1、数字音频技术数字音频技术第第1111章章 音频测量与分析音频测量与分析 第第11章章 音频测量与分析音频测量与分析 11.1 电平测量电平测量11.1.1 测量方法测量方法11.1.2 电平测量单位电平测量单位11.1.3声音电平的监测仪声音电平的监测仪表表11.2 音和隔离度测量音和隔离度测量11.3 噪声的测量噪声的测量11.4 相位和频率测量相位和频率测量11.4.1 引言引言11.4.2 相位测量相位测量11.4.3 频率测量频率测量11.5 信号频谱分析信号频谱分析11.5.1 时域和频域的关系时域和频域的关系11.5.2 周期性矩形脉周期性矩形脉冲的频谱冲的频谱11.5.3 谐波分
2、析仪谐波分析仪(选频电选频电平表平表)11.5.4 频谱分析仪频谱分析仪11.6非线性失真的测量非线性失真的测量 11.6.1 基波抑制法基波抑制法11.6.2 交互调制法交互调制法11.6.3 白噪声法白噪声法11.7 眼图及抖动测量眼图及抖动测量11.7.1 眼图眼图11.7.2 抖动抖动11.8 小结小结11.9 习题习题音频测量与分析音频测量与分析常用的模拟音频设备的测量参数有：常用的模拟音频设备的测量参数有：信号电信号电平、噪声电平、增益或者损耗、信噪比、频平、噪声电平、增益或者损耗、信噪比、频率响应、谐波失真、互调失真、相位响应等率响应、谐波失真、互调失真、相位响应等等；等；数字音
3、频设备的性能测量数字音频设备的性能测量内容要比模拟设备内容要比模拟设备多一些，除了上述测量参数之外，还有眼图多一些，除了上述测量参数之外，还有眼图及抖动。及抖动。11.1 电平测量电平测量电平测量电平测量是指对交流信号的幅度进行测量，一般可是指对交流信号的幅度进行测量，一般可由交流电压表加上支持电路来实现。由交流电压表加上支持电路来实现。交流电压表交流电压表最基本的形式由最基本的形式由检波器和指示器组成检波器和指示器组成。检波器检波器的作用是把连续可变的交流信号转换成稳态的作用是把连续可变的交流信号转换成稳态的直流信号，该直流信号与交流信号的某些参数成的直流信号，该直流信号与交流信号的某些参数
4、成比例，如交流信号的均方根值比例，如交流信号的均方根值(RMS)、平均值或峰、平均值或峰值。值。指示器指示器则以校准的形式显示该直流数值。早期的仪则以校准的形式显示该直流数值。早期的仪器使用机械表头，而较先进的仪器普遍使用数字电器使用机械表头，而较先进的仪器普遍使用数字电压表技术，实际显示为压表技术，实际显示为LED或或LCD数字读出器，或数字读出器，或者为计算机显示屏。者为计算机显示屏。11.1.1 测量方法测量方法 1.均方根值均方根值(有效值有效值)检波器检波器均方根值检波器的输出为直流电压，该电压与一个均方根值检波器的输出为直流电压，该电压与一个变化的波形信号的一系列瞬态值的均方根值成
5、比例。变化的波形信号的一系列瞬态值的均方根值成比例。均方根值检波方法测量的是交流信号的有效值。当均方根值检波方法测量的是交流信号的有效值。当交流电的有效值和直流电的数值相等时，它们在相交流电的有效值和直流电的数值相等时，它们在相同电阻中产生相等的平均热功率。也就是说交、直同电阻中产生相等的平均热功率。也就是说交、直流数值相同，产生的热效应相同。流数值相同，产生的热效应相同。有效值是最大振幅的有效值是最大振幅的 (=0.707)倍。倍。TmdtiTII0212121图图11-1 均方根值检波器均方根值检波器 测量交流电压的基本原理图测量交流电压的基本原理图 2平均值响应检波器平均值响应检波器 1
6、980年以前，实现真均方根值检波技术既困难又代价高，大年以前，实现真均方根值检波技术既困难又代价高，大多数音频仪器采用多数音频仪器采用“均方根值校准的平均值响应均方根值校准的平均值响应”检波器。检波器。平均值检波器提供一个直流输出，该输出与已整流的输入信平均值检波器提供一个直流输出，该输出与已整流的输入信号平均值成正比。周期性电压波形号平均值成正比。周期性电压波形v(t)的平均值在数学上的定的平均值在数学上的定义为义为 在测量实践中，常把交流电整流在测量实践中，常把交流电整流(检波检波)后进行测量。因此，交后进行测量。因此，交流的平均值应当理解为整流之后的波形的平均值，正弦波和流的平均值应当理
