Com mesurar latència i freqüència amb Audio Precision APx

Quan es treballa amb sistemes d'àudio professionals, dispositius mòbils o barres de so, mesurar amb precisió la latència, la freqüència i la resta de paràmetres de qualitat —per exemple, com mesurar la latència— no és caprici, és una necessitat absoluta. En entorns de R+D i de producció, petits errors en aquests mesuraments poden traduir-se en productes defectuosos, devolucions o, directament, en una mala experiència d'usuari que llença per terra mesos de treball.

La família d'analitzadors d'àudio Àudio Precision APx i el programari APx500 s'ha convertit en una referència precisament perquè permet automatitzar, documentar i compartir proves d'àudio complexes amb una fiabilitat altíssima. Des de la caracterització completa d'altaveus i micròfons fins a l'avaluació perceptual de la qualitat de veu (PESQ i POLQA), passant pel mesurament de latència i resposta en freqüència, tot es pot integrar en un flux de treball coherent, escalable i fàcil de mantenir.

Què és APx500 i per què és tan potent per mesurar àudio

El cor de l'ecosistema és el programari de mesura APx500, que actua com a interfície gràfica avançada per controlar els analitzadors de la sèrie APx. No és simplement un programa per llançar escombrades de freqüència: permet crear procediments de prova realment complexos, amb indicacions pas a pas a l'usuari, límits automàtics d'aprovació/rebuig i trucades a aplicacions externes per integrar el test dins una línia de producció o un banc de laboratori complet.

Un dels punts forts de l'entorn APx500 és que tot aquest flux de treball es construeix des de la pròpia GUI, sense necessitat de programar des de zero. El tècnic pot definir seqüències, configurar rutes de senyal, aplicar límits, generar informes i automatitzar el procés des d'una mateixa interfície, cosa que estalvia temps, redueix errors humans i simplifica molt les futures actualitzacions dels procediments de prova.

A més, l'ecosistema APx està pensat perquè les proves siguin totalment portables entre diferents unitats d'analitzador. Els projectes, seqüències i scripts d'automatització es poden compartir amb altres APx ubicades a qualsevol part del món, cosa clau quan equips d'R+D i producció treballen coordinats però separats geogràficament.

Darrere d'aquesta flexibilitat hi ha una API completa que permet als enginyers crear interfícies d'usuari personalitzades i integrar APx amb altres aplicacions. La documentació és extensa i inclou exemples llestos per utilitzar a Visual Basic .NET, C#, MATLAB, LabVIEW i Pitó, el que fa relativament senzill encaixar els mesuraments APx dins de sistemes de prova més grans o eines internes de cada empresa.

Aquest enfocament de plataforma oberta, amb GUI potent i API extensible per a automatització, és el que ha consolidat a APx500 com una de les solucions de mesura d'àudio més avançades per als que necessiten rigor i, alhora, practicitat al seu dia a dia.

Interfície d'usuari: Bench Mode, Sequence Mode i panells clau

APx500 ofereix dues formes principals de treballar que cobreixen tant les proves ràpides de laboratori com les seqüències automatitzades que s'utilitzen en producció o validació formal: Bench Mode i Sequence Mode. Cada mode de treball està pensat per a un tipus de tasca diferent, però comparteixen la mateixa filosofia d'interfície clara i orientada al mesurament.

En l'anomenat Mode banc, l'analitzador s'utilitza com si fos un banc de mesura clàssic: l'usuari configura de manera interactiva el generador de senyals, l'adquisició i els paràmetres d'anàlisi, veient els resultats en temps real. És ideal per a exploracions inicials, diagnòstics i ajustaments fins, per exemple quan s'està depurant la resposta en freqüència d'un nou prototip d'altaveu o revisant la latència d'un microprogramari recent implementat.

D'altra banda, el Sequence Mode està orientat a l'automatització completa de lassaig. L'usuari crea una seqüència que conté rutes de senyal, mesuraments concrets i els resultats que es guardaran o s'avaluaran. Aquesta llista de passos s'executa de forma sistemàtica cada cop que es llança el test, cosa que garanteix repetibilitat entre equips, torns de treball i plantes de producció diferents.

