有趣的地方

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音频常用测试参数

一、总谐波失真(THD+N)
总谐波失真指音频信号源通过功率放大器时,由于非线性元件所引起的输出信号比输入信号多出的额外谐波成份。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的,我们用新增加总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。例如,一个放大器在输出10V的1000Hz时又加上1v的2000Hz,这时就有10%的二次谐波失真。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。
一般说来,1000Hz频率处的总谐波失真最小,因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。但总谐波失真与频率有关,因此美国联邦贸易委员会于1974年规定,总谐波失真必须在20~20000Hz的全音频范围内测出,而且放大器的最大功率必须在负载为8欧扬声器、总谐波失真小于1%条件下测定。国际电工委员会规定的总谐波失真的最低要求为:前级放大器为0.5%,合并放大器小于等于0.7%,但实际上都可做到0.1%以下:FM立体声调谐器小于等于1.5%,实际上可做到0.5%以下;激光唱机更可做到0.01%以下。
由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波,不能反映出放大器的全貌。实际的音乐信号是各种速率不同的复合波,其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标。故高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、瞬态互调失真等参数。
(1)互调失真(IMD):将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的简谐信号合成波,按4:1的幅值输入到被测量的放大器中,从额定负载上测出互调失真系数。
(2)瞬态失真(TIM):将方波信号输入到放大器后,其输出波形包络的保持能力来表达。如放大器的转换速率不够,则方波信号即会产生变形,而产生瞬态失真。主要反映在快速的音乐突变信号中,如打击乐器、钢琴、木琴等,如瞬态失真大,则清脆的乐音将变得含混不清。
(3)瞬态互调失真:将3.15kHz的方波信号与15kHz的正弦波信号按峰值振幅比4:1混合,经放大器后,新增加全部互调失真的产物有效值与原来正弦振幅的百分比。如放大器采用深度大回环负反馈,瞬态互调失真一般较大,具体反映出声音呆滞、生硬、无临场感;反之,则声音圆滑、细腻、自然。

二、频响(Frequency Response)
频率范围是指音响系统能够回放的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围;频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时,音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象,这种声压和相位与频率的相关联的变化关系(变化量)称为频率响应,单位分贝(dB)。频率范围和频率响应这两个概念有时并不区分,就叫作频响。
音响系统的频率特性常用分贝刻度的纵坐标表示功率和用对数刻度的横坐标表示频率的频率响应曲线来描述。当声音功率比正常功率低3dB时,这个功率点称为频率响应的高频截止点和低频截止点。高频截止点与低频截止点之间的频率,即为该设备的频率响应;声压与相位滞后随频率变化的曲线分别叫作“幅频特性”和“相频特性”,合称“频率特性”。这是考察音箱性能优劣的一个重要指标,它与音箱的性能和价位有着直接的关系,其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。
瞬态响应,是指音响系统对突变信号的跟随能力。实质上它反映脉冲信号的高次谐波失真大小,严重时影响音质的透明度和层次感。
带宽越宽,高、低频响应越好:不均匀度越小,频率均衡性能越好。

三、信噪比(SNR)
信噪比,表示信号与噪声电平的分贝差,用S/N或SNR(dB)表示
信噪比(signal-to-noise ratio)是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。用dB表示。例如,某音箱的信噪比为80dB,即输出信号功率是噪音功率的10^8倍,输出信号标准差则是噪音标准差的10^4倍,信噪比数值越高,噪音越小。
噪声的广义的定义就是:“在处理过程中设备自行产生的信号”,这些信号与输入信号无关。
音频信噪比是指音响设备播放时,正常声音信号强度与噪声信号强度的比值,当信噪比低,小信号输入时噪声严重,在整个音域的声音明显变得浑浊不清,严重影响音质。信噪比的大小是用有用信号功率(或电压)和噪声功率(或电压)比值的对数来表示的。
噪声频率的高低,信号的强弱对人耳的影响不一样。通常,人耳对4~8kHz的噪声最灵敏,弱信号比强信号受噪声影响较突出。
音响设备不同,信噪比要求也不一样,如Hi-Fi音响要求SNR>70dB,CD机要求SNR>90dB。

四、声道分离度和平衡度
声道分离度,是指不同声道间立体声的隔离程度,用一个声道的信号电平与串入另一声道的信号电平差来表示。这个差值越大越好。一般要求Hi-Fi音响分离度>50dB。
声道平衡度,是指两个声道的增益、频响等特性的一致性。否则,将造成声道声象的偏移。
立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度,它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大,那么重放声音的立体感将减弱。
国际电工委员会规定的立体声分离度的最低指标, lKHz时大于等于40dB,实际以达到大于60dB为好;欧洲广播联盟规定的调频立体声广播的立体声分离度。为>25dB,实际上能做到40dB以上。立体声通道平衡指的是左、右通道增益的差别,一般以左、右通道输出电平之间最大差值来表示。如果不平衡过大,立体声声像位置将产生偏离,该指标应小于1dB。

五、串音(Crosstalk)
“串音”是指在一根电缆中不同线对之间由于耦合产生的不需要的信号。串音又分为“远端串音”和“近端串音”。串音简单地说就是由于DSL所使用的双绞线各线对之间是非屏蔽的,线对间的电磁干扰会导致一对双绞线上的信号对另外一对双绞线上的信号产生影响。通常认为串音存在于同一电缆束中的各线对之间,且一条双绞线会受到来自多条线对的干扰。
远端串音(FEXT)是在同一电缆束内其他双绞线对位于远端工作的发射机,引起对于本双绞线对中相同方向另一端接收机造成的干扰。这种远端串音经过环路传输而被平滑衰减,因此其造成的影响较小。
近端串音(NEXT)则是发生在同一端,是在同一电缆束内其他双绞线对中工作的发射机引起对于本双绞线对中相反方向位于同一端的接收机造成的干扰。这种近端串音没有经过环路传输被平滑衰减,因此其造成的影响比远端串音大的多。

六、灵敏度
灵敏度通俗的讲,耳机的灵敏度反映的是在同样的响度的情况下,需要输入的功率的大小。耳机灵敏度越高所需要的输入功率越小,在同样功率的音源下输出的声音越大。对于随身听等便携设备来说,灵敏度是一个很值得重视的指标。一般来说,随身听耳机灵敏度比监听级耳机高,在110db左右,因此对随身听来说这个值自然是越大越好。
灵敏度是话筒在单位声压激励下输出电压与输入声压的比值,其单位是mV/Pa。为与电路中电平的度量一致,灵敏度也可以分贝值表示。早期分贝多以单位dBm 和dBV 表示:0dBm=1mW/Pa,即把1Pa 输入声压下给600Ω负载带来的1mW 功率输出定义为0dB;0dBV=1V/μbar,把在1μbar 输入声压下产生的1V 电压输出定义为0dB。现在的分贝则以单位dBμ表示:0dBμ=0.775V/Pa,即将1Pa 输入声压下话筒0.775V 电压输出定义为0dB(这样就把话筒声压—电压转换后的电平度量,统一到电路中普遍采用的0dBμ= 0.775V 这一参考单位)。

七、响度
又称音量。人耳感受到的声音强弱,它是人对声音大小的一个主观感觉量。响度的大小决定于声音接收处的波幅,就同一声源来说,波幅传播的愈远,响度愈小;当传播距离一定时,声源振幅愈大,响度愈大。响度的大小与声强密切相关,但响度随声强的变化不是简单的线性关系,而是接近于对数关系。当声音的频率、声波的波形改变时,人对响度大小的感觉也将发生变化
喇叭扬声器的声音强弱称为强度,它由气压迅速变化的振幅(声压)大小决定。但人耳对强度的主观感觉与客观的实际强度并不一致,人们把对于强弱的主观感觉称为响度,其计量单位也为分贝(Db),它是根据1000Hz的声音在不同强度下的声压比值,取其常用对数值的 l/10而定的。取对数值的原因是由于强度与响度的增加不是成正比关系,而是真数与对数的关系!例如声音强度大到10倍时,听起来才响了一级(10dB),强度大到100倍时听起来才响了两级(20dB)。对于1000Hz的声音信号,人耳能感觉到的最低声压为2×10E-5Pa,把这一声压级定为0dB,当声压超过130dB时人耳将无法忍受,故人耳听觉的动态范围为0~130dB。人对喇叭扬声器的强度相等、频率不同声音感觉是不同的;声压级越高,人的听觉频率特性越平直;声压级越低,人的听觉频率范围越小;频率 f<16~20Hz以及 f>18~20KHz的声音,不论声级多高,人耳都是听不到的。故人耳的听觉频率为20Hz~20KHz,这个频带叫音频或声频;不论声压高低,人耳对3KHz~5KHz频率的声音最为敏感。
大多数人对信号声级突变3dB以下时是感觉不出来的,因此对喇叭扬声器的音响系统常以3dB作为允许的频率响应曲线变化范围。
八、指向性
在电声设备中,指向性是指话筒的灵敏度或音箱的声压分布随着声波的入射或发射方向而变化的特征,一般用指向特性曲线表示。
麦克风的指向性也可以认为是麦克风的收音范围。

圆形的中心即是麦克风,麦克风头正对的位置就是0度的标示,反方向则是180度的位置,圆形的圈圈表示输出的dB值,越外圈的输出值越大,所以你看零刻度的位置输出值通常最大,而指向性的型式也是依此来命名。

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