Właściwości sygnałów akustycznych. Ćwiczenie, Studia, Politechnika Poznańska, materiały na MiBM i ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
POLITECHNIKA WARSZAWSKA ZAKŁAD ELEKTROAKUSTYKI Laboratorium Podstaw Elektroakustyki Ćwiczenie 1 WŁAŚCIWOŚCI SYGNAŁÓW AKUSTYCZNYCH Opracowali: dr inŜ. Piotr Bobiński mgr inŜ. Aleksandra Młyńska Warszawa, Kwiecień 2008 1. Cel ć wiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości róŜnego 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 słuŜącym do analizy sygnałów i pomiaru ich właściwiości akustycznych oraz z oprogramowania AdobeAudition , słuŜącym 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 róŜowy) 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. Wła ś ciwo ś ci systemu CLIO OGÓLNE WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU: • Dwa kanały, przetwornik A/C 18 bitowy sigma-delta • Zakres sygnału wejściowego: +40 ÷ -40dBV • Impedancja wejściowa: 64 kOhm (5.6 kOhm mic) • MoŜliwość podawania zasilania na wejście: 8.2V • Zakres częstotliwości 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 • moŜliwość 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 zasilania na wejściu A i B Wzmocnienie wejść A i B Rys.1 Okno programu ClioWin 5. Pomiary 5.1 Analiza sygnałów Ta część ćwiczenia wykorzystuje program ClioWin. JeŜeli 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 niŜ dwa wymienione, skomentować róŜnice. • 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 róŜne 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 róŜnice, 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 róŜnice • Szum róŜowy: o obejrzeć widmo i przebieg czasowy przy częstotliwości próbkowania 12kHz oraz 48kHz, skomentować róŜnice, 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 róŜnice • 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 zako ń czeniu rejestracji sygnału mikrofonem wył ą czy ć podawanie zasilania na wej ś cie. 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 kwantyzację 32 bitową. • Zarejestrować sygnały mowy i klaskania przy częstotliwości próbkowania: 48kHz. Odtworzyć nagrania z częstotliwością próbkowania mniejszą (8kHz) oraz większą niŜ częstotliwość z jaką były zarejestrowane ( Edit->Adjust Sample Rate ). Pierwotnie nagrany dźwięk (48kHz) przepróbkować do 8kHz ( Edit->Convert Sample Type ). Skomentować róŜnice. • Zarejestrować sygnał muzyki przy częstotliwości próbkowania: 48kHz. Odtworzyć nagranie z częstotliwością próbkowania mniejszą (8kHz) oraz większą niŜ częstotliwość z jaką było zarejestrowane ( Edit->Adjust Sample Rate ). Pierwotnie nagrany dźwięk (48kHz) przepróbkować do 8kHz ( Edit->Convert Sample Type ). Skomentować róŜnice. 6. Bibliografia Wykład z przedmiotu PEL. W.Borodziewicz, K.Jaszczak, "Cyfrowe przetwarzanie sygnałów". WNT Warszawa 1987. Cz. Basztura, "Źródła, sygnały i obrazy akustyczne". WKŁ Warszawa 1988. 4 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |