Dernière mise à jour : 03/04/2011
Présentation
Le logiciel AudioFreqResp est un logiciel permettant la mesure de la
bande passante d'un équipement audio dans la plage 20 Hz - 20
kHz. Il s'appuie sur une interface
audio quelconque, carte son basique ou haut de gamme. Bien entendu, la
fiabilité et la pertinence des résultats de mesure dépend en premier
lieu de la qualité des convertisseurs N/A (numérique / analogique) et A/N (analogique / numérique de l'interface audio utilisée.
Ce
logiciel dispose d'un module de calibrage qui permet de compenser partiellement les
défauts de linéarité dans la bande audio, défauts assez marqués dans le
bas du spectre et dans le haut du spectre des cartes son bas de gamme.
Calibrage
La fonction de calibrage permet d'estimer la
"linéarité en fréquence" des convertisseurs N/A de la sortie audio
et A/N de l'entrée audio. Pendant l'étape de calibrage, la sortie
et
l'entrée de
l'interface audio doivent être physiquement raccordées ensemble
(bouclage). Le logiciel compare les signaux envoyés sur la sortie
de la carte son (tonalités fixes à amplitude constante,
niveau fixé à -12 dBFS) et ceux
reçus sur l'entrée de la carte son (on peut utiliser une même interface
ou deux interfaces différentes pour la sortie et pour l'entrée). Les
différences de niveau sont relevées pour chaque tonalité et sont
stockées dans une table, pour pouvoir ensuite être utilisées lors des
mesures pour compensation. En théorie, la phase de calibrage n'est
nécessaire qu'une
seule fois pour chaque couple entrée / sortie d'une même interface
audio, et il est possible de sauvegarder dans un fichier les points
relevés pour chargement ultérieur. Mais rien ne vous interdit de la
remettre en route avant chaque
séquence de mesure, on a parfois des surprises... Inutile de dire que
l'étape de calibrage doit être réalisée avec les cordons audio qui
seront utilisés pour les mesures. Si ces cordons sont de bonne qualité
et courts, on peut à la limite se passer de les inclure dans la chaine
de calibrage. Mais comme il s'agit d'une bonne habitude à prendre,
autant la prendre dès maintenant.
Remarques
: pour l'étape de calibrage, le logiciel effectue les mêmes
actions que
celles effectuées pour la mesure. La différence réside simplement dans
l'utilisation des résultats, qui sont "construits" avec les valeurs en
cours et les valeurs préalablements acquise lors de l'étape de
calibrage. Par exemple, si le logiciel voit qu'à 100 Hz le niveau de
signal reçu est 3 dB en-dessous du signal de référence (1 kHz / 0 dB),
il ajoutera +3 dB lors de la mesure à 100 Hz.
Méthode de mesure
La mesure peut s'effectuer de deux façons :
- avec générateur à tonalités fixes (10, 34 ou 64 valeurs) et mesure d'amplitude classique pour chaque tonalité;
- avec générateur de bruit blanc et analyse FFT.
Mesure avec tonalités fixes (fonctionnel)
Dans
ce mode de mesure, le logiciel produit une suite de tonalités de
fréquence croissante et l'envoie sur la sortie de l'interface audio
sélectionnée.
Puis il analyse ce qui arrive sur l'entrée audio sélectionnée. La
mesure à chaque fréquence prend entre 200 ms et 300 ms. Je prévois
d'ajouter un filtre (débrayable) sur l'entrée de mesure, centré sur la
fréquence en cours du générateur, afin de limiter l'influence de bruit
éventuel autour de la fréquence mesurée.
Mesure avec bruit blanc (pas encore implémenté)
Dans
ce mode de mesure, le logiciel produit non pas une suite de tonalités
fixes, mais du bruit blanc, théoriquement composé d'une multitude de
signaux de même amplitude sur l'ensemble de la bande passante. Côté
récepteur, on fait une analyse spectrale par décomposition en série de
Fourrier (FFT, Fast Fourrier Transform) et on regarde le niveau du signal reçu à chaque point de
mesure, à la fréquence concernée.
Remarques :
- En
théorie, les écarts de mesure obtenus avec les deux méthodes devraient
être assez faibles. En réalité, j'ai pensé implémenter ces deux méthodes plus
pour me faire la main d'un point de vue développement que pour une
efficacité accrue des résultats. A vous de choisir la méthode qui vous convient le mieux.
-
L'entrée de mesure peut s'établir avec une quantification de 16 bits
(valeur par défaut), de 24 bits ou 32 bits. Pour l'heure les tests
n'ont été réalisés qu'en 16 bits.
