Moving Average Signalverarbeitung

Signal Processing Grundlagen Dennis Bohn, Rane RaneNote 134 geschrieben 1997 zuletzt überarbeitete 504 Screaming To Be Heard Im Raum kann niemand hören Sie schreien. Da es keine Luft oder ein anderes Medium für den Schall gibt. Der Ton braucht ein Medium, das eine Zwischensubstanz ist, durch die es von Punkt zu Punkt reisen kann, es muss auf etwas getragen werden. Dass etwas fest, flüssig oder gas sein kann. Sie können hören, wie Sie unter Wasser schreien. kurz. Wasser ist ein Medium. Luft ist ein Medium. Nachtklub Wände sind ein Medium. Der Schall bewegt sich in der Luft, indem er den Luftdruck relativ zu seinem Normalwert (atmosphärischer Druck) schnell ändert. Schall ist eine Störung im umgebenden Medium. Eine Vibration, die sich von der Quelle ausbreitet und eine Reihe von expandierenden Schalen mit hohem Druck und niedrigem Druck erzeugt. hoher Druck. niedriger Druck. hoher Druck. niedriger Druck . Immer nach außen gehen diese Zyklen wechselnder Druckzonen bis zum endgültigen Ableiten oder Reflektieren von Oberflächen (Nachtklubwände) oder durch Grenzübergänge hindurch oder werden absorbiert - meist eine Kombination aller drei. Linke, ungehinderte, Ton reist nach außen, aber nicht für immer. Die Luft (oder andere Medium) raubt einige der Geräusche Macht, wie es geht. Der Preis der Passage: das Medium absorbiert seine Energie. Diese Verlustleistung wird als eine Verringerung dessen, wie laut es ist (der Ausdruck Lautheit wird verwendet, um zu beschreiben, wie laut es von Moment zu Moment ist) als das Signal weg von seiner Quelle weg erlebt. Die Lautstärke des Signals verringert sich um ein Viertel für jede Verdopplung der Entfernung von der Quelle. Das bedeutet, dass es 6 dB weniger laut ist, wenn Sie Ihre Distanz verdoppeln. Dies wird als umgekehrtes quadratisches Gesetz bezeichnet, da die Abnahme umgekehrt proportional zum Quadrat der zurückgelegten Distanz ist, beispielsweise das 2-fache des Abstands gleich einer 14 Abnahme der Lautstärke und so weiter. Wie schaffen wir Klang und wie erfassen wir Klang Wir tun dies mit entgegengesetzten Seiten der gleichen elektromagnetischen Münze. Elektrizität und Magnetismus sind kinfolk: Wenn Sie eine Spule von Draht durch ein Magnetfeld passieren, wird Elektrizität innerhalb der Spule erzeugt. Drehen Sie die Münze und drehen Sie sie wieder um: Wenn Sie Elektrizität durch eine Drahtspule passieren, wird ein Magnetfeld erzeugt. Bewegen Sie den Magneten, erhalten Sie eine Spannung eine Spannung anlegen, erstellen Sie einen Magneten. Das ist das Wesen aller elektromechanischen Objekte. Mikrofone und Lautsprecher sind elektromechanische Objekte. In ihrem Herzen gibt es eine Spule aus Draht (die Schwingspule) und ein Magnet (der Magnet). Das Sprechen verursacht Schallschwingungen, um von Ihrem Mund nach außen zu reisen. Das Sprechen in ein Moving-Coil (aka dynamic) Mikrofon veranlasst die Schwingspule, sich innerhalb eines Magnetfeldes zu bewegen. Dies führt dazu, dass eine Spannung entwickelt wird und ein zu dem Schall - Ton proportionaler Strom fließt. Am anderen Ende der Kette wird eine Spannung an die Lautsprecherspule angelegt, was dazu führt, dass ein Strom fließt, der ein Magnetfeld erzeugt, das die Kegelbewegung proportional zum anliegenden Audiosignal erzeugt. Das Mikrofon übersetzt Klang in ein elektrisches Signal, und der Lautsprecher übersetzt ein elektrisches Signal in Ton. Eine Erfassung, die andere schafft. Alles dazwischen ist nur Details. Und wenn Sie sich fragen: Ja drehte sich um, ein Mikrofon kann ein Lautsprecher (die teeny winzigen Klängen macht), und ein Lautsprecher kann ein Mikrofon (wenn Sie SCHLIESSEN WIRKLICH LOUD). Crossovers: Einfache Division Lautsprecher-Crossover sind ein notwendiges Übel. Ein anderes Universum, ein anderer Satz von Physik und vielleicht könnten wir haben, was wir wollen: ein Lautsprecher, der alles macht. Ein Lautsprecher, der alle Audiofrequenzen gleichmäßig und ohne Verzerrungen wiedergibt, und zwar auf Lautstärke, die für den von uns gespielten Platz ausreichend ist. Nun, wir leben hier, und unser System der Physik erlaubt keine solche Extravaganz. Die harte Wahrheit ist, kein Lautsprecher kann alles tun. Wir brauchen mindestens zwei - mehr, wenn wir es uns leisten können. Tieftöner und Hochtöner. Ein großer Woofer für die Tiefen und ein wenig Hochtöner für die Highs. Dies wird als 2-Wege-System bezeichnet. (Überprüfen Sie die folgenden Diagramme auf die folgenden Diskussionen.) Aber mit zwei Lautsprechern müssen die richtigen Frequenzen zu jedem Lautsprecher geleitet (oder gekreuzt) werden. Auf der einfachsten Ebene ist ein Crossover ein passives Netzwerk. Ein passives Netzwerk ist eines, das keine Stromversorgung benötigt - wenn es über ein Netzkabel verfügt oder Batterien ausläuft, ist es kein passiver Schaltkreis. Das einfachste passive Frequenzweichenetz besteht aus nur zwei Komponenten: einem Kondensator, der mit dem Hochfrequenztreiber verbunden ist, und einem Induktor (auch bekannt als Spule), der mit dem Niederfrequenztreiber verbunden ist. Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauelement, das hohe Frequenzen (das Durchlaßband) durchläßt und niedrige Frequenzen (das Sperrband) sperrt. Ein Induktor macht genau das Gegenteil: Er leitet tiefe Frequenzen und blockiert hohe Frequenzen. Aber da sich die Frequenz ändert, reagiert keine Komponente plötzlich. Sie tun es allmählich sie langsam beginnen zu passieren (oder aufhören) ihre jeweiligen Frequenzen. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, wird als Crossover-Slope bezeichnet. Es wird in dB pro Oktave gemessen. Oder auf dBoktave gekürzt. Die Steigung erhöht oder verringert so viele dBoktave. Auf der einfachsten Ebene, jede Komponente gibt Ihnen eine 6 dBoktave Slope (eine physische Tatsache unseres Universums). Wieder auf der einfachsten Ebene erhöht das Hinzufügen weiterer Komponenten die Steigung in 6-dB-Schritten, wodurch Hänge von 12 dBoct, 18 dBoct, 24 dBoct und so weiter erzeugt werden. Die Anzahl der Komponenten oder 6 dB Steigungsinkremente wird als Crossover-Reihenfolge bezeichnet. Daher hat ein Crossover von 4. Ordnung (mindestens) vier Komponenten und erzeugt steile Neigungen von 24 dBoktave. Je steiler, desto besser für die meisten Fahrer, da Lautsprecher nur gut für eine bestimmte Bandbreite von Frequenzen, dass sie schlecht benehmen, manchmal schlecht. Steile Hänge verhindern, dass diese Frequenzen zum Fahrer gelangen. Sie können Kondensatoren und Induktivitäten kombinieren, um einen dritten Pfad zu erzeugen, der die höchsten und tiefsten Tiefen eliminiert und einen mittleren Frequenzweichenbereich bildet. Dies wird natürlich als 3-Wege-System bezeichnet. (Siehe Schema) Der Quottendabschnitt bildet ein Bandpaßfilter, da es nur ein bestimmtes Frequenzband durchläuft. Man beachte aus dem Diagramm, daß der Hochfrequenz-Durchlaßbereich und die Niederfrequenz-Durchlaßband-Terme oft nur zu einem Hochpass und einem Tiefpaß verkürzt werden. Ein 3-Wege-System ermöglicht die Optimierung jedes Treibers für ein schmaleres Frequenzband, wodurch ein besserer Gesamtklang entsteht. Also warum nicht nur Passivboxen verwenden Das einzige größte Problem ist, dass ein passiver Kabinett (oder ein Paar) spielt nicht laut genug und sauber genug für große Räume. Wenn die Sound-System ist für Ihr Schlafzimmer oder Garage, passive Systeme funktionieren würde gut - vielleicht sogar besser. Aber es ist nicht. Sobald Sie versuchen, eine relativ große Fläche mit gleich laut zu füllen Sie beginnen, um die Probleme zu verstehen. Und es nicht nehmen Stadien, nur normale Größe Clubs. Es ist wirklich schwierig, die erforderliche Lautstärke mit passiven Boxen zu erzeugen. Das Leben wäre viel einfacher, wenn man einfach alle in ihre eigenen Dosen Amp - wie eine Reihe von HC 4 oder HC 6 Kopfhörer Ampere über das Publikum verstreut. Lassen Sie sie die Arbeit machen, dann könnten alle gleich gut hören, und wählen Sie ihre eigenen hören Ebene. Aber das Leben ist hart, und Kopfhörer-Amps müssen auf Praxis und Aufzeichnung beschränkt werden. Monitor-Lautsprecher auf der anderen Seite haben wahrscheinlich passive Frequenzweichen. Wieder ist es eine Frage der Distanz und Lautheit. Monitore sind in der Regel in der Nähe und nicht zu laut - zu laut und sie werden wieder in Ihrem Mikrofon oder zusammen mit der Hauptmischung gehört werden: nicht gut. Monitor-Lautsprecher sind ähnlich wie HiFi-Lautsprecher, wo passive Designs dominieren. Wegen der relativ kleinen Hörbereiche. Es ist ganz einfach, kleine Hörräume mit unberührten Geräuschen auch bei Ohrspaltpegeln zu füllen. Aber bewegen Sie die gleichen Lautsprecher in Ihren lokalen Club und sie klingen dünn, stumpf und leblos. Nicht nur werden sie nicht laut genug spielen, aber sie können die klanglichen Vorteile des Klangs benötigen, der von den nahen Wänden aufprallt, um den direkten Ton zu verstärken und zu füllen. In großen Veranstaltungsorten, diese Wände sind viel zu weit weg, um jedermann zu profitieren. Abbildung 1. Passive 2-Wege-Crossover Abbildung 2. Passive 3-Wege-Crossover Warum also nicht eine Reihe von passiven Boxen verwenden Sie können, und einige Leute tun. Doch aus Gründen zu folgen, funktioniert es nur für ein paar Schränke. Trotzdem werden Sie nicht in der Lage, die hohe Lautstärke zu bekommen, wenn das Zimmer groß ist. Passive Systeme können nur so weit optimiert werden. Sobald Sie mehrere Schränke benötigen, werden aktive Frequenzweichen notwendig. Um eine gute Abdeckung von Gleichfrequenzen zu erhalten, möchten Sie Stapler wie-Fahrer. Dies verhindert die Verwendung von passiven Boxen, da jede (mindestens) einen Hochfrequenztreiber und einen Niederfrequenztreiber enthält. Es ist am einfachsten, ein Sound-System zusammenzustellen, wenn jedes Gehäuse nur einen Frequenzbereich abdeckt. Zum Beispiel, für ein schön klingende 3-Wege-System, würden Sie haben Niederfrequenz-Boxen (die großen), dann mittlere Mittelfrequenz-Boxen und schließlich die kleineren Hochfrequenz-Boxen. Diese würden gestapelt oder gehängt, oder beide - in irgendeiner Art von Array. Ein Lautsprecher-Array ist die optimale Stapelform für jeden Satz von Schränken, um die beste kombinierte Abdeckung und Gesamtklang zu geben. Sie haben zweifellos viele verschiedene Array-Formen gesehen. Es gibt hohe Türme, hohe Mauern, und alle Arten von Polyedern und Bögen. Der einzige effiziente Weg, dies zu tun ist mit aktiven Frequenzweichen. Einige kleinere Systeme kombinieren aktive und passive Boxen. Selbst innerhalb eines einzigen Schranks ist es üblich, eine aktive Frequenzweiche zu finden, die verwendet wird, um die Tief - und Mittelfrequenztreiber zu trennen, während ein eingebautes passives Netzwerk für den Hochfrequenztreiber verwendet wird. Dies ist besonders bei Hochtönern der Fall, die über die letzte Audio-Oktave arbeiten. Am anderen Ende wird oft eine aktive Frequenzweiche verwendet, um einen Subwoofer einem passiven 2-Wege-System hinzuzufügen. Alle Kombinationen werden verwendet, aber jedes Mal, wenn ein passiver Frequenzweiche auftaucht, kommt es mit Problemen. Eine davon ist Verlustleistung. Passive Netzwerke verlieren wertvolle Energie. Die zusätzliche Leistung, die benötigt wird, um die Treiber lauter zu machen, verdampft stattdessen die Komponenten und kommt aus der Box als Hitze - nicht Ton. Passive Geräte machen Sie daher einen größeren Verstärker kaufen. Ein paar zusätzliche passive Netzwerkprobleme haben mit ihrer Impedanz zu tun. Impedanz beschränkt Kraftübertragung seinen gleichen Widerstand, nur Frequenz-empfindlich. Damit das passive Netzwerk genau arbeitet, muss die Quellenimpedanz (der Verstärkerausgang plus die Verdrahtungsimpedanz) so nahe wie möglich an Null liegen und nicht frequenzabhängig sein und die Lastimpedanz (die Lautsprechercharakteristik) muss festgelegt werden und Nicht frequenzabhängig (sorry, nicht in diesem Universum nur auf Star Trek). Da diese Dinge nicht möglich sind, muss das passive Netzwerk (am besten) eine vereinfachte und kompromittierte Lösung für ein sehr komplexes Problem sein. Folglich ändert sich das Frequenzweichen-Verhalten mit der Frequenz - nicht etwas, das Sie für ein gutes Klangsystem wünschen. Eine letzte Sache, um die Sache noch schlimmer. Es gibt so genannte Back-EMF (back-elektromotorische Kraft, buchstäblich Back-Spannung), die weiter zu schlecht klingenden Lautsprechersystemen beiträgt. Dies ist das Phänomen, bei dem der Lautsprecherkonus nach dem Signalanhalten weiterläuft und die Schwingspule durch das Magnetfeld (das nun wie ein Mikrofon wirkt) bewegt, wodurch eine neue Spannung erzeugt wird, die versucht, das Kabel zurück zum Verstärkerausgang zu treiben Wenn der Sprecher dies tun darf, läuft der Kegel wie ein sterbender Fisch herum. Es klingt nicht gut Der einzige Weg, um Back-EMF zu