poniedziałek, 2 listopada 2015

Testowanie sprzętu audio we własnym zakresie

Każdy posiadacz ambitnego zestawu stereo w końcu zadaje sobie pytanie o jego jakość. Czy jest wystarczająco dobry, może trzeba coś poprawić? Najwięcej wątpliwości budzi elektronika, a nie kolumny głośnikowe. Mało kogo interesuje wpływ akustyki na jakość odbioru. Wpływ elektroniki jest marginalny, kolumn niewielki, natomiast akustyka pomieszczenia odsłuchowego ma największe znaczenie. Jeśli używamy cyfrowych źródeł dźwięku ważne są tylko głośniki i akustyka. To znaczy, że elektronika nie ma wpływu na dźwięk.

Skoro jednak wszyscy największą uwagę poświęcają elektronice, skupmy się na niej.

Jak można sprawdzić czy posiadany sprzęt spełnia nasze wymagania co do jakości?

Do sprawdzenia użyjemy komputera, karty muzycznej i edytora dźwięku. Sposób sprawdzenia polega na nagraniu dźwięku z wyjścia wzmacniacza, a następnie porównanie brzmienia tego nagrania z oryginalnym plikiem.

Ponieważ należałoby nagrywać z zacisków głośnikowych wzmacniacza, musielibyśmy się zaopatrzyć w zastępcze obciążenie dla wzmacniacza o odpowiedniej mocy i rezystancji. Ponadto potrzebny byłby dodatkowy potencjometr do ustawienia właściwego poziomu sygnału, który podamy na wejście karty muzycznej. Jest to rzecz trudna do wykonania przez amatora. Dlatego nie będziemy nagrywać z zacisków głośnikowych tylko z wyjścia słuchawkowego. Wyjście słuchawkowe można podłączyć kablem do wejścia karty muzycznej i nagrywać bez żadnych dodatkowych kroków.

Procedura testowa:

1. Wybieramy plik muzyczny do testu. Najlepiej taki, który ma maksymalny poziom 0 dB.
2. Kopiujemy wybrany plik na nośnik. Jeśli odtwarzacz czyta wyłącznie płyty CD musimy wypalić CD audio z tym plikiem.
3. Kopiujemy na nośnik (wypalamy na CD audio wraz z resztą plików) tony testowe. Będą to: 1000 Hz o głośności 0 dB; 20 Hz; 30 Hz; 40 Hz; 50 Hz; 1000 Hz; 15000 Hz; 18000 Hz; 19000 Hz i 20000 Hz - wszystkie o głośności -20 dB (minus dwadzieścia dB).
4. Odtwarzamy wszystkie pliki lub wypaloną CD audio i nagrywamy z wyjścia słuchawkowego.
6. Analizujemy nagrania.
7. Wypalamy płytę CD audio względnie kopiujemy nagranie utworu testowego na nośnik wraz z oryginalnym plikiem testowym.
8. Odsłuchujemy płytę/pliki i oceniamy jakość dźwięku.

Kilka szczegółów, by test się powiódł.

Najważniejsze jest ustawienie optymalnej głośności we wzmacniaczu. Jeśli sygnał z wyjścia słuchawkowego będzie za cichy, to otrzymamy nagranie zawierające dużo zakłóceń na które złożą się szumy wzmacniacza słuchawkowego i zakłócenia z wejścia liniowego karty muzycznej. Żeby ustawić optymalny poziom trzeba się posłużyć tonem testowym 1000 Hz 0 dB.

Zaczynamy od takiego poziomu głośności jakiego używamy do słuchania na słuchawkach. Nagrywamy kilka sekund i analizujemy to nagranie pod kątem występowania clippingu. Przy ustawieniu typowej głośności clipping na pewno nie wystąpi, więc musimy powtarzać nagranie zwiększając ją stopniowo aż do tego momentu, kiedy go zauważymy. Na poniższym zrzucie widzimy clipping już bardzo mocny - głośność jest ustawiona za wysoko.


Musimy pamiętać o tym, że clipping może wystąpić także z powodu ustawienia za dużej głośności nagrania. Dlatego za każdym razem, kiedy szukamy właściwej głośności wzmacniacza musimy ustawić poziom nagrania na -6 dB (minus sześć dB).

Po znalezieniu optymalnej głośności odtwarzania i nagrywania, gdy ton 1000 Hz nagrywa się jako czysta sinusoida, można przystąpić do właściwej rejestracji.

Trzeba jeszcze sprawdzić z jaką częstotliwością pracuje wejście liniowe karty muzycznej i wybrać 44,1 kHz 16 bitów. 

Ponieważ chcemy mieć możliwość porównania pliku testowego z jego nagraniem, musimy zadbać o to, żeby głośność nagrania była taka sama jak w oryginale. Dlatego przed wyeksportowaniem musimy ustawić poziom 0 dB. W tym celu normalizujemy do 0 dB. To konieczne, bo poziom nagrania ustaliliśmy na- 6 dB i bez normalizacji mielibyśmy głośność kopii około 6 dB niższą niż oryginał, co uniemożliwi porównanie. Nie możemy ustawić poziomu nagrania 0 dB, bo nie uda się tego zrobić z wymaganą dokładnością, a poza tym 0 dB na wskaźnikach może oznaczać realne +3 dB lub nawet więcej, co oznacza, że nagranie będzie za głośne, a poza tym wszystko, co będzie ponad 0 dB zostanie ucięte czyli doprowadzimy do clippingu. Właśnie dlatego nagrywamy z poziomem -6 dB i normalizujemy do zera dB.

