В этом примере показано, как измерить суммарные гармонические искажения и уровень шума устройств ввода и вывода звука.
Устройства ввода и вывода звука носят нелинейный характер. Это вызывает гармонические искажения в звуковом сигнале. Помимо нежелательных сигналов, которые могут быть гармонически связаны с сигналом, эти устройства могут также добавлять некоррелированный шум к звуковому сигналу.
Суммарные гармонические искажения и шум (THD + N) количественно определяют сумму этих двух искажений. Определяется как среднеквадратичный (среднеквадратичный) уровень всех гармоник и шумовых составляющих по заданной полосе пропускания. Уровень сигнала также указывается как опорный.
В этом примере представлена эталонная модель, которая может использоваться для измерений THD + N устройств ввода и вывода звука. Для измерения используются следующие этапы:
Создание чистой синусоидальной волны определенной частоты.
Воспроизведение сигнала через устройство вывода звука и запись его через устройство ввода звука.
По записанному сигналу идентифицируют пик синусоидальной волны. Это даст опорный сигнал среднеквадратичного уровня.
Удалите идентифицированную синусоидальную волну из записанного сигнала. Остается все нежелательное, и его RMS даст значение THD + N.
Этот пример соответствует стандарту AES17-1998 (r2004) [1] для измерения THD + N. Стандарт рекомендует синусоидальную волну с частотой 997 Гц. Он также рекомендует фильтр-пробку, имеющий Q между 1 и 5 для фильтрации синусоидальной волны из записанного сигнала. В этом примере используется значение Q, равное 5.
audioTHDNmeasurementexample модель реализует систему отсчета для измерения THD + N. В соответствии со стандартом AES17-1998 (r2004) источник синусоидальной волныTest Tone генерирует частоту 997 Гц. Подсистема System Under Test является вариационной подсистемой. По умолчанию выбирается нелинейная модель, реализованная в Simulink для измерения THD + N. Чтобы выполнить измерение на устройстве ввода и вывода звука, установите SUT переменной в базовой рабочей области THDNDemoSUT.AudioHardware.
Измерение выполняется THD+N Measurement подсистема.
Измерительная система в модели использует двухпиковый фильтр слежения для определения местоположения надреза на фундаментальном тесте. Это позволяет использовать генераторы сигналов, которые не синхронизированы с тактовым сигналом АЦП. Выходной сигнал этого блока представляет собой коэффициент центральной частоты фильтра пробки, который будет использоваться для извлечения тестового синусоидального тона. Два пиковых фильтра в контроллере реализованы с использованием dsp.NotchPeakFilter Системные объекты. При запуске модели контур обратной связи работает так, чтобы регулировать центральные частоты двух пиковых фильтров таким образом, чтобы выходной сигнал блокировался пиковым тоном входного сигнала.
Как только частота синусоидальной волны идентифицирована, передайте ее пиковому фильтру, чтобы извлечь тестовый тональный сигнал. Это будет использоваться для определения пикового уровня тестового сигнала. Затем для удаления синусоидальной волны фильтр-пробка использует ту же самую центральную частоту. Оставшийся сигнал представляет собой сумму суммарных гармонических искажений и шумов. Использовать один dsp.NotchPeakFilter для получения обоих - дискретных и пиковых выходов. Коэффициент Q этого фильтра выбран равным 5, что соответствует AES17-1998 стандарту.
THD+N Computer подсистема имитирует измеритель уровня сигнала. Он принимает выходные сигналы выемки и пика и сглаживает их с помощью фильтра нижних частот. Затем он преобразует уровень сигналов в дБ.
Можно запустить модель и увидеть обновление дисплеев с измеренной частотой синусоидальной волны, уровнем THD + N в дБ и уровнем опорного сигнала в дБ.
[1] AES17-1998 «AES standard method for digital audio engineering - Measurement of digital audio equipment», Audio Engineering Society (1998), r2004.