关于音频失真您必须知道

“失真”是音频组件的一个重要特性,它经常被列在扬声器,功放和其它音频声学设备的技术指标中。可不幸的是,这个术语经常被错误使用,且许多重要的附加信息也常常被忽略。本文中我们将帮您理清这个概念以及他们的测量方法和正确用法。 

首先,并非所有失真都是坏的且难以被接受。某些失真可能是有意制造的,如电子管功放神奇的“软失真”。不同于晶体管放大器,真空电子管放大器失真主要是和基频有密切联系的偶次谐波失真。这样产生的声音非常能取悦人耳。

另一方面,当需要录制语音或者音乐并想尽可能原汁原味将其再现时,失真就不受欢迎了。下面要讨论的就是对这类失真的分类和测量。

线性与非线性失真 

线性失真指的是在振幅或相位上有变化但不会增加新频率的失真。

而当有新的频率分量被激发时的失真是非线性失真。非线性失真才是人们通常说的“失真”。

play 原始信号       play 线性失真信号       play 非线性失真信号

谐波失真与非谐波失真

非线性失真又进一步被分为谐波失真和非谐波失真。谐波失真中基频的所有整数倍频率都被考虑进来。这就是被称为 THD (总谐波失真)的经典失真测量。在某些特殊应用中,会考虑一些特定谐波的数量。

非谐波失真是那些频率不是基频倍数的失真,也就是 IMD (互调失真)的情况。

Flexus FX100 THD Spectrum

谐波失真频谱

THD 和 IMD

可以测量 THD 的设备很多且使用简单。但这些设备的一个主要缺点就是频率范围很窄,当测量高频信号时,谐波失真就会超出量程。要测得精确结果,您就需要更宽频率范围的测试系统或者测量 IMD。

测量 IMD 时,一般使用两个或多个独立频率和振幅的纯音作为测试信号。非线性失真将产生这些输入频率倍数的总和与差异。失真将在整个分析频段上分布。

测量与计算方法

失真基本都用信号失真比来表示。结果一般使用百分比(%)或分贝(dB)表达。信号既可以通过音频(电路)也可以通过声学(声音)输入。

常用的 THD 计算方法有两种。THD IEEE,主要在美国使用,计算失真和基频比。而基于 IEC 方法的 THD 测量则广泛使用在美国以外的几乎所有地区,它计算的是失真与原始信号和失真之和的比率。在早先的测量系统中,信号噪声常常被加在失真中,产生了 THD+N 值(N 代表噪声)。在任何情况下,分析带宽都必须标明,因为这对测量结果有显著影响。

IMD 测量有三种主要方法。MOD 方法,依据 IEC60268/3 标准,使用两个可选频率和振幅的信号。测量二阶至五阶谐波的互调分量。DFD(差频失真)和 CCIF 方法有些类似,区别是两者频率非常接近且具有相同的振幅。DIM(动态互调失真)方法,经常用在功放测试中,引入了额外的方波信号和调制频率。

Flexus FX100 IMD Spectrum

DFD(差频失真)频谱

选哪个测量仪器?

简易的测量系统中失真测量几乎只能测 THD+N。要进行多通道和更复杂的分析,类似 FX100 音频分析仪这样具有宽频带和快速信号处理能力的现代测量系统就有必要了。通过 FX-Control 计算机软件,所有相关类型的失真都能依据标准方法,快速,可靠,轻松的测量。