Temat ćwiczenia: Pomiar odpowiedzi impulsowej głośników i mikrofonów metodą MLS 1.Wstęp W ćwiczeniu bada się zestaw głośnikowy oraz mikrofon pomiarowy z wykorzystaniem sekwencji MLS opis w załącznikui skrypcie- [1].oraz poz.[2] 2. Zestaw aparatury: - zasilacz - oscyloskop, - wzmacniacz akustyczny (mocy), - komputer przenośny, - zewnętrzna karta dźwiękowa, - mikrofon pomiarowy na statywie, - zestaw głośnikowy na statywie. 3. Zadania 3.1. Mikrofon pomiarowy ustawić w odległości ok. 1m na osi głównej zespołu głośnikowego. Doprowadzić sygnał pomiarowy z wyjścia karty dźwiękowej do wzmacniacza akustycznego a następnie zespołu głośnikowego. Sygnał z mikrofonu doprowadzamy na wejście line-in karty dźwiękowej. 3.2. Obliczyć czas, w jakim czoło fali dźwiękowej przemieszcza się od zestawu głośnikowego do mikrofonu. Na tej podstawie, przyjmując częstotliwość próbkowania sygnału pomiarowego, wyznaczyć rząd ( oraz liczbę próbek ( trzech sekwencji MLS, których czasy trwania: Należy pamiętać, że. 3.3. Przeprowadzić pomiar odpowiedzi impulsowej zespołu głośnikowego. Do wzmacniacza podłączyć wszystkie 6 głośników zespołu. Wysterowanie zespołu głośnikowego powinno zapewniać jego pracę w liniowym zakresie. Pomiar przeprowadzić kolejno z wykorzystaniem sekwencji o długości, i z liczbą powtórzeń 16. Zarejestrowane przebiegi zapisać jako pliki.wav, nazywając je zgodnie z formatem sxrzgy.wav, gdzie X oznacza rząd sekwencji MLS, Z liczbę powtórzeń, Y liczbę głośników (czyli np. s10r16g6.wav). 3.4. Przeprowadzić pomiar odpowiedzi impulsowej zespołu głośnikowego, wykorzystując sygnały złożone z sekwencji MLS o długości i liczbie powtórzeń: PE_3_1_MLS.doc 1/6 Data utworzenia 20.06.2013 12:54:00
a) 1 sekwencja, b) 3 sekwencje, c) 16 sekwencji, Zarejestrowane przebiegi zapisać jako pliki.wav, nazywając je zgodnie z formatem sxrzgy.wav (jak powyżej). 3.5. Przeprowadzić pomiar odpowiedzi impulsowej zespołu głośnikowego złożonego z 1, 3 i 6 głośników, wykorzystując sygnały złożone z sekwencji MLS o długości i liczbie powtórzeń 16. Pomiaru dokonać przy dwóch ustawieniach zespołu głośnikowego: zespół głośników na wprost mikrofonu, zespoł głośników ustawiony bokiem do mikrofonu. Zarejestrowane przebiegi zapisać jako pliki.wav, nazywając je zgodnie z formatem sxrzgyprosto.wav oraz sxrzgybok.wav Podczas wszystkich pomiarów wszystkie parametry toru pomiarowego (a szczególnie wzmocnienia) muszą pozostać takie same. 4. Opracowanie wyników: Do analizy wyników pomiarów można skorzystać z programu Matlab (patrz załącznik 2) 4.1 Stosując procedurę opisaną w Załączniku 2 obliczyć i wykreślić odpowiedzi impulsowe szerokopasmowego zespołu głośnikowego. 4.2 Porównać przebieg, amplitudę odpowiedzi impulsowej oraz poziom zakłóceń dla pomiarów dokonanych: za pomocą sekwencji MLS różnej długości, za pomocą sekwencji MLS o różnej liczbie powtórzeń, w dwóch różnych konfiguracjach przestrzennych zespołu głośnikowego (dla 1, 3 i 6 głośników) oraz mikrofonu 4.3 Oszacować na podstawie pomiarów odległości źródeł dźwięku od przeszkód (ściana, meble itp.) przewidywany czas pojawienia się pierwszych odbić zniekształcających całkowitą odpowiedź impulsową pochodzącą od głośnika. 4.4 Ustalić która część z otrzymanej odpowiedzi impulsowej jest odpowiedzią przetwornika a za którą część odpowiadają odbicia od ścian i innych elementów w pomieszczeniu laboratoryjnym (pogłos pomieszczenia). 4.5 Stosując procedurę opisaną w Załączniku 2 obliczyć i wykreślić charakterystyki amplitudowe szerokopasmowego zespołu głośnikowego. PE_3_1_MLS.doc 2/6 Data utworzenia 20.06.2013 12:54:00
