[Smaart 官方文件] 為Smaart系統挑選設備

原始連結

目錄

1. 引言 Introduction

2. 選擇電腦 Choosing A Computer

3. 選擇錄音介面 Choosing an Audio Interface

   1. 音頻驅動程序 Audio Drivers

   2. 遠程控制和增益報告 Remote Control and Gain Reporting

4. 選擇測量麥克風 Choosing a Measurement Mic

   1. 麥克風校正文件 Mic Correction Files

   2. 全向麥克風類型 自由場 擴散場 壓力場 Omnidirectional Microphone Types: Free Field, Diffuse Field, Pressure Field

5. SPL測量的特殊考慮事項 Special Considerations for SPL Measurement

   1. 聲級校準器 Sound Level Calibrators

6. 示例測量裝置設置 Example Measurement Rig Setups.

   1. 2x2音頻接口 2x2 Audio Interface

   2. 多通道IO Multi-channel IO

   3. 網絡IO Network IO

引言

Smaart®是一款基於軟件的音頻分析器。與基於硬件的、成套的測量系統不同，Smaart可以與各種硬件選項一起使用，以適應多種測量應用。沒有通用的Smaart裝置 - 每個用戶必須配置一套適合其個人需求和預算的系統。

本文檔旨在作為一份指南，幫助用戶更好地理解一些相對優點和與Smaart基礎測量系統的許多組件選擇相關的折衷。這將幫助你在選擇特定設備時做出成本效益高的選擇針對特定應用。

一個完整的Smaart測量系統由三個主要部分組成：

1. 主機電腦（信號處理）

2. 音頻接口（信號獲取）

3. 測量麥克風（聲學探測器）

對於這些組件中的每一個，你需要的是你如何使用（或打算使用）Smaart的功能。裝置是否需要足夠堅固和快速部署以適用於巡演，還是它將放在工作台上？硬件是否需要安裝在機架上，還是適合放在背包中？考慮一下你的需求和優先事項，以便作出明智的設備投資，最終擁有適合工作的正確工具。

本文檔將探討上述每個類別中的一些考慮因素。更多有關如何操作Smaart軟件、測量理論和

應用，請參閱Smaart v8用戶指南。

選擇電腦

Smaart軟件支持macOS和Windows操作系統。兩個平台上的軟件功能相同。目前完整版本的Smaart無法在移動設備操作系統上運行。

如果您已經擁有一台電腦，不確定它是否能夠滿足您對Smaart的要求，最確定的方法是下載軟件的演示版本並試用它。有關演示版本的詳細信息以及下載方式，可以在這裡了解。

一些額外的考慮事項：

• 選擇一台新電腦用於Smaart時，請記住，Smaart幾乎可以在所有現代的“辦公室”和“工作站”電腦上流暢運行，儘管性能更強大的電腦可以允許進行更多要求更高的測量工作，同時進行更多的測量。

• Smaart在圖形方面要求相對較高，尤其是在繪制多個實時圖表時，這可能會在“上網本”或其他具有基本或集成圖形處理器的輕型電腦上形成瓶頸。重要提示：

• 購買新電腦時，建議在CPU（中央處理器，計算機的“大腦”）、GPU（圖形處理器，或“顯示卡”）和RAM（內存）方面超額規格，以最大程度延長電腦的有用壽命。

• 我們發現一些在筆記本電腦上運行時Smaart崩潰的問題，這些筆記本電腦使用Intel HD/UHD 600內置圖形（可能是使用相同驅動程序的任何其他Intel系列芯片也有此問題）。我們建議避免使用Intel內置圖形，因為在使用AMD和NVidia顯示卡時不會發生崩潰。

• 如果您計劃使用“一個大小適合所有”的電腦，則重要考慮其他應用程序的處理要求，特別是如果您計劃同時運行多個應用程序，這在現場製作環境中經常發生。

• 最後，考慮您計劃如何將信號輸入和輸出到Smaart – 您的音頻接口需要什麼類型的連接，並確保電腦具有相應的端口（或適配器）。

您可以在我們的網站上查看最新的建議系統要求，以了解當前軟件版本的要求。如果您考慮更新電腦的操作系統並擔心兼容性問題，或者有關硬件的任何問題，請訪問我們的支持門戶以獲得最新信息。

選擇錄音介面

錄音介面用於將流經我們音響系統的模擬電壓信號轉換為計算機軟件能夠理解和分析的數字值，使用模數轉換器（A/D）和數模轉換器（D/A）。換句話說，音頻接口是我們將信號輸入和輸出計算機的方式（這就是為什麼錄音介面也被稱為音頻I/O的原因）。

