POLITECHNIKA WARSZAWSKA
ZAKA
AD ELEKTROAKUSTYKI
Laboratorium Podstaw Elektroakustyki
Ćwiczenie 1
WA
AÅšCIWOÅšCI SYGNAA
ÓW
AKUSTYCZNYCH
Opracowali:
dr in\
. Piotr Bobiński
mgr in\
. Aleksandra Młyńska
Warszawa, Kwiecień 2008
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości ró\
nego rodzaju sygnałów
akustycznych poprzez ich rejestrację, obróbkę i analizę. Środowisko laboratoryjne
składa się z komputera klasy PC z akustycznym systemem pomiarowym Clio wraz z
oprogramowaniem ClioWin słu\
ącym do analizy sygnałów i pomiaru ich
właściwiości akustycznych oraz z oprogramowania AdobeAudition, słu\
Ä…cym do
edycji i rejestrowania sygnałów.
Do wykoania ćwiczenia niezbędna jest podstawowa wiedza dotycząca cyfrowej
analizy i rejestracji sygnałów akustycznych. W szczególności wymagane są
podstawowe informacje na temat właściwości czasowych i częstotliwościowych
sygnałów takich jak tony, sygnał mowy, sygnał muzyki, szumy (biały i ró\
owy) oraz
znajomość podstawowych operacji w procesie przetwarzania analogowo/cyfrowego
sygnałów akustycznych (próbkowanie, kwantowanie).
2. Charakterystyka systemu CLIO
W skład systemu wchodzą następujace elementy:
" karta PC PB-4281,
" współpracujący mikrofon MIC-01,
" przedwzmacniacz mikrofonowy PRE-01,
" zestaw głosnikowy,
" komputer klasy PC.
W trakcie ćwiczenia wykorzystywany będzie współracujący z systemem program
ClioWin (analiza czasowo-częstotliwościowa sygnałów) oraz program AdobeAudition
(zapis, odtwarzanie, edycja sygnałów).
3. Właściwości systemu CLIO
OGÓLNE WA
AÅšCIWOÅšCI SYSTEMU:
" Dwa kanały, przetwornik A/C 18 bitowy sigma-delta
" Zakres sygnaÅ‚u wejÅ›ciowego: +40 ÷ -40dBV
" Impedancja wejściowa: 64 kOhm (5.6 kOhm mic)
" Mo\
liwość podawania zasilania na wejście: 8.2V
" Zakres czÄ™stotliwoÅ›ci próbkowania: 8kHz÷48kHz
" Typ karty: 12cm. PCI slot card
" Porty audio: cztery RCA
ANALIZA FFT/RTA:
" częstotliwości próbkowania: 8kHz-48kHz,
" zmienny rozmiar okna analizy: 512 - 131072
" mo\
liwość zmiany okna analizy
" analiza w pasmach 1/3 oraz 1/6 oktawowych (RTA)
2
4. Program ClioWin
Funkcje programu, wykorzystywane podczas ćwiczenia, przedstawiono na rys.1.
Uruchomienie analizy FFT/RTA
FFT
RTA
Ustawienia FFT/RTA
Poziom wysterowania
wejść A i B
Włączenie/wyłączenie
Wzmocnienie wejść A i B
zasilania na wejściu A i B
Rys.1 Okno programu ClioWin
5. Pomiary
5.1 Analiza sygnałów
Ta część ćwiczenia wykorzystuje program ClioWin. Je\
eli nie wspomniano inaczej
ustawić częstotliwość próbkowania 48kHz oraz rozmiar okna analizy 65536.
W analizatorze FFT/RTA proszę obejrzeć widma i przebiegi czasowe następujących
sygnałów:
" Ton 100Hz przy częstotliwości próbkowania 12kHz, wybrać okno
Blackmanna lub Hanninga. Wybrać okno inne ni\
dwa wymienione,
skomentować ró\
nice.
" Ton 15kHz przy częstotliwości próbkowania 12kHz oraz 48kHz.
Skomentować zjawiska.
" Ton 1kHz przy częstotliwości próbkowania 48kHz. Na chwilę zwiększyć
poziom sygnału z generatora, tak by wystąpiło przesterowanie (program
ClioWin zasygnalizuje czerwonym kolorem) obejrzeć widmo i przebieg
czasowy (odpowiednio rozciągnąć oś Y by widoczna była pełna amplituda
sygnału), skomentować zjawisko.
" Sygnały modulowane częstotliwościowo: obejrzeć widma i przebiegi czasowe
dla dwóch sygnałów: dla jednej wartości częstotliwości modulującej dwa
3
ustawienia dewiacji lub dwie ró\
ne wartości częstotliwości modulującej przy
stałej dewiacji. Opisać zmiany widma w czasie.
" Szum biały:
o obejrzeć widmo i przebieg czasowy przy częstotliwości próbkowania
12kHz oraz 48kHz, skomentować ró\
nice,
o zmienić w ustawieniach analizy skalę na liniową, opisać zmiany,
o powrócić do skali logarytmicznej, włączyć analizę RTA (analiza
filtrami o stałej względnej szerokości pasma), skomentować ró\
nice
" Szum ró\
owy:
o obejrzeć widmo i przebieg czasowy przy częstotliwości próbkowania
12kHz oraz 48kHz, skomentować ró\
nice,
o zmienić w ustawieniach analizy skalę na liniową, opisać zmiany,
o powrócić do skali logarytmicznej, włączyć analizę RTA (analiza
filtrami o stałej względnej szerokości pasma), skomentować ró\
nice
" Sygnał muzyki: Obejrzeć i opisać widma i przebiegi czasowe. Obserwacje
przeprowadzić przy dwóch częstotliwościach próbkowania: 48kHz i 12kHz.
Zmiejszyć rozmiar okna (np. na 4096 lub 8192), porównać i opisać zmiany.
" Sygnał mowy: włączyć zasilanie kanału A, podłączyć mikrofon. Obejrzeć i
opisać widma i przebiegi czasowe dla sygnałów: mowy, klaskania.
Obserwacje przeprowadzić przy dwóch częstotliwościach próbkowania:
48kHz i 12kHz.
UWAGA: po zakończeniu rejestracji sygnału mikrofonem wyłączyć
podawanie zasilania na wejście.
5.2 Rejestracja i edycja sygnałów
Ta część ćwiczenia wykorzystuje program AdobeAudition, podczas wszystkich
operacji program ClioWin powinien być aktywny, proszę odpowiednio
włączać/wyłączać podawanie zasilania na wejście przy podłączaniu/odłączaniu
mikrofonu. Rejestrację sygnałów proszę wykonywać wybierając 1 kanał (mono) oraz
kwantyzacjÄ™ 32 bitowÄ….
" Zarejestrować sygnały mowy i klaskania przy częstotliwości próbkowania:
48kHz. Odtworzyć nagrania z częstotliwością próbkowania mniejszą (8kHz)
oraz większą ni\
częstotliwość z jaką były zarejestrowane (Edit->Adjust
Sample Rate). Pierwotnie nagrany dz
więk (48kHz) przepróbkować do 8kHz
(Edit->Convert Sample Type). Skomentować ró\
nice.
" Zarejestrować sygnał muzyki przy częstotliwości próbkowania: 48kHz.
Odtworzyć nagranie z częstotliwością próbkowania mniejszą (8kHz) oraz
większą ni\
częstotliwość z jaką było zarejestrowane (Edit->Adjust Sample
Rate). Pierwotnie nagrany dz
więk (48kHz) przepróbkować do 8kHz
(Edit->Convert Sample Type). Skomentować ró\
nice.
6. Bibliografia
Wykład z przedmiotu PEL.
W.Borodziewicz, K.Jaszczak, "Cyfrowe przetwarzanie sygnałów". WNT
Warszawa 1987.
Cz. Basztura, "y
ródła, sygnały i obrazy akustyczne". WKA
Warszawa 1988.
4