stoppen ist, dass der Lautsprecher quasi einen toten kurzen, dh Null-Ohm Rückblick oder so nah wie möglich zu machen - etwas, was nicht passieren wird, mit einem passiven Netzwerk zwischen ihm geschleudert passieren Und die Endstufe. All dies, und nicht zu erwähnen, dass Induktoren sättigen bei hohen Signalpegeln Verzerrungen verursachen - ein weiterer Grund, Sie können nicht genug Lautheit. Oder das zusätzliche Gewicht und die Masse, die durch die großen Induktoren verursacht werden, die für eine gute niedrige Frequenzantwort erforderlich sind. Oder dass es fast unmöglich ist, qualitativ hochwertige Steilhänge passiv zu bekommen, so dass die Reaktion leidet. Oder dass Induktoren sind viel zu gut auf Abholung lokaler Radio-, TV-, Notfall-, und zellulären Sendungen, und freudig mischen sie in Ihre Audio. So ist das Leben mit passiven Lautsprechersystemen. Abbildung 3. Aktive 2-Wege-Frequenzweiche Abbildung 4. Aktive 3-Wege-Frequenzweiche Aktive Frequenzweichen erfordern eine Stromversorgung zum Betrieb und kommen in der Regel in Einzelplatz-Rack-Mount-Einheiten verpackt. (Obwohl in letzter Zeit powered Lautsprecher mit eingebauten aktiven Frequenzweichen und Leistungsverstärker werden immer beliebter.) Betrachtet man die begleitenden Diagramm zeigt, wie aktive Crossovers unterscheiden sich von ihren passiven Vettern. Für ein 2-Wege-System anstelle einer Endstufe haben Sie jetzt zwei, können aber für die gleiche Lautstärke kleiner sein. Wie viel kleiner von der Empfindlichkeit der Fahrer abhängt (mehr dazu später). Ebenso benötigt ein 3-Wege-System drei Endstufen. Sie sehen und hören auch die Begriffe bi-amped. Und tri-amped auf 2- und 3-Wege-Systemen angewendet. Aktive Crossover heilen viele Krankheiten der passiven Systeme. Da die Crossover-Filter selbst in ihrem eigenen Gehäuse sicher entfernt sind, weg von den Antriebs - und Belastungsimpedanzproblemen, die passive Einheiten töten, können sie in nahezu mathematisch perfekter Weise betrieben werden. Extrem steile, glatte und gut erzogene Crossover-Pisten werden durch aktive Schaltungen leicht erreicht. Es gibt keine Verstärkerverlustprobleme, da aktive Schaltungen von ihren eigenen Niederspannungsversorgungen arbeiten. Und mit den Ineffizienzen des passiven Netzwerks entfernt, die Leistungsverstärker leichter erreichen die Lautstärke Ebenen erforderlich. Lautsprecher jitters und Zittern durch unzureichend gedämpft zurück-emf verursacht alle aber verschwinden, sobald das passive Netzwerk entfernt wird. Was bleibt, sind die Ausgangsimpedanz des Verstärkers und die des Anschlussdrahtes. Heres, wo der Begriff Dämpfungsfaktor kommt. Beachten Sie, dass das Wort dämpft. Nicht dämpfen, wie so oft gehört, beeindrucken Sie Ihre Freunde. Dämpfung ist ein Maß für die Fähigkeit eines Systems, die Bewegung des Lautsprecherkonus zu steuern, nachdem das Signal verschwindet. Nicht mehr sterbender Fisch. Siegfried amp Russ Aktive Crossover gehen bei vielen Namen. Erstens, sie sind entweder 2-Wege oder 3-Wege (oder sogar 4-Wege-und 5-Wege). Dann gibt es die Steilheit und Ordnung: 24 dBoct (4. Ordnung) oder 18 dBoct (3. Ordnung), und so weiter. Und schließlich gibt es einen Namen für die Art des Designs. Die beiden häufigsten sind Linkwitz-Riley und Butterworth. Benannt nach Siegfried Linkwitz und Russ Riley, der diesen Antrag zuerst eingereicht hat, und Stephen Butterworth, der die Reaktion erstmals 1930 beschrieben hat. Bis Mitte der 80er Jahre dominierte das Butterworth-Design 3. Ordnung (18 dBoct), hatte aber noch einige Probleme. Seither hat die von Rane und Sundholm entwickelte Entwicklung des Linkwitz-Riley-Designs 4.-Ordnung (24 dBoct) diese Probleme gelöst und ist heute die Norm. Was dazu beiträgt, sind aktive Frequenzweichen. Zum Glück ist die härteste Sache über eine aktive Crossover immer das Geld, ein zu kaufen. Danach ist die meiste Arbeit bereits für Sie getan. Auf der einfachsten Ebene alles, was Sie wirklich brauchen, von einem aktiven Crossover sind zwei Dinge: Sie können den richtigen Crossover-Punkt, und lassen Sie Gleichgewicht Fahrer Ebenen. Das ist alles. Zuerst wird das Datenblatt der Lautsprecherhersteller konsultiert und auf der Frontplatte gewählt. (Die Annahme eines komplett eingerichteten 2-Wege-Lautsprecher-Kabine, zum Beispiel. Wenn die Box ist hausgemacht, dann müssen beide Treiber sorgfältig ausgewählt werden, damit sie die gleiche Übergangsfrequenz haben, da sonst ein schwerwiegendes Reaktionsproblem entstehen kann.) Balancing ist Da Hochfrequenztreiber effizienter als Niederfrequenztreiber sind. Dies bedeutet, dass, wenn Sie die gleiche Menge an Energie in jeden Treiber setzen, wird ein lauter klingen als die anderen. Derjenige, der am effizientesten ist, spielt lauter. Mehrere Methoden, um Treiber auszugleichen sind immer in jedem guten Benutzerhandbuch skizziert. Equalizer Sie haben vielleicht gehört, es sagte, dass Equalizer sind nichts anderes als verherrlichten Ton-Kontrollen. Das ist ziemlich genau und hilft zu erklären, ihre Nützlichkeit und Bedeutung. Einfach ausgedrückt, ermöglichen Equalizer können Sie die tonale Balance von dem, was Sie kontrollieren zu ändern. Sie können auf einer Band-zu-Band-Basis nur die gewünschten Frequenzen erhöhen (erhöhen) oder verringern (schneiden). Equalizer kommen in allen verschiedenen Größen und Formen, sehr unterschiedlich in Design und Komplexität. Wählen Sie aus einer einfachen Einkanaleinheit mit 10 Reglern im 1-Oktaven-Frequenzabstand (ein Mono-10-Band-Oktave-Equalizer) bis hin zu einer voll funktionsfähigen Zweikanal-Box mit 31 Reglern im 13-Oktaven-Frequenzabstand (Ein Stereo-13-Okt-Equalizer). Es gibt grafische Modelle mit Schiebereglern (Schieberegler), die den Equalizer-Frequenzgang durch die Form, die sie bilden, grob aufzeichnen, und es gibt parametrische Modelle, in denen Sie die gewünschte Frequenz, Amplitude und Bandbreite auswählen (die Filterparameter - siehe Diagramm unten) Band vorgesehen ist. Weit und weg, die einfachsten und beliebtesten sind die 13- und 23-Oktave-Grafiken. Sie bieten die beste Kombination aus Kontrolle, Komplexität und Kosten. Bei der Auswahl von Grafik-Equalizern sind die Anzahl der Eingangs-Ausgangskanäle, die Anzahl der Boostcut-Bänder, der Mittenfrequenzabstand und die Genauigkeit des Ausgangssignals gegenüber den Frontplatteneinstellungen zu berücksichtigen. Bis zu der jüngsten Entwicklung der wahren Antwort Grafiken, die