Affichage
Les
résultats de mesure de la bande passante sont visibles sous forme
numérique et sous forme graphique. Le graphique dispose d'une échelle
adaptable par l'utilisateur :
Axe vertical
Les valeurs
minimale et maximale de l'axe vertical du graphe peuvent être fixées entre -24 dB
et +24 dB. La plage de niveau peut par exemple être fixée de -6 dB à
+6 dB, ou de -10 dB à +3 dB. On travaille en relatif, la valeur 0 dB correspond à la valeur
de référence à 1000 Hz. Si par exemple le niveau de sortie du
générateur BF est de -12 dBFS à 1000 Hz et que cela correspond à un
niveau de sortie analogique de -10 dBu, et si l'entrée de mesure qui
reçoit ce signal donne un niveau de -8 dBFS une fois convertit en
numérique, alors la valeur -8 dB sert de référence et devient le 0 dB
relatif. Si l'entrée de mesure reçoit un signal de -11 dBu à 100 Hz et
que cela se traduit par un niveau de -9 dBFS, alors la valeur affichée
sur le graphe à 100 Hz sera de -1 dB.
Axe horizontal
L'axe
horizontal montre une plage spectrale comprise entre 10 Hz et 20 kHz et
ne peut être modifiée. La progression de la courbe peut se faire en
linéaire ou en logarithmique grâce aux deux boutons radio Affichage fréquence Log et Lin.
Durée de la mesure
La durée de la mesure n'est pas la même selon la méthode de mesure utilisée.
Méthode de mesure par tonalités
La
durée totale de la mesure dépend du nombre de points à mesurer dans la
bande passante, ce nombre pouvant s'étendre de 10 à 128 (il me semble
plus sérieux d'en prendre au moins une trentaine, au tiers d'octave).
Du fait même de la nature du signal sinus produit par le générateur BF,
il faut un temps minimum pour être sûr de tomber sur au moins une crête
et d'obtenir la valeur maximale du signal entrant dans la section
analyseur. Supposons en effet que l'on génère un signal sinus à 50 Hz
et dont la période est donc de 20 ms. Si la mesure ne durait que 15 ms,
on pourrait très bien tomber entre deux crêtes et louper la valeur max
réelle. Mais la théorie est une chose... dans la pratique, mieux vaut
mesurer plusieures périodes du signal et en faire une "moyenne" pour ne
pas être trop dépendant de "fluctuations parasites". Dans le cas
présent, j'ai adopté une durée de mesure de 500 ms par point, mais je
sais que je pourrais aller bien plus vite surtout pour les fréquences
médium et hautes.
Méthode de mesure par FFT
Cette méthode est un peu plus rapide. Mais pour l'heure elle n'est pas totalement implémentée.
Fonctions à venir
Ce logiciel n'en est qu'à ses balbutiements, et quelques fonctions sont déjà prévues pour l'avenir.
Manuel / automatique
Les
mesures sont normalement réalisées de façon automatique, mais une
fonction manuelle sera également prévue. En mode automatique, l'ensemble
du spectre sonore est balayé de façon séquentielle. On appuie sur un
bouton et on attend le résultat des mesures. En mode manuel, le
changement de fréquence du générateur (si méthode de mesure par
tonalités) doit être réalisé par l'utilisateur, point après point.
De même, la mesure côté récepteur
doit être "marquée" par
l'utilisateur. A vous de découvrir en quoi le mode manuel peut être
intéressant...
Plus de courbes de mesure...
Pour
l'heure le graphe ne comporte que deux paires de courbes, une pour la
bande passante avant calibrage et une pour la bande passante après
calibrage. A terme, il sera possible d'afficher et de conserver 8
paires de courbes de mesure, pour permettre les comparaisons entre
diverses mesures (par exemple même équipement d'encodage audio avec des
débits différents).
Téléchargement
Voir Avertissements donnés
à la page Freewares.
Version actuelle
Compatible Windows XP / Vista / Seven.
Le logiciel n'est pas terminé mais est tout de
même fonctionnel avec le mode de mesure par tonalités. Merci de tenir compte des limitations
actuelles :
- Seule la méthode de mesure par tonalités (34 points) est fonctionnelle.
-
La précision de la mesure de niveau après calibrage est généralement de l'ordre de
+/-0,2 dB, ce qui n'est pas si mal.
- Le réglage du niveau de l'entrée audio sélectionnée directement depuis le logiciel n'est pas encore possible.
A_Lire.txt
AudioFreqResp
V0.9.1.0 - (03/04/2011)
Crédits
Un grand merci à Boian Mitov, pour le travail extraordinaire
qu'il a
accompli avec ses composants multimédia AudioLab, SignalLab,
PlotLab, VideoLab, VisionLab et OpenWire ! Pour les
développeur
sous Delphi, je vous conseille d'y jeter un oeil !
Thanks a lot to Boian
Mitov, for its
splendid multimedia components libraries AudioLab, SignalLab, PlotLab,
VideoLab, VisionLab et OpenWire ! If you're writting audio or video
applications under Delphi, these components will certainely be very
helpfull !
Mitov Components Lab
