专业音频测试软件应用比对

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专业音频测试软件应用比对



一、引言

在早前的文章中给大家介绍过部分点声源与线阵列音箱摆位吊挂的模拟仿真软件，它们为从业者前期规范设计扩声系统及后期现场安装摆位带来了较好的应用参考。当我们的扩声系统按现场合理需求搭建完毕后就进入了扩声系统的调试阶段，此阶段可结合各类对应的音频测试软件对整个系统主要参量进行测试与校准，用以搭建一个合理规范的扩声系统平台，为后续调音人员结合主观听感进行整体调音打下坚实的基础。

随着音频行业的快速发展，其对应的相关标准越来越规范与细化，这就使得专业音频测试软硬件的应用需要更合理更规范。从毛坯状态的测量到建声装修后的改善比对，从扩声系统调试再到扩声系统验收及应用等等板块可能都需要专业音频测试软件的参入与核验。近年来类似的软件不少，但在主要测量功能都大同小异、各有优劣。如常用的SMARTLIVE、SYS TUNE、PAS、EASERA、SpectraLAB、Acoustics Tools等等，它们虽说在总体功能上都近似，但在具体的环境运用中还是有各自的特点，下面笔者就结合实际运用案例来浅述各测试软件的实际运用。

二、软件分步比对

为便于全面的描述，使用环境将分为建声测试、设备系统测试及验收测试这几大部分，通过各测试软件的特定环境使用对比来归纳各自的使用特性。

1、建声测试:混响的测量、信噪与隔声、语言清晰度、传输频率特性等

建声测试已经成为录音棚、影剧院、多功能厅及体育场馆的音频工程项目中必不可少的重要步骤。整个建声测试通常又分为建声处理前与建声处理后两大版块，前者是指对未作任何装修的毛坯空间结构的声学参数测量，后者是指在场地建声装修过程中或彻底完工后的声学测量，但同样都需要进行空场或满场状态下的分步测量。前后声学测量参数的比对是非常客观实用的，直接反映了建声装修处理的优劣，也可在建声过程中进行多次测试，及时发现声场中的不利因素有针对性的调整完善建声方案，使最终的声场特性达到理想状态。

1.1 SpectraLAB软件

早年在做各室内文艺演出时就常用此类软件测量厅堂的混响时间，实测结果与听感上的估算混响时间作比对也不失为一个实用的练耳方式。由于不同的厅堂结构及建声条件各演出厅堂的混响时间会各有不同，但作为现场扩声的调音人员应该做到心中有数，因为这直接关系到器乐及人声的现场听感，接下来需要再针对不同的厅堂混响来调整扩声方案以获得最佳的混响声与直达声比例。一般情况下会将专业测试话筒置于距正面舞台中轴线15排-25排观众席位置，具体摆放位置可根据厅堂的大小及结构适当调整前后距离或舞台口、观众席各分区域等多点测试后估算均值。测试点规划完毕后可打开软件Reverb窗口，图(1)则是Reverb功能点开后所显示的界面。通常惯例是取在RT60模式下的测量值，它更适合于厅堂音乐传输品质的衡量，通过猝发音频信号来捕捉厅堂的混响时间。图中红圈处即为RT60、RT30在宽频状态下的对应混响值，左边部分则是各固定频段的混响时间，如在RT60模式下以125Hz为中心的低频部分混响时间相对于其它频点就相对稍长，这将直接影响到低频部分的扩散特性，容易造成听感清晰度下降。有了这些现场混响参量的准确把握，就能在音箱的摆位及人声乐器的效果设置上有针对性的改进。例如可临时增加对应频率吸声处理、扩声现场对混响时间稍长的频段适当精调衰减、对人声及乐器控制好对应的混响延时等合理的效果处理等等，从而尽可能地提高现场扩声品质。