7、解为整流之后的波形的平均值，正弦波和它整流后的波形如图它整流后的波形如图11-2所示。正弦波全波整流后的平均值所示。正弦波全波整流后的平均值为为 一个正弦信号的平均值是它的最大振幅的一个正弦信号的平均值是它的最大振幅的0.637(=)倍。对倍。对于单一的正弦信号，平均值响应表常常被校准为读数与均方于单一的正弦信号，平均值响应表常常被校准为读数与均方根值表一样，这使得测量结果被一常数根值表一样，这使得测量结果被一常数K=0.707/0.637=1.11来校准。这种形式的表被称为来校准。这种形式的表被称为“均方根值校准的平均值响应均方根值校准的平均值响应”表。表。Tdttvtv0)(T1)(mTm
8、TmVdttTSinVdttTSinV 2)2(T22T1200 2图图11-2 平均值响应检被器平均值响应检被器 测量交流电压的基本原理图测量交流电压的基本原理图 3峰值检波器峰值检波器峰值检波器提供的直流输出与输入的交流信号峰值峰值检波器提供的直流输出与输入的交流信号峰值成比例，参见图成比例，参见图11-3。交流信号经过全波整流，得到它的绝对值，再经过交流信号经过全波整流，得到它的绝对值，再经过一个二极管到达存储电容器。一个二极管到达存储电容器。当电压绝对值上升到大于电容的存储电压时，二极当电压绝对值上升到大于电容的存储电压时，二极管将会导通，并使电容存储电压增加；管将会导通，并使电容存储
9、电压增加；当电压值减小时，电容器会保持原有电压。要求有当电压值减小时，电容器会保持原有电压。要求有一些方法来对电容放电，使它可以对新的峰值进行一些方法来对电容放电，使它可以对新的峰值进行测量。测量。在一个理想的峰值检测器中，这是通过一个开关来在一个理想的峰值检测器中，这是通过一个开关来实现的。实现的。图图11.3 峰值检波器峰值检波器测量交流电压的基本原理图测量交流电压的基本原理图 11.1.2 电平测量单位电平测量单位 电气信号幅度测量的基本单位为伏特电气信号幅度测量的基本单位为伏特(V)。消费类高保真和。消费类高保真和立体声及环绕声设备，都以伏特为单位规定仪器输入灵敏立体声及环绕声设备，都
10、以伏特为单位规定仪器输入灵敏度和控制功放的输出电平度和控制功放的输出电平(不转换成有效的功率不转换成有效的功率)。功率测量的基本单位是瓦特功率测量的基本单位是瓦特(W)。消费类和专业级功率放。消费类和专业级功率放大器输出电平和扬声器容量的额定值以大器输出电平和扬声器容量的额定值以W表示。表示。测量或计算功率需要知道两个参数：电压和电流，或电流测量或计算功率需要知道两个参数：电压和电流，或电流和电阻，或电压和电阻。和电阻，或电压和电阻。实际测量时，音频功率不用功率计求得，实际测量时，音频功率不用功率计求得，标准的方法是标准的方法是测测量已知阻值电阻两端的电压，然后由关系式量已知阻值电阻两端的电压
11、，然后由关系式V2R计算功计算功率。率。在使用计算机的仪器中，只要操作者输入已知的负载阻抗在使用计算机的仪器中，只要操作者输入已知的负载阻抗值，上述计算便可自动完成。有些仪器包含有功率刻度，值，上述计算便可自动完成。有些仪器包含有功率刻度，其读数是根据仪器设计者假定的负载阻抗某个数值而定的其读数是根据仪器设计者假定的负载阻抗某个数值而定的(通常是通常是8)，若负载阻抗为其他值，则读数就不正确。，若负载阻抗为其他值，则读数就不正确。电平测量单位电平测量单位大多数音频大多数音频电平测量电平测量是是以分贝以分贝(dB)为单位为单位的的.这是因为人耳对声音强弱的感觉，不是和声这是因为人耳对声音强弱的感
12、觉，不是和声音功率的变化成正比，而是音功率的变化成正比，而是和这种变化的对和这种变化的对数成正比，所以用分贝为单位进行测量能更数成正比，所以用分贝为单位进行测量能更精确反映人耳的可听度；精确反映人耳的可听度；另外，音频信号的强度占有很宽的电平范围，另外，音频信号的强度占有很宽的电平范围，摇滚乐队所产生的声压是沙沙的树叶声的摇滚乐队所产生的声压是沙沙的树叶声的100万倍，这么宽的电平范围，不适合用线性刻万倍，这么宽的电平范围，不适合用线性刻度表示。度表示。分贝是对数运算的单位分贝是对数运算的单位，它可以把很宽的范，它可以把很宽的范围压缩到一个易于处理的范围内。围压缩到一个易于处理的范围内。电平测
13、量单位电平测量单位1dB(分贝分贝)通常，在各种物理分析中，需要把两个数值的比较通常，在各种物理分析中，需要把两个数值的比较进行进行“级级”的划分。一般情况下，在电子、声学技的划分。一般情况下，在电子、声学技术领域中，把术领域中，把两个具有功率含义的量之比的对数值两个具有功率含义的量之比的对数值划分为划分为“级级”，得出的这个物理量叫做得出的这个物理量叫做“贝贝尔尔”(Bel)，它是一个无量纲的物理量。，它是一个无量纲的物理量。但是，由于但是，由于“贝尔贝尔”这个单位比较大，使用起来仍这个单位比较大，使用起来仍有不便所以就起用了有不便所以就起用了“贝尔贝尔”的的110的概念：的概念：“分贝分贝
