Ejemplo Configuración Medidas Eléctricas. Ejemplo Configuración Medidas Acústicas

Transcripción

1 NOTA DE APLICACIÓN DE MINSTRUMENTS: CAR En una instalación de car audio en la que podemos encontrar un equipo reproductor, ecualizadores, procesadores, crossovers, amplificadores y altavoces (sub-woofers, mid-range & tweeters), nos vemos en la necesidad de ajustar todos los elementos de la cadena para obtener un sonido lo más fiel posible. La diferencia entre un buen sonido y un gran sonido es el correcto ajuste del sistema. Frente a los populares ajustes a oído, podemos configurar nuestro sistema de un modo profesional, realizando medidas eléctricas y acústicas. Qué chequeamos en la instalación? Desde la ganancia que debemos dar a todos los equipos para evitar distorsión, la polaridad de los altavoces y los cables, al nivel y linealidad del campo sonoro obtenido. Los equipos de instrumentación de bolsillo de NTI que conforman el set analógico MINSTRUMENTS, facilitan las medidas eléctricas de señal de audio así como análisis del campo sonoro, lo que los convierte en unas herramientas muy útiles en multitud de aplicaciones. En el caso concreto de las instalaciones de sistemas de sonorización en coches, en estas páginas se recogen algunas de las medidas que permiten chequear dicha instalación. Además, la instrumentación de medida Minstruments, ofrece una precisión profesional con equipos de fácil manejo, en interfaces con menús de sencilla navegación. Ejemplo Configuración Medidas Eléctricas Ejemplo Configuración Medidas Acústicas

2 QUÉ HAY EN LA MALETA ANALÓGICA? MR1... Proporciona las señales para chequear la instalación. ML1... Analiza la señal recibida y nos facilita las medidas. MiniSPL... Micrófono de medida diseñado para el ML1. MiniLINK... Interfaz USB para conexión de ML1 al ordenador. MINIRATOR MR1 Generador audio analógico entre 20 Hz y 20 KHz Barrido de frecuencias Onda senoidal y cuadrada Ruido rosa y ruido blanco Señal para prueba de polaridad Salida balanceada en XLR y no balanceada RCA MINILYZER ML1 Analizador de Audio Analógico: Medidas Eléctricas (RMS, THD+N...) Medidas Acústicas (con MiniSPL - SPL, Análisis espectra 1/3 octv...) Medida de Sistemas de Lazos de Inducción (con nueva versión de Firmware 3.10 y MiniLINK) MINISPL Micrófono de medida 1/2 prepolarizado de condensador Nivelmáx de entrada: 130 dbspl (150 dbspl con el accesorio Adaptador ML1-20dB) MINILINK Interfaz USB para PC + Software MiniLINK Almacenamiento de Datos Actualización de Firmware Personalización de la pantalla Presentaciones educativas Registro del equipo Con el MiniLINK es posible descargarse directamente desde el sitio web de NTI las últimas actualizaciones del firware de los analizadores Minstruments, así como registrar el equipo y obtener funciones extra.

3 POR QUÉ DEBE EVITARSE LA DISTORSIÓN EN UN SISTEMA? Hay multitud de elementos que pueden introducir distorsión. Un cableado defectuoso, los mismos equipos, interferencias externas, un mal ajuste de las ganacias, etc. En el esquema vemos un ejemplo de como un equipo introduce distorsión en la señal de audio: Además de la razón obvia de la calidad con la que percibiremos el sonido (mala en un sistema con distorsión) la presencia de distorsión en la cadena de audio puede conducir al daños en la misma. En cuanto a los altavoces, resulta perjudicial por dos motivos principales: - Causa el desplazamiento del espectro hacia agudos. Los graves, al distorsionar, tendrán mucha energía de alta frecuencia que puede hacer que los medios y agudos se frían si el amplificador está a máxima potencia. - La distorsión sube mucho el promedio de potencia, con lo que se calienta la bobina puediendo llegar a quemarse. No obstante, y aunque es posible destruir un altavoz térmicamente, la distorsión suele ser la causante de la mayoría de las roturas de altavoces. Esta distorsión aparece más a menudo cuando se usa un sistema con poca potencia porque el usuario sube demasido el volumen y se introduce distorsión en la señal, aunque un sistema con un mal ajuste de la ganancia puede conducir al mismo problema.

