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发表于 2016-8-12 06:14:16
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指原有频率的各种倍频的有害干扰。放大1kHz正弦波时将会产生2kHz的二次谐波和3kHz的三次谐波以及许多更高次的谐波。谐波失真（harmonicdistortion）失真设备的输出不能完全复现其输入，产生了波形的畸变或者信号成分的增减谐波失真由于放大器不够理想，输出的信号除了包含放大了的输入成分之外，还新添了一些原信号的2倍、3倍、4倍……甚至更高倍的频率成分（谐波），致使输出波形走样。这种因谐波引起的失真叫做谐波失真。阻抗匹配一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。分贝电功率增益和声强的量度单位，由单位贝尔的十分之一而得名，功率每增加一倍为增加3分贝，每增加lo倍为增加10分贝。非平衡连接音频信号连接方式之—，由屏蔽网和芯线组成，大二芯和荷花插头属于非平衡传输。非平衡传输抗干扰能力略逊于平衡传输，适用于线路电平音频信号传输和对抗干扰要求不十分高的场合，由于连接方法简单，在音响系统中(尤其在民用音响系统中)非平衡连接被普遍采用。高通亦称低切，高于某给定频率的信号可有效传输，而低于此频率的信号受到很大衰减的滤波器，这个给定频率称为滤波器的截止频率，高通滤波器可切去话筒近讲时的气息噗噗声、不需要的低音成分，还可以切去声音信号失真时产生的直流分量，防止烧毁低音箱。在音箱分频电路中，高通滤波器将音频功率信号分频后，将高频信号送到高音扬声器。平衡连接音响系统的连接方式之一，将两根彼此绝缘的芯线包在金属屏蔽网中，一根为信号高端(亦称热端，为红色)，另一根为低端(亦称冷端)，此种连接具有良好的抗干扰特性，适用于话筒等弱信号传输或对信号噪声要求高的场合(如录音)。
输出阻抗电路的输出阻抗就是输出端所具有的内阻。在音响系统中，功率放大器的输出阻抗应等于音箱阻抗，以获得最大和最佳功率输出；系统间配接时，前级设备的输出阻抗应远远小于后级设备的输入阻抗，这样才能保证不被后级设备连接所影响，故要求设备的输出阻抗应尽可能小。输入阻抗设备输入端阻抗，即输入端电压与电流的比值。音响设备要求输入阻抗尽可能大，以便作为后级设备时，与前级设备连接后不致对前级输出造成不良影响。线路电平在音响系统中通常是以在600欧姆负载上产生1毫瓦的功率定义为基准功率，此时的电干称为线路电平(或零电平、绝对电平)，其电压值为0．775伏，计量值为0分贝。谐波失真非线性失真的一种，信号通过重放设备后产生新谐波分量的波形失真，以输出信号中的谐波成分与总输出声音信号之比来表示失真的大小。研究表明，奇次谐波对声音音色破坏最大，如三次谐波使声音变尖，五次谐波产生金届感，七次及以上奇次谐波会产生极尖锐刺耳的声音；而偶次谐波则不同，如二次谐波比基频高八度，听起来不但没有不和谐感，反而能够使音色更丰富，现代激励器就是利用这个特性，人为地给声音增加了偶次谐波成分，从而改善了再现声音音色。但任何严重的谐波失真都会使声音发劈、发破、发毛、发炸，要尽量减少音响设备的谐波失真。可能是由于录音师在录音时未能正确区别模拟和数字PPM表的指示而发生的：电平被设定为在模拟PPM表上为+18dB时，在数字PPM表（或者DAT放机的PPM表）上为0dBFS。这样的峰值节目电平在欧洲广播网上是不可接受的，却可能发生了这种情况)。
当模拟PPM表指示为+9dB时，数字PPM表（或DAT放机的PPM表）的刻度应该是-9dBFS，这才是（欧洲广播卫星）可以接受的节目峰值最大电平。对混合系统的模拟和数字电平校准关系不准确对模拟和数字混合系统如何校准模拟和数字工作电平未做出统一的标准规定，各单位数字和模拟设备接口电平随意性极大，导致节目声响差别扩大。例如，我台混合的有线电视系统，模拟频道的设备购置的是欧洲标准设备，其模拟输入电平为0dBm（600欧姆额定阻抗老式标准），而我台主控输出的模拟信号为+4dBu。在模拟域电平已经偏高4dB，又没做衰减处理。有线系统的数字频道输入电平为-18dBFS，而我台主控输出的数字信号为-20dBFS，比输入要求低了2dB，又没做电平提升。