L'organització de la interfície facilita aquest enfocament seqüencial mitjançant diversos panells fonamentals. El primer és el Navegador, que mostra de forma estructurada la seqüència de l'usuari: les rutes de senyal que es provaran, els mesuraments associats a cadascun i els resultats que es registraran. Des d'aquí s'hi afegeix, elimina o reordena tot el flux de mesurament, gairebé com si es construís un guió de prova.

Una altra àrea clau és el panell de configuració de mesura, on s'ajusten el generador i l'analitzador. Aquí es defineixen paràmetres com el tipus de senyal de prova (sinus, soroll, escombrat, etc.), el rang de freqüències, l'amplitud, els nivells d'entrada, les taxes de mostreig o les opcions avançades d'adquisició i d'anàlisi. Aquest panell és el que permet a l'enginyer afinar el test per a cada cas concret, des de mesuraments de distorsió molt exigents fins a simples verificacions de continuïtat.

Completant la interfície es troba la barra de monitors i mesuradors, que ofereix una visió ràpida de l'estat del sistema: saber com triar un bon oscil·loscopi, FFT en temps real, mesuradors, entrades i sortides auxiliars, bits d'estat, monitors específics per a HDMI, Bluetooth, PDM i rellotge, entre d'altres. Aquesta barra és especialment útil quan es treballa amb dispositius complexos (per exemple, barres de so amb múltiples entrades digitals) i cal tenir clar en tot moment què està passant a cada interfície.

A la part superior, els menús i barres d'eines reuneixen funcions de fitxer, opcions de visualització, selecció de mesuraments i dreceres a les tasques més freqüents. Aquí és on s'ajusten propietats globals del projecte, s'organitzen les finestres i s'accedeix a l'ajuda del sistema, cosa que simplifica encara més la corba d'aprenentatge per als usuaris nous.

Automatització, API i formació: traient tot el partit a APx

Un dels grans valors afegits de la plataforma és la automatització d'extrem a extrem. Les seqüències permeten definir procediments detallats amb instruccions a l'operari, comprovacions automàtiques de límits i generació final d'informes. Però, a més, mitjançant l'API es poden llançar proves des d'altres aplicacions, recollir resultats i prendre decisions a nivell de sistema, per exemple, per marcar una unitat en producció com a vàlida o rebutjada.

L'API d'APx està dissenyada pensant en la integració amb diferents llenguatges i entorns de desenvolupament. Les guies i exemples proporcionats per a Visual Basic .NET, C#, MATLAB, LabVIEW i Python faciliten la tasca tant als equips de programari com als de test i validació, que moltes vegades han de col·laborar estretament perquè la línia de producció i els bancs de laboratori es comportin de manera coherent.

Aquesta capacitat d'automatització no només estalvia temps, sinó que, ben utilitzada, redueix dràsticament la variabilitat entre mesuraments. Les mateixes seqüències i scripts es poden executar a diferents seus, amb diferents operadors i en múltiples torns, amb la seguretat que se segueixen exactament els mateixos passos, límits i criteris d'acceptació.

Per ajudar tant a usuaris nous com a enginyers experimentats, Audio Precision ofereix la sèrie de vídeos formatius “Audio Test Sessions with APx”. A diferència dels clàssics Quick Tip, aquests continguts són tutorials més profunds sobre temes específics de mesura d'àudio i aplicacions variades, des de la posada en marxa inicial d'APx fins a trucs menys coneguts que poden marcar la diferència a la pràctica diària.

A la sessió inaugural, per exemple, l'enginyer Eric Schultheis realitza una introducció molt completa al programari APx500, explicant de forma pràctica les diferències entre Bench Mode i Sequence Mode i recorrent les funcions més útils de la interfície. Al llarg del vídeo va desgranant dreceres, consells i petits detalls de configuració que faciliten molt el treball quotidià al laboratori i producció.