4 COMO SELECCIONAR LAS FRECUENCIAS DE CORTE DEL CROSSOVER? Un filtro crossover divide el espectro completo de audio en bandas reproducibles por cada altavoz. Esto se hace porque un único altavoz no puede reproducir todo el espectro, o al menos no con la calidad que sería deseable. Como primera guía, la frecuencia de corte del subwoofer podría estar sobre los 100Hz Hay que tener en cuenta que cuanto mayor el punto de cruce mayor potencia podrá manejar el driver del paso alto, pero bajarlo excesivamente puede hacer que los graves no suenen naturales. En un principio se establecen los cortes a groso modo para proteger los drivers y luego sintonizar finamente los puntos de cruce para obtener una fidelidad óptima. Cualquier mínimo cambio en la frecuencia de cruce puede hacer que haya grandísimas diferencias en el modo en que el suena el sistema. Con el análisis de 1/3 de octava proporcionado por el MR1 podemos realizar el ajuste fino de las frecuencias de cruce para obtener la respuesta espectral deseada. HEAD UNIT AMPLIF. CROSSOVER (pasivo) FD FI SUBW COMO DETERMINAR LA POLARIDAD DE UN ALTAVOZ? Un error de polaridad puede dar lugar a cortocircuito acústico, sobre todo en graves, lo que causa un gran deterioro en la escucha de la señal. NTI permite el chequeo de la polaridad de altavoces de una forma muy sencilla, sin necesidad de recurrir al método de aplicar una tensión de prueba en los bornes y observar el movimiento del cono. Mediante la señal de prueba de polaridad generada por el MR1 y la medida Polarity en el ML1. Señal de entrada MIC o XLR Señal en MR1 Lectura en el ML1

5 AJUSTAR LA GANANCIA DEL SISTEMA CON UN OSCILOSCOPIO Para evitar la distorsión es necesario ajustar la ganancia de todos los equipos de la instalación. Puede hacerse a oído reproduciendo un sonido (música) conocido, variando las ganancias y escuchando cuando la señal suena mal. Con un osciloscopio el procedimiento es similar, salvo por que el punto en que suena mal no es subjetivo como en el caso anterior, sino que en el osciloscopio podremos observar cuando recorta la onda de la señal de test. El ML1 incorpora un osciloscopio de manejo tremendamente sencillo, que nos permitirá observar la presencia o no de distorsión en la onda de salida de modo rápido y preciso. REPRODUCTOR Lectura en el ML1 Lo primero que hay que tener en cuenta es que será el reproductor el que determine cual será la ganacia de los elementos del resto de la cadena por lo que comenzaremos chequeando el nivel de clipping (recorte) del reproductor. Los reproductores de calidad no recortarán las salidas de pre-amp, incluso al máximo de volumen, pero es mejor cerciorarse. Haremos las medidas desconectando los RCA s de las salidas. Los resultados serían iguales dejando los RCA's conectados en la primera unidad y desconectándolos del otro extremo (amplificador, ecualizador, procesador, etc) pero esto supondría mayor incomodidad en el cambio de volumen y la inclusión en la medida de posibles distorsiones del cable. Necesitaremos un CD de test que nos proporcione un tono puro (onda senoidal, no barrido) de 1KHZ. En el sitio web de NTI podemos descargarnos un archivo con el que crear un CD de prueba propio.* Con el bass, treble, fader y balance al centro y el volumen al máximo probaremos una salida (izda y dcha frontales, y trasera si hay) de cada vez. El osciloscopio debe mostrar una onda, limpia o recortada. Si tenemos una onda limpia todo va bien, si no, hemos de ir bajando la ganancia progresivamente hasta que la onda sea correcta. Este será el punto máximo de volumen que se puede dar al reproductor para no tener distorsión. Tras establecer un nivel para una salida, las del resto deben ser iguales, conviene chequearlas para asegurarse. Si el reproductor tiene salidas de pre-amp de subwoofer habrá que probarlas con un tono distinto (no 1KHz). Usualmente chequeo salidas de subwoofers se hace con un tono de frecuencia intermedia entre las frecuencias de crossover de salida. Por ejemplo, si las salidas de subwoofer están cruzadas a 80Hz, entonces se suele usar un tono de 40Hz. El procedimiento es el mismo para el resto de salidas. * En pocos minutos se puede configurar el CD con las señales que se quieran, por ejemplo 1KHz, seno, ruido rosa o una señal independiente para los canales izquierdo y derecho. Además está disponible una señal de barrido en frecuencia de 128 pasos que raramente encontramos en otros CD s de test. Con él pueden chequearse características del reproductor de CD como respuesta en frecuencia, nivel, relación Señal/Ruido (S/N) o separación de canales del equipo.

