システム応答から測定システムをデコンボリューションする


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システム識別測定を実行していますが、測定された応答から測定システムの応答をデコンボリューションしたいと思います。

システムのセットアップは次のとおりです。信号はPCで生成され、信号はサウンドカードに送信されます。サウンドカードは信号をパワーアンプに転送し、スピーカーを駆動します。スピーカーは、マイクロフォンによってキャプチャされたサウンドエネルギーを伝播し、サウンドカードに戻します。記録された信号はコンピューターで処理されます。

サウンドカードからの信号も直接返されるため、pc-> DAC-> ADC-> pc responseの応答を測定できます。

この「測定チェーン」を全体的な「システムチェーン」からデコンボリューションしたいと思います。このタスクにはどのような方法を使用できますか?

回答:


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長々と答えられて申し訳ありませんが、適切な音響測定を行うことは困難です。関係する手順の一部を次に示します(そして、ある時点で、実際にあなたの質問の直接的な答えに到達します)。

まず、測定しているシステムが実際の線形および時間不変であることを確認する必要があります(そうでなければ、デコンボリューションができません)。通常のサウンドカードドライバーを使用する場合、これはPC上で注意が必要です。これらはWindowsカーネルミキサーを介して信号をルーティングします。Windowsミキサーは、サンプルレート変換を頻繁に適用し、非決定的な方法で時間内にバッファをヤンクします。カーネルミキサーをバイパスすることを強くお勧めします。

次に、システムのインパルスの長さを決定する必要があります。適切な推定値は、測定している部屋のリバーブ時間です。2のべき乗を選択するのが最も便利です。ほとんどの部屋では、これは44.1kHzまたは48kHzのサンプルレートで16384または32768になります。

第三に、その長さの周期的な励起を作成します。これは、ログスイープまたは(より良い)擬似ランダムノイズのいずれかです。対象の周波数範囲でほぼ一定の信号対雑音比が得られるように、ノイズのスペクトルを選択する必要があります。それは伝達関数とバックグラウンドノイズスペクトルに依存します。どちらもまだわからない場合は、ピンクが良い出発点です。この信号の1つの周期をx [n]と呼びましょう。

4番目に、D / Aの左チャンネルがスピーカーとA / Dの左チャンネルに入るようにシステムを配線します。マイクをA / Dの右チャンネルに配線します。

5番目に、励起を開始します(ループするか、ノイズ信号を何度も繰り返す波形ファイルを作成します)。すべてのレベルを注意深く監視します。A/ Dがクリッピングよりも約10 dB低い位置にあることを確認してください。マイクのプリアンプがクリッピングよりも約10 dB低い位置にあることを確認してください。パワーアンプがクリッピングしていないこと、スピーカーがオーバードライブしていないことを確認してください。

第六に、部屋ができるだけ静かであることを確認してください。ドアと窓を閉じます。HVACシステムを含むファンでほとんどのものをシャットオフします。施設から他のすべての人々を追い出します。接地ループがある場合は、必要に応じて絶縁トランスと接地リフトを使用してください。ノイズをチェックする良い方法は、ヘッドフォンアンプをマイク出力に接続し、ヘッドセットで聞くことです。聞こえるノイズ、ハム、またはその他のアーティファクトも測定に現れます。

7番目に、実際の取得を行います。励起信号を実行しながら12周期を収集します。異常な結果(ギャップ、部品の欠落、脱落など)の結果を視覚的に検査します。最初の2つの期間を捨てます。他の10の平均を計算します。左チャンネルy [n](サウンドカード)と右チャンネルm [n](マイク)を呼び出しましょう。

8番目に、y [n]のフーリエ変換を計算します。これは、ゼロまたは非常に低いエネルギーの領域がない、かなりフラットでなければなりません。ほとんどのサウンドカードにはAC結合入力があるため、これは当てはまらない場合があります。つまり、いくつかのハイパスフィルターがあり、DCの値が非常に低い場合があります。同様に、アンチエイリアシングフィルターもある可能性があります。そのため、非常に高い周波数で低エネルギーまたはノイズのみが発生する可能性があります。(少量のブロードバンドエネルギーを追加して)手動で修正できる場合は、修正してください。対象の周波数領域でスペクトルが非常に平坦な場合は、適切に遅延した単位インパルスに置き換えることができます。これらのいずれも機能しない場合、事態はさらに複雑になります。

Hω={mt}{yt}
{}

Hω={mt}{バツt}

10番目:測定が適切であることを確認します。さまざまなテストを実行する必要があります。

  1. 数回測定し、結果が同じであることを確認します。
  2. スピーカーをミュートにして測定します。これにより、バックグラウンドノイズスペクトルを適切に推定できます。経験則として、対象のすべての周波数で少なくとも10 dBの信号対雑音比が必要です。
  3. 線形性テスト:励起ゲインの半分で測定し、結果の伝達関数が同じであることを確認します。
  4. 有用なインラインノイズテストは次のとおりです。10周期を取得し、それぞれ2周期で5回平均してから、2 * Nサンプルでフーリエ変換を実行します。信号にノイズがない場合、すべての奇数ビンはゼロになります。X {2 * N + 1} / X {2 * N}として、任意の周波数でS / N比を直接推定できます。
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