A més, en aquesta primera sessió es repassen les configuracions bàsiques de rutes de senyal, incorporació de mesuraments i resultats, execució de seqüències i generació d'informes. També es mostra com treballar amb el conjunt de proves conegut com a “Big Six”, un grup de sis mesuraments fonamentals que ve inclòs per defecte en els projectes APx i que cobreix les necessitats més habituals de caracterització de dispositius d'àudio.

Aquest enfocament formatiu permet que tant el tècnic que acaba d arribar al departament com l enginyer amb anys d experiència puguin posar-se al dia ràpidament sobre les millors pràctiques amb APx, identificant funcions menys evidents de la interfície i traient més partit a les eines avançades d'anàlisi.

Aplicacions: barres de so, altaveus, mòbils i mans lliures

Els analitzadors de la família APx s'han guanyat un buit preferent a sectors on els productes combinen electrònica, altaveus i processament digital de senyal. És el cas de les barres de so, altaveus d'àudio professional, smartphones i dispositius mans lliures, entre molts altres. En tots aquests casos, la latència, la resposta en freqüència i la qualitat de veu són paràmetres crítics que cal controlar amb lupa.

A la fase de disseny, els enginyers utilitzen APx per caracteritzar a fons el comportament electroacústic dels transductors i les caixes acústiques, ajustant filtres, DSP i arquitectura general del sistema. Quan el producte s'acosta a la fase d'industrialització, les mateixes eines es reutilitzen per validar prototips de pre-producció i definir els plans de prova que s'aplicaran més tard a fàbrica.

Ja a la línia de muntatge, molts fabricants es recolzen en AP per la fiabilitat del maquinari i la facilitat dús del programari. En un context on el temps de cicle de cada prova compte, disposar de seqüències ràpides, clares per a l'operari i amb límits ben definits és fonamental. Els analitzadors APx permeten realitzar en pocs segons verificacions molt completes, tant a nivell elèctric com acústic.

Les opcions de programari orientades a proves electroacústiques formen, en conjunt, una solució integral de principi a fi. És possible mesurar la resposta en freqüència, la distorsió, la impedància, la sensibilitat, la detecció de sorolls paràsits (Rub & Buzz) i molts altres paràmetres en un únic entorn coherent. Els projectes i resultats es comparteixen amb facilitat entre equips de disseny i producció, cosa que ajuda a mantenir criteris de qualitat uniformes.

Aquesta capacitat de compartir mesuraments, informes i automatització entre tots els membres de la família d'analitzadors APx permet que empreses amb plantes a continents diferents puguin controlar que s'apliquen els mateixos estàndards i, si apareix un problema en camp, rastrejar l'origen comparant dades històriques de laboratori i producció.

Opcions de programari per a R+D: APX-SW-SPK-RD

Per als equips de recerca i desenvolupament que necessiten aprofundir al màxim en el comportament dels seus altaveus i sistemes electroacústics, AP ofereix lopció de programari APX-SW-SPK-RD. Aquesta llicència amplia les capacitats dels analitzadors APx amb un conjunt molt complet de mesuraments i resultats específicament pensats per a la fase de disseny.

Un dels pilars daquesta opció és la caracterització completa dels paràmetres de Thiele-Small, essencials per al disseny de recintes acústics i sistemes d'altaveus optimitzats. APx permet obtenir aquests paràmetres de forma precisa i repetible, integrant el mesurament a la resta del flux de proves del projecte sense necessitat de recórrer a programari extern.

A més, APX-SW-SPK-RD inclou la capacitat de realitzar mesuraments de resposta acústica quasi anecoica amb finestra temporal. Mitjançant un temps d'anàlisi limitada s'eliminen, o almenys es redueixen molt, les reflexions de la sala, cosa que permet aproximar el comportament de l'altaveu com si estigués en una cambra anecoica, molt útil quan no es disposa d'aquest tipus d'instal·lació especialitzada.