6 ECUALIZADOR/PROCESADORES Una vez encontrado el nivel de clip del reproductor continuaremos chequeando el resto de elementos de la cadena de audio como EQ, preamp, DSP u otro procesador (sin incluir crossovers). Mantenemos el EQ ajustado según los parámetros que se usen normalmente (VER Obtener una Respuesta en Frecuencia Plana ) y probamos todas las salidas con el mismo método que con la unidad anterior. Hay que probar cada salida usando tonos que se ajusten a las bandas del EQ. Por ejemplo, con EQ de 9 bandas en 50/100/200/400/800/1.5k/3k/6k/12kHz probaremos el EQ 9 veces, una con un tono de 50Hz, una con otro de 100Hz y sucesivamente. En este tipo de medidas resulta particularmente útil el generador de señal analógica MR1, que proporciona señal sinusoidal de 20 Hz a 20KHz (todo el margen de audio). Si cualquiera de las salidas clippea probablemente haya que bajar la ganancia. Por ejemplo si estamos chequeando un EQ y tenemos algunas bandas excesivamente amplificadas primero trataremos de atenuar esas bandas que pueden ser las causantes del clipping. Si el EQ también incluye un crossover habrá que seguir el procedimiento de crossover. CROSSOVER Para chequear un crossover hay que probar cada salida usando tonos de test de frecuencia intermedia entre frecuencias límites de su banda. Por ejemplo, si un canal comprende una banda entre 100Hz y 20KHz se chequeará a 9950Hz. En un canal trasero entre 3500Hz y 10KHz se usaría un tono de 1750 Hz y para un subwoofer a 70Hz uno de 35HZ. Suponiendo que el crossover tiene ajustes de nivel, éstos deben subirse para cualquier canal que se esté chequeando y probar así la salida. Si la señal recorta, habrá que ir disminuyendo el nivel gradualmente hasta que en el osciloscopio se vea una onda limpia. SALIDAS DE AMPLIFICADOR Habrá que chequearlos con los mismos tonos que se usen en en crossover. Desconectamos los altavoces y ponemos la ganancia al máximo para probar la primera de las salidas. La ganancia se ajusta del mismo modo que la de los crossovers. De esta forma se elimina la distorsión por clipping de nuestro sistema. Si introducimos algún cambio en la cadena habrá que repetir el chequeo, comenzando por el EQ. FD FI HEAD UNIT EQ CROSSOVER + AMPLIF. REAR SUBW