Frontplatten-Einstellungen nur approximiert die Equalizer tatsächlichen Antwort. Vor der True-Response-Grafik führte die angrenzende Bandinteraktion dazu, dass die tatsächliche Ausgabeantwort von den Frontplatteneinstellungen abwich. Als Konstante-Q oder Variable-Q (siehe Diagramme) beschrieben, bestimmt das individuelle Filterbandbreitenverhalten die Interaktion. In den frühen 80er Jahren entwickelte Rane die ersten Konstanten-Q-Designs, um die gleiche Form (Bandbreite) über den gesamten Boostcut-Bereich zu bewahren. Im Gegensatz dazu haben Variable-Q-Konstruktionen unterschiedliche Bandbreiten (die Formänderungen) als eine Funktion der boostcut-Menge. Ranes Konstante-Q-Design bot eine große Verbesserung der Ausgabe Antwort vs Frontpanel-Einstellungen und wurde das beliebteste Design, bis Rane und andere entwickelten die erste echte Antwort Grafik-Equalizer. Jetzt bieten echte Response-Grafiken die beste Antwort. Verwenden von Equalizer Equalizer können Wunder für ein Sound-System tun. Beginnen wir mit der Lautsprecherleistung. Eine unglückliche Wahrheit über Budget-Lautsprecher ist, dass sie nicht sehr gut klingen. Normalerweise ist dies auf einen ungleichmäßigen Frequenzgang, oder besser auf eine nicht flache Leistungsantwort zurückzuführen. Ein ideales Gehäuse hat eine flache Leistungsantwort. Wenn Sie also beispielsweise 1 kHz als Referenzsignal auswählen, verwenden Sie es, um den Lautsprecher mit genau einem Watt anzusteuern, die Lautstärke zu messen und den Generator über den gesamten Frequenzbereich zu schwenken, alle Frequenzen messen gleich laut. Traurig, mit allen, aber die teuersten Lautsprecher-Systeme, werden sie nicht. Equalizer können diesen Frequenzmängeln helfen. Durch das Hinzufügen ein wenig hier und wegnehmen ein wenig gibt, ziemlich bald erstellen Sie eine akzeptable Macht Antwort - und eine ganze Menge besser klingende System. Sein überraschendes, wie gerade ein wenig Entzerrung ein schlechtes klingendes System in etwas ziemlich anständig ändern kann. Der beste Weg, um mit Budget-Lautsprecher umzugehen - obwohl es mehr kostet - ist, einen Equalizer-Kanal für jeden Schrank zu begehen. Das wird eine Ehe. Der Equalizer ist eingestellt, eine Sicherheitsabdeckung ist aufgeschraubt, und für immer mehr sind sie untrennbar. (Benutzen Sie zusätzliche Entzerrer, um die Raumprobleme zu unterstützen.) Und jetzt für den harten Teil, aber der wichtigste Teil: Wenn Sie Ihre Messungen draußen (keine Reflexionen an Wänden oder Decken) und in der Luft (keine Reflexionen aus dem Boden ) Erhalten Sie ein sehr genaues Bild von nur die Lautsprecher-Antwort, frei von Raumeffekte. Das gibt Ihnen die raumunabhängige Antwort. Das ist wirklich wichtig, denn egal, wo diese Box verwendet wird, hat es diese Probleme. Natürlich müssen Sie sicherstellen, dass die Kosten der Budget-Lautsprecher plus der Equalizer summiert sich auf wesentlich weniger als Kauf eines wirklich flachen Lautsprechersystem zu beginnen. Zum Glück (oder sollte das traurig sein) ist dies meist der Fall. Wieder ist die Wahrheit, dass die meisten Schränke nicht flach sind. Es sind nur die sehr teuren Lautsprecher, die Weltklasse-Antworten haben. (Hmmm, vielleicht das ist, warum sie so viel kosten) Das nächste, was Sie tun können, mit Equalizern ist es, die Art und Weise jeden Veranstaltungsort klingt verbessern. Jedes Zimmer klingt anders - Tatsache des Lebens - Tatsache der Physik. Mit genau der gleichen Ausrüstung, genau die gleiche Musik in genau der gleichen Weise, verschiedene Räume klingen anders - garantiert. Jeder geschlossene Raum behandelt Ihren Sound anders. Reflektierter Ton verursacht die Probleme. Was das Publikum hört, besteht aus dem direkten Klang (was direkt aus dem Lautsprecher direkt zum Hörer kommt) und reflektiert den Ton (er springt alles ab, bevor er zum Hörer kommt). Und wenn das Zimmer groß genug ist, dann kommt der Nachhall ins Spiel, der all der reflektierte Ton ist, der so weit gereist ist, und für solch eine (relativ) lange Zeit, dass er ankommt und wieder an den Zuhörer kommt, Eine zweite und dritte Quelle, oder sogar ein Echo, wenn das Zimmer ist wirklich groß. Seine im Grunde ein Geometrieproblem. Jedes Zimmer unterscheidet sich in seinen Abmessungen nicht nur in seiner Grundlänge, sondern in seiner Deckenhöhe, der Entfernung von Ihnen und Ihrer Ausrüstung zum Publikum, was an den Wänden hängt (oder nicht gehängt), wie viele Fenster Und Türen gibt es, und wo. Jedes Detail über den Raum wirkt sich auf Ihren Sound aus. Und bedauerlicherweise gibt es sehr wenig können Sie über irgendwelche davon zu tun. Die meisten Faktoren, die Ihren Sound beeinflussen, können Sie nicht ändern. Sie können sicherlich nicht ändern, die Abmessungen, oder ändern Sie die Fenster und Türen. Aber es gibt ein paar Dinge, die Sie tun können, und Ausgleich ist einer von ihnen. Aber bevor Sie ausgleichen, wollen Sie optimieren, wie und wo Sie Ihre Lautsprecher platzieren. Dies ist wahrscheinlich die Nummer eins Punkt zu beachten. Halten Sie Ihre Lautsprecher aus Ecken, wann immer möglich. Entfernen Sie alle Einschränkungen zwischen den Lautsprechern und dem Publikum, einschließlich Bannern, Bühnentechnik und Interpreten. Was Sie wollen, ist für die meisten der Klang Ihrer Zuhörer hört direkt von den Lautsprechern zu kommen. Sie wollen alle reflektierten Klang zu minimieren. Wenn Sie einen guten Job bei der Auswahl und Ausgleich der Lautsprecher gemacht haben, dann wissen Sie bereits, dass Ihr direkter Klang gut ist. Was übrig bleibt, ist, den reflektierten Ton zu minimieren. Als nächstes verwenden Entzerrung zu helfen, mit einigen der Zimmer mehr lästige Features. Wenn der Raum außergewöhnlich hell ist, können Sie Rindfleisch herauf das Tiefende, um zu helfen, es zu kompensieren oder Roll-off einige der Höhen. Oder wenn der Raum tendiert zu boomy, können Sie tone-down das untere Ende, um die Resonanz zu reduzieren. Ein weiterer Weg EQ ist sehr effektiv ist bei der Kontrolle störende Feedback Töne. Feedback ist, dass schreckliche Quietsch - oder Schrei-Sound-Systeme erhalten, wenn das Audio aus dem Lautsprecher wird von einem der Bühnenmikrofone abgeholt, re-verstärkt und gepumpt aus dem Lautsprecher, nur wieder abgeholt werden wieder durch das Mikrofon und Re - Verstärkt, und so weiter. Meistens geschieht dies, wenn das System laut spielt. Das macht Sinn, denn für weichere Töne ist das Signal entweder nicht groß genug, um es zum Mikrofon zu machen, oder wenn es tut, ist es zu klein, um aufzubauen. Das Problem ist eines von einem außer Kontrolle liegenden, geschlossenen Schleifen-positiven Rückkopplungssystem, das aufbaut, bis etwas bricht, oder das Publikum verlässt. Verwenden Sie Ihren Equalizer zu schneiden die Frequenzen, die heulen wollen, nicht nur das Quietschen zu stoppen, aber Sie lassen das System lauter spielen. Die technische Formulierung hierfür maximiert den Systemgewinn vor dem Feedback. Es ist wichtig zu verstehen, am Anfang, dass Sie nicht im Zusammenhang mit dem Raum verbunden Sound Probleme mit der Entzerrung, aber Sie können die Schwierigkeiten herum bewegen. Sie können Dinge klanglich neu anordnen, was zahme Exzesse hilft. Sie gewinnen, indem es besser klingen. Ausgleich hilft. Abbildung 5. Bandpassfilter-Parameter Abbildung 6. Variable-Q-Grafik Abbildung 7. Constant-Q Grafik-Equalizer sind nützlich, um Ihr Instrument oder Ihre Stimme zu erweitern. Mit der Praxis werden Sie lernen, Ihren Equalizer zu verwenden, um Ihren Klang für Ihren besten persönlichen Ausdruck zu verstärken: die Tiefen zu vertiefen, die Mitte zu füllen oder die Höhen zu übertreiben. irgendwas du willst. So wie ein Equalizer den Klang eines schlechten Lautsprechers verbessern kann, kann er den Klang eines marginalen Mikrofons verbessern oder jedes Musikinstrument verbessern. Equalizer geben Ihnen, dass etwas extra, dass Kante. (Wir alle wissen, woher die Quantenquellen stammen.) Seeing Sound Um Lautsprecher - und Soundsystem-Messungen einfach zu machen, benötigen Sie einen Echtzeit-Analysator (RTA). Ein RTA erlaubt Ihnen, die Leistungsreaktion nicht nur für den Lautsprecher, sondern noch wichtiger für das gesamte System zu sehen. Standalone-RTAs verwenden eine LED - oder LCD-Matrix, um die Antwort anzuzeigen. Als Testsignal dient ein eingebauter rosa Rauschgenerator (ein spezielles Formrauschen mit allen hörbaren Frequenzen, optimiert für die Messung von Sound-Systemen). Ein Messmikrofon ist für die Abtastung der Antwort enthalten. Die Anzeige ist so angeordnet, daß sie die Amplitudenversenfrequenz zeigt. Abhängig von den Kosten variiert die Anzahl der Frequenzspalten von 10 auf 1-Oktav-Zentren, bis zu 31 auf 13-Oktav-Zentren (Übereinstimmung mit grafischen Entzerrern). Amplitude Bereich und Präzision variiert mit Preis. Mit den Kosten für Laptop-Tumbling, die neueste Form der RTA beinhaltet eine Zubehör-Box und Software, die mit Ihrem Computer arbeitet. Diese sind besonders schön, und mit speziellen Speicher, Berechnungen und Mehrzweck-Funktionen wie auch ein aufwändiges SPL-Meter geladen. Sehr empfehlenswert wenn das Budget erlaubt. Dynamische Steuerungen Dynamische Steuerungen oder Prozessoren repräsentieren eine Klasse von Signalverarbeitungsvorrichtungen, die verwendet werden, um ein Audiosignal nur auf dessen Frequenzinhalt und Amplitudenniveau zu ändern. So dass der Begriff quotdynamisch ist, da die Verarbeitung vollständig programmabhängig ist. Die beiden häufigsten dynamischen Effekte sind Kompressoren und Expander. Mit Limiter und Noise Gates (oder nur quotgatesquot) besondere Fälle von diesen. Der Dynamikbereich eines Audiokanals ist das Verhältnis des lautesten (unverzerrten) Signals zum leisesten (nur akustischen) Signal, ausgedrückt in dB. Normalerweise wird das maximale Ausgangssignal durch die Größe der Stromversorgungen begrenzt (Sie können nicht mehr als die verfügbare Spannung schwingen), während das minimale Ausgangssignal durch den Rauschuntergrund festgelegt wird (Sie können kein akustisches Signal abgeben, das geringer ist als das Rauschen). Professionelle analoge Signalverarbeitung Geräte können die maximale Lautstärke von 26 dBu, mit den besten Geräuschpegel Boden um -94 dBu. Dies ergibt einen maximalen Dynamikbereich von 120 dB (entspricht 20-Bit-Digital-Audio) - ziemlich beeindruckende Zahl - aber sehr schwierig zu bearbeiten. So wurden dynamische Prozessoren geboren. Kompressoren Kompressoren sind Signalverarbeitungseinheiten, die verwendet werden, um den dynamischen Bereich des durch sie hindurchgehenden Signals zu reduzieren (komprimieren). Der moderne Einsatz für Kompressoren besteht darin, nur die lautesten Signale dynamisch abzuschalten. Beispielsweise könnte ein Eingangsdynamikbereich von 110 dB einen Kompressor passieren und mit einem neuen Dynamikbereich von 70 dB verlassen. Dieses schlaue Bit der Verarbeitung wird normalerweise unter Verwendung eines VCA (spannungsgesteuerten Verstärkers) durchgeführt, dessen Verstärkung durch eine Steuerspannung bestimmt wird, die aus dem Eingangssignal abgeleitet wird. Daher wird, wann immer das Eingangssignal den Schwellenwert überschreitet, die Steuerspannung proportional zu dem dynamischen Signal des Signals. Dadurch können die Musikpeaks die Verstärkung verringern. Vor den Kompressoren tat dies ein Mensch am Mischpult und wir nannten es Rennsport. Diese Person buchstäblich die Verstärkung, wenn es zu laut für das System zu behandeln. Sie müssen den Dynamikbereich reduzieren, da extreme Bereiche des dynamischen Materials für Schallsysteme sehr schwierig sind. Wenn Sie es so laut, wie Sie wollen für die durchschnittlichen Signale, dann entlang kommt diese riesigen musikalischen Spitzen, die entscheidend für die Punch und Drama der Musik sind, sind aber viel zu groß für die Endstufen und Lautsprecher zu behandeln. Entweder die Endstufen Clip, oder die Lautsprecher unten (erreichen ihre Reise Grenzen), oder beides - und das System klingt schrecklich. Oder gehen Sie in die andere Richtung, wenn Sie die Systemverstärkung zu verhindern, dass diese Überlastungen Vorkommen, dann, wenn die Dinge schön und ruhig, und der Gesang fallen wirklich niedrig, niemand etwas hören kann. Es ist immer etwas. So kaufen Sie einen Kompressor. Verwenden Sie es ganz einfach: Setzen Sie einen Schwellenpunkt, über dem alles um eine bestimmte Menge gedreht wird, und wählen Sie dann ein Verhältnis festlegen, wie viel ein quotcertain amountquot ist. Alle Audiosignale unterhalb des Schwellenwerts sind nicht betroffen, und alle Audiosignale oberhalb dieses Punkts werden durch die Verhältnismenge komprimiert. Das frühere Beispiel zur Reduzierung von 110 dB bis 70 dB erfordert eine Verhältniseinstellung von 1,6: 1 (11070 1,6). Der Schlüssel zum Verständnis von Kompressoren besteht darin, immer in Bezug auf zunehmende Pegeländerungen in dB oberhalb des Schwellenwerts zu denken. Ein Kompressor macht diese Erhöhungen kleiner. Aus unserem Beispiel erhöht sich für jeden Anstieg von 1,6 dB über dem Grenzwert der Ausgang nur 1 dB. In dieser Hinsicht machen Kompressoren laute Geräusche leiser. Wenn der Klang um 1,6 dB lauter wird und der Ausgang nur um 1 dB ansteigt, wurde der laute Klang ruhiger. Einige Kompressoren umfassen Angriff und Release-Steuerelemente. Die Angriffszeit ist die Zeitdauer, die zwischen dem Moment, zu dem das Eingangssignal den Schwellenwert überschreitet, und dem Moment, in dem die Verstärkung tatsächlich verringert wird, vergeht. Die Freigabezeit ist genau das Gegenteil - die Zeitspanne, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Eingangssignal unter den Grenzwert fällt, und dem Moment, in dem die Verstärkung wiederhergestellt wird, vergeht. Diese Kontrollen sind sehr schwierig einzustellen, und doch einmal festgelegt, nur selten ändern müssen. Wegen dieser Schwierigkeit und der schrecklich klingenden Konsequenzen von falschen Einstellungen legt Rane diese Steuerelemente korrekt fest, um eine breite Vielfalt von Musik und Sprache abzudecken - eine Sache, die Sie nicht zu befürchten haben. Überlastung ist nicht der einzige Ort, wo wir Kompressoren finden. Ein anderer populärer Gebrauch ist in der Herstellung des Tones. Zum Beispiel bei der Verwendung in Verbindung mit Mikrofonen und Musikinstrumenten-Pick-ups, Kompressoren helfen, bestimmen die endgültige Timbre (Ton) durch selektive Kompression spezifischer Frequenzen und Wellenformen. Häufige Beispiele sind quotfatteningquot Drum-Sounds, zunehmende Gitarren-Sustain, vocal quotsmoothing, quotiert und quotbring upquot spezifische Klänge aus der Mischung, etc. Es ist schon erstaunlich, was ein wenig Komprimierung tun können. Überprüfen Sie Ihre Bedienungsanleitung auf weitere Tipps. Abbildung 8. GateExpanderCompressorLimiter Action Expanders sind Signalverarbeitungseinheiten, die verwendet werden, um den Dynamikbereich des Signals zu vergrößern (zu erweitern). Moderne Expander arbeiten jedoch nur unterhalb des eingestellten Schwellenwerts. Das heißt, sie arbeiten nur auf Low-Level-Audio. Auf diese Weise machen sie die ruhigen Teile leiser. Der Begriff Abwärts-Expander oder Abwärts-Expansion entwickelt, um diese Art der Anwendung zu beschreiben. Die häufigste Anwendung ist die Geräuschreduzierung. Beispielsweise wird ein Expander-Schwellwertpegel so eingestellt, daß er gerade unter dem ruhigsten Vocalpegel liegt, der aufgezeichnet wird, und die Verhältnissteuerung wird für 2: 1 eingestellt. What happens is this: when the vocals stop, the signal level drops below the set point down to the noise floor. There has been a step decrease from the smallest signal level down to the noise floor. If that step change is, say, -10 dB, then the expanders output attenuates 20 dB (i. e. due to the 2:1 ratio, a 10 dB decrease becomes a 20 dB decrease), thus resulting in a noise reduction improvement of 10 dB. Its now 10 dB quieter than it would have been without the expander. Limiters are compressors with fixed ratios of 10:1 or greater. Here, the dynamic action prevents the audio signal from becoming any bigger than the threshold setting . For example, say the threshold is set for 16 dBu and a musical peak suddenly comes along and causes the input to jump by 10 dB to 26 dB, the output will only increase by 1 dB to 17 dBu -- basically remaining level. Limiters find use in preventing equipment and recording media overloads. A limiter is the extreme case of compression. You will hear the term pumping used in conjunction with poorly designed or improperly set limiters. Pumping describes an audible problem caused by actually hearing the gain change -- it makes a kind of quotpumpingquot sound. This is particularly a problem with limiters that operate too abruptly. Rest assured that Rane limiters are designed not to have any audible side-effects. Noise Gates Noise gates (or gates ) are expanders with fixed quotinfinitequot downward expansion ratios. They are used extensively for controlling unwanted noise, such as preventing quotopenquot microphones and quothotquot instrument pick-ups from introducing extraneous sounds into your system. When the incoming audio signal drops below the threshold point, the gate prevents further output by reducing the gain to quotzero. quot Typically, this means attenuating all signals by about 80 dB. Therefore once audio drops below the threshold, the output level basically becomes the residual noise of the gate. Common terminology refers to the gate quotopeningquot and quotclosing. quot A gate is the extreme case of downward expansion. Just as poorly designed limiters can cause pumping, poorly designed gates can cause breathing . The term breathing is used to describe an audible problem caused by being able to hear the noise floor of a product rise and lower, sounding a lot like the unit was quotbreathing. quot It takes careful design to get all the dynamic timing exactly right so breathing does not occur. Rane works very hard to make sure all of its dynamic processors have no audible funny business. Another popular application for noise gates is to enhance musical instrument sounds, especially percussion instruments. Correctly setting a noise gates attack (turn-on) and release (turn-off) adds quotpunch, quot or quottightensquot the percussive sound, making it more pronounced -- this is how Phil Collins gets his cool snare sound, for instance. Techniques for accurate ECG signal processing Electrocardiography (ECG) is the acquisition of electrical activity of the heart captured over time by an external electrode attached to the skin. Each of the cell membranes that form the outer covering of the heart cell have an associated charge which is depolarized during every heart beat. These appear as tiny electrical signals on the skin which can be detected and amplified by the ECG. The first practical ECG was invented by Willem Einthoven in the early 1900rsquos. The system was bulky and required many people to operate it. The patient had to submerge his arms and legs into large electrode jars which contained an electrolyte solution. Present day ECG monitoring devices are compact and portable so they can be worn by a patient as he or she moves around. A 12-lead ECG for home use can be carried around in a pocket. The term ldquoleadrdquo in context to an ECG refers to the voltage