4.6 Unormować charakterystykę względem maksymalnej wartości X max odczytanej przy pomiarze mikrofonem pomiarowym. Wartości na osi X odpowiadają poziomom napięciowym, więc normalizację w skali decybelowej należy przeprowadzić zgodnie ze wzorem (20log 10 (X/X max )). 4.7 Określić pasmo przenoszenia zespołu głośnikowego. 4.8 Przedyskutować otrzymane wyniki. Odpowiedzieć na pytania: Jakie są konsekwencje wyboru zbyt krótkiej sekwencji pomiarowej? Jak liczba powtórzeń sekwencji wpływa na jakość pomiaru? Co można powiedzieć o kierunkowości zespołu głośnikowego w różnych konfiguracjach (1, 3 i 6 głośników)? 5 Literatura [1] Skrypt do laboratorium [2] I. Malecki: Teoria fal i układów akustycznych. PWN Warszawa 1964 PE_3_1_MLS.doc 3/6 Data utworzenia 20.06.2013 12:54:00
Załącznik1 Ogólny opis procedury pomiarowej przy użyciu sekwencji MLS z wykorzystaniem programu Adobe Audition 1.5 1. W widoku MultiTrack wczytać jako pierwszą ścieżkę plik *.wav z odpowiednim sygnałem MLS. Składnia nazw plików: mlsxsy.wav X rząd sekwencji MLS Y ilość powtórzeń sekwencji MLS 2. W widoku edycji (Edit view) wyświetlić przebieg sekwencji MLS i obejrzeć pierwsze kilkadziesiąt próbek - powinny posiadać wyłącznie binarne wartości +1 (16384) lub -1 (- 16384) 3. Ponownie w widoku Multitrack ścieżkę drugą ustawić do nagrywania [R] 4. W opcjach urządzenia nagrywającego jako wejściowy wybrać kanał prawy 5. Sprawdzić w ustawieniach karty dźwiękowej czy wybrane jest wejście liniowe (ustawić minimalną czułość na wejściu karty) PE_3_1_MLS.doc 4/6 Data utworzenia 20.06.2013 12:54:00
6. Zarejestrować sygnał (Rekord) z jednoczesnym odtwarzaniem sekwencji pomiarowej kontrolować poziom nagrywania (optymalnie ok. -6dB) 7. Przejść do widoku edycji ścieżki 2 (zarejestrowanego sygnału) 8. Zapisać zarejestrowany sygnał na dysk jako plik *.wav. Załącznik 2 Opracowanie wyników pomiaru w programie Matlab 1. Wczytać do zmiennej signal1 plik *.wav z zapisanym pomiarem za pomocą polecenia signal1 = wavread( plik.wav ). 2. Wczytać do zmiennej mls1 plik *.wav z odpowiednią sekwencją MLS. 3. Obliczyć funkcję korelacji skrośnej dwóch wczytanych sygnałów za pomocą polecenia xcorr(a,b): xcorr_function = 1/length(a)*xcorr(a, b) Wykreślić otrzymane przebiegi. PE_3_1_MLS.doc 5/6 Data utworzenia 20.06.2013 12:54:00
4. Wyznaczyć odpowiedź impulsową uśredniając odpowiedzi impulsowe w przebiegu otrzymanym w punkcie 3: a = długość pojedynczej sekwencji mls ( 2^(rząd) 1) b = długość funkcji korelacji z punktu 3 c = fix(b/a); D = reshape(xcorr_function(1:c*a), a, []); Odp_imp = mean(d,2); Wykreślić otrzymaną odpowiedź impulsową. 5. Obliczyć i wykreślić charakterystykę amplitudową toru pomiarowego na podstawie odpowiedzi impulsowej z punktu 4. Char_czest=fft(odpowiedź impulsowa); N = length(char_czest); f= (szybkosc probkowania)*(0:n/2)/n; Char_ampl = abs(char_czest(1:n/2+1); Figure Plot(f,Char_ampl); 6. Przydatne funkcje: semilogy(x,y) rysuje wykres o skali logarytmicznej na osi y, log10(x) oblicza logarytm dziesiętny. PE_3_1_MLS.doc 6/6 Data utworzenia 20.06.2013 12:54:00