(图1)SpectraLAB在混响时间测量模式下的各功能界面

1.2 Acoustics Tools软件

图(2)是Acoustics Tools软件在作测试后计算出来的频率混响时间图表，这也是笔者在做一厅堂建声测试时的软件界面图。比起SpectraLAB软件RTA模式，它在主窗口界面上多了直达声、反射声及本底噪声的图形参量显示，同时它的混响时间是以图表的方式给出，也更为直观便捷。除了混响时间外，有关清晰度指标的C10、C20、C50、C80等重要参数也尽列其中，软件同时还提供了专业的测试信号Room . wav，可以说是针对混响时间的测试量身定做的。在部分较为严格的测试场地及要求下，错误选择或者畸变不良的测试信号也会使测量结果受到影响，从这一点来将Acoustics Tools软件是考虑得比较周到的。





(2)Acoustics Tols软件混响时间及各清晰度参量显示界面

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2.3 EASERA软件

图(3)所表现的是EASERA软件的EDT, RT(1/3rd)状态下的混响时间曲线图，其频率混响时间对应关系原理与图(1)近似。EASERA软件将曲线图对应混响时间以表格的形式按序汇总，作为建声环节的主要指标混响时间的测量显示也是非常直观明了，可以直接提交供相关人员快速参考。



图(3)EASERA软件的混响时间曲线与时间对应图表

1.4 建声测试比对总结

从以上几款软件在混响时间的测量功能比对来看都各有特点，SpectraLAB可以从RT10至RT60逐级切换查看不同声压级参量下的混响时间图谱。Acoustics Tools软件是以图表的方式显示混响时间并附有各频率的清晰度参数，结合Ld直达声、Lr反射声及Ln本底噪声将多步测量项目融合一体也很实用，便于建声不良因素的对应优化改进。对应至于EASERA图形加上表格已经非常清楚直观了，特别是图表中给出了250HZ-2KHZ、500HZ-4KHZ主要频段内的平均混响时间，这对于声学环境的整体评估是比较实用的参数指标。当前版本Acoustics Tools与EASERA都仅提供从RT10至RT30可变测量参量，在与RT60标准进行衔接比对时注意相互间的合理推算与转换。

图(4)为各类型厅堂容积所对应的最佳混响时间通用参照表。以Recording Studios录音室曲线为例，随着房间容积的加大，室内的混响时间也在对应提升，量算好待测试房间的容积就可以依图准确查出建声处理后所需的最佳混响时间。此图表对建声装修处理过程能起到很好的修正比对参照作用，依照现场声学测试的实际数据来归纳统计，对长混响时间频段作强吸声处理、对短混响时间频段则要减少并控制吸声量，将各种吸音装饰材料合理整合与分布以达到全频带各频点的混响时间都保持一致，从根本上构筑一个良好的建声环境。


图 (4)厅堂容积与混响时间对应关系图

2、设备系统测试:频响的显示、延时的补偿、相位的校正、各类型失真

系统设备测试在扩声领域中是不可或缺的步骤。系统是否能稳定运行在良好状态以及设备是否具有真实可靠的技术指标都离不开专业音频软件的检测，它们同时也给音频系统调试给出了具体的参量系数。

2.1 SMARTLIVE软件

图(5)为SMARTLIVE软件实时的RTA与SPECTROGRAPH图谱，可根据视觉习惯及调试要求在1/3-1/24倍频程间自由切换，在1/3倍频程状态下可与系统主均衡对应补偿调校，直至系统频率特性处在最佳平直状态。根据测试时的实际需要还可选择不同的Avg均值及Weight计权切换显示。


图(5)SMARTLIVE软件实时的RTA 与SPECTROGRAPH图

2.2 EASERA软件

图(6)同样也是EASERA实时的RTA与SPECTROGRAPH图谱，从1/1-1/96倍频程任选，大跨幅与精细的倍频程在所有测试软件中是很少见，也非常实用，并且其两图谱中间的渐变色标进度条很容易查到当前的信号电平强度及声压级大小。


图(6)EASERA实时的RTA 与SPECTROGRAPH图谱

2.3 SpectraLAB软件

图(7)为SpectraLAB的双图谱界面，与以上两款软件最大的不同是它可以实时的，同时显示左右双通道的工作状态，在测试时将测试话筒拾取的扩声系统信号与参考信号的频响作同步窗口显示，这对于通道间的互为比对及校验是非常实用的。双通道各自Peak Frequency、Total Power、Peak Amplitude、THD、THD+N、IMD、SNR、Delay Finder等等主要声学参量指标都能以小悬浮窗口实时观测比对，但要注意的是之前必须先测出双通道间的延时差参数并插入参考信号通道，这样双通道在频率显示上才能真正的同步对齐使现场测试比对更为精准。



