Как я выбирал софт для измерения параметров усилителей и почему остановился на Room EQ Wizard
Саму проблему для себя я разрешил ещё несколько лет назад, но очень хочу поделиться со всеми интересующимися тем, в чём состоят различия в программном обеспечении для измерения поведения аудиоустройств, так как я накопил на эту тему довольно много наблюдений.
Даже простое перечисление критериев выбора оказалось связано с погружением в технические детали, которые могут быть полезны тем, кто интересуется аудиоаппаратурой или электроникой.
В этой статье я сознательно ограничусь измерением нелинейных искажений — компонентов, отсутствовавших в исходном сигнале, но появившихся на выходе устройства и зависящих от входного уровня нелинейным образом.
Измерения нелинейных искажений сложно выполнять корректно: они требуют высокой точности трактов, чистых условий и хотя бы минимальной стандартизации методик.
Содержание
Обзор возможностей программ по измерению IMD с помощью двухтонального сигнала
И ещё две крутые особенности Room EQ Wizard, о которых нужно знать
Новые возможности и проблема выбора
Если ещё сравнительно недавно для объективной оценки параметров усилителей звуковой частоты требовались специализированные измерительные приборы, то сегодня значительную часть таких измерений можно выполнить с помощью компьютера и аудиоинтерфейса, используя соответствующее программное обеспечение.
Я, как мне кажется, и большинство русскоязычных интересующихся этой проблемой людей, использовал для этих дел RightMark Audio Analyzer (RMAA), выбор которой казался вполне очевидным и даже безальтернативным. Эта программа была создана под руководством Максима Лядова с Prosound.IXBT в интересах их читателей и других пользователей, желающих самостоятельно оценить качество приобретённой или самодельной аппаратуры. И её зеленовато‑белые графики и отчёты со словесными оценками типа «Хорошо», «Плохо» и тому подобное стали узнаваемыми для многих аудиоэнтузиастов.
Но чуть больше трёх лет назад мои требования к такого рода софту значительно выросли, и некоторые интерфейсные издержки, а также скудность документации RMAA вместе с некоторой непрозрачностью её работы стали давать о себе знать, и я начал задумываться о переходе на другой софт.
Альтернативы на тот момент были следующие:
Последней я уже пользовался для всяких акустических задач, но не был уверен, что она хорошо подходит именно для замеров усилителей или другой электроники.
Критерии выбора
Ретроспективно я бы определил критерии своего выбора в следующем порядке:
Корректность и воспроизводимость измерений.
Удобство работы с полученными данными.
Прочие качества, такие как необходимость и удобство приобретения платной версии, свежесть последней версии, соответствие современным технологиям, наличие живого сообщества и так далее
Корректность и воспроизводимость измерений для меня являлись не просто первым критерием, а ключевым. И первое, на чём я сконцентрировался это замеры нелинейных искажений одиночным тоном. Как я уже упомянул выше, основная причина, которая меня подтолкнула к изучению этого вопроса, это то, что RMAA порой показывала странные или нестабильные результаты и мне захотелось выяснить, как себя будет вести другой софт при подобных измерениях и в чём вообще может быть причина такой нестабильности у RMAA.
Важная оговорка. Я пришёл к решению отказаться от RMAA и перейти на REW не в результате одного‑двух сравнительных тестов, а постепенно, в течение некоторого времени. Работа с разным измерительным ПО продолжалась несколько лет и была частью моей рутинной практики. Значительная часть наблюдений делалась попутно с другими задачами и сохранялась в виде рабочих заметок и переписки с коллегами.
Поэтому первоначальный массив данных нельзя назвать полноценным контролируемым исследованием: разные программы в разные моменты сравнивались в немного отличавшихся условиях, а часть результатов вообще была зафиксирована только в виде наблюдений.
Перед написанием этой статьи я установил самые последние версии всех программ и заново провёл основные замеры, стараясь привести условия сравнения к единому виду. Это позволяет показать результаты значительно более корректно, чем мои первоначальные рабочие записи. Эти повторные измерения не меняют сделанные ранее выводы, а делают их воспроизводимыми: теперь любой желающий может повторить описанные тесты и критически оценить результаты.
Тестовый стенд и первичный обзор данных
Для сравнения поведения программ я измерял ими аудиоинтерфейс MOTU 828 mkIII в петлевом подключении, то есть соединив его аналоговый линейный балансный выход с линейным балансным входом экранированным витым проводом с TRS‑разъёмами. Такой подход минимизирует всякое влияние внешней среды и делает результаты замеров максимально стабильными. Кроме того, такой аудиоинтерфейс обладает собственными средствами контроля проходящего через него сигнала, а это также будет полезно.
Версии программ:
ARTA version 1.9.8 — free
RightMark Audio Analyzer 6.4.5 PRO
REW V5.40 Beta 130 running Eclipse Adoptium JRE 11.0.31 64-bit on Windows 11 (поведение при замерах схожее с последней стабильной версией «REW V5.31.3 running Azul Systems, Inc. JRE 1.8.0_422 64-bit on Windows 10» за исключением тех аспектов, на которые я укажу специально)
SpectraPLUS‑SC Sound Card Edition FFT Spectral Analysis System Version 5.3.3.5C
Каждая программа официально скачана с сайтов разработчиков. У меня есть купленная лицензия на «PRO» версию RMAA и на REW, однако, поскольку разбираемый здесь функционал не отличается от условно‑бесплатной версии REW, то я и использовал её. SpectraPLUS‑SC я специально скачал для замеров и активировал пробную 30-дневную версию.
Очень краткое объяснение того, что такое нелинейные искажения и принципов их измерений на одиночном сигнале
Нелинейные искажения зависят от уровня подаваемого на систему сигнала и связаны с её передаточной функцией. Например, если подать на нелинейную усиливающую систему, скажем, 1 милливольт, а на выходе будет, например, 100 милливольт, то при подаче одного вольта на выходе будет величина, меньшая чем 100 вольт. То есть, коэффициент усиления системы будет падать с ростом подаваемого сигнала, то есть будет нелинейно зависим от уровня. Именно величина этого снижения выходного напряжения определяется нелинейностью системы..
Если подать на такую систему отдельный тон, то есть чистый синус, то на выходе он будет иметь слегка искажённую форму, приплюснутую у пиков, а спектрально он будет представлять из себя уже не один тон, а гармонический ряд, как минимум из двух элементов — основного, изначального тона и его второй или третьей гармоники.
Возникающие из‑за такого процесса тоны имеют гармоническую связь, то есть кратны по частоте основному тону. Связано это с тем, что периодичность добавляемых искажений всегда будет укладываться в периодичность подаваемого тона.
Раньше для измерения нелинейности системы на неё подавали тон, меряли уровень выходного сигнала, а затем вырезали из этого сигнала изначальный тон очень узким режекторным (notch) фильтром и после этого снова меряли уровень. И поскольку выходной сигнал идеальной системы, после обработки идеальным фильтром должен давать тишину, то в противном случае можно говорить о нелинейности системы. Проблема в том, что при таком измерении гармонические искажения смешиваются с шумовыми, а они имеют разные зависимости.