结果在有线电视同一平台上，数字频道比模拟频道偏低6dB。另外，原录为模拟的节目进入数字系统播出时，要进行A/D转换，转换时如果不是将模拟基准电平与数字基准电平对齐（+4dBu对应-20dBFS），而是采用满度电平对齐，即把模拟节目信号中的最高的峰值与数字播出系统的0dBFS对齐，由于模拟录音工艺的峰值储备最高只有14dB，比数字系统的峰值储备低6dB，采取这种校准方法，会使数字播出系统中原录为模拟的节目声音比原录为数字的节目响6dB。再加上前期节目制作中存在的电平处理不当，按EBUR68标准中的说法，在实际电平操作中的人为误差有可能达到6dB。综合以上三项因素，我台数字有线电视系统中，频道之间声音的响度理论差别应该18dB,接近我们的测试结果。数字制作设备电平监测仪表配置不当在数字节目制作中仍然采用模拟的VU表和模拟的PPM表监测电平，由于模拟PPM表最高量程的限制，录音师无法观察到数字系统预留的更高峰值储备空间，据理论推算，我国I型PPM表与VU表的校准点为-9dB，最高量程为+5dB，也就是说使用PPM表只能观察到14dB的峰值范围，满度电平值为+18dBu,录音师不可能在观察不到电平指示的情况下盲目地再把电平推上去。数字系统具有18或20dB的峰值储备，满度电平值为+24dBu,因此，如果按照PPM表控制节目峰值，将会损失6dB的峰值储备，使信号强度减低。甚至还由于少数情况仅根据VU表来控制录音，损失的峰值储备就更大。最严重的情况是同一设备只有一块表，但是一表两制，可通过内部菜单任选VU或PPM表响应和指示值。
使用者不了解该仪表内部设置情况，仅凭常规控校准电平。校准时如果把电平校准在VU表的-9位置，在实际录制时又继续错误地控制电平指示永不超过0刻度，而此时，这个0刻度可能是PPM的0dB，而非0VU，其结果实际电平偏低情况远大于10dB。另外欧洲人发明的PPM种类繁多，容易让人混乱，我国自己的峰值节目表国际也同时列出几种表，使用者应该先了解自己设备是那一种表，才能准确掌握节目的峰值电平。详细情况请参见附件三：常用音频仪表经过在我台内部举行的两次宣贯活动的讨论中，认为“满度电平值”一词应该修改为“数字基准电平”为宜，我们今天就按这样理解来宣贯本标准。根据本标准对数字满度电平的定义（标准文本3.2）为：数字音频设备中A/D或D/A转换器所能转换的最大不削波模拟信号电平。根据A/D和D/A转换器的原理，可知A/D或D/A转换器所能转换的最大不消波模拟信号电平是一个不定值，它与A/D转换器的模拟输入放大器或D/Ａ转换器的模拟输出放大器的增益有关，同时又与转换器预留的峰值储备相关。峰值储备（headroom，有时译作上限余量）原指模拟音频系统在系统基准电平为起点，幅度上升到某值，而信号失真度指标仍在合格的范围内，允许提升的分贝数即为该系统的峰值储备。增益提升超过此值，信号就会出现切顶失真。数字音频系统的峰值储备是指数字系统由比特数决定的最高数字编码与基准电平编码的差值。以某一电平为模拟基准电平工作的系统，信号峰值只要不超过规定的峰值储备值，自然就不会发生消波情况，所以叫峰值储备。如果要把一个A/D转换器用于某个国家，就必须使其输入或输出的模拟信号电平与某个国家的模拟基准电平适配。例如，某标准模拟基准电平为ndBu，转换器的峰值储备为XdB，那么其数字满度电平就等于n+X(dBu)。数字系统的峰值储备采用-XdBFS的方式来描述，因为数字音频系统用0dBFS来描述系统由比特数确定的满度电平编码，所有数字音频信号的编码都小于满度电平的编码，故称实际数字声音信号的电平是相对满度电平，且都是负值，-XdBFS中的X就是峰值储备的dB数。因此，数字基准电平为-20dBFS的系统，峰值储备就是20dB。VU表、PPM表和DPPM表的校准关系数字时代，为了充分利用数字系统提供的20分贝的峰值储备，在录音时应该使用能够显示基准电平以上全部可使用的峰值储备空间的数字峰值节目表来控制信号的峰值编码，这种仪表就是DPPM表。现在专业的数字调音台都同时配置了VU表、模拟的PPM表和DPPM表。为了使大家DPPM表与VU表、PPM表正确适配，并能准确地控制电平，笔者绘制了一张三种表校准关系图，参见图8，注意该图中PPM表指I型表相对满度电平单位dBFS（dBfullscale）数字音频信号电平相对于满度电平的单位，以dBFS表示，单位中的FS意为fullscale，表示此信号的数字编码相对于数字满度电平的编码的分贝关系。注意这里我仍然用编码的相对分贝差，而不是相对电平差，还是是为了避免与满度电平值相混淆。待会讲到编码如何计算分贝关系来证明使用dBFS表达数字音频信号相对分贝关系是正确的。数字音频信号的电平单位与模拟有所不同，模拟电平单位以0dBu作为计算的参考电平，遇到具体信号，以数字前面加“+”或“-”号来表示其与0dBu的相对大小关系，例如+4dBu就表示比0dBu高4dB，-2dBu则表示比0dBu低2dB。数字音频信号的电平单位规定系统中A/D转换器能转换的最大不消波模拟信号电平为0dBFS，，因此，所有其他不消波的正常的数字信号电平都小于0dBFS，前面均应有负号，数字峰值表0dBFS设置在仪表的最高位。按SMPTERP155-1997标准的规定，dB和FS之间要加一空格，这使得日常工作记录和撰写文章都极不方便。为此，刚刚发布准备修订的SMPTERP155-2003版征求意见稿中已将这个空格取消，笔者非常赞成这个修订案，这也将有利于人们尽快熟悉这个单位。不同标准之间的电平差值问题我们还将经历较长一段时间的数字和模拟音频设备混合使用的时期，这种情况下要分清不同标准之间电平有差异时处理的方法。EBU标准的模拟的基准信号电平为0dBu，但部分欧洲产设备有基准信号为+6dBu的情况。我国标准模拟基准电平优选值为+4dBu，也有使用0dBu的情况，日本大部分产品的模拟基准电平为0dBm(参见附件一)，美国部分广播者使用+4dBu,部分广播者使用+8dBu。而且这类设备我国都有引进，即使一人单位都有可能同时存在以上各类模拟基准电平。对不同模拟基准电平信号配接的办法，简单说就是遇高衰减，遇低提升，对于部分采用dBm的规定必须定阻600欧姆接口阻抗的设备，还要在高阻输入端配接600欧姆匹配电阻，这些问题大家都很熟悉，不再细述。在混合时代要注意的问题是遇到数字设备的模拟输出时，不要简单地认为凡模拟输出为0dBu都是EBU标准，随意推断其数字基准电平一定是-18dBFS，这不是规律，例如可能存在的日本设备模拟输出为0dBu，但数字却是-20dBFS的情况。因此，一定要认真研究说明书，并给这类特别的设备在明显处贴上标签，使工作人员避免犯电平设置错误。不同电平仪表的校准关系一个数字和模拟混合的系统会遇到各种不同响应特性的电平指示仪表，主要涉及音量单位表（VU）、模拟峰值节目表（PPM）和数字峰值表（DPPM），请参见本文的图8，该图示出了不同标准不同的仪表与基准电平的对应关系和正确的指示刻度位置。一定要事先明白所使用的仪表响应特性，特别是有些设备一块仪表，却具有VU或PPM两种响应特性，在校准音频系统时必须选择准确的特性，满足不同的监测要求。标准设备基准电平校准方法数字调音台、数字传输系统工作电平校准方法（参见图10）按设备技术手册提供的方法把要校准的设备置于数字基准电平为−20dBFS。将设备的所有模拟音频输入端和所有输出增益调节器都置于额定位置。逐一给设备的每一个模拟输入端送入频率为1KHz，幅度为+4dBu的稳态正弦波信号逐一给每一个数字输入端送入频率为1KHz，数字电平为-20dBFS的数字音频信号。5.2.1.5参阅设备技术手册，找到并调节设备内部的输入增益调节装置，使设备上各类仪表的指示在图8的横线位置。如用外接的音频电平表测量设备所有模拟输出端，模拟输出电平应该为+4dBu，如用外接的数字峰值表测量该设备的所有数字输出端，数字输出电平应该为−20dBFS。外接测量仪表内阻应远大于(5至10倍)被测设备测量点的阻抗，以避免测量误差。5.2.1,6分别调节模拟和数字信号发生器输出电平，使模拟电平升到+24dBu，数字信号电平升到0dBFS，分别观察设备自身相应仪表和外接测量仪表的模拟和数字输出电平是否合乎说明书规定的指标。在升高电平的过程中，要观察设备自身的OVER指示，并记录在什么电平幅度时点亮，由于OVER点亮无标准规定，应核对说明书的规定，并使电平在OVER点亮的情况下，略降低一点电平至OVER刚刚熄灭时，记载外接仪表的读数，并用模拟音频测试仪测量模拟输出端的失真度情况。附录一：常用分贝单位ldB(分贝)，表示两个信号之间相对功率或幅度电平关系的标准单位，例如，A信号为+4dBu，B信号为+7dBu，我们就说B信号比A信号高3dB(后面不加字母u)。