當使用測量麥克風捕捉聲音信號時，會使用麥克風前置放大器來將麥克風產生的相對較低的信號電平放大到更高的水平，然後再送入A/D轉換器。您要分析的一些信號可能已經以數字形式存在，可以通過AES/EBU或S/PDIF，或通過Dante或AVB等網絡音頻協議連接到錄音介面。

因此，在選擇錄音介面時，重要的是考慮同時要輸入多少信號以及什麼類型的信號。至少，要在Smaart中進行典型的雙通道（傳遞函數）聲學測量，您將需要一個至少具有一個麥克風輸入（XLR連接器帶有前置放大器）和一個線級輸入（通常是TRS）的接口。如果您計劃同時使用多個麥克風從多個位置進行測量，您將需要一個更大的接口，具有更多的麥克風輸入 – 常見的選擇包括4麥克風和8麥克風接口。由於測量麥克風是電容麥克風，麥克風前置放大器必須具有48V的幻象電源功能。

好消息是，幾乎所有現代的專業或“音樂行業（MI）”級音頻接口都具有足夠的質量，適用於Smaart，並支持基本的採樣率，如44.1 kHz和48 kHz。對於聲學測量來說，並不需要更高的採樣率，但在測試電子設備時，更高的採樣率（例如96 kHz）可以帶來一些好處，因為它們允許分析器“看到”更高的頻率。Rational Acoustics網店提供了一系列我們發現適用於Smaart測量的推薦錄音介面。如果您對特定接口是否適合您的需求有疑問或擔憂，請通過我們的支持門戶聯繫支持部門。

在選擇錄音介面和測量麥克風進行音量測量時，存在一個特殊考慮因素：接口上的麥克風前置放大器必須能夠應對在高音量下您的測量麥克風產生的信號電壓。有關此問題的更多信息，請參閱下面的“音量測量的特殊考慮事項”。

音頻驅動程序

在macOS機器上，Smaart將能夠查看並使用任何計算機識別為有效CoreAudio設備的音頻設備。在Windows上，Smaart可以查看並使用Windows識別為有效WDM/Wave或ASIO設備的任何音頻設備。簡單的雙通道USB設備可以“即插即用”。提供多於兩個輸入的多通道設備需要ASIO驅動程序才能被Windows識別（因此被Smaart看到）。

經驗法則是：如果您的操作系統可以看到音頻設備，Smaart也將能夠看到。因此，在啟動Smaart之前，確保您的設備已連接、已通電且被操作系統識別是非常重要的。

Rational Acoustics不維護一個適用於Smaart的兼容錄音介面的清單。一般來說，如果您考慮的設備仍由其製造商支持，則它將在當前的操作系統上得到支持，因此與Smaart兼容。

遠程控制和增益報告

一些錄音介面具有向計算機報告其前置放大增益水平並通過軟件遠程控制其增益設置的功能。

特別是，Roland OCTA-CAPTURE接口是一個具有8個前置放大器的音頻接口，具有遠程增益控制的能力。當檢測到連接了Roland OCTA-CAPTURE設備時，Smaart將自動啟用用戶可調增益和幻象電源控制，允許直接從Smaart內部控制前置放大器。

儘管這種功能不是必需的，因為始終可以使用前面板控件手動設置增益，並且通常通過在分析儀中設置正確的增益結構開始的測量過程應該不會出現問題。然而，一些用戶在旅遊或安裝情況下可能會感到方便，因為接口可能安裝在機架中，對用戶不容易物理接觸到。

選擇測量麥克風

測量麥克風是我們了解聲學環境的窗口。在Smaart配置中，有許多常見型號的測量麥克風，價格跨度很大。為了幫助您決定哪種麥克風適合您，我們將考慮所需的公差和期望的使用情況。

由於測量麥克風的設計是捕捉聲學信號而不對其進行著色，因此它們被設計成全向性並具有平坦的頻率響應。即使是一款廉價的測量麥克風，也可以預期在50 Hz至5 kHz之間產生幾乎全向性的極地圖案和名義上的平坦頻率響應，並在30 Hz至18 kHz之間具有“合理”的平坦性。對於大多數測量應用程序，符合這一概述的一款相對廉價的測量麥克風可能就足夠用於您的Smaart配置。