А вот более современные и технологичные системы уже позволяют отдельно измерять уровень каждой гармоники, отделяя, таким образом, гармонические и шумовые искажения, работая с более точными метриками. Делается это, естественно, с помощью быстрого преобразования Фурье (FFT — Fast Fourier Transform), операции, позволяющей разложить волновой сигнал на спектр.
И последнее важное замечание. Очень часто среди любителей и даже профессионалов можно услышать фразы типа: «Ха! Этот усилитель имеет уровень искажений 0,012%, это же за пределами порога слышимости!». При такой оценке они опираются на известное знание о том, что человек едва ли услышит такое малое количество искажений на однотональном сигнале. И последнее правда. Более того, естественные звуки уже, как правило, содержат в себе гармоники, поэтому добавление к ним дополнительных гармоник в крошечных пропорциях не будет услышано. Но такое знание нельзя так вульгарно экстраполировать на замеры усилителей на однотоновом сигнале, так как делается это для упрощения всей метрологии и поскольку усилители звука работают с музыкой, то есть с гораздо более сложным сигналом чем одиночный тон то даже относительно небольшие номинальные значения искажений, при измерении одиночным тоном, могут означать, что усилитель будет создавать слышимые искажения при воспроизведении музыки.
Итак, к делу! Я прогнал тестовые сигналы через свой аудиоинтерфейс с помощью каждой из исследуемых программ как в ручном режиме на разных частотах, так и шаговым или плавно меняющимся тоном (свиптоном), в зависимости от того, какой способ был доступен. Выходной уровень я выставлял на значение -12,2 dBFS, при этом входной уровень был -10,5 dBFS. На самом аудиоинтерфейсе не было задействовано никаких регулировок, входные и выходные уровни были выставлены в номинальное положение (0 дБ). Во всех программах я настроил работу через ASIO‑драйвер и частоту дискретизации 48 кГц с 24-битной глубиной. Во всём остальном, в чём это возможно, я также настроил каждую программу на схожие значения параметров, которые я опишу подробно далее. Отдельными синусами в ручном режиме измерения проводились на частотах 50, 100, 200, 400, 1000, 2000, 4000, 5000 и 6000 Гц, на этих же частотах была произведена оценка уровня искажений при замерах шаговыми тонами и свиптоном. Всё это сведено в таблицу, по которой построены соответствующие графики.
Как можно видеть на графике, разброс достаточно явный, но при этом можно различить некоторые тренды, так, например, большая часть софта показывает подъём уровня искажений с ростом частоты, особенно явно это прослеживается на частотах выше одного килогерца, что довольно типично для такого рода аппаратуры. Да, безусловно, уровень нелинейных искажений измеряемого аудиоинтерфейса по сравнению с усилителями мощности, — а значит и исследуемая разница между программами, — сейчас может показаться малозначительной, однако, во‑первых, для любых лабораторных работ мы должны стремиться к минимизации погрешностей и, во‑вторых, показанная разница между софтом может значительно вырасти при работе с менее линейными устройствами. Далее я кратко расскажу о каждой программе и покажу, как именно я проводил замеры в каждой из них.
Знакомство со сравниваемым ПО
ARTA/STEPS
ARTA позволяет достаточно прозрачно настроить весь измерительный тракт: отдельно задаются параметры аудиоинтерфейса, генератора и спектрального анализа. Для этого эксперимента я использовал режим Spectrum Analyser. Все выставленные настройки я показал на скриншотах.
Ключевыми параметрами здесь являются FFT 65 536 точек, окно Hann и восьмикратное линейное усреднение. В таком режиме анализатор будет усреднять восемь полных FFT‑окна, что будет снижать статистические флуктуации и некоторым образом сглаживать шумовую полку. Разумеется, можно выставить и большее количество усреднений, но нужно помнить, что при частоте дискретизации 48 кГц сбор одного полного FFT‑блока из 65 536 отсчётов занимает около 1,365 с.
Управление отображением довольно простое: справа от графика есть органы управления, а если щёлкнуть по графику ПКМ, то откроется дополнительное окно, в котором можно выставить границы окна отображения. В целом это довольно удобно, тем более, что можно обновить границы, не закрывая это окно, но немного не хватает более активной навигации по графику с помощью мыши. Нажатие ЛКМ по графику перемещает двумерный курсор, что соответствующим образом меняет легенду под графиком — там отображаются значения графика под курсором. Также под графиком в зависимости от типа входящего сигнала отображаются некоторые его параметры: уровень RMS и, в нашем случае, THD и THD+N, и именно отображаемые тут результаты THD я и вбил в свою таблицу выше.
Для автоматических измерений с переменными параметрами в пакете ARTA есть отдельное приложение STEPS, которое выглядит и управляется подобным образом, но там, однако, нет привычных настроек FFT‑окна, есть только выбор шага частоты синуса и время измерения каждого шага. По умолчанию это 1/12 октавы и 200 миллисекунд.
Сперва я провёл замер с шагом в 1/24 октавы и 200-миллисекундным временем измерения каждого шага, а затем попытался поднять время измерения так, чтобы оно соответствовало 8-кратной длительности 65536-размерного FFT‑окна, но обнаружил, что STEPS требует значение до 2000 мс, он всё же сохраняет настройку до 3000 мс и, даже несмотря на предупреждение об ошибке, всё равно работает с ним. Итак, второй мой прогон был с 1/24-октавным шагом с длительностью в 3000 мс на шаг. Результаты из обоих прогонов я занёс в таблицу.
SpectraPLUS‑SC
Настраивается с небольшими нюансами: так, сперва я полагал, что значение установки усреднений следует трактовать также как и в ARTA и REW: “2” означает усреднение двух FFT‑окон, «4» четырёх окон и так далее. Однако дальнейшие наблюдения за работой программы показали, что это явно не так. Для того чтобы разобраться я сильно увеличил область шума, — где наиболее хорошо видна работа усреднения и посчитал, за какое время при разных настройках уменьшение шумовых флуктуаций прекращается, и пришёл к выводу, что наиболее близким по времени к восьмикратному линейному усреднению является значение «200», также в линейном режиме усреднений. Этим значением настройки я и пользовался далее.
Управление графиком в SpectraPLUS производится через окно его настроек, где можно выбрать лимиты графика или через ползунки окна. Возможности тянуть график так же, как и у ARTA — нет. Хотя тут курсор уже двумерный: если его навести, например, на гармонику то он не только покажет её частоту по шкале X, но и уровень по шкале Y и сделает это не только в числах, но и графически. Также можно включить отображение отдельных дочерних мини‑окон, которые будут сообщать о текущих значениях THD, THD+N, SNR и IMD. Именно из окна THD я и брал значения для своей таблицы выше. А вот THD+N SpectraPLUS‑SC показывает очень далёкие от тех значений, что дают остальные программы. В замере показанном выше, значение THD+N отличается от значений в REW на порядок — 0,000263% против 0,0026%. Учитывая близость пиков продуктов гармонических искажений к шумовой полке, данное значение выглядит неадекватным. Кстати, это же касается и значения SNR: оно тут примерно на 20 дБ больше чем показывает REW.
