870920 Menu

声学检测、音频分析与DSSF3操作详解·5

第3章 实时检测(下)

3.1 示波器

示波器不仅可以检测声卡输入端口传来的声音信号,还可以检测声卡输入端口传来的电压信号,前提是使用伏特计配合一个稳定、持续的正弦波信号首先对声卡输入端口进行电压校准。示波器本身不对电压信号进行任何衰减和限制,但或多或少,声卡本身会进行限制或改变(声卡输入端口的电压通常在1.0—1.5V左右)。

示波器操作主界面分为三个区域,如图1所示。左上为图示区,对检测到的信号进行波形图示。横坐标为时间,纵坐标为振幅。另外两个区域为设置区。

图1:实时检测系统—示波器

检测时,图示区上方将给出一些文本提示,意思是:

•SamplingRate:48KHz——当前信号的数字音频采样率(模数转换采样率)。

•Lch(Rch):8192/div——左、道信号在图示区中所能显示的最多采样点数。DSSF3在检测信号时,只能设置模数转换(ADC)采样率,不能设置采样精度,默认使用16Bit采样精度。这种采样精度下,单位时间内最多只能采集并转换±32678个采样点。这也是图示区所能显示的最大采样点范围。

•Time:当前波形在图示区显示出的时间范围。

•Delay:当前波形在图示区显示出的延迟时间。

右侧设置区:

•【开始】:点击后声卡输入端口开始工作,接收到的信号实时显示到示波器中。检测耗时也实时显示在该按钮下方的文本框中。

•【退出】:点击后关闭示波器。

•【抓屏】:将图示区进行抓屏操作。点击后弹出新窗口,该窗口内容即为图示区的显示内容。检测时可进行连续抓屏。

•电平范围:设置图示区的电平显示范围,相当于对图示区的纵坐标进行缩放操作。

•自动:勾选后,示波器根据输入信号的电平大小,自动设置电平显示范围。

•关联:勾选后,缩放电平范围时,左右声道联动。

•位置:设置左右声道的信号在图示区中的显示位置。点击【居中】按钮,两个声道的信号一起显示在中央位置。点击【分离】按钮,一上一下分开显示。

下方设置区:

•增益:设置波形振幅在图示区的哪个位置时,触发示波器。通常勾选“自动”。

•声道:选择哪个声道的信号作为触发示波器的对象。

•斜率:触发时机。上升:当波形振幅开始向上的时候触发示波器。下降:当波形振幅开始向下的时候触发示波器。

•高切、低切:勾选后自动切除信号中偶发性出现的高频噪波和低频噪波。相当于电流净化功能。

•相对:设置波形振幅和水平中轴线的位置关系。勾选后,以相对位置进行显示。取消勾选则显示波形振幅的绝对位置。

•迹象:勾选后,指示触发电平的 标记将显示在图示区最左侧。

•自动触发:勾选后,即使信号未达到触发设置,示波器也正常工作并实时示波。

•单独:勾选后,示波器不实时刷新图示,将一直保留勾选之前的最后一幅示波图。点击右侧的【重置】按钮,每点击一次,图示区的显示内容刷新一次。

•覆盖:设置显示多长时间之内的示波内容(时间设置越长,互相叠加和覆盖的内容越多)。旧的示波图采用色彩淡化的方式渐隐。

•扫描时间范围:图示区显示的时间范围,相当于设置图示区横坐标的数值范围。该值越小,图示区显示的时间范围越窄,越有利于观察振幅的细节。该值越大,图示区显示的时间范围越宽,越有利于观察一段时间内波形振幅的整体变化趋势。

注意:频率越低,波长越长,越需要更大的时间显示范围。否则,可能无法观察到低频信号单次振动的完整波形。

•延迟时间:以毫秒为单位设置示波器从收到信号到开始显示的缓冲时间。下拉列表用于选择大概的时间范围,右侧的推子和文本输入框用于指定该范围内的精确时值。

•左反、右反:颠倒左右声道的波形振幅。

•X—Y:显示李莎如图。垂直轴代表左声道,水平轴代表右声道。如果两个声道的信号没有相差,将显示为一条斜线。反之,显示为一团乱线或椭圆形环线。见图2所示。

李莎如图(Lissajous):XY二维坐标系中显示两个振动波的轨迹形状与变化规律,不仅能标识出两个振动的圆频比及初相差,还能反映初相φ1和φ2的相互关系。

图2:DSSF3—实时检测系统—示波器—李莎如图

•电平置零:显示水平方向的零电平指示线。左声道零电平指示线为蓝色,右声道为红色。

•采样率:设置模拟信号进入声卡输入端口后,转换为数字信号时的采样率。

•声道:对哪个声道的信号进行示波。共5种声道模式,具体作用与意义参见前文。

3.2 幅频响应

幅频响应,通常被人们误解为频率响应,其实它们两个不完全是一回事。正确的概念应该是:频率响应包含幅频响应与相频响应两大部分。和脉冲响应一样,幅频响应是声学测量中另一项重要指标,不仅可用于室内声学检测,更可用于音频设备在频响方面的性能检测(比如硬件测评文章中常说的,某某设备频响平直)。DSSF3实时检测系统的幅频响应是一个单独的模块,其本身即可发出三种类型的幅频测量信号:扫频信号、定频信号和全频段粉噪。

如图3所示,幅频响应操作主界面由四部分构成,最上面为标签组,点击后切换到不同信号的生成和检测界面。左上为图示区。右上为公共设置区。下方为生成不同类型信号的单独设置区(测量条件)。图示区以二维坐标图的形式实时显示测量结果,横坐标为频率(对数式刻度,也即倍频程刻度),纵坐标为电平(振幅峰值)。公共设置区的按钮和诸多选项与其它模块基本一致,不再详述。

图3:实时检测系统—幅频响应—操作主界面

•开始:设置图示区横坐标的起始频率。

•结束:设置图示区横坐标的终止频率。这两处设置,确定幅频响应的频率范围。如果要确定纵坐标电平范围,则在公共设置区的“电平范围—上限、下限”中设置。

•扫描时间:仅出现在扫频模式下。设置扫描信号的长度,亦即本次测量的时间。

•频率:仅出现在扫频和定频模式下。实时显示当前正在检测的频点。

•输出增益:设置输出信号的电平值。

•测点:仅出现在定频模式下。设置在当前频率范围内测量几个点(以倍频程和A计权的方式平均分配这几个点在横坐标上的位置)。比如在20Hz~20KHz范围内,设置10个测量点,那么仅检测如下频点的幅频响应:20Hz,43Hz,93Hz,200Hz,431Hz,928Hz,2000Hz,4309Hz,9283Hz,20000Hz。图4-图6是同一个信号分别采用5个、30个、60个测点进行测量时的频响曲线图:

图4:幅频响应曲线,5个测点

图5:幅频响应曲线,30个测点

图6:幅频响应曲线,60个测点

•精度:仅出现在粉噪模式下。设置频响曲线的显示精度。相当于另外一种设置测量点的方式。与定频下的测点设置所不同的,此处的设置单位是横坐标频率宽度,也就是每隔多少Hz设置一个测量点。该值越大,频响曲线越概略;该值越小,频响曲线越精细。

•平均:对偶发性的、意外的上下波动进行平均,以使频响曲线显示的更为平稳或多变。该值越小,平均时间越短,频响曲线越多变;该值越大,平均时间越长,频响曲线越平稳。精度和平均这两项设置,都可以改变所显示的频响曲线,具体使用中,要根据情况灵活设置和多做对比。如图7-图8所示,同一个粉噪信号,采用不同的精度和平均设置,图示结果有很大差异:

图7:不同精度和平均设置,导致频响曲线有较大差异

图8:说明同上

注意:DSSF3幅频响应模块只能检测左声道,或者左右两个声道的混合,不能单独检测声卡输入端口的右声道。对使用左右通道分离式的专业音频卡用户来说,无疑少了一项重要的检测内容。