模拟音频参数和测试

1、模拟音频参数和测试1.基本单位和概念dBu以0.775V(有效值)为基准电压时的电压电平单位。表示为：dBu=20lg(v/0.775)dBu的计算只考虑电压电平本身，而不考虑与相应的电功率电平之间的关系，不考虑阻抗是否为600Q。-参照GY/T192-2003dBu采用接近0的源阻抗和接近无穷大的负载阻抗！基准信号的电平为0.775VRMSdBu=20log(Vx/0.775),Vx=0.775*10(Dbu/20),0.775VRMS对应的电阻为600ohm,即1mWft600ohrniT生0.77459的电压22U0.775P=0.001WR600注意dBu表示的是电压值，在音频上并不是

2、以1uV作为基准电压，而是以0.775VRMS作为基准所以dBu换算出来是RMSSVrms有效值，均方根值，正弦波时，均方根值Vrms为振幅VH勺0.707倍，为峰峰值的0.707/2倍根据焦耳初次定律，当周期电流信号逋过电阻R时，一个周期T内电阻所消耗的能策为,717叫=£ptdt=Ri2（t）dl号通过电-r,在相同的时间t内，读电阻消耗的能量为】卬上=fRI2dt=Rl2T如果WJWL叩火尸丁=：用由+匕此电湎I的定义V为周期.号电霸UC）的（1效值.t.丁有效值等T周期电3W时值的甲方-f周期中的一均值的十方帮1,因此又称为均方极值.通用大一字母，示.当周期棺号为正，电款时,

3、将2）=/cos（幽+回代人均方极值计算期K中可以用到一一小即同一母fW%=上匕=。，7。7用同理周期电压VU）的有效值可定一为7曾正弦电次的育效值为V=0,707V.Vpp峰峰值Vpp=2*Vm=2.828VrmsdBFs（dBbelowdigitalFullScale）以满刻度的量值为0dB,常用于各种特性曲线上；数字音频信号测量中经常使用到单位“dbFS'。0dbFS既是指满刻度的数字音频参考电平，即“数字满刻度电平”，它是指在数字域的音频系统中，A/D或D/A转换器可能达到的“数字过载”之前的最大可编码模拟信号电平。0dbFS为数字音频信号最高峰的绝对值，与16bit线性编码P

4、CM言号对应的最高值为7FFF（16进制），最高负值电平为8000（16进制），十进制数为32767。不同国家对数字设备满度电平值OdBF斫对应的电平模拟信号的电平值不尽相同，目前还没有这个标准数字码的国际标准，常见的是SMPTE（美国电影电视工程师学会）和EBU欧洲广播联盟）推荐的两个方案。SMPTE隹荐的转换基准规定为对于16bit的PCW音信号，频率为lkHz的模拟正弦波信号的正、负峰值使A/D转换器分别产生OCCDF333数字码时的幅度为参考电平。OCC后口F333对应的十进制数为3277,因20lg3277/32767=-20dBFS,所以SMPTEt荐的参考电平为-20dBFS=E

5、BU推荐的转换基准规定对于l6bit的PCM声音信号，频率为lkHz的模拟正弦波信号的正、负峰值使A/D转换器分别产生0FFF,F000数字码时的幅度为参考电平。0FFF,F000对应的十进制数为4095,因201g4095/32767-18dBFS,所以EBU隹荐的参考电平为-18dBFS。针对不同的模拟基准电平，0dBFS所对应的模拟信号电压电平也不同。由于中国广播系统中采用+4dBu作为音频系统的校准电平，所以广播电影电视行业标准GY/T192规定数字设备的满度电平值0dBFS对应的模拟信号电平为24dBu,考虑到中国广播电台的实际情况，现阶段允许满度电平值0dBFS对应的模拟信号电压电

6、平+22dBu的数字设备继续使用。测试数字电视接收产品的音频输出电平时必须对测试码流中的音频信号电平进行规定。GY/T-192规定中国的数字音频满刻度电平0dBFS寸应的模拟彳9号电平为+24dBu,但国际上对这个对应关系并没有统一的标准。另外因应用场合不同，各种仪器设备的数字满引度所对应的模拟电平也不相同。目前中国生产企业和测试机构多选用国外生产的数字测试信号发生器，主要产品有美国泰克公司生产的MTG系列和R&然司生产的DVRG1。其中DVRG寸音频信号有如下规定：0dBr=+6dBu=l.66V(DIN45406),0dBFS初刻度，16bit编码，对应信号峰一峰的十进制数为655

7、36;0dBr=-6dBFS,16bit编码，对应信号峰一峰的十进制数为32768(±16384)。可以看出，DVRG勺数宇满刻度电平OdBFS对应的模拟电平不是+24dBu,而是+l2dBu,其参考电平是-6dBFS(+6dBu)。有线数字电视系统用户终端接收机入网技术条件和测量方法第一部分：透明传输电性能参数(暂行)中规定：在测量数字有线电视接收机的音频输出电平时应采用-20dBFS(+4dBu)的信号，要求接收机的输出电平不小于-8dBu。但是如果使用DVRG为信号源，其-20dBFS所对应的不是+4dBu,而是-8dBu,如果仍采用-20dBFS的信号进行测试，会造成测试结果

8、的不正确。因此在使用数字测试信号发生器前，应对其音频数字满刻度所对应的模拟信号电平进行确认，采用标准规定的信号电平进行测试，才能保证测试结果的准确性。dBu和dBFS是有对应关系的FSFullScale在美国ATSCK统中，0dBFS被定义为相当于模拟电平的24dBu(12.3V),在中国及欧洲DVB系统中，0dBFS被定义为相当于模拟电平的22dBu(9.76V)实际DBFS实验室测试用码流DBFSDBuVrmsVpp-36-24-120.1950.551-35-23-110.2180.618-34-22-100.24510.6931-33-21-90.2750.778-32-20-80.3

9、090.873-31-19-70.3460.979-30-18-60.3881.098-29-17-50.4361.232-28-16-40.4891.383-27-15-30.5491.552-26:-14-20.6161.741-25-13-10.6911.953-24-1200.7752.192-23-1110.8702.459-22-1020.9762.759-21-931.0953.096-20-841.2283.474-19-751.3783.897-18-661.5464.373-17:-571.7354.907-16-481.9475.505-15-392.1846.177-1

10、4-2102.4516.931-13-1112.7507.776-120123.0858.725-111-133.4629.790-10-143.88410.985-9-154.35812.325-81-164.89013.829-7-175.48715.516-6-186.15617.409-5-196.90719.534-4-207.75021.917-3-218.69624.591-2-229.75727.592-1-2310.94730.9590-2412.28334.736备注对于16bit采样音频信号的动态范围是96DBdBFS=20*log(采样信号/11111111111111

11、11)20*log(1111111111111111/1111111111111111)=0dBFS20*log(0000000000000001/1111111111111111)=-96dBFS(换成10进制)而24bit采样的采样音频信号的动态范围144.4943974DB-10-LogIQ(Signalvoltage)2SignalR牌Ypllagi户INoiseR>20*Logi0NoisevoltageJW*Log10NoiseR)SignalR；20LogfSignalvcjltagcANoisevoltage>ifNoiseR=SignalR音频信噪比音频信噪比是指

12、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，小信号输入时噪音严重，在整个音域的声音明显变得浑浊不清，不知发的是什么音，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。这样计算出来的单位称为“贝尔”。实用中因为贝尔这个单位太大，所以用它的十分之一做计算单位，称为“分贝”。对于便携式DVCm说，信噪比至少应该在70dB（分贝）以上，才可以考虑。信噪比，即SNR（SignaltoNoiseRatio）,又称为讯噪比。狭义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比，常常用分贝数表示，设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。一般

13、来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的音质量越高，否则相反。信噪比一般不应该低于70dB,高保真音箱的信噪比应达到110dB以上。信噪比定义的详细描述SNR-QLog/"叵INoisepower)信噪比的测量及计算通过计算公式我们发现，信噪比不是一个固定的数值，它应该随着输入信号的变化而变化，如果噪声固定的话，显然输入信号的幅度越高信噪比就越高。显然，这种变化着的参数是不能用来作为一个衡量标准的，要想让它成为一种衡量标准，就必须使它成为一个定值。于是，作为器材设备的一个参数，信噪比被定义为了“在设备最大不失真输出功率下信号与噪声的比率”，这样，所有设备的信噪比指标的测

14、量方式就被统一起来，大家可以在同一种测量条件下进行比较了。信噪比通常不是直接进行测量的，而是通过测量噪声信号的幅度换算出来的，通常的方法是：给放大器一个标准信号，通常是0.775Vrms或2Vp-p1kHz调整放大器的放大倍数使其达到最大不失真输出功率或幅度（失真的范围由厂家决定，通常是10%,也有1%）,记下此时放大器的输出幅Vs,然后撤除输入信号，测量此时出现在输出端的噪声电压，记为Vn,再卞g据SNR=20LG（Vn/Vs就可以计算出信噪比了。Ps和Pn分别是信号和噪声的有效功率，根据SNR=10LGPs/Pn）也可以计算出信号比。这样的测量方式完全可以体现设备的性能了。但是，实践中发现

15、，这种测量方式很多时候会出现误差，某些信噪比测量指标高的放大器，实际听起来噪声比指标低的放大器还要大。经过研究发现，这不是测量方法本身的错误，而是这种测量方法没有考虑到人的耳朵对于不同频率的声音敏感性是不同的，同样多的噪声，如果都是集中在几百到几千Hz,和集中在20KHz以上是完全不同的效果，后者我们可能根本就察觉不到。因此就引入了一个“权”的概念。这是一个统计学上的概念，它的核心思想是，在进行统计的时候，应该将有效的、有用的数据进行保留，而无效和无用的数据应该尽量排除，使得统计结果接近最准确，每个统计数据都由一个“权”，“权”越高越有用，“权”越低就越无用,毫无用处的数据的“权”为0。于是，

16、经过一系列测试和研究，科学家们找到了一条“通用等响度曲线”，这个曲线代表的是人耳对于不同频率的声音的灵敏度的差异，将这个曲线引入信噪比计算方法后，先兆比指标就和人耳感受的结果更为接近了。噪声中对人耳影响最大的频段“权”最高，而人耳根本听不到的频段的“权”为0“这种计算方式被称为“A计权”，已经称为音响行业中普遍采用的计算方式。总谐波失真（THD信号的失真情况，通常使用THD*就是总谐波失真来表示，总谐波失真是指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的，它通常用百分数来表示，也可以用dB来表示。在正常工作的情况下，输出信号中总的谐波电压有效值与总

17、输出信号的电压有效值之比。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。一般说来，1KHz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，必须在20-20000Hz的全音频范围内测出。般我们测试时测试THD+NL。谐波失真加噪声）左右声道用扰在多通道的放大器中，一个通道的信号可能会以衰减或失真的形式串进另一个通道，音频左右声道申扰是指当一个声道输入信号的时候，在另一个声道因为用过去的干扰所产生的信号强度，称为申扰，以dB为单位（其实是dBr）,通常以0dB单左声道和0dB单右声道的音源测试L声道对R声道的用扰(U"20log(Ur)l左右声道相位差两个

18、声道输入同一频率的信号时，由电路延时差异造成的相位差别（电容，电感都会造成相位差），通常以1KHz为标准，所测值是个相位。单位为度或者弧度左右声道电平差音频左右声道电平差，就是当两个声道输入同一幅度的信号时，输出部分由于电路增益差异造成的输出电平差别，以dB为单位。动态范围（dynamicrange）数字音频的分辨率采样率44.1K48K2.几个测试指标（几个不同的标准，测试结果请注意单位）序号项目单位广电DVB-C要求IPTV要求备注1音频输出电平dBu一8一8负载阻抗600测试信号为1KHZ/-20dBFs正弦波音频信号2音频失真度%<1.5测试信号电平为1KHZ/-8dBFs测试频

19、率范围为1KHZ3首频幅频牛寸性dB+1/-2测试信号电平为-20dBFs测试频率范围为60HZ-18KHZ4音频信噪比(不加权)dB>705音频左右声道串扰dB<-706音频左右声道相位差°<57音频左右声道电平差dB<0.5高清标清机顶盒设备技术规范10.2音频信号要求R/L音频信号以复介音须(RCA)输出信号为测试信号，符合SJ/T11331-2006数字电视接收设备接口规范第5部分：模拟音频信号接口(1)幅频响应：20Hz20kHz+/-2dB(2)60Ilz18kHz+/-1dB(3)谐波失真：Wl%(4)S/N：270dB(5)左右声道串扰；WTOdB(6)左右声道电平差：<05dB待测项标准值测量