Для замера шаговым синусом тут есть отдельное окно «THD vs. Freq» в нём можно также настроить несколько параметров среди которых размер шага, — который я установил в значение 1/24 октавы, — и частотный диапазон измерений. Я полагаю, что общие настройки FFT‑окна используются и в этом режиме измерений, хотя твёрдой уверенности насчёт этого нет, в частности потому, что настройки усреднений явно тут не работают — длительность тестового сигнала на каждой частоте составляет примерно две секунды и не меняется в зависимости от того, что я устанавливаю в поле «Averaging».
Полученные данные замеров могут быть экспортированы в CSV‑формат, откуда я и выхватил значения для своей таблицы.
RMAA
Процедура проведения замеров в RMAA построена несколько иным образом: тут за раз выполняется сразу несколько выбранных тестов. Для измерений THD одиночными тонами я оставил включённым только соответствующий тест, выставив нужный уровень и меняя настройку частоты для каждого прогона. Также в общих настройках я установил настройку FFT Size в значение «Best Quality». Каким‑то иным образом повлиять на качество замеров тут нельзя. Да, у RMAA есть функция анализа.wav файла, где имеется больше настроек, но, разумеется, измерение аудиоаппаратуры таким способом будет весьма неудобным.
Работа с графиками также организована чуть иначе: с одной стороны нет возможности задавать границы отображения через поля ввода, как это можно делать в Arta и SpectraPLUS‑SC, но с другой стороны на экран можно выводить сразу несколько графиков в своих окнах. Курсор не подсвечивается горизонтальными или вертикальными линиями как это сделано в других программах, но положение мышки всё же проецируется на график и его значения в точке этой проекции выводятся в качестве описания под графиком. Также при выделении области графика, она увеличивается, что в целом довольно удобно, но если выделить очень маленькую область, то программа вылетает не сохраняя никакие данные. Если я ничего не путаю, то на «семёрке» такого не было, эта проблема появилась на Windows 10 и сохраняется на Windows 11.
Как вы могли видеть на графиках выше, замер свиптоном на RMAA показал весьма отличающиеся от остальных программ результаты. В целях более удобного и понятного изложения материала, я вернусь к этой проблеме чуть позже, так как она требует детального разбора.
REW
Room EQ Wizard самим своим названием подталкивает к простой идее, что если он и годится для замеров аудиотехники, то это скорее его дополнительная функция. Основной способ измерения в REW это свиптон. Функциональное удобство такого замера состоит в том, что только по одному ему можно получить сразу несколько метрик: АЧХ; временные характеристики, представленные в виде разных типов графиков; а также нелинейные искажения в виде шумовой составляющей и гармонических искажений. Но насколько хорошо быстро пробегающий по всем частотам тон может показать искажения системы? FFT‑окно, с которым мы до этого возились, требует 1,37 секунды при размерности в 65 536 точек и частоте дискретизации в 48 000 Гц для каждого усреднения. Кажется удивительным, но свиптон, что не задерживается ни на одной частоте, а постоянно её наращивает, может с этим конкурировать.
Весь фокус в том, что перед любыми операциями над полученной записью свиптона, REW производит над ним операцию деконволюции, в результате которой получается импульсный отклик. Отклик идеальной системы — дельта‑функция. На отклике же неидеальной системы, такой как аудиосистема в комнате, справа от референсной точки образуется собственно импульсный отклик тракта, откуда REW и может получить АЧХ и временные характеристики системы, а в левую часть графика, — то есть до максимального пика отклика, — в результате деконволюции свиптона уезжают гармонические искажения, причём гармоники идут одна за другой: вторая, третья и так далее. Таким образом, спектр каждой гармоники может быть получен без необходимости долго «наполнять» FFT‑окно. Так как по сути та операция по выделению уровней отдельных гармоник из спектра полезного сигнала уже была сделана на этапе деконволюции. Подробнее об этом всём можно почитать в работе Swen Müller и Paulo Massarani — Transfer‑Function Measurement with Sweeps.
Что ж, проверим это на практике. Я установил в настройках самый длинный, 4M свиптон, который при частоте дискретизации 48 000 Гц имеет длительность ~87,4 с (4×1024×1024/48000). Максимальная длина обеспечивает наибольшее разрешение и наилучшее отделение от шума. Также для уменьшения шумовой полки можно включить повторения замеров. Каждое удвоение количества замеров уменьшает полностью случайный шум на 3 дБ, но такая операция требует, чтобы входное и выходное устройство имели единый тактовый генератор. И да, ещё один момент насчёт шума — замер свиптоном не покажет его уровень корректно, так как его уровень, — как я уже сказал, — зависит от длительности свиптона, поэтому с помощью одного только свиптона нельзя корректно получить значения динамического диапазона (S/N, ENOB и тому подобное) и THD+N. И поэтому на результатах замера свиптоном мы этого графика не видим:
Для того, чтобы сопоставить получившийся замер свиптоном с предыдущими замерами из других программ, я нанёс на график THD, полученный в REW, точки, соответствующие минимумам и максимумам полученных ранее значений THD для каждой частоты, — не считая результатов, полученных свиптоном в RMAA, — и соединил их прямыми линиями. Получился коридор значений, в который за небольшими исключениями укладываются результаты измерений свиптоном в REW.
При этом можно сказать, что график, полученный с помощью свиптона в REW располагается в нижней части коридора. Но не будем пока торопиться с выводами о том, говорит это о более высокой точности такого измерения или нет.
REW RTA (краткое введение)
Кроме замеров свиптоном Room EQ Wizard предоставляет средства для так называемого Real Time Analysis (RTA). Это отдельное окно, в котором выводится спектр получаемого сигнала и информация о нём. Тут же можно настроить свойства FFT‑окна, усреднения и другие вещи, связанные с RTA. Что интересно, открытие всех этих окон не прерывает сам процесс работы анализатора, некоторые параметры можно менять прямо на лету без обнуления показателей.
В качестве источника данных можно использовать сохранённый.wav файл или вход аудиоинтерфейса, при этом у REW есть свой генератор сигнала, который может работать в связке с RTA. Он способен генерировать разные типы сигналов и имеет богатые настройки, среди которых есть одна такая, которая очень сильно отличает REW от всех остальных программ. Ниже я изложу суть проблемы и как она решена в REW, а пока взгляните на окно генератора.
Проблема точности измерений
Объяснимые причины, по которым софт показывает разные значения THD я бы разделил на три категории: первая — это способность эффективно нивелировать шум, вторая — это разрешающие способности FFT и третья — особенности учёта гармоник. Про шум мы поговорим далее, а пока сконцентрируемся на разрешении FFT и учёте гармоник.
Несколько лет назад, когда я в очередной раз столкнулся с тем, что RMAA мне показал странные результаты, я решил пересчитать уровень THD самостоятельно на калькуляторе. Для того, чтобы точно считать уровень гармоник я максимально увеличил область пика основного сигнала. И обнаружил, что он не в точности соответствует заданному значению. На картинке ниже видно, что пик сдвинут чуть левее относительно отметки в 200 Гц.
То же самое, но чуть более наглядно видно и при исследовании графиков Арты. У неё к тому же курсор просто не устанавливается на круглые значения частоты, например вместо 200 Гц он ставится на 199,95 Гц.
Схожая картина наблюдается и при взгляде на график в SpectraPLUS‑SC. При этом, также как и у ARTA есть небольшой намёк — в таблице Peak Hold Values (на картинке справа) также подсвечивается значение не 200 Гц, а 199,95 Гц.
Те специалисты, которые хорошо знают, как производится быстрое преобразование Фурье конечно понимают в чём тут дело, — и я надеюсь, что они не сильно скучали, читая этот сумбурный текст, — FFT‑окно имеет наилучшее разрешение на частотах, кратных отношению частоты дискретизации к размеру FFT‑окна, то есть в нашем случае это 
и это число является обратным от требуемой длины аудиосемпла для наполнения FFT‑окна (
). Именно поскольку 
мы и видим там пик сигнала.
А теперь вернёмся к REW и обсудим одну из главных причин, почему она так хороша для замеров аудиоаппаратуры.
Подробный разбор особенностей RTA в REW
В генераторе сигнала Room EQ Wizard, что я показывал ранее, помимо прочих настроек, при генерации одиночных тонов имеется флажок «Lock Frequency to RTA FFT (64k)», который корректирует заданную частоту до ближайшей, кратной отношению частоты дискретизации к размеру FFT (65536). И что очень важно — помимо того, что эта настройка корректирует частоту, введённую в ручном режиме, но также и при автоматическом замере шаговым синусом.
![Настройки Stepped [Sine] Measurement в REW](https://habrastorage.org/r/w1560/getpro/habr/upload_files/faa/166/133/faa16613310b2ef7d416c37074c6f176.png "Настройки Stepped [Sine] Measurement в REW")
Такие автоматические замеры делаются в инструменте «Stepped [Sine] Measurement», который предоставляет несколько типов замеров, из которых нас сейчас интересует THD vs Frequency. Настройки тут, наверное, самые подробные по сравнению с аналогичными инструментами остальных программ.
Для начала я покажу, как выглядят замеры при установках, схожих с теми, что мы использовали ранее в другом софте: -12,2dBFS, 20–20000 Гц, 24 PPO , Окно Hann с размерностью 65 536 и восьмикратное усреднение. И через небольшой отрезок времени после нажатия на кнопку Start проявляется ещё одна важная особенность REW — прозрачность её работы. Если во время таких замеров будет открыто окно генератора то будет видно, какой сигнал и на каком уровне он его воспроизводит. Основное окно RTA тоже «живое»: оно показывает спектр поступающего сигнала и его анализ, а также график результатов предыдущих замеров серии. Кроме того, основным окном REW можно пользоваться во время проведения замеров: весь функционал по работе с данными остаётся доступным.
После того как замер окончен, его результаты попадают в общий список замеров в основное окно, откуда с ними можно работать; сохранены они могут быть как отдельно, так и вместе со всей пачкой.
Отмечу, что в Room EQ Wizard работа с графиками организована удобнее всего: тут есть возможность вручную вбить границы отображения через окно Limits, управлять ими с помощью привычных скроллбаров и кнопок увеличения и уменьшения масштаба по каждой шкале, а также управлять окном графика мышью четырьмя разными способами. Во‑первых, это увеличение и уменьшения масштаба сразу по двум осям колесом скроллинга, во‑вторых, это перетаскивание правой кнопкой мыши, в‑третьих, это векторный зум через среднюю кнопку мыши и в‑четвёртых, — и это сразу две функции в одной, — это выделение области через Ctrl+RightDrag, которое, мало того, что даёт возможность кликнуть по выделенной зоне и увеличить её до размеров окна, но более того она указывает размер выделения по осям в заданных единицах измерения.
И да, по поводу единиц по шкалам — тут самые богатые возможности по их выбору. Особенно полезны шкалы dBr (или dBc, показывают шкалу в децибелах относительно полезного сигнала) и%. А при работе с графиками THD/IMD/TD vs Level при оценке качества работы усилителей, удобно переключать шкалу X на вольты или ватты. Разумеется, для того, чтобы они отображались корректно, надо откалибровать чувствительность входа или генератора и указать сопротивление нагрузки.
В каждом слоте сохраняется техническая информация о настройках замера, также его можно переименовывать и добавлять описание от себя. При этом поле описания не имеет ощутимых ограничений по объему текста, что по сравнению с RMAA ощущается как триумф удобства — мало того, что всю самую основную информацию REW автоматически сохраняет в информацию о замерах сама, так кроме этого есть возможность дополнить её без видимых ограничений. Плюс к этому, как я уже говорил, замеры можно сохранять пачкой в один файл и при работе с замерами из разных файлов имена исходных файлов доступны как свойства — по ним в частности можно отфильтровывать замеры при одновременной работе с графиками разных замеров (Overlays)
Сравнение результатов Stepped Sine и Sweeptone и некоторые их улучшения
Кстати, насчёт этих самых Overlays — они позволяют совместно работать с графиками не только снятыми в разных условиях, например при разной частоте дискретизации, но и разными способами. Например, можно вывести на одно окно графики, сделанные шаговым синусом и свиптоном.
Как видно на графиках, результат измерений свиптном на частотах ниже одного килогерца хоть и более подвижный, но в целом он сосредоточен ниже, чем замер шаговым синусом. Связано это, по‑видимому, с уровнем шума, который мешает точно оценить уровень гармонических искажений. Возможно ли как‑то улучшить замеры, отодвинув шумовую полку? Да и при чём как в случае со свиптоном, так и с шаговым синусом. В первом случае, как я писал ранее, есть возможность сделать повторяющиеся замеры с автоматическим усреднением. Повторюсь, что работает это только тогда, когда входное и выходное устройства имеют общий тактовый генератор. А для замера шаговым синусом есть возможность так называемого когерентного усреднения (coherent averaging). Оба способа уменьшают шумовую полку на 3 дБ при каждом удвоении количества прогонов, так как работают на общем принципе — выявления случайной компоненты в сигнале.
По поводу того, что уровень шума при замере свиптоном хоть и связан с реальным шумом исследуемого прибора, но не может быть использован в качестве метрики я уже говорил ранее. А вот с когерентным усреднением всё сложнее: с одной стороны при строгом применении метода получаемый уровень шума, разумеется не годится для использования в качестве метрики. И об этом прямо говорится в документации к стабильной версии REW и в её интерфейсе. Однако, в бета‑версии алгоритм доработан. Теперь он показывает шумовую полку и метрики N, THD+N, N+D, основываясь на обычном усреднении, поэтому они имеют валидные значения.
Итак, ниже на совмещённом графике я разместил результаты замеров THD выполненные с помощью (нумерация связана с этапами проведения предварительных замеров и поэтому начинается не с единицы):
4. Однократного 4M‑свиптона;
5. четырёхкратного 4М‑свиптона;
6. шагового синуса, 6 замеров на октаву с двухкратным усреднением (тут и далее использовано окно Hann размерностью 65536);
7. шагового синуса, 24 замера на октаву с восьмикратным усреднением;
8. шагового синуса, 24 замера на октаву с восьмикратным когерентным усреднением;
Те неопределённости, которые создавал шум и из‑за которых одинарный замер свиптоном давал такой подвижный график, успешно нивелируются когерентными усреднениями или повторами свиптона и уточняют уровень искажений примерно на 3 децибела. А теперь вернусь к остальным программам и посмотрю, можно ли там что‑то улучшить в настройках.