以下條件會增加測量麥克風成本：

• 當您擴展其響應曲線的最平坦部分以涵蓋更高和更低的頻率時

• 擴展其動態範圍，增加最大SPL或降低自噪聲，或者兩者兼而有之

• 緊縮整體頻率響應的單位間公差

• 為每個麥克風提供單獨測量的頻率響應數據

• 擴展實際操作的溫度範圍

• 堅固化、防潮或以其他方式擴展環境功能

儘管昂貴的測量麥克風在上述某些或所有方面客觀上更“優越”，但並非每個應用都需要或受益於額外的開支。

在典型的現場測量場景中，背景噪聲和風等環境因素可能會限制測量的可重複性，以至於“相當不錯”的測量麥克風和“優秀”的測量麥克風之間的差異很容易被忽略。一些巡迴演出的工程師選擇攜帶價格適中的測量麥克風，以便更輕鬆應對在路上丟失或損壞的麥克風。

麥克風校正文件

一些測量麥克風包含具有單獨測量的頻率響應數據的文件，這些數據可以加載到Smaart中，以校正麥克風的幅度響應中的偏差。對於有良好聲譽的高質量麥克風，這些偏差在大部分可聽範圍內往往非常小（幾分之幾dB）。儘管這對於實驗室測試條件來說是重要信息，但這些小偏差在測量聲學空間時由於微移麥克風而產生的自然變化遠遠超過了它們。

圖片右側的頂部窗格顯示了在相同麥克風位置使用（紅色）和不使用（黑色）校正文件進行的測量，底部窗格顯示了將麥克風移動一英尺所引起的變化。

因此，對於典型的現場測量工作，麥克風校正文件（通常稱為“校正文件”）是不必要的。

然而，購買包含個別校正數據的麥克風也有好處：您可以確信製造商已經測試過麥克風，並且它在其設計公差範圍內運行。換句話說：如果您的麥克風質量足夠高，具有校正文件，那麼它可能足夠高質量，不需要校正。

全向麥克風類型：自由場、漫射場、壓力場(Free Field, Diffuse Field, Pressure Field)

直觀地，人們可能期望“全向”意味著麥克風在整個音頻頻譜上所有方向上的靈敏度都相等，但實際上，即使是最好的全向測量麥克風在較高頻率下也會表現出一些方向特性，其中振膜的直徑開始相對於波長變得顯著。

全向測量麥克風可以根據這些方向特性分為自由場、漫射場/隨機入射或壓力場，這些特性通常僅限於響應的最頂部頻率範圍內，在揚聲器的近場最為明顯。

實際上，不同之處在於自由場麥克風設計成在直接指向聲源時校正這種加載效應，而漫射場麥克風則設計成直接指向上方（與聲源90°偏離軸線）。最重要的是，隨著麥克風在空間中移動時，要保持麥克風瞄準的方式是一致的。

SPL測量的特殊考慮事項

在演唱會音量級別下進行音量測量對測量設備提出了一些獨特的要求，我們必須考慮這些要求以獲得最佳結果。

在演唱會音量級別下，麥克風所受的聲壓比典型的測量過程中高出幾個數量級。作為一個經驗法則，對於典型的現場音樂材料，瞬時峰值約會高出平均的A權重SPL約35 dB。因此，測量麥克風的最大SPL應至少為135 dB – 140 dB，以安全地容納信號峰值而不會過載。（在SPL測量中，即使偶爾出現過載，也是有問題的，因為它們會清空平均緩衝區，並且有可能使大時間範圍的日誌數據無效。）

在最大SPL之後需要考慮的是麥克風在這些音量下產生的電壓。靈敏度相對較高的麥克風將產生大的電壓，可能會過載典型的麥克風前置放大器。必須選擇能夠一起工作的麥克風和錄音介面，方法是選擇一個最大麥克風輸入電平能夠容納活動期間麥克風產生的電壓的介面。

麥克風靈敏度通常表示為mV / Pa，即在1帕斯卡（94 dB SPL）下的輸出電壓。由於我們的目標是140 dB SPL，是94 dB SPL的200倍，您可以通過將麥克風的靈敏度乘以200來快速確定在140 dB SPL時麥克風的輸出電壓。例如，如果您的測量麥克風靈敏度為36 mV/Pa，那麼在140 dB SPL時，它將產生約7.2Vrms（+19 dBu）的輸出電壓，這將過載大多數麥克風前級。

我們發現適用於SPL測量的低靈敏度測量麥克風是iSemCon EMX-7150，其靈敏度約為6 mV/Pa。在140 dB SPL下，該麥克風產生約1.2Vrms（+3.8 dBu）的輸出電壓，大多數前置放大器可以輕鬆容納。

