专业音频系统测试

类的音频源之间的一个512x512矩阵中设定数字化音频的路由。

　　QSC公司的数字音频产品用CobraNet（运行在100Mbps以太网上的音频协议）发送数字化24位音频。QSC公司的工程师改造了该公司目前的某种数字产品，它把CobraNet音频转换成AES数字流，使得音频分析仪能处理数字音频。

　　Somarel说：“CobraNet音频流被解多路复用，并被转换成I2S数字流，用于数字信号处理。数字流然后被送往数字收发器，它把I2S转换成AES音频流。每次只处理CobraNet音频流的两条通道，这是因为Audio Precision APx585只能读取两条AES音频信号通道。”

　　扬声器发声

　　没有扬声器的音响系统是不完整的，而QSC Audio公司在Costa Mesa制造多种扬声器。大多数扬声器测试是在两个实验室完成：4-pi实验室和2-pi实验室。在这些实验室中，工程师们评测完整的扬声器和换能器。
在4-pi实验室，扬声器工程师J

ohn Brodie测试完整的扬声器及其外壳的内部波导管。房间足够大，Brodie可以测量扬声器的首次响应——反射发生前，从扬声器直接传到耳朵的声音。在4-pi实验室，首次响应音频在反射声音出现之前大约15ms时到达两个麦克风。

　　每个麦克风均挂在天花板上，彼此成90°角。受测扬声器置于转盘上，而后者置于商用升降器上。升降器把扬声器升到麦克风的高度。墙上的激光器使Brodie能把受测扬声器对准麦克风。

　　在测试扬声器时，Brodie用放大的对数扫频正弦信号或多音信号激励它。麦克风连接到测试系统。“我们使用Listen公司的一种称作SoundCheck的系统。SoundCheck把24位PC声卡用作数字化仪，通过前置放大器把麦克风的声音数字化。”

　　Brodie指出：测试系统需要一些设置时间。它有一个步骤库，这些步骤定义了声卡、测试场校准数据、扬声器阻抗。这个库使测试系统能对记录的音频执行FFT等等数学运算，并生成刺激信号。

　　作为扬声器评测的一部分工作，Brodie需要测量扬声器的最大功率和频率。他测试扬声器时，它的各个端子电压高达100Vrms，然后从该点逐步降至–12dB。他随后计算电平的相对变化，来发现压缩量。他说：“如果扬声器回音管太小，就会产生风湍流，你就必须重新设计它。”

　　Brodie还利用两个麦克风的响应来描述扬声器的扩音情况的特征。“扬声器的波导管设计可能是用于90°散射模式。倘若结果是80°或100°，那么我们将重新设计波导管。”为了获取散射模式，Brodie以5°增量用转盘来旋转扬声器。

　　音频分析软件需要场校准数据，以便能用数学方式消除来自被测声音的反射和其它效应。为了获取校准数据，Brodie把扬声器放到外面，并使其音量足够大，以便在没有反射的情况下获取测量值。他然后利用这些基准测量值，并减去反射量来帮助完成校准。

　　换能器测试

　　如果你抬头看看4-pi实验室中的一面墙，你会看到一组木板，位于中央的木板安装了换能器。在这些板后面，Luis Esparza在2-pi实验室中评测换能器。2-pi实验室位于4-pi实验室地板上方很高的位置，来使反射量最小。

　　图2描绘了Esparza用于测量换能器散射模式的设置。一个麦克风得到0.5”铜管总成的支撑，能围绕距离它1m远的换能器旋转90°。Esparza从2-pi实验室内部移动这根管，相对于受测换能器来改变麦克风的角度。他以5°增量来移动麦克风，并记录换能器的离轴响应。Esparza使用Audiomatica公司的一种基于PC的音频分析仪，名为Clio。它由一个信号调节箱组成，后者连接到24位PCI声卡。他用这块卡产生步进式正弦扫频和中长序列(MLS)测量，后者测量换能器的转移函数。

　　图2，铜管总成使工程师能在受测换能器周围的一个1m弧线内移动麦克风。

　　Esparza用转移函数的曲线图来发现换能器的方向性响应，他据此确定扬声器的交叉网络应在何处从其低频换能器（低音扬声器）交叉到其高频换能器（高音扬声器）。在图3描绘的例子中，Esparza会把交叉频率设在大约2kHz。

　　Esparza还执行平面波测量，此时他测量压缩驱动器的响应（压缩驱动器是高效率换能器，产生高频声波）。正常情况下，压缩驱动器被设计用来以平面波形式发射声音。为了开展这些测量， Esparza把压缩驱动器连接到波导管，后者把所有声音传输到麦克风（图3）。他能测量直接来自换能器的平面波，并且散射不会影响用扫频正弦信号或MLS信号开展的测量。他说：“我们同时获取相位和振幅测量值，并能用相同的测试夹具测量失真和功率压缩。”

　　图3，波导管沿一个方向传输来自换能器的所有声音，以便测量。

2-pi实验室也配备了Esparza用来测量换能器或扬声器外壳物理振动的激光振动计。激光扫描扬声器锥体或壳壁表面。Esparza说：“我们想看到锥体