказывают влияние ранние отражения (t <3,0 мс). Они вносят дополнительную тембральную нагрузку и могут приводить к сдвигу слухового образа и изменению воспринимаемой пространственности, поэтому необходимо принять меры для поглощения ранних отражений в окрестности расположения акустических систем. В рекомендациях МЭК 268-5 требуется, чтобы рабочая ось АС была направлена горизонтально и расположена на высоте 1,25 м от пола. В новом документе AES-20-1996 рекомендуется установка излучателей таким образом, чтобы их фронтальные панели были на расстоянии не менее 1 м от окружающих поверхностей. При этом угловое разделение АС для слушателей, находящихся на центральной оси должно составлять не менее 40о (идеально 60о, особенно для контрольных мониторов). В небольших комнатах возможны компромиссы: или отодвигаются излучатели от стены (но при этом уменьшается стереобаза), или они устанавливаются ближе к стенам (но изменяется тембр). Все это надо специально отражать в протоколах. Правильность установки пары АС тестируется прослушиванием качества виртуального образа (при подаче на них розового шума). При этом слушатель, расположенный на оси между двумя АС, должен слушать компактный виртуальный образ между ними при смещении вдоль оси от начала до конца слушательской зоны. Если образ расплывается или изменяется тембр, то должны быть приняты меры для дополнительного заглушения задней стены (однако, если рассеиватели будут слишком близко к слушателю или покроют слишком большой район позади слушателя, образ также будет размываться). Если АС предназначены для специального расположения в помещении (например, АС, встроенные в стену или низкочастотный блок с дополнительными громкоговорителями и соответствующими разделительными фильтрами), то это особо должно быть оговорено производителем. В любом случае, при выбранной позиции излучающей системы необходим контроль ее амплитудно-частотной характеристики и характеристики направленности (на шумовом сигнале). Организация прослушивания 20 м2 (минимальная рабочая площадь)   Расположение слушателей. В соответствии с рекомендациями AES-20- 1996 предпочтительнее указывать "площадь прослушивания", а не отдельно фиксированные слушательские места. Эта площадь должна быть на расстоянии не менее 1 м, но не более 3 м от фронтальных поверхностей излучателей и не менее 1 м от задней стены. Ширина зоны должна соответствовать расстоянию между излучателями. Слушатели должны иметь возможность свободно перемещаться внутри зоны. Общее расположение излучателей и слушателей показано на рисунке. Требования к параметрам звуковоспроизводящего тракта. Общее требование AES-20-1996 г. заключается в том, чтобы технические параметры всех элементов тракта (диапазон, мощность, КНИ и т.д.) были лучше, чем у испытуемых излучающих систем. В ОСТ 4. 202.003-84 приведены требования на минимальные технические параметры усилителей, магнитофонов, электропроигрывателей и др. В частности, указано, что общее активное сопротивление всех соединительных линий от входа УНЧ до клемм громкоговорителя не должно превышать 0,2 Ом. Все отличающиеся характеристики аппаратуры должны оговариваться протоколом. Следует отметить, что, как показал опыт прослушивания, выбор аппаратуры для всех звеньев тракта оказывает чрезвычайно сильное влияние на результаты экспертизы и должен производиться очень тщательно.

Тестирование

Процедура тестирования включает в себя несколько важнейших этапов.

Выбор материала программ. Фрагменты программ должны быть подобраны таким образом в тестовую программу, чтобы максимально полно идентифицировать пространственные и тембральные характеристики звучания. В последних рекомендациях AES-20-1996 предлагается использовать в основном цифровые записи, т.к. они сохраняют свои характеристики во времени и могут точно копироваться.

Тестовая программа должна содержать записи отдельных инструментов (рояль, скрипка, виолончель, духовые и струнные инструменты и т.д.), записи симфонического оркестра, хора, мужских и женских поющих голосов и речи. Речь предпочтительно записывать в безэховых камерах, остальные записи должны быть выполнены в профессиональных студиях и концертных залах (преимущественно запись "живого" звука микрофоном без дополнительной обработки). Акустически записанные выборки могут быть дополнены электронными инструментами для тестирования электронной музыки. Кроме того, для предварительной проверки испытуемых систем и установки уровня громкости могут использоваться технические сигналы: розовый шум и скользящий тон. В настоящее время в МЭК рассматривается международный стандарт записи.

В практике пректирования аудиоаппаратуры в основном используется два метода субъективного прослушивания.

Метод парного сравнения, когда, например, испытуемая акустическая система сравнивается со специально отобранным эталонным образцом. При этом слушатели оценивают большую или меньшую близость звучания этих систем. Прослушивание должно производиться "вслепую" через визуально непрозрачный, но акустически прозрачный экран. Влияние экрана не должно приводить к изменению частотной характеристики изделия больше, чем на 1 дБ (в рекомендациях AES-20-1996 уточнено, что это должен быть спад АЧХ к высоким частотам не более 1 дБ на 10 кГц).

"Метод абсолютной оценки качества звучания". Сравнение звучания испытуемого образца с "живым" звуком, сохраненном в памяти экперта. Второй метод используется, в основном, для оценки высококачественной аппаратуры и требует привлечения экспертов, имеющих большой опыт слухового контроля и постоянную практику прослушивания натуральных звучаний (звукорежиссеры, музыканты и т. д.).

Длительность прослушивания каждого фрагмента звучания должна составлять 30-60 с AES-20-1996) или 20-40 с (МЭК 218-B) с перерывом 1-2 с.

При прослушивании методом парного сравнения один фрагмент программы (A) должен переключаться на образец и на изделие с интервалом 1-2 с, переход на другой фрагмент (B) должен происходить с интервалом 10-15 с.

Уровни громкости прослушиваемых программ также оказывают существенное влияние на результаты сравнительной и абсолютной оценки. Желательно, чтобы уровень громкости воспроизводимого сигнала был близок к громкости оригинального источника. Однако это требование бывает не всегда реализуемым (например, прослушивание симфонического оркестра потребовало бы уровня громкости 95 дБ). Поэтому в зависимости от вида программы используется несколько уровней громкости, которые выбираются ступенчато через 10 дБ (например: 65, 75, 85 дБ). Требуемый уровень устанавливается шумометром на розовом шуме по шкале А. При парном сравнении уровень испытуемого изделия и образца выравнивается на слух по указанию экспертов. При прослушивании многоканальной системы также выравниваются уровни громкости всех входящих в нее громкоговорителей тем же методом.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: