Radioamatérský občasník
cz OK1KMR & OK1CJB Jaroslav Janata Czech Republic QTH: Říčany Loc: JN79hx EPC: #1217 swl-@-ok1cjb.cz SWL: OK1-15 512 cz

Test zvukové karty - antialiasingový filtr.
Je známo, že SDR i provozování digimódů stojí a padá s kvalitou zvukové karty. Burkhart Kainka DK7JD známý konstruktér na svém webu /1/ popsal jednoduchý test zvukových karet. Soundblaster vyvinutý firmou Creative Labs je již standartem zvukových karet. U každé karty je důležité rozlišení A/D převodníku (16 nebo 24 bit), čímž lze dosáhnout lepšího poměru signál/šum (SNR). Praxe ukazuje jako dostačující použití jednoduché integrované zvukové karty na motherboardu s 16ti-bitovým rozlišením. Rozhodujícími faktory jsou následující:

  1. Zda testovaná karta má stereo vstup pro oba kanály L+R. Některé zvukové karty, zvláště notebooky mají pouze monofonní vstup z mikrofonu, takže nezávislé zpracování signálů I a Q je nemožné.
  2. Zda má zvuková karta anti-aliasingový filtr.

Co je to antialiasing? Pokusím se o srozumitelný český výklad bez složitějších matematických vztahů Shannon-Nyquistova (Kotělnikovova) teorému. Při převodu analogového signálu na digitální musíme brát ohled na maximální možný kmitočet, který lze zpracovat. Kmitočty pod tímto limitem jsou převedeny v pořádku, nad tímto limitem nikoliv a vedou ke vzniku nežádoucích signálů, jev se nazývá aliasing, nebo-li překrývání spekter. Tento jev má omezit antialiasingový filtr (v podstatě low pass filtr - česky "dolní propust"), který vyšší - nadlimitní kmitočty potlačí a je předřazen A/D převodníku. Žádný filtr však není dokonalý a tak se určité míře aliasingu nevyhneme. Důsledkem chybějícího nebo špatně navrženého filtru je, že signály ležící mimo zpracovávané pásmo jsou do něj převedeny což je značný problém, dochází ke ztrátě informace. S antialiasingem a antialiasingovými filtry se setkáme i v digitálním zpracování obrazu (digitální fotoaparáty). Podrobnější informace je na Wikipedii.

Pro ověření anti-aliasingového filtru lze postavit jednoduchý tónový generátor s časovačem 555, zapojení je zde:


altalt

Výstupní kmitočet je závislý na napájecím napětí a je asi 15 kHz při napětí 6 V. RC členy vytvářejí fázový posun 90 stupňů mezi kanály L a R na výstupu.Tedy simulace I a Q signálu. Signály L,R a GND jsou u přípravku vyvedeny na stereo jack 3,5mm.

Výstupní napětí přípravku je asi 100 mVpp. Signál je obdélníkového průběhu a má vysoký obsah harmonických, což je žádoucí. Zvuková karta má prokázat, že vlastní anti-aliasingový filtr harmonických kmitočtů 30 kHz, 45 kHz, atd. tyto harmonické nepropustí. Fázový posun asi 90 stupňů je určen pouze pro tón 15kHz.

Pokud přivedete tento signál z přípravku na stereo linkový vstup zvukové karty (LINE IN), lze určit, zda zvuková karta má low-pass filtr, pro zpracování stereofonního signálu a jaké kvality. Test využívá programu SD Radio autora I2PHD. (freeware) ke stažení zde /3/
U dobré zvukové karty se zobrazí pouze dva signály, požadovaný signál +15 kHz a potlačená úroveň signálu při -15 kHz.
Pokud se zobrazí dva signály stejné úrovně je vstup karty (LINE IN) monofonní.Osobně mám vyzkoušené, že takto někteří výrobci "šetří" a běžný uživatel si toho nikdy nevšimne. Pokud provozujete DIGI módy tak mono vstup nezaregistrujete. Až teprve se signály I/Q .




Výřezy náhledů situací, které se mohou vyskytnout:

alt
Dobrá karta se vstupem Line In stereo, jak by to mělo vypadat.
Čisté spektrum. Pouze dva užitečné signály, jeden signál je potlačený.

alt
Špatná karta se vstupem Line In stereo, vysoký obsah harmonických. Špatný, nebo žádný anti-aliasingový filtr.

alt
Dobrá karta se vstupem Line In mono. Dva signály stejné úrovně, avšak s dobrým anti-aliasingovým filtrem. Pro použití s DIGI (PSK, SSTV, ROS atd...). Doporučuji zkontrolovat nastavení driverů karty, případně kabel.
alt
Špatná karta se vstupem Line In mono. Monofonní vstup zvukové karty bez anti-aliasing filtru.
Dva signály +/- 15kHz stejné úrovně s vysokým obsahem harmonických kmitočtů


Vlastní měření OK1UNL.
alt
Deska Asus M2N-E, zvuková karta integrovaná. Signály stejné úrovně +/- 15kHz, tedy monofonní vstup LINE IN
s dobrým anti-aliasingovým filtrem. Dobré pro DIGI.Provedl jsem kontrolu nastavení ovladačů.

alt
Starší deska Biostar P4TSE, zvuková karta integrovaná. Signály rozdílné úrovně,tedy stereo vstup LINE IN avšak "košťata" okolo žádaných signálů +/- 15kHz. Chybějící nebo velmi špatný anti-aliasingový filtr.

Odkazy:

1) http://www.b-kainka.de/
2) http://cs.wikipedia.org/wiki/Aliasing
3) http://www.sdradio.eu/sdradio/9