图(7)SpectraLAB软件双通道显示模式下的RTA 与SPECTROGRAPH图谱

2.4 PAS软件

图(8)是PAS软件的实时频谱，此款软件在频谱显示及测试信号方面都非常不错，它不仅有常见的PINK及WHITE NOISE信号，更有SINE、SQUARE、SAWTOOTH NEG等设备器材专用检测信号，且可从1~22050 HZ任选频点。此外它还是一台高品质播放器，能播放多种音频格式文件并能实现在MP3及WAVE音频格式的快速互转及声道分离功能，这些功能结合客观测量参数与主观听感来调校系统是很适用的。



图(8)PAS软件的实时频谱界面图

2.5 SYS TUNE软件

由于此软件与EASE及EASERA出自同一集团，所以它们在核心主打功能的分部上是各有特点与侧重的。有别与前两款在建声测量方面的兼容互补性，SYS TUNE在扩声测试应用功能方面更为全面强大。除了具备上述其它软件在常规的频谱、相位、混响时间甚至语音清晰度等等测量功能外还满足多达8通道的比对参考信号的模式，配合对应的声卡端口对于大型扩系统的快速比对测试还是比较高效适用的。此外SYS TUNE部分功能还可与指定其它软硬件进行无缝内嵌对接，导入校正好的虚拟均衡及各测试界面。如图(9)LAKE CONTROLLER中显示的RTA状态。




图(9)SYS TUNE 各测试界面窗口

2.6 设备系统测试比对总结

从系统设备测试的角度来看当前SMARTLIVE还是使用面较广的，这主要在于其各工作状态界面简洁友好且功能操作便捷明了，特别是延时测量功能一键搞定适用于各类型扩声系统的基本检测调试。EASERA的测量参数是比较准确的，它独有菜单试设置导航可轻松的根据场地的不同、背景噪声的种类区别与大小来选定测量项目，对引导测量操作人员合理正确的使用及提高测试参数精度有很大的帮助。SpectraLAB的双通道显示是其亮点，不同于其它软件需在不同通道间反复切换视窗不便于直观比对，这种功能模式实际上更利于现场测试人员观察与操作。同步的延时测定与相位观察也比较便捷明了，此外它的各种失真测量也较有特点，通过多个可拖拽的悬浮小窗口计算出设备及系统的常用失真参数，如互调失真、总谐波失真、总谐波失真+本噪总功率以及峰值振幅、峰值频点、信噪比等等系统参数，异常方便实用。SYS TUNE功能很多其特点也明显，兼具建声测量的基本功能更侧重现场扩声系统的测试，对于较为复杂的全频超低系统可充分的利用其多通道比对参考的特性，避免测试时反复换拔插调换通道带来的不便，对全频、超低、监听及补声系统各主要参量进行快捷测试校正。PAS软件的优点上面已谈过了不再赘述，频响测量非常精确、便捷灵活，但如果能在延时测量、相位分析及失真测算的常用功能方面能更完善些就更好了。

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3、验收测试:声场均匀度、频响的显示、语言清晰度、混响的测量等

验收测试结果的指标直接关系到音频系统工程质量的优劣，待检测的项目也较多，如混响时间、最大声压级、声场不均匀度、语言清晰度、系统传声增益等等声学指标，且对各测试结果的真实性及准确性都有规范的要求。

EASERA软件

在此要稍微多加描述的是EASERA软件，原因是它的检测项目非常齐全，且与行业公认的专业音频设计软件EASE的主要设计指标紧紧对应，直接对招投标的设计参数进行核检。如有关清晰度方面的C7、C50、C80、STI、RaSTI等等，显示了其独有的声学测试专业特性。