14、”，即，即dB。dB是英文是英文decibel或或decimal Bel的缩写。分贝这个的缩写。分贝这个概念可以表达多个物理量，也就是说它是多个物理概念可以表达多个物理量，也就是说它是多个物理量的单位。例如，信号电平、增益、声压级、信噪量的单位。例如，信号电平、增益、声压级、信噪比、灵敏度、隔离度、动态范围等都可以用比、灵敏度、隔离度、动态范围等都可以用dB为单为单位。位。电平测量单位电平测量单位1dB(分贝分贝)分贝分贝(dB)是一个相对值是一个相对值，除非存在一个参考值，否则，除非存在一个参考值，否则，不能表示为绝对值。从最基本的单位导出的分贝值计不能表示为绝对值。从最基本的单位导出的分贝
15、值计算的常用等式有算的常用等式有 分贝分贝(dB)=201g（V/Vr）(11-5)分贝分贝(dB)=10lg（P/Pr）(11-6)式中，式中，V和和P表示实际测得的电压和功率值，而表示实际测得的电压和功率值，而Vr和和Pr表示的是参考值。注意，不存在两种不同的分贝，即表示的是参考值。注意，不存在两种不同的分贝，即有时误认为的所谓电压分贝和功率分贝。有时误认为的所谓电压分贝和功率分贝。如果阻抗相等的话，上述如果阻抗相等的话，上述两个定义是没有区别两个定义是没有区别的。例的。例如，在给定的电阻上要获得两倍的功率如，在给定的电阻上要获得两倍的功率(2:1功率比功率比)，只需要将电压增加到只需要将
16、电压增加到2的平方根值，或者的平方根值，或者1.414:1。10lg2等于等于3.01dB，201g1.414亦等于亦等于3.01dB。电平测量单位电平测量单位2绝对分贝单位绝对分贝单位 分贝的参考值有时是被假定的分贝的参考值有时是被假定的，而不是被清楚地规，而不是被清楚地规定。例如，当某个技术要求为：定。例如，当某个技术要求为：“从从20Hz到到20kHz的频率响应是的频率响应是2dB”，其含义是在，其含义是在20Hz和和20kHz之间的任何频率的输出幅度均在之间的任何频率的输出幅度均在lkHz点输出幅度的点输出幅度的2dB范围内。因此，范围内。因此，1kHz处的输出即为参考值。处的输出即为
17、参考值。同样，同样，“信噪比为信噪比为95dB”这句话的意思是：设备的这句话的意思是：设备的噪声输出比在某个参考信号条件下的输出低噪声输出比在某个参考信号条件下的输出低95dB。但是，若分贝用来描述一个绝对电平，那么一定要但是，若分贝用来描述一个绝对电平，那么一定要定义参考值。定义参考值。音频测量中最常用的绝对分贝单位有音频测量中最常用的绝对分贝单位有dBm、dBu和和dBv(注：按国际单位制规定，单位符号上不得附加注：按国际单位制规定，单位符号上不得附加任何其他标记或符号，但考虑到行业标准，暂按此任何其他标记或符号，但考虑到行业标准，暂按此处理处理)。电平测量单位电平测量单位(1)dBm d
18、Bm单位已用了许多年，主要用于音频领域的广播和专业音单位已用了许多年，主要用于音频领域的广播和专业音频方面。频方面。dBm单位表示相对于单位表示相对于1 mW的分贝数。的分贝数。由于瓦特由于瓦特(w)是功率的是功率的单位，因此单位，因此dBm是功率单位。是功率单位。因为音频仪表基本上都是电压表，而不是功率表，所以只有因为音频仪表基本上都是电压表，而不是功率表，所以只有知道了测量电压时的电阻，知道了测量电压时的电阻，dBm单位才有实用意义单位才有实用意义。在专业音频和广播领域最常用的电阻在专业音频和广播领域最常用的电阻(阻抗阻抗)是是600，虽然，虽然150也是常用的。有时候也是常用的。有时候d
19、Bm单位写成带有阻抗参考值的单位写成带有阻抗参考值的下标，如下标，如dBm600。当用。当用dBm显示某个测量之前，测量仪器显示某个测量之前，测量仪器必需确定阻抗值。必需确定阻抗值。许多简单的音频仪表假定电路阻抗为许多简单的音频仪表假定电路阻抗为600，然后测量电压，然后测量电压，再根据被测电压与再根据被测电压与0.7746V之比来计算分贝，之比来计算分贝，0.7746V是是600电阻消耗电阻消耗1 mw功率时在其两端施加的电压。比较高级功率时在其两端施加的电压。比较高级的音频仪表，特别是计算机控制的，可以使操作者选择几个的音频仪表，特别是计算机控制的，可以使操作者选择几个常用参考阻抗中的一个
20、，或者甚至能输入任何阻抗值来作为常用参考阻抗中的一个，或者甚至能输入任何阻抗值来作为参考值。参考值。电平测量单位电平测量单位(1)dBm 若在不知道电路阻抗值的情况下，使用若在不知道电路阻抗值的情况下，使用dBm单位是不适宜的，单位是不适宜的，因为此时功率电平也不知道。因为此时功率电平也不知道。以前，专业音频技术是以电子管和匹配变压器为基础的，大以前，专业音频技术是以电子管和匹配变压器为基础的，大多数音频设备工作在最大功率传输状态。这就意味着每个仪多数音频设备工作在最大功率传输状态。这就意味着每个仪器的输出阻抗被设计得正好等于下一个仪器的输入阻抗，以器的输出阻抗被设计得正好等于下一个仪器的输入
21、阻抗，以获得匹配连接和产生最大的功率传输。获得匹配连接和产生最大的功率传输。因此一个录音控制台具有因此一个录音控制台具有600输出阻抗时，紧随其后的线输出阻抗时，紧随其后的线路放大器有路放大器有600的输入阻抗，音频仪表跨接在两者的连接的输入阻抗，音频仪表跨接在两者的连接处，为保证功率传输正确，必须以处，为保证功率传输正确，必须以6000为参考值。为参考值。现代固态音频设备很少工作在阻抗匹配的功率传输状态，输现代固态音频设备很少工作在阻抗匹配的功率传输状态，输出阻抗通常非常低，低于出阻抗通常非常低，低于50，甚至有时几乎为零，而其输，甚至有时几乎为零，而其输入阻抗则相当高，对专业设备常常要入阻
22、抗则相当高，对专业设备常常要10 k，而对消费类设，而对消费类设备则要备则要100 k。因此，实际上无功率传输，只是前面仪器的。因此，实际上无功率传输，只是前面仪器的全部开路电压加到了后面仪器的输入端。全部开路电压加到了后面仪器的输入端。电平测量单位电平测量单位(1)dBm 但是，积习难改，而且总是有一种观点认为但是，积习难改，而且总是有一种观点认为600是是有作用的。规定激励仪器接着有作用的。规定激励仪器接着600负载工作，并规负载工作，并规定其后的设备由定其后的设备由600的信号源激励。的信号源激励。但是，通常在任何仪器或接口上没有但是，通常在任何仪器或接口上没有600(或其他或其他已知值
23、已知值)的阻抗存在，因此在的阻抗存在，因此在现代音频设备中现代音频设备中dBm单单位通常是不合适的。位通常是不合适的。电平测量单位电平测量单位(2)dBu dBu是基于电压的分贝单位，该参考电压是是基于电压的分贝单位，该参考电压是0.7746V。正如以上所述，正如以上所述，0.7746V是是600电阻消耗电阻消耗1mW功率时两端功率时两端的电压。因此在一个的电压。因此在一个600的电路中，的电路中，dBu和和dBm在数值上在数值上是相等的，但是，是相等的，但是，dBu是在不考虑阻抗的情况下以是在不考虑阻抗的情况下以0.7746V为参考电压的单位。为参考电压的单位。除非确实知道匹配条件已存在并且
24、清楚除非确实知道匹配条件已存在并且清楚端口阻抗的规定值，否则，在许多专业音频和广播领域应用端口阻抗的规定值，否则，在许多专业音频和广播领域应用中，中，dBu是一个合适的单位。是一个合适的单位。用了几十年的音频电压表，虽然其表头刻度或仪表开关仍由用了几十年的音频电压表，虽然其表头刻度或仪表开关仍由“dBm”单位标识，但实际上是单位标识，但实际上是dBu电压表。由于是电压表，电压表。由于是电压表，它们不能测量电流、电阻或功率。它们不能测量电流、电阻或功率。因此，不可能正确地指识功率，它们是以假定因此，不可能正确地指识功率，它们是以假定600电路电路(0dB=0.7746V)为前提进行校准，应该被标
25、识为为前提进行校准，应该被标识为dBu电压表，电压表，但这些电压表早在但这些电压表早在dBu术语广泛使用以前就已生产了。术语广泛使用以前就已生产了。电平测量单位电平测量单位(3)dBv dBv也是也是个基于电压的单位，该参考电压为个基于电压的单位，该参考电压为1V，一般它应一般它应用于消费类音频设备中。而很少用于专业级音频和广播领域。用于消费类音频设备中。而很少用于专业级音频和广播领域。电平测量单位电平测量单位3满刻度分贝值满刻度分贝值 满刻度分贝值满刻度分贝值(dBFs)(dB Full Scale)是是指数字音响中以满刻度为指数字音响中以满刻度为基准的分贝值。基准的分贝值。满刻度可保证数字
26、录音有最大的录音电平，所有的数字电平皆用满刻度可保证数字录音有最大的录音电平，所有的数字电平皆用dBFS表示。表示。满刻度电平满刻度电平0dBFS就是设备在正常设置下达到数字削波时所对应就是设备在正常设置下达到数字削波时所对应的模拟信号电平值，低于满刻度的模拟信号电平值，低于满刻度20dB的信号电平便是的信号电平便是-20dBFS。各个数字设备厂家的产品满刻度电平值不一致，该电平值通常是各个数字设备厂家的产品满刻度电平值不一致，该电平值通常是由生产设备厂家给出在广播电台中，对于由不同满刻度电平值的由生产设备厂家给出在广播电台中，对于由不同满刻度电平值的设备所组成的数字音频系统，在选择系统的工作
27、电平值时。要考设备所组成的数字音频系统，在选择系统的工作电平值时。要考虑到应留有足够的峰值储备量。虑到应留有足够的峰值储备量。11.1.3 声音电平的监测仪表声音电平的监测仪表为了客观精确地测量声音信号，同时要充分利用电为了客观精确地测量声音信号，同时要充分利用电声系统的动态范围，保证声音节目有足够的响度而声系统的动态范围，保证声音节目有足够的响度而且不失真，在演播室的一些重要环节上一般都设有且不失真，在演播室的一些重要环节上一般都设有客观精确的音频电平表，以便对声音信号进行动态客观精确的音频电平表，以便对声音信号进行动态监测，并在必要时对声音电平作适当的调整。监测，并在必要时对声音电平作适当
28、的调整。目前在模拟音频系统中使用的音频电平表主要有两目前在模拟音频系统中使用的音频电平表主要有两种：一种为音量单位表，即种：一种为音量单位表，即VU(Volume Unit)表，以表，以VU为单位；另一种为峰值节目表，即为单位；另一种为峰值节目表，即PPM(Peak Program Meter)，以，以PPU为单位。为单位。随着数字音频系统的兴起，由于其自身的特点，前随着数字音频系统的兴起，由于其自身的特点，前两种仪表不能完全满足其要求于是又出现了其专两种仪表不能完全满足其要求于是又出现了其专用的峰值电平表。用的峰值电平表。声音电平的监测仪表声音电平的监测仪表 为了客观精确地测量声音信号，同时
29、要充分利用电声系统的为了客观精确地测量声音信号，同时要充分利用电声系统的动态范围，保证声音节目有足够的响度而且不失真，在演播动态范围，保证声音节目有足够的响度而且不失真，在演播室的一些重要环节上一般都设有客观精确的音频电平表，以室的一些重要环节上一般都设有客观精确的音频电平表，以便对声音信号进行动态监测，并在必要时对声音电平作适当便对声音信号进行动态监测，并在必要时对声音电平作适当的调整。的调整。目前在模拟音频系统中使用的音频电平表主要有两种：一种目前在模拟音频系统中使用的音频电平表主要有两种：一种为音量单位表，即为音量单位表，即VU(Volume Unit)表，以表，以VU为单位；另一为单位
30、；另一种为峰值节目表，即种为峰值节目表，即PPM(Peak Program Meter)，以，以PPU为为单位。单位。随着数字音频系统的兴起，由于其自身的特点，前两种仪表随着数字音频系统的兴起，由于其自身的特点，前两种仪表不能完全满足其要求于是又出现了其专用的峰值电平表。不能完全满足其要求于是又出现了其专用的峰值电平表。1音量单位音量单位(vu)表表 2峰值节目表峰值节目表(PPM）3数字音频系统峰值电平表数字音频系统峰值电平表 4VU表与表与PPM表的选用表的选用 1音量单位音量单位(vu)表表 典型的典型的VU表的面板度盘刻度情况如图表的面板度盘刻度情况如图11-4所示。录音中通所示。录音
31、中通常使用的常使用的VU表的指示范围为表的指示范围为20+3VU。VU表的表头电表的表头电路采用了平均值检波器路采用了平均值检波器(二极管桥式整流器二极管桥式整流器)。但面板刻度是按照正弦波信号的有效值校准。所以，但面板刻度是按照正弦波信号的有效值校准。所以，VU表表是一种准平均值表。对于正弦波信号而言，准平均值比实际是一种准平均值表。对于正弦波信号而言，准平均值比实际的平均值高约的平均值高约1dB。这种仪表的指示特性与人耳对声音的响。这种仪表的指示特性与人耳对声音的响度的感觉相吻合。度的感觉相吻合。VU表的刻度用对数和百分数表示，井把大约满刻度表的刻度用对数和百分数表示，井把大约满刻度34的