RMAA — более детальный взгляд на измерение одиночным тоном
Теперь, вооружённые новой информацией, мы можем попробовать заставить работать RMAA чуть лучше. Для чистоты эксперимента я провёл четыре замера на частоте 200 Гц и четыре на частоте 199,95 Гц и не увидел выразительной разницы: в обоих случаях значения колебались от 0,00027 до 0,00029%. Ниже на скриншоте все восемь слотов RMAA заполнены: четыре из которых это замеры на 200 Гц и четыре — на 199,95 Гц. Тут же я вывел график спектра одного из замеров на 199,95 Гц и числовые результаты его анализа. И рядом я разместил спектральный график аналогичного замера в REW также с числовыми результатами. При этом я разместил и смасштабировал оба окна так, чтобы их Y‑шкалы совпадали и их было легко сравнивать.
И тут я хочу обратить ваше внимание вот на что — при значительно более выраженной второй гармонике на ~400 Гц на графике REW, числовые значения THD там ниже, чем в RMAA, график которой выглядит чище. Поскольку формула расчёта THD известна, а REW указывает, что учитывает гармоники вплоть до 50-й и даже отдельно указывает уровень до девятой включительно, то я смог проверить эти значения и они у меня сошлись. А при попытке сделать то же самое с RMAA — нет. В случае с последней я учёл все гармоники до частоты Найквиста‑Котельникова (24 кГц) и всё равно у меня получалось значение меньше чем выдаёт RMAA. Примерно 0,00024% против 0,00029%. По опубликованному спектру и доступной документации мне не удалось воспроизвести численное значение THD, выдаваемое RMAA, суммированием видимых гармоник до частоты Найквиста. Это не доказывает ошибку алгоритма, но показывает недостаточную прозрачность методики: пользователь не может независимо проверить, какие компоненты и с какими правилами вошли в итоговую метрику.
Я не раз сталкивался с тем, что результаты замеров в RMAA невозможно сопоставить с другими замерами из внешнего мира и/или представить их этому внешнему миру. Результаты программ нельзя считать строго взаимозаменяемыми до тех пор, пока не согласованы определение THD, диапазон гармоник, окно, полоса анализа, длительность измерения и способ усреднения. И разумеется чем больше мы знаем о внутренних алгоритмах и стандартах, на которые опирается программа, у нас больше возможностей это сделать. Уровень документированности RMAA самый слабый из всех рассматриваемых программ и можно наглядно увидеть к какой туманности это приводит. Посмотрим теперь, можно ли как‑то улучшить работу ARTA на основе того, что нам стало известно.
Более подробно об особенностях ARTA
Из всего обозреваемого софта, при замерах одиночными тонами наибольшее значение искажений THD на частоте 50 Гц показала ARTA: 0,00051% против 0,00034% у RMAA, 0,00024% у SpectraPLUS, и REW в зависимости от настроек показывает от 0,00015% до 0,00022%. Примечательно, что ARTA STEPS показала на этой частоте минимум — 0,000121%.
Связана ли эта проблема с тем, что я измерял тестовый сигнал на частоте 50 Гц, а не на 49,8047 Гц? Давайте посмотрим. На изображениях ниже показаны два замера на этих частотах.
Форма пика сильно изменилась, но значение THD хоть и уменьшилось, но всё ещё значительно выше показателей этой метрики у других программ. Для того чтобы разобраться в таких разночтениях, я обратился к мануалам ARTA и STEPS и обнаружил, что если у первой никак не указан предел гармоник, которые учитываются при расчёте THD, то у второй этот предел обозначен 12-м порядком. По‑видимому, основная разница берётся отсюда.
Но я, всё же решил не останавливаться и проверить, как ARTA считает THD. Для этого я выгрузил средствами Арты спектр замера в CSV‑файл и выделил оттуда значения уровней, приблизительно кратные 49,8046 Гц и рассчитал по ним уровень THD. Сначала я выполнил эту операцию до 12-й гармоники, а для остальных я взял наугад пять в верхней части спектра и, усреднив, умножил их квадраты на 469, получив, таким образом, приближенное значение для всех 480 гармоник. Но после того как я получил в результате этой операции значение в 0,00038% против 0,00048%, которые показывала ARTA я решил всё же учесть все гармоники. Для этого мне потребовалось выделить из CSV‑файла значения уровня всех гармоник. Руками я этого, естественно, делать не стал, а воспользовался простеньким скриптом. В результате такого уточнения я получил значение 0,00039%, которое всё ещё отличалось от того, что мне показала Арта.
Когда я проверял глазами выгруженный CSV‑файл, я заметил, что иногда наибольший уровень сигнала находится на частоте не более близкой к кратной фундаментальной, а соседней. Как, например, вот тут. Кратная частота должна быть 298.828125, поскольку это значение равно произведению 
, однако, мы видим больший уровень на частоте 298,096. Видимо, поэтому мои расчёты и не сошлись с показателями Арты.
Для того, чтобы убедиться в том, что эта особенность имеет место, я сгенерировал сигнал из двух тонов: один на частоте 49,8047 Гц, а другой на 498,047 Гц. С разницей уровней примерно в 40 децибел, что соответствует одному проценту искажений. Подаваемый сигнал я анализировал в REW и в Арте:
Обе программы показывают одинаковое значение в 0,99% THD. Но по мере того, как я начал повышать частоту второго тона это единодушие начало разрушаться. При 499 герц REW не изменила своих показателей, а Arta снизила их до 0,93%. При 500 герц REW показывала уже 0,33%, а Arta — 0,92%. Ну и при частоте в 501 герц REW показывала уже 0,0023% при сохраняющихся 0,99% у Арты:
Затем я попробовал задать вторую частоту ровно посередине между шестой и седьмой гармониками: 
.
И тут мы видим, что хоть ARTA и показывает значение, намного большее чем должна, но всё же она явно не учитывает вообще любые пики в качестве гармоник. Но несмотря на это я всё же считаю, что в этом сравнении ARTA явно проиграла и потому, что у неё меньше регулировок и потому, что её показатели не соотносятся с другой программой этого же пакета STEPS и потому, что при расчёте THD всё же должны учитываться именно продукты гармонических искажений. По определению, THD рассчитывается как отношение квадратного корня суммы квадратов уровней гармонических составляющих, целых кратных фундаментального тона: 2f, 3f, …, nf к уровню фундаментальной компоненты. Частоты, не входящие в этот ряд, — это шум или интермодуляция, они должны учитываться либо в THD+N, либо в отдельных метриках. Если алгоритм воспринимает случайный пик на частоте, не являющейся круглой гармоникой, как вклад в THD, он завышает метрику при внешних наводках и делает результаты плохо сопоставимыми с другими приборами, где строго соблюдается это определение.
Старается ли STEPS попадать в частоты, кратные разрешению FFT?
STEPS из пакета ARTA показала одни из самых низких значений THD на частотах от 50 до 400 Гц. На самый первый взгляд могло показаться, что это связано с высокой точностью работы алгоритма программы. Но по мере изучения данного вопроса становится ясно, что это как минимум связано с тем, что она учитывает наименьшее количество гармоник — всего 12, что особенно критично на низких частотах: от 50 Гц их умещается аж 480 до 24 кГц, все из которых, судя по всему, пытается учитывать ARTA. Но насколько хорошо STEPS учитывает несовершенства FFT‑окна? В выгружаемом Степсом CSV‑файле с результатами измерений частоты не соответствуют частотам, кратным шагу разрешения FFT‑окна в 0,732421875 Гц. На всякий случай я решил перехватить тестовый сигнал во время работы STEPS, чтобы убедиться в этом.
Так что, как мы можем видеть, алгоритм измерения шаговым синусом тут построен неоптимально. Видимо, именно поэтому, график THD vs. Frequency, формируемый STEPS сначала сильно проседает относительно других, а затем, — выше одного килогерца, — движется заметно выше остальных. Ну и про невозможность подробно настраивать измерения я уже писал выше.
Пробую улучшить точность измерений в SpectraPLUS‑SC
Те наблюдения, что были показаны ранее почти не оставляют мне повода сомневаться в том, что при генерации тестовых тонов, кратным отношению частоты дискретизации к размеру FFT‑окна, SpectraPLUS‑SC будет рисовать более точный график и показывать меньшие значения искажений, но давайте проверим это. Ниже два графика, один построен на анализе тестового сигнала в 200 Гц, а второй — 199,9512 Гц.
Да, всё как и ожидалось — визуальное улучшение графика и небольшое изменение значений THD и THD+N. Правда интересующий нас THD всё ещё немного выше чем в REW: 0,00020% против 0,00019%. Кстати, в SpectraPLUS‑SC также имеется режим векторного усреднения, который предназначен для уменьшения шумовой полки. Попробуем его. Важное замечание — для работы такого усреднения обязательно включить Triggering. Без него SpectraPLUS‑SC будет усреднять некорректно.
Тут я увеличил масштаб, так как усреднённая шумовая полка заметно провалилась за пределы ранее выставленного диапазона. И упал не только шум, но и значение THD, практически сравнявшись со значением в REW: 0,00016% против 0,00015%. Пожалуй, это пока единственный раз, когда удалось добиться очень близких значений. Также замечу, что при тесте на двух тонах 49,8047 Гц и 501 Гц, SpectraPLUS‑SC также показывает около одного процента искажений:
А что с замером на шаговом синусе THD vs. Frequency у SpectraPLUS‑SC?
Выгружаемые из замера THD vs Frequency данные в SpectraPLUS‑SC содержат значения на частотах, близким к кратным 48000/65536. Однако тестовый сигнал, который генерирует SpectraPLUS‑SC при данном замере, не обладает данными свойствами:
Отсюда неудивительно, что результаты таких замеров сильно отличаются от того, что показывает REW. На изображениях ниже график THD vs. Frequency, полученный в SpectraPLUS‑SC и моё приблизительное совмещение c аналогичными графиками из REW.
Учитывая скудность настроек и документации, отсутствие отображения отдельных гармоник и показанные выше проблемы, рассматривать этот инструмент в качестве сколько‑нибудь серьёзной альтернативы аналогичному инструменту в Room EQ Wizard не приходится.
Что не так со свиптоном в RMAA
Когда я увидел результаты замеров свиптоном в RMAA я сперва подумал, что он показывает такие высокие значения из‑за того, что генерируемый сигнал слишком короткий. Для того, чтобы проверить это, я выбрал в RMAA только один свиптон‑тест и выгрузил тестовый сигнал в DAW, чтобы проверить его длину. И каково же было моё удивление, когда я обнаружил, что он имеет плавно уменьшающуюся амплитуду к высоким частотам! Я даже подумал, что это, вероятно, ошибка выгрузки и с помощью встроенного в аудиоинтерфейс анализатора проверил как ведёт себя сигнал во время теста:
И он действительно обладает уменьшающейся с ростом частоты амплитудой! Разумеется, такой сигнал не может служить основой для корректных измерений нелинейных искажений, так как сама природа нелинейности связана с уровнем. Любой нелинейный прибор по определению будет показывать разный уровень нелинейных искажений в зависимости от уровня. Использование затухающего свиптона для измерений THD мне совершенно непонятно.
И для наглядной демонстрации покажу два графика, полученных в RMAA с помощью свиптона. Один на уровне -3 dBFS, а второй на уровне -12,4 dBFS. Поскольку общий уровень такого замера невозможно регулировать средствами самой RMAA, я это сделал средствами своего аудиоинтерфейса. В обоих случаях график искажений поднят на 50 дБ средствами RMAA, чтобы он помещался в видимую область.
Внимание — слева график, полученный с номинальным уровнем -12,4 дБ, а справа -3 дБ. Почему же левый график показывает больший уровень искажений, когда должно быть наоборот? По‑видимому, из‑за того, что свиптон, постоянно опускаясь по уровню в какой‑то момент не даёт увидеть искажения за шумовой полкой. Это наглядно можно проверить с помощью REW. Я отловил уровень сигнала в момент его прохождения частоты в один килогерц — он составляет примерно -15,8 дБ относительно низких частот. На основании этого значения я провёл измерения в REW на уровнях -18,8 и -28,2, что соответствовало уровням свиптона в RMAA на частоте 1 кГц в приведённых выше замерах. Я использовал 1М свиптон, что близко по размеру свиптона в RMAA. И вот, что у меня вышло:
Картина схожая: с уменьшением уровня сигнала, показываемый уровень искажений увеличивается. Разница тут в том, что REW позволяет увидеть, что это связано с шумовой полкой. Ниже покажу, как на уровне -28,2 дБ графики отдельных гармоник тонут в шумовой полке, а на уровне -18,8 дБ они всё же немного из неё вырывается, особенно на ВЧ, и показывает более адекватные значения.
Не THD единым
Поскольку реальный музыкальный сигнал исключительно редко состоит только из одного тона, нас гораздо больше интересует поведение аудиосистемы на сложных сигналах. Измерения THD, безусловно, позволяют судить о нелинейности системы, но, к сожалению, это всё‑таки очень упрощённая метрика. К тому же для получения полной картины очень желательно измерять исследуемое оборудование как и в широком частотном диапазоне, — то есть так, чтобы гармоники от тестовых сигналов частотами до 20 кГц тоже регистрировались, — так и, в некоторых случаях, заглядывая за шумовую полку, хотя это касается больше измерения акустических систем. Но тем не менее именно для того, чтобы продемонстрировать возможности программ я и построил свои измерения так, чтобы шумовая полка мешала в части спектра получить точные значения THD.
Для того чтобы заставить аудиоустройство выдавать продукты искажений более охотно и в некоторых режимах выдавать более наглядную спектральную картину, можно подавать на исследуемый прибор сразу несколько тонов. На практике чаще всего используются замеры на двухтональном сигнале (Dual Tone) и на многотональном (Multitone) сигнале, состоящем из нескольких десятков тонов.
Продемонстрирую практичность измерений на двухтональном сигнале. При исследовании прибора одиночным тоном с частотой дискретизации в 48 кГц график THD vs. Frequency сильно просядет после 8 кГц, — так как третья гармоника выйдет за частотный диапазон, — и полностью обвалится после 12 кГц, так как и вторая гармоника выйдет за частоту Найквиста‑Котельникова и не будет регистрироваться. Однако, аудиоприбор, очевидно, должен воспроизводить частоты и выше 12 кГц и его нелинейное поведение также будет сказываться на сигнале. И в этом несложно убедиться, подав на него два тона на 19 и 20 кГц:
Обзор возможностей программ по измерению IMD с помощью двухтонального сигнала
Усложнение тестового сигнала значительно увеличивает требования к программному обеспечению. Помимо непосредственной точности работы на первый план также выходят отражение принципа расчётов в мануале и наличие различных метрик при анализе сигнала. Здесь, в отличие от замеров THD у меня не получилось бы разгадать особенности поведения той или иной программы при подаче на неё различных сигналов. Во всяком случае, это было бы сделать гораздо сложнее. Поэтому в этом разделе я ограничусь разбором возможностей программ, двигаясь как бы по пути прохождения сигнала от генерации до отображения на спектрограмме и его анализа. Но, как мне кажется, это будет достаточно наглядно.
Генерация двухтонального сигнала
В генераторе сигнала Room EQ Wizard всё очень удобно и наглядно: есть список стандартных сигналов из восьми штук, не просто с указанием частот и соотношения уровней, но и с указанием, собственно стандартов: SMPTE, DIN , CCIF, AES, TDFD и кроме этого есть возможность задать частоты и соотношения уровней тонов вручную. И ниже имеется задатчик уровня, на разных шкалах и само управление генератором. Кстати, напомню, что все эти настройки также доступны в средстве Stepped Measurement где любые из этих сигналов можно генерировать в автоматическом режиме в замере IMD vs Level.
Ни одна другая исследуемая программа не даёт и близко таких возможностей.
Предустановки есть только у Арты и ограничены только двумя типами сигналов. Самая неудобная схема работы у RMAA: там настройка уровня сигнала совмещена с настройкой соотношения сигнала, поэтому если понадобится сделать серию замеров на разном уровне то придётся сделать несколько неудобных операций, через небольшие отрезки времени. В то время, как в REW можно просто задать параметры для измерения в несколько кликов и запустить автоматический процесс измерений.
Захват двухтонального сигнала, настройки FFT
Сначала кратко поясню, что мы конкретно измеряем. При одновременном прохождении через нелинейную систему двух и более тонов она рождает не только гармоники от этих тонов, но и тоны с частотами, равными суммам и разницам некоторых комбинаций из чисел, кратных частотам, поступающих в систему тонов. Тут я повесил таблицу из мануала REW со списком этих компонентов. Эти искажения называются интермодуляционными.
Также в мануале Room EQ Wizard имеются рекомендации по выбору типа FFT‑окна для работы с интермодуляционными искажениями. Больше всего рекомендуется использовать окно Cosine sum 9–235 и совсем не рекомендуется Hann, Blackman‑Harris 4 и Flat‑Top.
Я посравнивал некоторые типы окон и действительно, Cosine работает заметно лучше, чем Hann. Его боковые лепестки заметно меньше и оно точнее отлавливает уровень компонентов сигнала.
И несмотря на то, что уровень шума при использовании окна Hann оказывается ниже, это не оказывает влияние на общее значение TD+N.
Мануал SpectraPLUS‑SC предлагает использовать окно Hann, как раз и мотивируя это тем, что оно хорошо справляется с шумом, что довольно забавно, так как SpectraPLUS‑SC не имеет корректных средств анализа TD+N, но об этом чуть позже.
В мануале Арты я не нашёл рекомендаций по выбору FFT‑окна и поэтому сделал этот выбор сам — Kaiser 7.
Ну и, как вы понимаете у RMAA особо ничего не понастраиваешь: всё, что я мог, я уже настроил, а в мануале аббревиатура IMD встречается только один раз, в контексте перечисления типов замеров.
Анализ измерений IMD
Для разных типов двухтональных сигналов используются разные способы расчёта коэффициентов интермодуляционных искажений: Pwr, TDFD, AES и DIN (SMPTE). Они подробно описаны в мануалах REW и ARTA. При этом REW использует все четыре стандарта и всегда подсвечивает отдельные компоненты искажений, а Арта работает только c Pwr и DIN (SMPTE) и при некоторых замерах показывает значения двух компонент.
Значение TD+N показывает только REW и RMAA, при этом в RMAA эта метрика называется IMD + noise, но её значения в целом бьются с показателями TD+N у REW. Собственно, кроме этого RMAA показывает только А‑взвешенное значение этой же метрики IMD + noise (A).
Ну, а SpectraPLUS‑SC показывает только одно значение IMD, похоже рассчитываемое по методу Pwr, так как только при работе с сигналами, которые должны обрабатываться этим методом, показания СпетраПлюс бьются с REW. При замере, например SMPTE‑сигнала SpectraPLUS‑SC показывает значение на порядок ниже REW.
К слову, когда ARTA работает в доступном ей режиме, её показатели хорошо соотносятся с REW. А поскольку АРТА также хорошо документирована, есть уверенность в том, что это не совпадение.
Из всего этого выходит, что REW единственная может работать со всеми типами двухтональных сигналов, показывает больше всех метрик, да ещё и имеет возможность производить измерения интермодуляционных искажений в автоматическом режиме.
Но как же дела обстоят с замерами на сигналах, которые ещё ближе к музыкальным?
Замеры на многотональных сигналах
Многотональный (multitone) сигнал, как нетрудно догадаться из названия, состоит из множества тонов. И из всех тестовых сигналов он наиболее близок к широкополосному музыкальному материалу. Такие сигналы имеют белый или розовый спектр. То есть тоны в них имеют либо одинаковую амплитуду, либо уменьшающуюся с ростом частоты. Многотональный сигнал с белым спектром обычно используется для измерений усилительной техники, а сигнал с розовым для измерений акустических систем (громкоговорителей).
Из всех обсуждаемых программ только Room EQ Wizard и ARTA могут работать с такими сигналами, при этом функционал REW гораздо богаче: тут есть возможность задавать спектр сигнала, ширину полосы и шаг. Шаг может быть как линейный, так и логарифмический, причём во втором случае можно распределять тоны по октавам или по декадам. Кроме этого есть ещё особое распределение тонов, при котором должны уменьшаться интергармонические искажения. При всех методах распределения тонов кроме последнего, есть возможность регулировать плотность тонов. Также режим измерения многотональным сигналом может быть автоматизирован в Stepped Measurement. Там можно получить график TD+N vs Level.
ARTA может генерировать многотональный сигнал только белого спектра и только с октавным распределением. Плотность и ширина полосы регулируются.