图(10)(11)(12)分别为EASERA软件各声学测试参数的汇总列表，表格已经相当全面完善了，其结果可直接打印整理为系统验收的检测报告。



图(10) EASERA软件各频率状态下的C(清晰度)对照表


图(11)EASERA软件各频率状态下的T(混响时间)对照表



图(12)EASERA软件各频率及STI 、RaSTI等参数对照表

三、整体归纳总结

专业音频测试软件的实用功能比对就简要描述至此，以上所比对的也只是相对主要的单个基本功能，其它的如延时测量、相位校正、脉冲响应等等常用功能的单项比对有机会在今后的文章中再作专项深入探讨。毕竟这些软件的实用功能都非常强大，还有很多实用功能需要在实践运用中去发掘熟练并灵活的运用。在此方面EASERA软件尤为明显，它基本涵盖了建声与扩声领域所要求的全部测试项目，甚至国内不常用到的检测项目也很齐备，摸索并掌握这些检测项目也是熟悉国外测试技术的较好途径。话说回来功能强大不代表处处都适用，简洁的功能往往更能满足广大从业者便捷使用的需要，依次如SMARTLIVE、SYS TUNE、SpectraLAB等，它们就更适用于演出扩声系统的快速调试与现场主要扩声指标监控，全频与超低、主扩与补声之间的延时都能一键轻松测定，其RTA图谱能实时监控现场声压与反馈频点避免扩声系统超负荷运行，便于操作人员在第一时间对突发啸叫采取应对措施。SpectraLAB其双通道实时比对功能更适于设备的故障检测，特别对于有潜在隐患的设备线路可以利用其悬浮窗口进行长时比对监测以确保系统稳定性。PAS软件根据其文件转换及声道分离的功能特性很适用于音乐伴奏素材的整理与标准统一。

最后要强调的一点就是各类测试前的话筒选型、校准及正确设置工作，例如在作频响测试时如果没有一支指标合格的测试话筒，其测试结果不会非常精准，因为测试话筒的频响缺陷会直接影响频响测试参数。当然在作系统延时、声压级或声场不均匀度等测试时，可能不会对测试话筒频响特性作太高要求，但也必须提前对测试话筒进行声压级校准，否则同样会使测试的准确性打上折扣。经常使用测试软件的人员应该知道在正式测试前软件都要根据测试场地的不同、测试环境的区别、测试对像的特点、界面观察的需要甚至测试场地温度、湿度甚至海拔的差异等等因素来进行对应的正确设置，如果忽略了相关因素或设置不够准确就会直接影响测试的最终结果。由此可见类似EASERA导航式菜单功能是比较人性与专业化的(如图13)，对于那些在专业测试软件尚处在摸索与学习阶段的相关人员来讲更显得尤为重要，事实上这种按图索骥的方式是他们熟悉与掌握测试软件的最好途径。

图(13)EASERA主要测量功能设置引导界面

近年移动端APP的类似测试软件也有一些，配合微型测试话筒来满足相关场地的参量检测，如果不介意频谱界面尺寸及所有功能的全面性的话，也可作为现场灵活应用的基本测试工具。并且一些知名的民用影音品牌也早已在应用一体式环境扫描自动补偿均衡的方式将房间的声学特作最大优化，让所有非专业用户也能用一键傻瓜式的操作来轻松打造并享受全景声的“皇帝位”。不少高端专业监听音箱也已经内嵌整合了自动房间校准等功能，通过自动补偿计算将监听系统与房间的声学特性互补融合，最大限度提升监听音效。这都说明对听音环境的优化测量无论是在专业领域还是民用领域已经是不可逆的趋势，对于提升全民听音水准是非常正确的方向。将前述测试软件作功能上的比较并不是单纯的去评比软件，而是希望大家通过这种类比的方式找到适合自身工作环境与使用要求的测试工具。再强大完善的测试软件它的主要功能还是相对固定的，它们都需要广大从业者们去挖掘掌握结合主观听感与调音技能发挥各类扩声系统的最大潜能。熟用借鉴而不完全依赖并能针对不同的测试需求、系统状况及使用环境来因地制宜的选择与运用才是根本原则，以实现现代音频测试领域“便捷、灵活、高效、精准”的最终目标，为最终实现优异重放品质打下良好的平台基础。