difference between two of the electrodes, and it is this difference which is recorded by the equipment. For example ldquoLeadIrdquo is the voltage between the left arm and right arm electrodes. LeadI and LeadII are referred to as Limb leads. V1-V6 are referred to as chest leads. The ECG tracing V1 is the difference between the voltage at V c1 (the voltage at the electrode on the chest) and the average of LeadI, LeadII, and LeadIII. A standard 12-Lead ECG system consists of eight actual values and four derived values. Table 1 gives a snapshot of various lead voltages, actual and derived. A typical plot of an ECG is shown in Figure 1 . The X-axis shows the time scale. Each box (5mm) here corresponds to 20ms. The Y-axis shows the amplitude of the signal captured. Each box on the Y-axis (5mm) corresponds to 0.5 mV. (10mmmV and 25mms) Figure 1: Typical ECG waveform. (Click on image to enlarge) The first step in the design of an ECG system involves understanding the nature of the signal that needs to be acquired. The ECG signal consists of low amplitude voltages in the presence of high offsets and noise. Figure 2 shows the characteristic of the ECG signal. The large offsets are present in the system due to half cell potential developed at the electrodes. AgAgCl (Silver-Silver chloride) is the common electrode used in ECG systems and has a maximum offset voltage of plusmn300mV. The actual desired signal is plusmn0.5mV superimposed on the electrode offset. In addition, the system also picks up the 5060Hz noise from the power lines which forms the common mode signal. The amplitude of the power line noise could be very high and needs to be filtered. Figure 2: Characteristics of the ECG signal to be acquired. Analog Front-End processing forms an important part of the ECG system since it needs to distinguish between noise and the desired signal which is of small amplitude. The front-end processing circuitry consists of an instrumentation amplifier which reduces the common mode signal. Instrumentation amplifiers that operate on plusmn5V are commonly used to take advantage of the large input voltage range. The instrumentation amplifiers should have high input impedance since the skin resistance could be very large. Operational amplifiers are needed for signal conditioning for the ECG device. The signal chain for the ECG acquisition system consists of instrumentation amplifiers, filters implemented through op-amps, and ADCs. Signal processing is a huge challenge since the actual signal value will be 0.5mV in an offset environment of 300mV. Other factors like AC power-supply interference, RF interference from surgery equipment, and implanted devices like pace makers and physiological monitoring systems can also impact accuracy. The main sources of noise in ECG are Baseline wander (low frequency noise) Power line interference ( 50Hz or 60Hz noise from power lines) Muscle noise (This noise is very difficult to remove as it is in the same region as the actual signal. It is usually corrected in software.) Other interference (i. e. radio frequency noise from other equipment) Removal of common mode noise Interference usually manifests as common mode noise across both terminals of the differential amplifier. This noise can be removed by the following methods: Isolate the front-end ground electronics from the digital system as much as possible. Effective system level design is extremely important in terms of the overall noise rejection. Use instrumentation amplifiers with very high common mode rejection ratios on the order of 100dB Drive the patient body with an inverted common mode signal. The right leg of the patient is driven with a signal which is the inverted average of LeadI, LeadII, and LeadIII. Scaling the suitably prevents common mode noise from being coupled into the system. Shield the device using metallic shields to prevent high frequency RF from being coupled into the system. Use shielded cables to acquire the ECG which are driven with a common voltage to reduce noise from being coupled. Apart from the above methods, a number of software algorithms are present for the removal of noise after the signal has been acquired. The aim in the design of the front-end is to minimize the noise which is coupled into the system. Removal of baseline wander Baseline wander is a low-frequency component present in the ECG system. This is due to offset voltages in the electrodes, respiration, and body movement. This can cause problems in the analysis of the ECG waveform. The offset also limits the maximum value of gain which can be obtained from the instrumentation amplifier. At higher gains, the signal can saturate. This noise can be removed by: Implementing a high-pass filter using hardware. The cut-off frequency should be such that the ECG is undistorted while the baseline wander must be removed. A typical value of the cut-off frequency is 0.05Hz. Since this cut-off frequency is very low, this method requires bulky capacitors. In this method, two stages of gain are implemented since the offset can saturate at the output of the instrumentation amplifier. The two-stage filter also makes the system more complex. This system requires a low resolution ADC, typically 8 to 16 bits of resolution. Figure 3 shows the signal chain flow for implementing the high pass filter in hardware. Figure 3: Implementation of ECG signal chain with hardware high pass filter. Implementing a high-pass filter in software: One of the specifications of the ECG is the input referred noise which should be less than 30muV for the entire system at 150Hz bandwidth. For this method, we use a high resolution ADC and a single stage of gain achieved by the instrumentation amplifier. This method is more suitable since low noise amplifiers and high resolution ADCs are now available at lower prices. The hardware-based high pass filter is removed in this case, and the baseline wander is carried over into the digital domain. Filtering in the digital domain is less expensive and easy to carry out. For example, the PSoC35 from Cypress with its 20-bit ADC and discrete filter block enables such a topology. When the microcontroller is also integrated into the system, the overall cost of the system is reduced. Figure 4 shows the signal-flow chain for implementing the system without the hardware high-pass filter. In this case, the digital filter block can implement effective filtering after the signal is acquired by the ADC. As can be seen from the diagram, the complexity of the front-end is reduced significantly. Figure 4: Implementation of the ECG signal chain without a hardware high pass filter. Removal of high-frequency noise According to the IEC specification, the bandwidth of the ECG required is from 0.5Hz to 150Hz. However ECG machines have the means to detect pacemakers. Pacemakers can be detected either by having hardware or software dedicated to this task. If the detection has to be done in software, the sampling rate of the ADC must be of the order of 3 to 4 ksamplessec. The advantage of having software-based pacemakers is that changes in firmware can adapt the ECG machine to different kinds of pacemakers. Most of the high frequency noise can be filtered before it is sampled by the ADC. The device can be shielded to prevent high frequency radiated noise from being coupled. Once the data is sampled by the ADC, a digital FIR filter having the desired cut-off frequency is implemented. This removes high frequency noises in the ECG trace. Removal of power-line noise The amplitude of power-line noise is very large and generally gets coupled into the system, despite care to prevent common-mode noise in the digital domain. Power-line noise is removed by implementing a notch filter at 5060Hz in the digital domain. Firmware-based noise correction Many software algorithms are available which help in filtering of ECG after digitization. These algorithms are often used in high-end equipment and are usually proprietary to the manufacturer. The microcontroller needs to have sufficient capacity to implement these complex algorithms. The transfer function of the filter can be implemented in the digital domain. Care has to be taken in choosing the order of the filter. It should be high enough to enable a steep roll-off, but not so high as to prevent the effect of ringing. Used a flexible digital-filter block, the microcontroller can implement the desired frequency response needed for ECG system. High-speed analog multiplexers allow the acquisition of various channel data, and a high input impedance instrumentation amplifier should be used external to the microcontroller to amplify the signal. The availability of a high resolution ADC on the order of 20 bits as well as integrated general-purpose op-amps enables further component reduction in the design of ECG equipment. Figure 5: User interface to configure required filter types. (Click on image to enlarge) Filter design is simplified through the use of tools provided by silicon vendors such as PSoC Creator. As seen from the figure, the filter can be configured graphical using drop-down menus to specify filter parameters. Figure 5 shows a transfer function of a typical ECG system. The sampling rate is 500 samples per second. Using a two-stage filter, a notch has been implemented at 60Hz. The bandwidth of the signal is from 0.05Hz to 150Hz. The two filters have an order of 35 each. The filter block used to implement this has two channels of filters, each with a maximum of four stages. This enables the implementation of complex filters without having to manually calculate the filter coefficients. It can also graphically display various parameters such as phase response, impulse response, step response, and so on. The use of dedicated filter blocks enables rapid development of filters tuned to a particular application. Since the voltages at which handheld ECG equipment operate are shrinking, signal processing has become an important challenge. Being able to implementing the complete analog front-end processing in a single, mixed-signal controller, and using both integrated hardware and software, increases system accuracy and reduces overall power consumption. In this way, developers can reduce system cost tremendously by encapsulating functionality onto a single SoC platform for analog-intensive applications. With healthcare moving towards preventive medicine, ECG equipment is becoming an important part of the diagnosis process. Technological advances in communication and low power circuit design have enabled the development of better and safer ECG devices which are portable, operate with lower power consumption, are more accurate, and have the capacity to incorporate the latest diagnostic features. About the authors Ajay Bharadwaj is currently working at Cypress Semiconductor Corp. as a Senior Applications Engineer. He holds a Bachelorrsquos degree in Electronics and Communication engineering, and was a co-founder of a medical device startup company. His interests include analog design, digital design and entrepreneurship. He can be reached at ajaicypress. Umanath Kamath works as an Applications Engineer with Cypress Semiconductor. He enjoys building analog and digital circuits and systems using different types of sensors. Hi Kris, The gain is adjustable and can be from 1,2,4,8,16,24,32,48,50 which are custom available for the Programmable Gain Amplifier. For the instrumentation amplifier, either the two opamp topology using 2 PGAs can be implemented (Differential Amplifier Topology with one PGA having positive gain and other Negative gain) or a three opamp topology can be used. Hi All, The article will be shortly available as PDF on our website at the following link: cypressid2010cache0 This article mainly highlights the capabilities of an off the shelf programmable mixed signal controller and illustrates one such medical application using a range of available functionalities that can be easily implemented. Regards Umanath User Rank Author re: Techniques for accurate ECG signal processing krisi 2172011 7:33:13 PM Great paper. is gain adjustable what is the range dr Kris User Rank Author re: Techniques for accurate ECG signal processing agk 2172011 8:37:08 AM PSoC can reduce the size and weight of the product. A good communication interface it provides with other systems. Cost saving and low power. Tha applications can be designed with a friendly user inteface. Most Recent Comments 2Torr 2017 Resolutions of an IoT party-bot: 1. Stay connected to the internet 2. Exercise the right to party 3. Practice good grooming with a bluetooth comb 2Torr 2017 Resolutions of an IoT party-bot: 1. Stay connected to the internet 2. Exercise the right to party 3. Practice good grooming with a bluetooth comb