В мануалах REW и ARTA процесс измерения искажений на многотональном сигнале описан достаточно подробно и в обоих случаях говорится, что каждый тон должен точно попадать в частоту наивысшего разрешения FFT (так называемый. FFT bin), а при этом саму оконную функцию надо отключить — в REW этот режим окна называется Rectangular, а в ARTA — Uniform. В мануалах, при этом, мера, определяющая степень искажений при таком измерении TD+N, описана почти слово в слово:
Я настроил генераторы обеих программ одинаково: 6 тонов на октаву в частотном диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Усреднение я сперва установил одинаковое, но после того как я увидел, что у ARTA очень медленно опускается шумовая полка при усреднениях и, соответственно, медленно стабилизируются показатели, я решил дать ей фору и установил 64 усреднения против восьми в REW. И всё равно ARTA показывает несколько большие значения.
Тут я могу, ориентируясь только на то, что показания REW стабилизируются быстрее, предположить, что её измерения точнее.
Также в актуальной бета‑версии REW в сохранённых замерах многотональным сигналом можно посмотреть спектр искажений отдельно от подаваемого сигнала:
Несколько слов о SpectraPLUS в контексте измерений многотональным сигналом
SpectraPLUS‑SC имеет режим генератора «Multiple Tones» и именно в нём я генерировал сигналы до этого, так как однотонального режима с выбором частоты, как и двухтонального режима эта программа не имеет. Но этот режим позволяет генерировать только до 10 одновременных тонов. Ну и вообще Спектра не умеет получать из такого сигнала значение TD+N.
Актуальность рассматриваемых программ или почему я не стал рассматривать измерительный комплекс Шмелёва
Из всех рассмотренных программ Room EQ Wizard обладает самыми выдающимися дополнительными качествами: она очень хорошо документирована, во многом ссылается на актуальные и современные стандарты ANSI/CTA, IEC и AES, имеется живое и активное комьюнити, в котором также участвуют её разработчики, выходят новые бета‑версии, о некоторых крутых возможностях которых я расскажу чуть ниже. Базовая версия с бо́льшей частью функционала условно‑бесплатна. В этой статье я демонстрировал только те функции, что доступны в условно‑бесплатной стабильной версии, за двумя исключениями, о которых я оговорился по ходу, а именно: корректный расчёт THD+N при когерентных усреднениях и корректное отображение спектра искажений при замере многотональным сигналом. Также стоит сказать, что REW написана на Java и доступна под Windows, MacOS (Intel и ARM) и Linux.
В 2024 году разработчики ARTA объявили о закрытии компании и окончании работы над программой, сделав её последнюю версию бесплатной. У неё также довольно хороший мануал, написанный в академическом стиле, который ссылается на 67 документов.
SpectraPLUS‑SC платная и уровень документации у неё заметно ниже.
RMAA не обновлялась с 2018 года. Официальное комьюнити также не самое живое. Базовая версия программы бесплатная, но она имеет чуть урезанный функционал по сравнению с платной. Свои тесты я проводил в платной версии. Мануал RMAA содержит всего 13 783 символа (против 491 041 у REW и 375 663 у ARTA), размазанных на 17 страниц.
И вот на фоне всего этого измерительный комплекс Шмелёва, написанный ещё в середине нулевых, воспринимается скорее как музейный экспонат. И к сожалению, ввиду смерти её автора Олега Шмелёва, таковым, в общем‑то и является. Программа имеет обаятельный и ностальгический интерфейс, но к сожалению, совершенно неактуальна. Хотя мануал к программе также довольно наукоёмок и, возможно, поможет кому‑то разобраться в теме лучше.
Но есть и хорошие новости из русскоязычного пространства. В августе 2026-го года, то есть буквально месяц назад, один из пользователей форума радиолюбителей Вегалаб воскликнул «Хватит это терпеть!», — если я правильно его понял, терпеть ему тяжело многооконный интерфейс REW, — и начал бодро пилить свою собственную программулину для замеров искажений аудиоустройств под названием MetrixRTA. Основная её идея в том, чтобы делать всё прямо в одном окне.
Узнал я, конечно, о ней не случайно, а в результате своего рисёрча в рамках написания этой статьи, но всё же произошло это уже в тот момент, когда я статью почти дописал. И сперва я кинулся анализировать MetrixRTA со всех сторон и сравнивать с возможностями REW, но понял, что подробно разбирать её сейчас будет несправедливо. Проект активно развивается, видно, что автор принимает замечания и пожелания от пользователей и быстро на них реагирует, поэтому фиксировать её текущее состояние с моей стороны было бы просто неправильно.
Как бы сильно мне ни нравилась REW, я всё же отдаю себе отчёт в том, что я действительно мог за эти годы разобраться в её интерфейсе, хорошо выучить сочетания горячих клавиш и другие особенности. Возможность проводить разнообразные измерения в одном окне всё же кажется мне интересной. Но пока MetrixRTA достаточно сыра, местами показывает некорректные значения и явно недотягивает по функционалу до Room EQ Wizard. Кстати, хочу рассказать ещё кое о чём.
И ещё две крутые особенности Room EQ Wizard, о которых нужно знать
Во‑первых, совсем недавно в бетаверсии REW появилась поддержка API. Таким образом функциональность программы можно встраивать в большие и маленькие измерительные комплексы, объединяя её с роботизированными стендами, программируемыми источниками питания, динамическими нагрузками, тепловизорами и так далее. И, кстати, мне уже известен один пример такой интеграции. Надеюсь, что скоро её автор поделится с нами своей разработкой на Хабре. Стоит сказать, что API доступен только в профессиональной платной версии, но лицензия на такую версию стоит не очень дорого — всего $100.
И, во‑вторых, ещё одна не менее крутая, недавно добавленная возможность делать замеры на основе FSAF. Механизм описан тут и вот тут, и также имеется портированный код на Java. Метод хорош тем, что позволяет быстро измерить нелинейные искажения системы широкополосным сигналом, например белым или розовым шумом или даже куском песни. Ограничение метода состоит в том, что он очень сильно восприимчив к шуму и к любым различиям в тактовых генераторах входного и выходного устройств.
Однако, взгляните, на то, как можно быстро и наглядно оценить разницу в нелинейном поведении двух усилителей:
Замеры на многотональном сигнале показывают схожие результаты, однако, ввиду того, что там искажения визуально неотделимы от шума, читать их сложнее. Тут же всё намного нагляднее и гораздо проще фиксировать малейшую разницу, например, при изменении нагрузки, теплового состояния усилителя и тому подобное
Выводы
Среди рассмотренных программ ни одна не показала такого сочетания корректности работы, гибкости настроек и их описания в мануале как Room EQ Wizard. И лично для меня только этого уже было бы достаточно для выбора в её пользу.
Однако, кроме этого REW также обладает самой продвинутой автоматизацией замеров и удобным интерфейсом. Также её активная разработка и подвижное комьюнити делает эту программу самой актуальной в этой области.
Надеюсь, что этот материал будет полезен тем, кто ищет инструмент для измерения аудиоаппаратуры. Или послужит почвой для пересмотра уже используемого инструмента.
Не забудьте сегодня послушать хорошую музыку и заглядывайте ко мне в телегу, постараюсь тут делиться всякими крупными вещами, а там мелкими!
KioskNews shows a cleaned-up reading view extracted from the publisher’s page — the original always lives on their site, not ours.