音量校準器

為了測量SPL，Smaart需要知道引起麥克風所見信號水平的聲壓。這可以通過使用音量校準器運行校準程序來實現。 校準僅用於測量SPL，進行標準的轉移函數和頻譜測量不需要校準。音量校準器的工作原理是在麥克風振膜上產生已知的SPL，Smaart可以將其與輸入信號水平相關聯，從而確定整個信號鏈的靈敏度，從麥克風到介面。

音量校準器有兩種基本類型（電子和活塞型）和三種標準化的精度級別（級別1、級別2和LS）。LS級別的校準器適用於實驗室使用，大多數人很少看到它們。級別1設備的輸出公差為+/- 0.4 dB，級別2設備的輸出公差為+/- 0.75 dB。大多數校準器生成1 kHz的聲音，儘管有些會生成較低的頻率，如250 Hz。

音量校準器，就像麥克風一樣，並非都是相同的。完全符合級別的校準器將始終附帶校準證書，以確保其符合其分類的所有標準要求。如果一個校準器沒有附帶校準證書，那麼一切都無法保證。我們曾經見過價格較低的校準器與級別1參考設備相比差距多達2 dB，單位之間的差距多達3 dB。對於聲音暴露測量（NIOSH劑量），3 dB代表100％的錯誤，這遠遠不夠準確以至於有意義。

SPL校準的實際目標是在+/- 1 dB內，這可以輕鬆實現，只要使用制作精良並經過認證的級別2或更高的校準器。與麥克風一樣，完全合規測試會大幅增加生產成本。如果您沒有看到任何有關校準的提及，而且它是一個較低成本的設備，那麼您可能要假設只進行了一種較不嚴格的生產線測試。

測量設備範例 Example Measurement Rig Setups

2x2 錄音介面

一個基本的雙通道音頻接口是一種常見的解決方案，用於快速部署和便攜性，能夠在不需要多通道和多麥克風測量的情況下執行大部分測量現場工作。

雖然雙通道測量對於系統對齊工作是首選的，但單通道分析，如右圖所示的設置，仍然非常有用，可用於多種任務，包括使用RTA或頻譜圖監控混音的音調平衡，消除反饋，以及測量SPL和Leq。單通道配置還可以用於使用外部衝擊噪聲源（射擊/噴/拍手）收集“直接”脈沖響應測量。

系統響應測量（轉移函數測量）是比較測量，通過比較輸入系統的內容和輸出系統的內容來進行的。這種測量類型對於聲音系統對齊任務至關重要，因為與信號通道（RTA）測量不同，轉移函數測量不是“時間盲”。雙通道測量可以在時間和頻率域中都表徵系統的響應，生成幅度、相位、相干度和脈沖響應數據。

在右圖的示例中，Smaart的內部信號生成器用於觸發系統。輸出被分成兩路，一路驅動音響系統，另一路物理“回路返回”到一個輸入通道，該通道將用作轉移函數測量的參考信號。

注意：儘管Smaart具有直接內部參考信號生成器的能力（“軟件回路返回”），但這不是推薦的做法。這可能導致錯誤的延遲時間和時鐘漂移，一般建議使用硬接回，將測量信號和參考信號保持在同一時鐘上。

多通道音頻接口

Smaart可以運行並顯示多個同時的實時頻譜和轉移函數測量，以及個別測量的實時平均值（沒有軟件強制限制）。多通道音頻接口功能允許您在空間中放置多個麥克風，以比較在不同位置進行的測量，這在處理更大、更複雜的系統時可以節省大量時間。

在此示例中，我們在系統覆蓋區域內放置了三個測量麥克風，以及用於前處理、後處理和硬接回的電子測量點。這允許多個轉移函數測量來分離各種系統元素的響應。例如，控制臺輸出和DSP輸出之間的轉移函數測量將允許直接測量系統處理和EQ濾波器的響應。

網絡音頻接口

專業音頻世界正在變得越來越網絡化 - 在某些情況下，信號路徑從前置放大器到功放器一直都是完全數位的。數位信號可以通過各種方法路由到Smaart，具體取決於正在使用的特定數位網絡協議。

在此示例中，音頻網絡使用Dante網絡協議，並且在電腦上安裝了Dante虛擬聲卡，使Smaart能夠識別虛擬聲卡作為音頻接口。分析網絡上的任何信號提供了極強大的測量配置可能性。