Eksportujemy dwa razy. Najpierw całość, do analizy w komputerze i samo nagranie utworu muzycznego do odsłuchu testowego wraz z oryginałem na naszym zestawie. Format pliku z nagraniem powinien być bezstratny 44,1 kHz 16 bitów.

Analiza nagrania.

Odtwórzmy całość nagrania w edytorze dźwięku. Proponuję wybrać dla tonów testowych o poziomie -20 dB ich czas na 30 sekund każdy. Zaczynamy odtwarzanie i uważnie obserwujemy wskaźnik poziomu głośności. Powinien on pokazywać dla wszystkich tonów -20 dB właśnie taki poziom. Gdyby wskaźniki pokazywały nam zmianę głośności tych testów, to znaczyłoby, że nasz tor audio ma jakąś wadę. Może to dotyczyć odtwarzacza i/lub wzmacniacza albo też samej karty muzycznej. Jeśli zauważymy takie wahania, to musimy użyć odpowiedniego oprogramowania w celu dalszego testowania samej karty. O tym na końcu tekstu.

Możemy zrobić analizę widma każdego fragmentu nagrania. Przykładowa analiza dla mojego zestawu dla częstotliwości 20000 Hz:


Częstotliwość 20000 Hz jest odtworzona bardzo dobrze, bez widocznych harmonicznych, a ponadto są widoczne zakłócenia na poziomie około -84 dB poniżej częstotliwości fundamentalnej, co oznacza całkiem niezły wynik. Na pewno są one niesłyszalne. Dla płyty winylowej zakłócenia są na poziomie -60 dB i to dla wysterowania sygnałem 0 dB. Możemy taką analizę zrobić dla każdego tonu testowego i sprawdzić jakie zniekształcenia i zakłócenia będą widoczne i jaką wartość będą miały.

Taka analiza jest czasem dość zaskakująca, gdyż można zobaczyć coś takiego:


Na tym zrzucie jest nagranie z odtworzenia tonu 1000 Hz, gdzie widać dość głośne nieparzyste harmoniczne. Wyjście analogowe (stereo) jest uszkodzone. Tak prosty test, jakim jest nagrywanie z wyjść różnych urządzeń może wykazać, że któreś z nich jest popsute. W czasie słuchania muzyki tych zniekształceń się nie słyszy.

Jeśli chodzi o sam test odsłuchowy, przeprowadzimy go wtedy, gdy analiza w edytorze dźwięku wypadnie pomyślnie, polega na porównaniu dźwięku z oryginalnym plikiem z muzyką z nagraniem tego pliku, które właśnie sobie przygotowaliśmy. Trzeba nadawać nagraniom nadawać nagraniom takie nazwy, które uniemożliwią ich pomylenie z oryginałami. Jeśli nagranie piosenki nazwaliśmy "nagranie piosenki", to kopiujemy "nagranie piosenki" na nośnik wraz z oryginalnym plikiem, albo wypalamy CD audio. Jeśli nie będziemy wypalać płyty CD audio, ale słuchać z pliku, powinniśmy zadbać o to, żeby był takiego samego typu jak testowy. Gdyby źródłem był flac 96 kHz 24 bity , to powinniśmy wyeksportować nagranie właśnie do takiego formatu. Jeżeli wypalamy płytę, to eksportujemy do 44,1 kHz 16 bitów.

Oba nagrania mają taką samą głośność, więc możemy wykonać test odsłuchowy. Żeby porównać dwa nagrania czy dwa pliki, muszą one mieć identyczną głośność. Nie może się ona różnić o więcej niż 0,1 dB.

Czy odsłuch nagrania zestawu na tym samym zestawie ma sens? Jeśli zestaw ma jakieś wady i przykładowo podbarwia dźwięk, to po "przepuszczeniu w pętli" dwa razy, te wszystkie wady się nałożą na siebie, spotęgują i będą jeszcze łatwiejsze do usłyszenia.

Proponuję poprosić drugą osobę o pomoc. Ma ona za zadanie włączać oba nagrania na przemian w przypadkowej kolejności. Nasze zadanie polega na odgadnięciu czego słuchamy. Jeśli uda nam się odgadnąć 9 razy na 10 prób, to znaczy, że słyszymy różnice i nasz zestaw nie jest wystarczająco dobrej jakości.

Na koniec o samej karcie muzycznej. Zazwyczaj karty muzyczne mają dobrą jakość i jest ona więcej niż wystarczająca do przeprowadzenia tego testu. Wszystkie współcześnie produkowane karty mają dobrą jakość dźwięku. Możliwe jadnak, że jakiś egzemplarz będzie uszkodzony.

Jeśli zauważymy jakieś niepokojące objawy, powinniśmy przetestować samą kartę. Najlepiej jest to zrobić programem RMAA. RMAA da nam też pogląd an ewentualne spadki poziomu na skrajach pasma. Jeżeli zauważyliśmy wcześniej jakieś wyraźne spadki, będziemy teraz wiedzieć co było spowodowane przez kartę, a co przez nasz zestaw.

W ten sposób testujemy tor zawierający odtwarzacz i wzmacniacz słuchawkowy, jednak klasa wzmacniacza słuchawkowego raczej będzie odpowiadać wzmacniaczowi zasadniczemu. W ten sposób można również sprawdzić czy uda nam się odróżnić plik źródłowy o wysokiej rozdzielczości - o ile dysponujemy sprzętem czytającym takie pliki - z jego nagraniem w standardzie CD audio. Tu obowiązuje taka sama zasada. Plik z nagraniem musi mieć taką samą głośność jak plik testowy.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz