Androidiani Lab: Audio – Ecco come testeremo l’audio degli smartphone

8 Aprile 201429 commenti

Il test audio che abbiamo immaginato nei nostri laboratori servirà per misurare la bontà di uno smartphone nel riprodurre il suono, ed è basato su un approccio scientifico comunemente condiviso nel settore (es. www.gsmarena.com), piuttosto che sulla nostra opinione personale.

Test sonoro assistito dal software

Questa è una prima importante prova poiché svolta con l’ausilio di un software, in automatico e senza nessun condizionamento esterno. In una prima fase, colleghiamo con un cavo jack stereo in uscita dal dispositivo i due ingressi mono della nostra scheda Focusrite Scarlett 2i2. Questa ha performance tali da poter essere usata per testare anche player musicali di qualità professionale. Per gli audiofili, qui potete trovare le specifiche tecniche della Scarlett che useremo per i test. Per non condizionare questi test non useremo mai gli auricolari forniti assieme al telefono, bensì sempre le stesse cuffie AKG K121.

scarlet

Per analizzare i segnali utilizzeremo il pluripremiato software RightMark Audio Analyzer (RMAA), cioè renderà comparabile il nostro lavoro con quello seguito dalla principali riviste di settore a cui sono ispirate molte delle considerazioni e definizioni seguenti.
All’inizio di ogni prova, il software RMAA emette un suono di calibrazione per impostare i livelli di ingresso corretti. A questo punto noi eseguiamo un tono speciale di prova (ancora una volta generato da RMAA ), che consente al software di valutare il segnale catturato in tempo reale con la scheda scarlett.
In una prima fase, testiamo tutti i dispositivi al massimo livello del volume. Preliminarmente disabilitiamo, però, tutti gli equalizzatori disponibili e/o i software di miglioramento del suono installati nello smartphone. Solo in questo modo, potremmo avere un ambiente controllato capace di produrre risultati accurati e comparabili per tutti i telefoni che testeremo.
Il software RMAA produce risultati per diverse aree misurabili della qualità del suono. Questi sono:

  • Risposta in frequenza (frequency response),
  • Rumore (rapporto segnale-rumore) o noise (signal-to-noise ratio),
  • Gamma dinamica (dynamic range),
  • Distorsione armonica (harmonic distortion);
  • Intermodulazione e diafonia stereo (intermodulation distortion and stereo crosstalk).

In genere, un suono di alta qualità deve avere un elevato rapporto segnale rumore, bassa distorsione e interferenze cross-channel, una risposta in frequenza precisa, così come un’alta gamma dinamica.

Risposta in frequenza

Il segnale udibile dall’orecchio umano si estende (ottimisticamente) dai 20 ai 20.000 Hz (unità di misura della frequenza). I 20 Hz rappresentano un tono molto basso mentre i 20.000 Hz un tono molto acuto.
Per diverse ragioni fisiche è estremamente difficile che un solo altoparlante riesca a riprodurre tutta la gamma di frequenza da 20 a 20.000 Hz.

La risposta in frequenza è utilizzata per indicare la precisione di amplificatori e altoparlanti nella riproduzione dell’audio, ed è una misura della deviazione sonora (in decibel dB) ad una data frequenza (in Hertz, Hz). Ad esempio, un amplificatore ad alta fedeltà può avere una risposta in frequenza di 20 Hz – 20.000 Hz ± 1 dB. Ciò significa che il sistema amplifica tutte le bande da 20 Hz a 20.000 Hz con una deviazione massima positiva o negativa di 1 dB.
E’ questa deviazione che valutiamo quando parliamo di risposta in frequenza. Quanto più questo valore è vicino a 0, migliore è la risposta in frequenza del dispositivo. Un numero più basso in assoluto significa anche che lo smartphone tratta tutti i suoni allo stesso modo, non “sporcando” la musica. Questo vi permetterà di sentire come è stato registrato un brano e cosa ci voleva trasmettere effettivamente il musicista!
Avremo anche un grafico che mostra esattamente che tipo di deviazioni sonore si verificano alle varie frequenze.
Una buona risposta in frequenza non garantisce necessariamente un elevato livello di fedeltà, ma, piuttosto, quanto un apparecchio soddisfa i requisiti di risposta nella frequenza di base. E’ importante notare che le deviazioni più grandi inferiori a 40 Hz o superiori a 15 kHz non devono essere considerate, essendo al di là della gamma udibile dall’orecchio umano.
In questo grafico si vede come sia buono sotto quest’aspetto il Galaxy S4 poichè la variazione  totale da 1 kHz è solo di 0.014 dB che è un valore molto buono.

s4_response

Fonte: Andatech

In quest’altro grafico è evidente, invece, come siamo costretti ad eliminare gli equalizzatori nelle nostre prove. In particolare qui si nota come l’HTC One aggiunge una variazione di +3.5 dB da 60 Hz a 90 Hz.

htc_response

Fonte: Andatech

Livelli di rumore

I livelli di rumore di un dato dispositivo sono solitamente misurati in relazione ai livelli di segnale (c.d. rapporto segnale-rumore). In termini meno tecnici possibili, il rapporto segnale-rumore confronta il livello di un segnale desiderato (ad esempio musicale) al livello di rumore di fondo (c.d. “background” cioè le interferenze indesiderate create dalle apparecchiature). Quindi, maggiore è il rapporto segnale-rumore più lo smartphone ha un audio di una qualità superiore.

Gamma dinamica

La gamma dinamica è la misura di quanto un determinato dispositivo è in grado di riprodurre sia suoni forti sia deboli contemporaneamente. Sotto quest’aspetto, l’udito umano ha una elevata gamma dinamica; una persona è in grado di sentire qualsiasi cosa, da un mormorio tranquillo in una camera insonorizzata al suono del più forte concerto rock. Questa gamma si mantiene fino a 100dB. Tuttavia, una persona normale non può eseguire queste cose in entrambe le estremità della scala contemporaneamente – non è possibile sentire un sussurro in una strada rumorosa, per esempio!
Tuttavia, un sistema di riproduzione audio di buona qualità dovrebbe essere in grado di riprodurre accuratamente sia i suoni deboli sia quelli forti contemporaneamente. Questa gamma dinamica di un dispositivo audio è talvolta indicato come “finestra dinamica“. Per determinare matematicamente una gamma dinamica si deve prendere la differenza tra il massimale (il suono più forte) e il rumore (il suono silenzioso ) di un dispositivo audio. Ad esempio, se il “massimale” di un dispositivo è 10 dB e il “rumore” è 2 dB, allora la gamma dinamica è di 8 dB (10 – 2 = 8). Quindi, maggiore è il valore della gamma dinamica, migliore è uno smartphone nel riprodurre suoni bassi e acuti simultaneamente.

Distorsione totale armonica e di intermodulazione

La distorsione totale armonica (THD) e la distorsione di intermodulazione (IMD) misurano l’alterazione indesiderata del segnale audio originale. Quando un segnale audio passa attraverso un dispositivo non ideale (ad esempio smartphone) un contenuto aggiuntivo si aggiunge alle frequenze originali nella forma di interferenza, che, poi, si traduce in distorsione.

La distorsione è il nome dato a tutto ciò che altera, in qualsivoglia maniera, un segnale puro in ingresso. Quindi, come si potrebbe immaginare, più basso è il numero in uno di questi campi e migliore è l’uscita audio del dispositivo.

Infine, lo “Stereo crosstalk” è una misura della interferenza tra i due canali audio di un dato dispositivo. Tutti i moderni lettori audio digitali sono dotati di due canali analogici distinti per l’audio (sinistra e destra) per poter registrare in stereo, ma sovente v’è un grado di interferenza inter-canale.
La misurazione della diafonia stereo determina la quantità di segnale che fuoriesce da un canale all’altro. In termini non tecnici, questa misura serve a valutare la bontà dell’effetto stereo. Maggiore è questo valore (quidi più lontano da zero) e migliore è la qualità del suono proveniente da ciascun canale.

B. Test di pressione sonora

Molti lettori ci hanno chiesto di misurare anche il livello di pressione sonora generata dalle casse dello smartphone.

A tal fine useremo un fonometro ed una tracci audio campione.

Il fonometro è un dispositivo elettroacustico per la misura del livello di pressione sonora. La sua funzione principale è quella di convertire un segnale acustico variabile nel tempo in un valore numerico che esprime il livello di pressione. Il segnale elettrico può essere filtrato con tre curve di ponderazione: curva A, curva e curva C. Nei nostri test useremo la curva C. La risposta per gli audiofili è nel grafico seguente.

fonometro

I valori di output del fonometro saranno in deciBel (detti anche dB per contrazione). Si riporta quì sotto una tabella con alcuni esempi di suoni presi dalla vita quotidiana.

db

Vi abbiamo presentato il nostro test e, come vedete, pur essendoci sforzati di spiegare in maniera più semplice possibile concetti di per sé complessi avete capito come sia fallace, a volte, il nostro giudizio sull’audio dei nostri smartphone. Quali aspettative nutrite verso questo test? Avete suggerimenti o aspetti che dovremmo approfondire?

 

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