7 CONSEGUIR UNA RESPUESTA PLANA DEL SISTEMA Para tratar la señal necesitaremos un buen ecualizador de 2/3 de octava (15 bandas) ó 1/3 de octava (30 bandas) o un ecualizador semi-paramétrico que permita escoger la frecuencia central (fc) y el ancho de banda (Q) de cada banda del ecualizador. Esto permite ajustes en márgenes de frecuencias muy específicos. Una posibilidad es reproducir un disco conocido por los altavoces, escucharlo e ir haciendo ajustes en el ecualizador. Sin embargo, para conseguir objetivamente un campo sonoro plano y de manera profesional, es necesario utilizar un analizador de espectros (RTA) junto con un micrófono de medida, que nos permite conocer la respuesta del sistema en el recinto. El Minilyzer ML1 y el micrófono de medida especialmente diseñado para él, MiniSPL, nos permite realizar este análisis espectral en 1/3 de octava, registrarlo, compararlo con medidas previas, etc... Un analizador de espectro divide el rango de frecuencias audibles en pasos de tercio de octava estandarizados. El diagrama de barras -a la derecha- muestra los niveles de cada banda. En el rango audible hay 31 bandas de tercio de octava. Alimentamos el sistema con una señal de prueba que tenga el mismo nivel espectral por banda (ruido rosa) e iremos variando los ajustes del ecualizador hasta que el analizador nos devuelva una respuesta plana.. Ruido rosa Nuestro oído percibe las frecuencias de forma logarítmica. Una frecuencia doble, es percibida como una octava más alta. El ruido rosa es una señal que tiene un nivel de energia igual o equivalente en todas las bandas de octava y por tanto en cada banda de tercio de octava. Con ruido rosa a la entrada de un analizador de espectro (de tercio de octava) se mostrará una linea plana horizontal. Lectura en el ML1 Otra posibilidad con el ML1 es utilizar el filtro X-Curve incorporado en el analizador al realizar la medida. Qué es la X-Curve? Es la estandarización de la respuesta en frecuencia electroacústica para monitorar películas con intención de mejorar la intercambiabilidad de material entre estudios, estudio-teatro y películapelícula. X-Curve en el ML1 Para ecualizar la respuesta en frecuencia según el estándar X-Curve hay que seleccionar el filtro X-Curve inverso en el ML1 y ajustar el ecualizador hasta obtener una respuesta plana en el analizador. Otro método mucho más laborioso implica usar un sonómetro y tomar medidas de SPL en cada margen de frecuencias para dibujar una curva de respuesta. Este procedimiento lleva mucho más tiempo que con un RTA, que puede analizar todo el espectro de audio simultáneamente. Nota: Aunque una curva plana obtendría los máximos puntos en una competición de audio no se debe confiar sólo en el RTA para determinar lo que suena bien. Usar el RTA es buen comienzo para posteriormente hacer un ajuste fino con los oídos.

8 NIVEL DE PRESIÓN SONORA Una vez que hemos verificado la linealidad de nuestra instalación, nos quedan por saber detalles sobre el nivel de presión sonora (NPS=SPL) que nuestro equipo genera en el recinto. Límites (DIN ) Duración de exposición Máximo permitido Nivel LEQ El sonómetro formado por el ML1 y el micrófono de medida MiniSPL nos permite hallar el nivel de presión sonora, máximo, mínimo, actual y equivalente, y además, entre las funciones extras añadidas con el registro del analizador, está el logging (registro) del la evolución del nivel SPL durante un evento. 8 horas 93 dba LEQ 4 horas 96 dba LEQ 2 horas 99 dba LEQ 1 hora 102 dba LEQ El Leq nos sirve, entre otras cosas, si consideramos limitar la potencia del sistema a fin de evitar daños en el oído por la exposición continuada a un nivel excesivo. El nivel SPL refleja el valor instantáneo del nivel de presión en el punto donde está situado el micrófono. La variación del nivel es muy rápida y no resulta apropiado para medidas aplicables a normativas. LEQ SPL El nivel equivalente Leq es una medida de presión sonora promediada. Este valor de promedio se calcula integrando todos los niveles instantáneos de SPL. Por ejemplo, un nivel equivalente de 84 db tras treinta minutos, significa que en ese tiempo de medida hubo una media de 84 db. No dice nada sobre el nivel máximo o mínimo. El oído humano reacciona logarítmicamente ante el sonido, es decir, la sonoridad con que lo percibe no se corresponde directamente con el nivel con que éste se reproduce, sino que depende, entre otros, de la frecuencia. La medida de niveles de presión sonora con ponderación-a nos da una aproximación a la percepción real. Minstruments no sólo permite la evaluación instantánea (SPL) y promediada (LEQ) con varios tiempos de integración del nivel de presión sonora, sino que además, el ML1 incorpora varios filtros de ponderación: Ponderación-A, C-message, Filtro paso alto 22Hz/60Hz/400Hz, Paso Banda de voz... Error de Balance de la Señal Reloj Calibración SPL Mínimo, Máximo o Actual Niv el de Presión Sonora Equivalente Ponderación Temporal Respuesta en Frecuencia del oído humano (izda) y filtro de ponderación A (arriba) Barra gráfica de SPL con rango manual Lectura en el ML1