El paquet també ofereix eines avançades de anàlisi d'impedància, tant en magnitud com en fase, que resulten clau per detectar problemes de disseny o fabricació en transductors i filtres passius. Des de pics de ressonància inesperats fins a variacions d'impedància per canvis de lot, aquest tipus de mesura ajuda a mantenir el control sobre la consistència del producte.

A tot això se sumen les mesuraments típics de prova de producció d'altaveus, de manera que l'equip d'R+D pot desenvolupar i verificar al laboratori exactament les mateixes proves que s'executaran després a fàbrica. Això redueix sorpreses en escalar la fabricació i permet ajustar límits i criteris daprovació amb dades reals des de linici.

Opcions per a producció: APX-SW-SPK-PT i test d'alta velocitat

A l'entorn de fabricació, on el temps i la repetibilitat manen, entra en joc l'opció de programari APX-SW-SPK-PT. Aquesta llicència està pensada per a la prova de producció de dispositius electroacústics a alta velocitat, permetent executar en tot just un segon un escombrat amb tots els mesuraments clau per a la majoria d'altaveus.

Gràcies a aquesta opció, és possible aconseguir en un sol test paràmetres essencials d'altaveu com la detecció de Rub & Buzz, els valors essencials de Thiele-Small, així com la magnitud i la fase de la impedància. Tot això s'integra en seqüències automatitzades amb límits clars, de manera que cada unitat que passa per la línia queda classificada a l'instant com a vàlida o rebutjada.

La detecció de Rub & Buzz resulta crucial per identificar defectes mecànics al transductor, com frecs de bobina, descentrats o problemes d'acoblament, que poden provocar sorolls no lineals molt molestos encara que la resta de paràmetres sembli correcte. APx automatitza aquesta detecció, reduint tant la dependència de l'escolta subjectiva com la probabilitat que s'escapi un defecte al mercat.

Un altre aspecte diferencial d'APX-SW-SPK-PT és la inclusió d'una mesurament de soroll modulat patentat, dissenyada per descobrir fuites d'aire al recinte acústic. Aquest tipus de defecte pot resultar difícil de localitzar amb simples escombrats de freqüència, però el soroll modulat ho posa de manifest de manera més fiable, ajudant a assegurar la integritat mecànica de cada unitat.

Combinant aquestes capacitats amb l'automatització de seqüències, els fabricants poden realitzar un control de qualitat extremadament complet en temps molt ajustats, una cosa imprescindible quan es produeixen grans volums d'altaveus, barres de so o productes similars.

Micròfons de mesura i accessoris per a proves acústiques

Perquè els mesuraments de latència, freqüència i altres paràmetres siguin realment fiables, no n'hi ha prou amb un bon analitzador: calen micròfons i accessoris de prova de qualitat. Audio Precision complementa els analitzadors APx amb una família de micròfons de mesurament d'alta precisió i diferents accessoris per a proves acústiques, dissenyats per integrar-se perfectament al flux de treball APx.

Entre aquests accessoris destaca la interfície de prova de transductors APx1701, que facilita enormement la connexió i el maneig d'altaveus i altres dispositius electroacústics durant les proves. Aquesta interfície està optimitzada per a l'ús amb APx, cosa que simplifica cablejats, nivells i condicions de càrrega, reduint el marge d'error de l'operari.

La disponibilitat de micròfons de mesura calibrats i accessoris específics fa possible que tant en un laboratori de R+D com en una línia de producció sorollosa es puguin obtenir dades consistents, comparables i útils per a la presa de decisions. Al cap ia la fi, el millor analitzador del món no serveix de gaire si el sensor que capta el so no està a l'alçada.