dB也用于峰值节目表的刻度，表示该指示值（某信号的峰值）比基准信号峰值的幅度高（或低）多少dB(后面同样不加字母u).ldBm以1毫瓦为基准值，以分贝表示的绝对功率电平，m是毫瓦的代号。0dBm相当于0.775V（有效值）的正弦波电压施加在600欧姆标准负载产生1毫瓦的功率。此单位仅适用于负载阻抗固定为600欧姆的系统。ldBu以有效值0.775V为基准值，以分贝表示的绝对电压电平。表示为：dBu=20log10(v/0.775)l由于现代集成电路或电子差动放大器的负载阻抗远大于源阻抗，故不考虑负载对信号源的影响，符合此条件的系统使用此单位，小写字母u既可表示额定值（unit)0.775V，也可代表无负载（unload)的意思。ldBV以有效值1V为基准值，以分贝表示的绝对电压电平。消费类设备基准电平为-10dBV=0.316V最大输出电压一般为2V。例如我们常见的电视接收机的A/V端子中的A端子，或其他类似的民用设备均执行这个标准。
一般为荷花插孔。ldBFS数字音频信号的电平单位，简称为满度相对电平。0dBFS等于满刻度的数字音频参考电平。数字音频信号以系统能处理的最大音频信号的编码为基准值，实际数字音频信号幅度的编码相对于这个最大音频编码所代表的幅度之比，即为满度相对电平。因为规定最大值为基准，所以，实际数字音频信号的满度相对电平都为负值。声音信号强度的五个计量值、正弦波五个计量值的关系、峰值因数、峰平比以下内容摘自邮电大学管善群教授的《电声技术基础》第1-3-2节，强烈推荐音频工作者认真读一读这本书。以下定义式中的缩写说明：Up——峰值；Urms——有效值（又称均方根值）；Uavg——整流平均值（声音信号简称平均值）；Uq-p——准峰值；Uq-a——准平均值一、声音信号强度的五个计量值峰值，指信号在一个完全周期（周期信号）或一定长的时间内（非周期信号）的最大瞬时绝对值.声音工作者必须了解的三种音频电平测量仪表lVU表英文VolumeUnitMeter（音量单位表），是美国上世纪三十年代由贝尔电话公司发明的测量声音转换来的电信号的仪表，原先只用于测量电话的音量，后推广到广播业。用于测量声音信号强度（与人耳听感相关），其内部采用平均值检波器，是准平均值特性的仪表，用稳态正弦波信号的有效值来确定刻度，刻度用对数和百分数表示，单位为VU，0VU对应于100%。其上升和下降时间都为300毫秒,对信号中的峰值信号不灵敏.。我国由国标《GB/T17311-1998》规定。0VU的参考值通过串接放大或衰减可以设定为任意值，故适用于全世界任何标准的广播电视业。但由于其对峰值响应不灵敏，因此，到调频广播发明以后，人们对广播音乐会的质量要求提高，促使人们去寻找和发明更好的仪表，五十年代，古典音乐的发源地欧洲人推出了监测信号峰值的PPM表。PPM表，英文programpeakmeter（节目峰值表，常译作峰值节目表），测量节目信号中出现的复杂信号的准峰值，采用全波整流器（峰值检波器），按稳态正弦波信号的有效值确定刻度，积分响应时间分为I型和II型，I型5毫秒，II型10毫秒，返回时间较长，以便于操作者观察指示值。我国峰值节目表的特性由GB/T17182-1997《峰值节目电平表》规定。l但是，由于欧洲文化政治经济的长期不统一，结果存在着过多的PPM表，使用户困惑，参见图4。
因此，在录音业经常发生因为用错仪表，导致录音电平失配的事故。我国1/2英寸录像磁带录制与交换规范的标准中规定的用1KHz正弦波信号校准PPM表与VU表的0VU对应的校准关系是为-9dB刻度的规定就是指I型表。数字峰值节目表（DPPM表）DPPM表是检测数字节目音频信号峰值的检测仪表，它具有兼容测量32、44.056、44.1和48KHz等不同取样频率的AES/EBU数字音频信号的能力，该仪表的时间特性是：上升时间为被测量数字信号的一次完整取样周期，从0dB下降到−20dB刻度位置的时间1.5秒，仪表的指示范围从0dB至−60dB。我国暂未制订数字峰值节目表的标准，本文是根据IEC60268−18《DigitalPeakProgrammeter》标准来描述的。图5示出了各类仪表刻度对照表，其中包含了一种符合我国标准的DPPM表。（SONYPCM1630） |
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