32、的地方定为基准电平地方定为基准电平(即即0VU，100)，从基准点到满刻度有，从基准点到满刻度有3dB的红色警示区，如图所示。当它串接的红色警示区，如图所示。当它串接600 f 电阻来测量电阻来测量1000Hz、均方根值为、均方根值为1.228V的正弦波信号时，的正弦波信号时，VU表应指示表应指示为为0VU相当于相当于+4dBu(以以0.775V为为0dB)。在具体使用时，。在具体使用时，也可通过在也可通过在VU表前面插入衰减器或放大器来选择表前面插入衰减器或放大器来选择0VU的参的参考灵敏度。考灵敏度。图图11-4 VU表的两种度盘刻度表的两种度盘刻度 1音量单位音量单位(vu)表（续）表（
33、续）由于由于VU表测量的是振幅变化的声音信号，所以，其动态特表测量的是振幅变化的声音信号，所以，其动态特性是很重要的。性是很重要的。VU表的动态特性表的动态特性(即时间特性即时间特性)是这样规定的：是这样规定的：当以稳态时达当以稳态时达0VU(100)的的1kHz正弦波信号突然加入正弦波信号突然加入VU表表时，指针达到刻度上时，指针达到刻度上99处所需的时间应为处所需的时间应为300ms30ms，指针的过冲不得超过稳态值的指针的过冲不得超过稳态值的1.5，过冲的摆动不应超过，过冲的摆动不应超过1次；当信号突然消失后，指针从次；当信号突然消失后，指针从100降到降到1的复位时间也的复位时间也应是
34、应是300ms30ms 由于由于vu表的上升时间相对较长、响应速度比较慢，所以，表的上升时间相对较长、响应速度比较慢，所以，这种电平表适于测量那些波形比较平坦连续的声音信号。可这种电平表适于测量那些波形比较平坦连续的声音信号。可是实际上除了这些平坦连续的声音信号之外，节目中常常还是实际上除了这些平坦连续的声音信号之外，节目中常常还有短促的如掌声、鼓声、打碎琉璃器皿等有短促的如掌声、鼓声、打碎琉璃器皿等“突变突变”波形的声波形的声音信号。如果用音信号。如果用VU表来监测这种信号，就会出现表来监测这种信号，就会出现VU表读数表读数较小，但其峰值可能很大而导致系统过载却不被发现的情况。较小，但其峰值
35、可能很大而导致系统过载却不被发现的情况。2峰值节目表峰值节目表(PPM）峰值节目表是为克服峰值节目表是为克服VU表对信号峰值反映不够灵敏开发出表对信号峰值反映不够灵敏开发出来的。从来的。从20世纪世纪60年代开始流行。它使用峰值检波器，但也年代开始流行。它使用峰值检波器，但也是按照正弦波信号有效值校准的，因而是一种准峰值表。是按照正弦波信号有效值校准的，因而是一种准峰值表。它通常也有对数和百分数两种刻度，并把大约满刻度它通常也有对数和百分数两种刻度，并把大约满刻度80处处定为基准电平定为基准电平(0PPU)，从基准电平到达满刻度间有，从基准电平到达满刻度间有5dB的红的红色警示区。色警示区。标
36、准峰值节目表的标准峰值节目表的0PPU相当于相当于1.55V的均方根值电平，具体的均方根值电平，具体使用时可以有所不同。它的指示值上升时间比较短，使用时可以有所不同。它的指示值上升时间比较短，110ms；下降时间却相当长，一般为；下降时间却相当长，一般为1.5s左右。左右。指示值快速上升能较准确地反映突变信号包络的变化，下降指示值快速上升能较准确地反映突变信号包络的变化，下降慢则便于观察。慢则便于观察。这种电平表便于监控声音信号的峰值变化情况，以防电声系这种电平表便于监控声音信号的峰值变化情况，以防电声系统过载。统过载。但其缺点是指示值并不代表声音信号的响度。而且由于下降但其缺点是指示值并不代
37、表声音信号的响度。而且由于下降时间长往往会忽略掉声音信号中紧接大高峰后面的次高峰。时间长往往会忽略掉声音信号中紧接大高峰后面的次高峰。3数字音频系统峰值电平表数字音频系统峰值电平表 自从有了声音信号的数字磁带记录方式以后，由于数字电路自从有了声音信号的数字磁带记录方式以后，由于数字电路与模拟电路存在着本质的区别，使声音信号电平的监测发生与模拟电路存在着本质的区别，使声音信号电平的监测发生了新的变化。了新的变化。大家知道，声音信号本身是一种辐度随时间连续变化的模拟大家知道，声音信号本身是一种辐度随时间连续变化的模拟信号。要将模拟信号转换为数字信号，必须经过时间采样与信号。要将模拟信号转换为数字信
38、号，必须经过时间采样与幅度量化，然后再进行编码。幅度量化，然后再进行编码。采样与量化这两个过程对信号质量有着不同的影响，时间采采样与量化这两个过程对信号质量有着不同的影响，时间采样虽然用前置限带滤波器而带来一些信号在频率响应方面的样虽然用前置限带滤波器而带来一些信号在频率响应方面的损伤，不过一般可以做到损伤几乎可忽略不计；而幅度量化损伤，不过一般可以做到损伤几乎可忽略不计；而幅度量化由于每一采样幅度均用其近似的规定的离散电平来代替，不由于每一采样幅度均用其近似的规定的离散电平来代替，不可避免地要对信号带来损伤。这种损伤最终表现为量化噪声。可避免地要对信号带来损伤。这种损伤最终表现为量化噪声。它
39、和量化比特数紧密联系，要求信号质量越高，量化比特数它和量化比特数紧密联系，要求信号质量越高，量化比特数就要求越多。就要求越多。现代数字音频设备多数采用脉冲编码调制现代数字音频设备多数采用脉冲编码调制(PCM)的方法，即的方法，即将模拟声音信号通过采样、量化、编码成串行数据来传输或将模拟声音信号通过采样、量化、编码成串行数据来传输或记录的。记录的。3数字音频系统峰值电平表（续）数字音频系统峰值电平表（续）模拟音频系统与数字音频系统有很大的不同，如图模拟音频系统与数字音频系统有很大的不同，如图11-5所示。所示。图图11-5a是模拟音频系统的情况。当输入信号电平上升但不是模拟音频系统的情况。当输入
40、信号电平上升但不超过超过Va时，输出信号电平跟着呈线性上升；当超过时，输出信号电平跟着呈线性上升；当超过Va时，时，输出信号电平上升速度相对逐渐减慢，形成一个过渡区输出信号电平上升速度相对逐渐减慢，形成一个过渡区(约约略相当略相当PPM的警示区和的警示区和VU表的警示区表的警示区)，最后达到饱和的削，最后达到饱和的削波电平。波电平。由数字音频系统还原出来的输出模拟信号与原始输入模拟信由数字音频系统还原出来的输出模拟信号与原始输入模拟信号之间的关系如图号之间的关系如图11-5b所示，这里没有模拟音频系统那样所示，这里没有模拟音频系统那样的过渡区。在的过渡区。在Vb以下时，输出信号电平与输入信号电
41、平是线以下时，输出信号电平与输入信号电平是线性关系。只要输入信号电平一到达性关系。只要输入信号电平一到达Vb即满刻度电平即满刻度电平(0dBFS)，输出信号电平就立刻被削平，造成不可修复的失真。输出信号电平就立刻被削平，造成不可修复的失真。图图11-5 模拟音频与数字音频最大值的区别模拟音频与数字音频最大值的区别 a)模拟音频模拟音频b)数字音频数字音频 3数字音频系统峰值电平表（续）数字音频系统峰值电平表（续）数字音频系统常见的音频电平表一般为光柱式显示，按对数数字音频系统常见的音频电平表一般为光柱式显示，按对数刻度基准点设在量化后数据所能表示的最大极限值，称为满刻度基准点设在量化后数据所能
42、表示的最大极限值，称为满刻度电平刻度电平(0dBFs)。满刻度电平。满刻度电平0dBFS的定义简而言之就是的定义简而言之就是设备在正常设置下达到数字削波时所对应的模拟信号电压。设备在正常设置下达到数字削波时所对应的模拟信号电压。参考参考数字音频系统的满刻度电平数字音频系统的满刻度电平(讨论稿讨论稿)的规定：的规定：OdBFS对应对应1kHz、+22dBu(9.752V均方根值均方根值)的正弦信号。的正弦信号。即即0VU对应对应-18dBFS。这种音频电平表显示器件通常为阴极射线管或发光二极管，这种音频电平表显示器件通常为阴极射线管或发光二极管，这些器件反应速度快，能紧跟峰值。数字录像机上的音频
43、电这些器件反应速度快，能紧跟峰值。数字录像机上的音频电平表大都使用发光二极管组成的光柱显示。平表大都使用发光二极管组成的光柱显示。UV表和表和PPM表表的指示方式主要有指针式和光柱式两种。的指示方式主要有指针式和光柱式两种。UV表以指针式的表以指针式的居多，在小型的调音台中也有使用光柱式的；而居多，在小型的调音台中也有使用光柱式的；而PPM表则大表则大多采用光柱式。多采用光柱式。4VU表与表与PPM表的选用表的选用 在选用在选用VU表与表与PPM表时，要考虑两者在时间特性上的差异。表时，要考虑两者在时间特性上的差异。在实际的调音台上，最好是两种仪表共用。在实际的调音台上，最好是两种仪表共用。一
44、般在多声道分期录音中，前期素材的录制最好是采用一般在多声道分期录音中，前期素材的录制最好是采用PPM表，这样可以有效地防止出现由峰值造成的过载失真；而在表，这样可以有效地防止出现由峰值造成的过载失真；而在后期缩混时，采用后期缩混时，采用VU表来指示缩混后的节目信号电平，这表来指示缩混后的节目信号电平，这样可以提高节目的整体响度，改善信噪比。样可以提高节目的整体响度，改善信噪比。实际上，实际上，PPM表在录音节目制作中的真正目的并不是指示出表在录音节目制作中的真正目的并不是指示出信号的准确峰值，而是通过其指示提供有关信号峰值是否使信号的准确峰值，而是通过其指示提供有关信号峰值是否使记录媒介出现峰