Eines gràfiques avançades: cascada (CSD) i polars

Per comprendre de debò com respon un sistema electroacústic, sovint no n'hi ha prou amb una gràfica estàtica de resposta en freqüència. Per això, AP complementa els mesuraments bàsics amb eines visuals avançades com les gràfiques en cascada (CSD) i els diagrames polars, que ajuden a visualitzar l'evolució de la resposta al domini temporal i espacial.

la utilitat APx Waterfall Plot permet crear gràfics tridimensionals que mostren múltiples corbes de dades, representant canvis al llarg del temps o de la freqüència. Es poden generar vistes d'espectre clàssic o de decaïment espectral acumulatiu (CSD), ajustant paràmetres com ara la longitud FFT, el nombre de talls i les mostres per desplaçament. Aquest tipus de representació és especialment útil per analitzar ressonàncies i modes propis que afecten el so percebut.

Per la seva banda, la utilitat APx Polar Plot mostra la resposta d'altaveus i micròfons en funció de l'angle dins un pla determinat. És compatible amb diverses marques de plataformes giratòries, cosa que permet realitzar traçats de cercle complet, semicercle, cambra de cercle o configuracions personalitzades, segons les necessitats de l'assaig i l'espai disponible al laboratori.

Aquestes eines, en conjunt, ofereixen una visió molt més rica del comportament electroacústic que un simple parell de gràfics magnitud-freqüència. Permeten veure com es comporta el sistema a diferents angles, com evolucionen determinades ressonàncies amb el temps i quin impacte poden tenir en lexperiència descolta real.

És important tenir en compte que tant APx Waterfall (CSD) com APx Polar Plot estan disponibles per a baixar gratuïta des del lloc web d'Àudio Precision per a usuaris registrats, però requereixen que l'opció de programari SPK-RD estigui instal·lada a l'analitzador APx amb què s'utilitzaran. Aquesta llicència és la que habilita les funcions avançades necessàries per treure partit d'aquestes utilitats.

Proves d'àudio perceptual: PESQ i POLQA

Més enllà de la resposta en freqüència o de la distorsió harmònica total, en moltes aplicacions modernes interessa mesurar com percep l'usuari la qualitat de la veu transmesa. Aquí és on entren en joc les mètriques PESQ i POLQA, que AP integra dins de la plataforma per avaluar de forma objectiva la qualitat en sistemes de comunicació de veu.

Les medicions PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality) y POLQA (Perceptual Objective Listening Quality Analysis) estan pensades per provar la qualitat de veu a telèfons mòbils, xarxes VoIP i dispositius mans lliures. Aquests algoritmes comparen un senyal de referència amb el senyal degradat pel sistema sota prova i tornen una puntuació MOS (Mean Opinion Score) que correlaciona molt bé amb l'opinió humana mitjana en estudis d'escolta.

Integrar PESQ i POLQA dins APx permet als enginyers d'àudio i telecomunicacions avaluar l'impacte de còdecs, xarxes, algorismes de cancel·lació de ressò i altres processament sobre la qualitat percebuda, sense necessitat de muntar panells d'oients cada cop que es realitza un canvi. D'aquesta manera s'agiliten les iteracions de disseny i es pot comparar, de manera objectiva, la millora o l'empitjorament d'una versió a una altra.

Aquestes proves perceptuals resulten especialment rellevants quan s'afinen productes com ara mans lliures per a automoció, altaveus intel·ligents o sistemes de conferència, on la intel·ligibilitat i la comoditat descolta importen tant o més que la pura fidelitat. Tenir integrades aquestes mètriques al mateix entorn APx on es mesuren nivells, latència i resposta en freqüència ajuda a tenir una visió completa del comportament del sistema.

Amb totes aquestes peces —mesuraments electroacústics avançats, proves ràpides de producció, utilitats gràfiques, automatització via API i mètriques perceptuals—, la família APx i el programari APx500 es consoliden com una plataforma molt completa per dissenyar, validar i fabricar productes d'àudio. Tant si es tracta de mesurar latència i freqüència en un prototip de barra de so com controlar la qualitat de milers d'altaveus al dia, l'ecosistema que proposa Audio Precision cobreix la cadena de valor de principi a fi amb rigor tècnic i eines pensades per al treball real.