音频测量的稳态与瞬态互译

    实际音频信号,不论是语言,音乐还是音响信号,都是由多种频率混合起来的复合信号。传统电声测量研究中,对包括互调畸变在内的频率响应、非线性、信噪比三大指标的测量研究通常都是用稳态正弦信号进行的,其静态指标不能全面衡量音值好坏。客观物理指标要更好地符合主观评价,必须引入动态指标作为测量和表征(音)值量状态的标志,瞬态测试研究方法用与稳态不同的机理去激励被测系统,从而与稳态响应一起,从不同的侧面反映所研究系统的本质。

    电声信号在系统中通常总表现为时间或频率的函数,实际声音信号又具有很大随机性,且是由基波和丰富的高次谐波所组成的复合信号,故在电声研究测量中,必须从稳定、瞬态及其互译来研究同一个系统,才能对该系统作出客观评价。

    1　稳态问题

    稳态研究信号源为正弦波(包括频率可自动变化的扫频信号)。用正弦波作用于电声系统、观察和测量输出波形及幅度以确定系统幅频特性k(w)及相频特性U(w),这是电声器件和电声设备频率响应这一重要指标测量的基本方法。系统频率特性可以用正弦函数表示

    式中,k为系统的传递函数或称频响;w为信号角频率w=2Pf;ui为输入信号电平幅度;u0为输出信号电平幅度

    被测系统频响为:

    幅频响应　　　　　

    相频响应　　　　　　

    2　瞬态问题

    瞬态研究信号源为矩形脉冲波,它与正弦信号激励被测系统的机理完全不同,用示波器在系统输出端观测,可以直观地了解系统的瞬态响应情况。

   由富里叶级数展开可以知道,矩形脉冲波包含着各种频率成分,其突变前沿代表高频分量,平顶部分代表很低的频率成分,瞬态信号能够很好地表征实际的音频信息,因此,在电声器件、系统的研究测试中,瞬态响应是十分重要的。当输入信号为矩形脉冲时,若在输出端测得的是没有明显失真的方波,则说明该器件或系统频响理想,具有良好的瞬态特性。

    3　稳态与瞬态互译

    稳态与瞬态研究从不同侧面反映被测系统的本质,由于它们的研究对象为同一系统,稳态与瞬态间必然存在逻辑关系。稳态与瞬态之间关系称为稳态与瞬态的互译。

    1.方法:

    对同一电声系统(电路),分别输入矩形脉冲信号及正弦信号,比较输入矩形脉冲信号得到的输出信号(波形)与输入正弦信号得到的频响(曲线),找出它们之间的关系即稳态与瞬态的互译关系。

    2.举例说明[1]

    设:有一电声系统有关的电路(RC高通滤波器,图2(a),输入阶跃脉冲信号(也可输入矩形脉冲,为便于分析,此处采用阶跃脉冲信号)。