45、值过载失真的信息。记录媒介出现峰值过载失真的信息。由于人耳对信号失真是有一定的容限的，所指示的瞬间出现由于人耳对信号失真是有一定的容限的，所指示的瞬间出现的失真有时是感觉不出来的，因此有些调音台只使用的失真有时是感觉不出来的，因此有些调音台只使用VU表表来指示，但其表头上有一发光二极管，用来指示峰值信号是来指示，但其表头上有一发光二极管，用来指示峰值信号是否超过了峰值储备的允许上限。否超过了峰值储备的允许上限。11.2 串音和隔离度测量串音和隔离度测量 串音是信号从一个音频通道到另串音是信号从一个音频通道到另个通道的泄露。在一个通道的泄露。在一般的串音情况下，通道不一定是相关的。般的串音情况下
46、，通道不一定是相关的。发生在立体声系统中的两个通道间的串音是一种特殊情发生在立体声系统中的两个通道间的串音是一种特殊情况，这时要用到况，这时要用到“隔离度隔离度”这一术语。按一般规则，如这一术语。按一般规则，如果所考察的两个通道，传输的是相同的音频节目，就要果所考察的两个通道，传输的是相同的音频节目，就要用到用到“隔离度隔离度”术语；如果两个通道是不相关的，就会术语；如果两个通道是不相关的，就会使用到使用到“串音串音”术语。术语。串音或隔离度被定义为源通道和接收通道间干扰信号电串音或隔离度被定义为源通道和接收通道间干扰信号电平的平的dB值之差。值之差。测量串音和隔离度的方法是：将一个正弦波输入
47、到被测测量串音和隔离度的方法是：将一个正弦波输入到被测设备的一个通道中，然后从其他通道测量该信号的电平设备的一个通道中，然后从其他通道测量该信号的电平.泄露值的大小与使用的频率有关。所以这些测量通常作泄露值的大小与使用的频率有关。所以这些测量通常作为频率的函数来测得，然后类似于幅频响应曲线以图的为频率的函数来测得，然后类似于幅频响应曲线以图的方式表示出来。方式表示出来。串音和隔离度测量串音和隔离度测量 例：考虑在立体声系统左声道中，有一个例：考虑在立体声系统左声道中，有一个10V、1kHz的正弦的正弦信号，假如右通道没有信号驱动，那么在它的输出中就不应信号，假如右通道没有信号驱动，那么在它的输
48、出中就不应有有lkHz的信号；但假如在右声道中，一个电压测量仪测得一的信号；但假如在右声道中，一个电压测量仪测得一个个10mV的信号，这个隔离度被定义为的信号，这个隔离度被定义为60dB。该测量过程可能存在的问题是，该测量过程可能存在的问题是，10mV的电压可能不是来源的电压可能不是来源于其他通道中泄漏的于其他通道中泄漏的1kHz信号，而是代表了测试系统的噪信号，而是代表了测试系统的噪声电平。假如这是事实的话，这种隔离度测量是不精确的。声电平。假如这是事实的话，这种隔离度测量是不精确的。解决的方法是使用调谐到测试信号频率的带通滤波器，以滤解决的方法是使用调谐到测试信号频率的带通滤波器，以滤除系
49、统的噪声和其他的干扰成分。假如这种测量是频率的函除系统的噪声和其他的干扰成分。假如这种测量是频率的函数，那么带通滤波器的频率应受发生器频率的限制，这个方数，那么带通滤波器的频率应受发生器频率的限制，这个方法如图法如图116所示。所示。这种测试这种测试经常在伴有随机噪声源的情况下进行，以经常在伴有随机噪声源的情况下进行，以便所有可能的干扰频率都被检测到。便所有可能的干扰频率都被检测到。图图11-6 用带通滤波器进行串音测量用带通滤波器进行串音测量 其中一个通道由正弦波发生器在其标称操作电平处驱动，在其中一个通道由正弦波发生器在其标称操作电平处驱动，在它的标准负载阻抗处终止。其他的通道输入始于标准
50、的源阻它的标准负载阻抗处终止。其他的通道输入始于标准的源阻抗，并且输出终止于标准负载阻抗。抗，并且输出终止于标准负载阻抗。用一个电压表测量被驱动通道的输出电平，对于未被驱动的用一个电压表测量被驱动通道的输出电平，对于未被驱动的通道的输出，则用一个含有以测试信号频率为中心的带通滤通道的输出，则用一个含有以测试信号频率为中心的带通滤波器的电压表测量。各次测量的电平差就是隔离度，用分贝波器的电压表测量。各次测量的电平差就是隔离度，用分贝表示。当两个通道有不同的增益时。为了表示与通道输入有表示。当两个通道有不同的增益时。为了表示与通道输入有关的串音。通常要对增益偏差进行修正测量。关的串音。通常要对增益
