ARTA - Calibrazione del sistema di misura
Premessa d’obbligo. Lo scopo della misura dei tempi di volo è conoscere l’effettiva distanza temporale e quindi spaziale dei nostri altoparlanti in relazione a un punto fisso nello spazio. In questa ottica, il tempo di volo di ogni trasduttore è svincolato dagli altri e può essere misurato in maniera indipendente. Considerando con un’approssimazione accettabilissima la velocità del suono costante, 344m/s, si può convertire il tempo [ms] in spazio [cm] a seconda delle esigenze o del DSP utilizzato.
Per i più curiosi: la velocità del suono è indipendente dalla frequenza, quindi la fase si conserva nel giungere al nostro orecchio.
Il ritardo temporale è a tutti gli effetti una rotazione angolare di fase, dunque tempi di volo si misurano senza nessun filtro applicato. Il segnale deve necessariamente arrivare senza nessun tipo di sfasamento se non quello intrinseco al funzionamento dell’altoparlante stesso. Senza filtri, il segnale da inviare, come ben si può immaginare, deve essere a un livello tale da non arrecare danni al trasduttore stesso pur permettendo una buona misura. Vanno prese delle precauzioni.
Cavo L-Pad
Le schede audio di norma hanno un’impedenza di uscita di 10 kOhm, per la quale si consiglia un’attenuazione di 20dB. Il collegamento da realizzare per la misura dell’attenuazione è rappresentato nell’immagine seguente:
l’uscita amplificata entra nel canale sinistro della scheda audio attraversando l’L-Pad e contemporaneamente entra nel canale destro senza alcun tipo di attenuazione. Il collegamento è delicato, bisogna usare buon senso, si deve monitorare il livello del segnale in ingresso alla scheda audio. Per far ciò si deve andare in modalità Spectrum Analizer o semplicemente cliccare su SPA e successivamente in Generator/Configure:
nella finestra diminuire il segnale sinusoidale fino a raggiungere un livello sufficientemente basso, anche 0.1 V rms, quindi cliccare su Ok . Scelto il segnale sinusoidale si invia la registrazione e si misura l’uscita dell’amplificatore con un tester in alternata. Il livello deve essere più basso del massimo consentito dalla scheda audio. Se il segnale misurato fosse troppo basso, si deve ripetere la procedura alzando il livello.
Definita l’ampiezza del segnale in ingresso si può realizzare il collegamento e passare in modalità FR2 sul software. In questo scenario cliccare con il tasto destro per il set up:
impostare il generatore
e nell’ordine scegliere il segnale PN White, lanciare la registrazione e controllare i livelli
appena finisce la registrazione controllare il livello di attenuazione del cavo L-Pad
Adesso si può convertirne il valore:
10^(attenuazione/20)
Il valore risultante lo si deve inserire in Setup -> Audio Device -> Ext. Right preamp gain
Ora il programma è calibrato per la misura tramite L-Pad.
Effettuati i collegamenti come in figura, si va in modalità Spectrum Analizer impostando il programma per registrare un segnale esterno ed il resto:
I parametri di analisi da impostare sono il canale destro e 20 medie:
Si passa ora alla modalità PSD:
Clic con il tasto destro sull’area del grafico per il set up:
Ora si rende necessario aprire un nuovo scenario ARTA e affiancare le due schermate:
In quella di destra si registra il segnale proveniente dall’amplificatore mentre in quella di sinistra si lancia il segnale verso gli altoparlanti. È importante che le impostazioni sul segnale MLS siano le stesse, soprattutto la frequenza di campionamento.
Quando finisce la registrazione, aprire la finestra Time Recond con l’icone verde dove viene mostrato il segnale registrato:
Andando su File -> Info è possibile verificare il livello RMS del segnale:
Se non si raggiunge il livello desiderato, aumentare il gain dell’amplificatore e ripetere la misura.
Collegamenti
Il collegamento da realizzare è essenzialmente un loop: dall’output della scheda audio si entra nel dispositivo, o nella catena di dispositivi, si esce e si entra di nuovo nella scheda. Come mostrato in figura dall’output della scheda audio si entra nell’In della scheda stessa e nell’In del dispositivo (autoradio, processore, amplificatore), dall’Output di questo si torna al secondo In della scheda, stando attenti a non inviare segnali troppo elevati per non bruciare niente. Per non correre rischi si deve usare il cavo L-Pad.
Collegando tutti i dispositivi in questo modo si tiene conto di tutte le componenti di ritardo che andranno a comporre la latenza totale del sistema di misura.
Software
Entrare nella modalità FR2:
facendo clic sul pulsante indicato dal cerchietto rosso si scelgono i parametri di misura.
Qui l’aspetto più importante è la frequenza di campionamento da utilizzare cioè la risoluzione temporale del sistema di misura. La frequenza di campionamento dovrebbe essere la più alta consentita dalla scheda audio. Se ad esempio si dispone di una frequenza di campionamento di 48200Hz significa che è possibile apprezzare intervalli temporali non inferiori a circa 0.02 ms che corrispondono ad una distanza geometrica di poco meno di 7mm. L’incertezza complessivamente sarà dunque di +/-7mm, poco nel caso di un possibile incrocio a 1000Hz, tanto (poco meno di 90°) nel caso di un ipotetico incrocio a 10kHz.
Lanciata la registrazione, si deve scegliere:
quindi il grafico:
Arta stima automaticamente il ritardo indicandolo in alto a destra (1). Con il pulsante Accept questo valore viene riscritto nella casella Delay (ms) della finestra principale. Il valore appena traovato è il ritardo della catena audio.
Tale ritardo andrà sottratto dalla misura in questo modo:
Misurando in Dual Channel, l’inizio dei tempi è il campione 300. Supponendo di aver trovato 10 campioni di ritardo, per eliminare questo tempo si deve posizionare il cursore al campione 290 quindi:
con risultato
Come è possibile notare, decurtando del valore della latenza dei dispositivi si è passati da 6.042 ms a 2.08 ottenendo così il solo tempo di volo
