Измерение параметров звуковой карты с помощью RMAA

Программа для измерения характеристик звука RMAA подает на выход тестируемого устройства тестовый сигнал и тут же записывает на линейном входе своего или внешнего устройства, аналиизруя записанный сигнал составляет отчет параметров, АЧХ, искажения и пр. Программу можно скачать по Ссылке. Установка стандартная, всё по умолчанию. При открытии мы видим такую вот панель.

Вверху мы выбираем выход, то, что измеряем, чуть ниже это вход, куда подем на вход сигнал, это для случая, если сигнал воспроизводится и тут же записывается, этот режим активируется под цифрой «1», он называется воспроизведение-запись. Цифрой «2» обозначен режим только воспроизведения, если сигнал измеряется на другом компьютере. Под цифрой «3» идет режим записи, если данное устройство записывает тестовый сигнал с другого компьютера. Режим «4» создает тестовый сигнал, делает два файла в формате WAV, один для настройки уровня, а второй для тестирования, это если его нужно воспроизвести на другом устройстве или в музыкальном плеере, т.е. отдельно от программы RMAA использовать. Режим «5» позволяет записанный тестовый сигнал проаналиизровать, т.е. выдать параметры, если мы записали его на устройство отдельно. Т.е. теоретически можно воспроизвести сигнал, например в плеере, записать в системе виндуз и затем пронализировать в RMAA, избегая на этапе записи-воспроивзедения использование программы RMAA. Режим «6» это загрузка готовых отчетов для просмотра, сделанных ранее. И режим «7» это аналbзатор спектра сигнала в записи, ниже пример как это работает, для анализа взял запись меандра 1 кГц, с уровнем записи 0 дБ.

Где мы видим составлющие гармоники сигнала и их уровень (амплитуду), поскольку сигнал у нас цифровой, т.е. имеет выборки, поэтому получаем спектр типа «гребенка» с четными гармониками, если бы сигнал был полностью аналоговый, то имели бы непрерывный спектр.

Для примера проведу тестирование карты Craetive Rx, подав сигнал с линейного входа на её же линейный вход. Т.е. это режим кнопка «1». При нажатии мы видим появляются следующие панели настройки.

При настройке на карту подается тестовый сигнал 1 кГц и нам нужно настроить в системе Виндуз так уровни и пр., чтобы получить максимальное качество и оптимальный уровень. Так в настройках звука виндуз для линейного выхода карты нужно установить при воспроизведении частоту, как в тестовом сигнале, у меня 44,1 кГц и максимально возможную разрядность сигнала для данной частоты (24 бит для данной карты). Запас битности нужен, чтобы при регулировании уровня линейного выхода, который производится в микшере Виндуз не терять разрешение, так как обычно приходится уровень снижать. И кроме того, говорят система Виндуз при выводе 16 битного сигнала добавляет шум, для сглаживания звука при регулировании громкости, так как разрядность при снижении уровня падает (для маскировки потери разрешения).

В записи выставлюю максимальные параметры для данной карты это 96 кГц, 24 бита, чтобы при записи было максимальное качество и оно перекрывало исследуемый выход. При этом уровень записи выставляю на 100 делений, на максимум, чтобы использовать весь размах и разрешение АЦП. В принципе, можно делать обратным способом, выдавая на выходе 100 делений громкости, а регулируя уровень на записи. Выставляю максимальный уровень при записи, так как это больше будет соответствовать реальной работе карты, когда выходной уровень снижается. Кстати, регулировка входного уровня это процесс математический, а не физический, в реальности сигнал подается на АЦП, оцифровывается и уже потом в цифровом виде регулируется, с потерей битности, с ошибками квантования. Поэтому разрешение сигнала по амплитуде снижается, так же как и на выходе, поэтому битность на входах и выходах лучше делать максимальную.

И затем регулирую в настройках вывода звука виндуз для данной карты (в микшере Виндуз) оптимальный уровень выходного сигнала, у меня получилось 69 делений, чтобы получить на входе -1 дБ как слева это пишут и индикаторы уровня это отображают (выделено прямоугольником). И чуть правее, тоже в квдарате мы видим индикаторы настройки, когда идет перегрузка, искажения сильные они загораются красным, должно быть как показано выше на рисунке.

Справа мы видим график спектра сигнала, мы видим 1 кГц сигнал, его уровень и снизу это шумы и искажения, по ним тоже можно оценивать настройку и искажения, чем ниже полочка, тем лучше и чем меньше всплесков, иголочек, т.е. гармоник, тем ниже будут искажения всего тракта, т.е. это искажения АЦП+ ЦАП. Поэтому АЦП желательно иметь качественный, лучше даже с аналговыми регулировками входного уровня, но это уже обычно отдельные профессиональные звуковые интерфейсы для записи музыки и соответственно дорогостоящие. Но можно использовать и встроенную карту, они сегодня не так и плохи,имеют разрядность не ниже 24 бита, а то и 32, с частотами от 192 кГц и выше и низкими искажениями. И что хорошо, обычно не имеют проблем с дровами, как эта карта от Creative. И это позволяет оценить примерно уровень карты, АЧХ, искажения, притом можно снять под нагрузкой, с наушниками! Не всегда можно получить объективные данные, так как влияют наводки на сигнал, петли, заземление компьютера, а ток же драйвера, система может портачить, вносить искажения, ошибки пересчета уровней, даже сама виндуз, микшер давать ошибки, система может делать внесение ВЧ шума, а так же ограничение (клипинг, высокоуровневых сигналов) в виндуз и пр.

И после настройки нажимаем начать тест, что выше показано красной стрелкой. Программа начинает думать, анализировать сигналы и в итоге выдает сводную таблицу, как показано ниже. Естественно, все улучшайзеры в системе, в карте должны быть отключены, чтобы получить чистый тракт.

Справа, нажимая на икноки мы можем посмотреть подробно каждое измерение, например АЧХ, как ниже показано.

Как видим АЧХ имеет небольшой подъем на ВЧ (это не работа тембров, я их отключил подачей точного потока на карту) и видим небольшую змейку на графике АЧХ в области ВЧ. И этот подъем, на мой взгляд, в звуке ощущается, как подчеркнутость деталей, видимо расчет был на геймеров, для детальности звуковой сцены. Или же можно посмотреть как искажения расположены по спектру (график гармонических искажения).

Можно сохранить отдельную картинку (график), а можно сохранить полностью отчет, там, где сводная таблица нужно нажать кнопку с папкой и скрепкой на ней, будет составлен отчет в формате html, отчет будет в любом браузере отображаться, при сохранении лучше выбрать русския язык, для полной понятности. Другие варианты сохранение отчета это только для открытия в программе RMAA.

Можно сразу добавить в таблицу другой тест, для сравнения, например поставить частоту 48 кГц и 24 бит, повысив разрешение выходного сигнала.

И мы видим, что параметры улучшаются в режиме 24 бит, 48 кГц по всем показателям, кроме АЧХ. Если мы сравним графики для искажений, то увидим изменения. Единственная особенность, что программа не дает сравнивать сразу два графика, т.к. они сделаны с разными частотами, поэтому, чтобы график отобразить необходимо выделить одно измерение, как выше показано на картинке (поле Select).

Мы видим, что исчезла иголка за 10 кГц, что видимо вызвано ресамплингом карты, т.к. она имеет один кварц на 48 кГц, то на 44,1 кГц сигнале происходит пересчет сигнала с помощью процессора карты и появляется дополнительное искажение, правда уровень очень низкий. Когда на графике искажений выскакивает горб 50 Гц, то это наводки от сети 220 В, проходящие обычно через источник питания.

И анализируя графики измерений, можно сделать вывод, что данная карта лучше работает на частоте 48 кГц, а значит и 192 кГц можно использовать, чтобы минимизировать ресамплинг карты на записях 44,1 кГц. Ну и так, просто интересно проверить параметры, рассогласование каналов, инвертирование фазы или просто неисправности звуковой карты. По крайней мере это облегчает диагностирование искажения на слух, помогает объяснить природу искажений.

Ещё лучше использовать для анализа осциллограф, прогоняя импульсную характеристику, меандр и пр. Вот так выглядит импульс и менадр на данной карте. На импульсах очень хорошо видны ошибки ресамплинга, т.е. пересчета частоты, когда расчет некачественный график начинает «дышать», как бы вибрировать. У этой карты, кстати, он качественный.

На графиках мы видим, что используется классический фильтр сглаживания (передискретизации), хотя волнушки на АЧХ показывают, что не совсем обычный фильтр, видимо это и определяет характер карты, подробность на деталях, геймерская направленность. На музыке, особенно на сборниках mp3 это может быть излишним, хотя зависит от наушников, на тугих, возможно это будет не заметно.