Systém pro měření směrových charakteristik zdrojů zvuku

Abstract

Tato práce se zabývá vývojem systému pro automatické měření a vizualizaci směrových vyzařovacích charakteristik zvukových zdrojů. Je zde zpracována problematika měření hladiny akustického tlaku pomocí mikrofonu a zvukového rozhraní a následné zpracování naměřených signálů. Poté je v této diplomové práci zpracována problematika spektrální analýzy, realizace měření akustických zdrojů s využitím přelaďovaného harmonického signálu, korelací, autokorelací, měřením poměru signálu a šumu, detekcí limitace signálu a detekcí frekvence. V další kapitole je podrobně rozebrán dopad převodu z analogového signálu na číslicové, a rozdíl reálného měření oproti ideálnímu teoretickému modelu a důvody proč tyto potíže vznikají. V další části jsou v této práci provedena měření hladiny akustického tlaku pomocí mikrofonů a zvukových rozhraní podporující technologii ASIO. Zpracování signálů probíhá v aplikaci s názvem SMDRSS, která byla v rámci praktické části této práce vyvinuta v prostředí Matlab App Designer. Tato aplikace byla využita pro měření impulzní a kmitočtové odezvy, směrové vyzařovací charakteristiky a zlomkooktávové analýzy měřených zvukových zdrojů. Díky těmto měřením lze například určit ideální pozice a rozložení zdrojů zvuku v prostoru. Je také možné dle směrové vyzařovací charakteristiky simulovat a modelovat interakci několika zdrojů zvuku. Výsledkem práce je měřící program SMDRSS a změřené širokopásmové vlastnosti reproduktorů ve vzdáleném poli

This thesis covers the development of a system for automatic measurement and visualisation of directional characteristics of sound sources. The topics, which are covered in this thesis are sound pressure level mesurement using microphones and an audio interface and the processing of the measured signals. Other topics include spectral analysis, performing the measurement of sound sources using exponential harmonic sweep, correlation, cross correlation, the measurement of signal to noise radio, signal clip detection and frequency detection. There’s a thorough exploration of the impact of the conversion from an analog signal to a digital one and the difference of performing real measurements instead of ideal ones and the reasons why problems arise. Measurements of soud pressure level have been performed using microphones and sound interfaces that support ASIO technology. Signal processing is performed inside the app called SMDRSS, which was developed during the practical part of this thesis in the Matlab App designer envirnonment. This app was used for measurement of impulse and frequency responses, directional characteristics and fractional octave analysis of the measured sound sources. From theese measurements you can determine the ideal placement and distribution of sound sources. Using the directional characteristics you can model interactions of sound sources. The result of this thesis is the SMDRSS measurement app and the measured far filed wideband properties of the speakers.