2021年11月24日

测量口模拟器

任何有兴趣测量头戴式耳机,智能设备,电话,耳塞等性能的人都应该熟悉对口模拟器的需求。这是一种“标准化”的扬声器,它模拟了人类的频率和分散特性,并且经常被发现与头部和躯干模拟器内置。

将设计一个独立的嘴模拟器来满足ITU-T建议的要求,涵盖近距离和远场的17分,失真,动态范围,声学阻抗等,您可以下载副本这里如果您难以入睡。

顺便说一句,它们不再被称为人造声音。

An early influencer/adopter was Bruel & Kjaer with their Type 4227, of which many hundreds, possibly thousands, have been shipped, and as the analysis systems of the time (early 90’s) were mostly analog, it featured the possibility of monitoring and correcting the output using a near field ¼” pressure microphone in the mouth cavity, using a live compressor loop.

近场响应(毕竟,在近场的电话和耳机麦克风上进行测量)在距中心线嘴前25mm的口腔参考点(MRP)测量。为此,4227具有测试夹具,可以安装½英寸的压力麦克风。响应在100-8,000 Hz的范围内测量,这用于校正驾驶放大器的输出,因此输出是平坦的,并在DB中进行了校准。然后,您可以确保您正在测量的是DUT的响应,而不是口腔模拟器的响应。

后来来自Gras的44AA,除了颜色外,它看起来非常相似!我猜如果有人已经完成了有关分散的声学工作,为什么要努力呢?最明显的区别是内置功率放大器,以及用于安装¼英寸麦克风的不同(但兼容的)校准夹具。没有实时参考麦克风的津贴,因为此时,数字系统已被用来均衡软件中的口腔输出。

看起来更紧密地揭示了44AA的口腔更复杂,其开口内部具有衍射剂,可以调整以影响响应和敏感性。目前尚不清楚为什么认为这是必要的,但这可能只是渴望与众不同!44AA也可以被动地使用(或者您可以购买44AB),而B&K后来引入了更新的4227A类型,该类型的4227A内部具有功率放大器。

街区上的新孩子Crysound还引入了他们的Cry609嘴模拟器,这再次看起来像其他两个,并且可能是4227型的克隆。

这三个模拟器最近发现自己在我的测试台上,所以我认为我会进行一些测试并比较他们的性能。我特别有兴趣了解它们的表现多达20kHz,以及将它们均衡到该频率的容易性。这不是ITU-T的要求,但是如今,每个人都在谈论更宽的带宽,并骑着招聘音频潮流。

对于口腔模拟器而言,这可能是一个问题,该嘴模拟器基本上是一个在金属容器中盒装的80-90mm扬声器。


图1:三个嘴模拟器看起来非常相似!

我解雇了我的可信赖听音响检查安装,并设置它以测量MRP处模拟器的频率响应和失真。为了进行比较,我在所有三个方面都使用了GRAS校准夹具和1/4英寸的压力麦克风,同时承认B&K夹具通常使用½”麦克风。

这里显示了GRAS夹具针对B&K唇环,因此校准以最小的声学干扰进行。我觉得B&K夹具在高频率上可能比理想的影响更大。

还请注意,4227提供了一个虚拟麦克风,该麦克风适合嘴腔,以弥补缺乏活参考麦克风的缺乏,如今几乎已经过时了。

所有模拟器均以1V的RMS输入为100Hz至20kHz,并测量了94dB RE的失真。20upa @ 1kHz

这张照片显示了参考麦克风在MRP上的位置。

这是1V输入时的三个频率响应的图。要注意的第一件事是,44AA比大约12dB(!)在1KHz时比B&K更敏感,但是响应甚至不是那么敏感。我怀疑灵敏度来自口腔中的波导,因为在较低频率下的灵敏度相似。同样,GRA的基本频率比其他两个的基本频率略高。Crysound和B&K响应非常相似,甚至更加什至。

THD曲线通常表现出良好的性能,符合P.51公差。这些是用调整为94dB @ 1kHz的模拟器的输出来测量的。曲折是最好的,表现出明显更好的失真特征。不过,B&K存在问题,因为在18kHz的响应中有一个掉落,并且由于THD通常是响应的百分比,因此THD的峰值很大。这是在Soundcheck中使用归一化THD功能的一个很好的论点!

我以为我会探索这个高峰的原因,我想知道这是否与嘴腔中的虚拟麦克风的存在有关。18kHz的½“波长约为9mm,因此可能是近场效应。

果然,删除虚拟麦克风可以去除一些辍学,结果THD降至明智的水平,小于1.5% @ 94db @ 18kHz。我不确定是否应该在这种情况下使用模拟器,因为有一个虚拟麦克风是有原因的,但是如果您计划的宽带测量值最高为20kHz,则可能需要牢记这一点。这也使在高频下均衡响应变得更加容易。

这也可能是由于B&K使用其他校准适配器,该适配器具有更多的金属制品,这将引起其自身的影响(如B&K网站的这张照片所示)。

夹具由两个夹子板组成,它们挂在唇线中,并带有一个用于麦克风的弹簧夹。这显示了压力麦克风的方向。

当口腔模拟器被愤怒地使用时,它们通常会均等,因此它们的输出独立于Pascals中所需的水平。均衡过程是通过声音检查作为其校准例程的一部分进行的。选择了所需的频率范围(这次达到20kHz,而不是ITU-T P.51中的“正常” 8KHz),首先测量了恒定电压响应。然后将此响应倒置,并应用于输入电压,理论上使响应变平。通常,由于扬声器中的非线性,该过程被迭代直到使用可接受的均衡。

在80dB输出下将模拟器均衡,然后检查。

校准时,B&K似乎不那么稳定,这可能是由于高频处的不规则性,但通常,公差可以保持为+/- 0.2DB。

gras表现得更好,并在几次迭代中很快均等。值得一提的是,由于均衡程序具有更多的牙齿,因此更容易均衡反应,但这确实具有良好的线性性。请注意,由于扬声器的扩展响应,在高频下缺乏THD峰值。THD中的肿块约为7kHz,这将是由于该范围内的不平等响应较低。

Crysound最简单,并且显示了三个单元的较低失真,并在高频下具有受控响应。

所以你有它。三个不同的口腔模拟器,以相同的标准构建,并且在“正常”频率范围内的期望达到了8000Hz的期望。这三个都可以用于20kHz的均衡测量值,但是请注意,B&K4227对顶端的响应中有些不一致可能导致您均衡和失真问题。

我不确定要使用的最佳校准夹具。我想如果您有4227,那么您将按照建议并按照建议进行校准。但是,我担心校准夹具对于高频而言并不理想。对我来说,使用带有更多骨骼硬件的¼”麦克风更有意义。

请注意,所有模拟器均在被动模式下使用,因此未打开内部功率放大器进行测量。

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