在分析音频数据转换时，工程师们习惯于依赖数值。总谐波失真 (THD)、信噪比 (SNR) 和动态范围等基准指标已经指导我们数十年。然而，在实际应用中，这些测量结果往往无法准确预测听众听到的声音。这种不匹配促使工程师们重新思考音频性能的测试方法，转而在真实环境下评估失真和噪声。
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: w Y# k/ e0 i; H; dEuphonic testing关注的是听众实际听到的音频效果，它将重点从数值性能极限转移到可听见的失真。其目标是识别即使在常规测量结果显示音频干净的情况下仍然可感知的失真和噪声。# B- T V! O; ~9 W
: i0 `2 w6 v, O0 A音频透明度取决于同时考虑可测量行为和可听性的测试。以下是几个采用这种方法的Euphonic testing。5 x- G) }2 F4 l+ D- R
# ^1 v( Q0 J5 |1Hz 测试：揭示隐藏的调制0 W, _9 n P( ]/ F/ F) V+ v
我们的第一个悦耳音频测试是 1Hz 测试。该测试每秒重复一次，用作低频刺激，以揭示播放系统中细微的噪声基底调制和失真失真，帮助工程师识别那些被稳定信号掩盖但在瞬态播放期间变得可听见的失真。1 [% G7 O% M7 Y; x1 O& z
5 }0 P' D0 n- w+ w/ u! _6 P" e3 H通过发送一个强 1Hz 信号（我们听不到），专家观察噪声和失真在播放系统中的变化，尤其是在 Σ-Δ DAC 中，量化器行为的细微变化会随着输入信号改变噪声基底（图 1）。6 c5 c% d- S/ v
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专业音频工程师追求的是干净无杂音的频谱图，而不是与刺激信号同步爆发的调制噪声。为了实现这一目标，必须选择能够最大限度减少音调变化并应用适当抖动的转换器架构。4 S$ y( a% K$ ?9 c5 @% Q1 d1 \
* ]! b- W- ?" f5 t; ~# E图 1：1Hz 音调测试的频谱视图有助于识别 sigma-delta DAC 的特性。
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音调测试：检测难以察觉的干扰; m4 x5 k. m, V# p
快速傅里叶变换 (FFT) 将时域音频信号转换为频谱，使工程师能够精确定位任何影响音质的音调噪声和失真。人耳可以听到远低于噪声基底的音调——这是基本的 FFT 无法检测到的（图 2）。
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7 z: x! B$ J0 t' X! v通过使用高分辨率 FFT 和大量平均，音调测试可以揭示原本可能被忽略的低电平音调失真。即使是低于噪声基底约 30dB 的残余音调，仍然可以被听到。此分析有助于工程师识别颤音、静止音调以及其他与调制器设计和抖动应用相关的频谱失真。/ ]& \7 Q& P' ]0 o
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脉冲响应：控制振铃和相位失真
# l. c! S2 Q+ A) L' Q脉冲响应测试展示了播放系统如何塑造声音，揭示了可能影响清晰度和细节的数字滤波器效应。最佳的数字滤波器必须在振铃和相位失真特性与延迟之间进行权衡，而脉冲响应测试正是对此的直接评估。
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数字滤波器可能会产生预振铃效应，这意味着在音频素材实际发出声音之前，就能听到预振铃，这听起来很不自然。后振铃效应是数字滤波的另一个潜在后果，它会掩盖音频中的细微之处。因此，专家们会寻求振铃效应最小的脉冲响应，并使用专门的滤波器来平衡延迟、清晰度和深度。更高的数字采样率是获得更理想效果的有效途径。
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图 2：Zwicker 方程式给出了噪声基底以下音调在不同频率下的可听性。2 b! V1 V2 O& J8 T% ~- |3 p
抖动测试：时序至关重要4 D8 X/ w/ N7 L% e. t( k
抖动用于测量时序误差，这种误差会在数字音频系统的转换过程中引入可听见的失真或其他瑕疵。检测并降低对抖动的敏感性对于实现稳定、高质量的播放至关重要。此测试会对输入时钟施加不同的抖动模式，并监测噪声和失真的变化，从而揭示每种架构的灵敏度。
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工程师通过观察不同噪声和正弦抖动条件下 FFT 曲线的变化，来分析抖动对动态范围、基带噪声基底调制或镜像噪声的影响。通过使用纯净时钟和抑制抖动的锁相环 (PLL)，专业人员可以根据所需的抖动灵敏度和他们偏好的转换器架构进行精确的平衡。% k- k7 Q% K" s* r$ V" E0 l+ O
) i& e& o6 Y- h5 v6 y失真特性分析：失真类型至关重要$ w6 A: ^. v0 X5 A8 J/ X0 Y1 P3 j6 i+ P
总谐波失真 (THD) 用于测量音频设备添加的非必需谐波。这是衡量线性度的一个良好指标，但失真的类型比失真量更重要。例如，过零 THD 对音频聆听质量的影响比三次非线性更大。$ T ^9 B3 ]) V2 E8 b, i
' b: Y( s' }4 ]0 I& a/ J+ l工程师会分析整个信号摆幅内的误差图和谐波数据（图 3）。这不仅能揭示架构的局限性，还能为判断音频质量提供参考。6 C( F8 e( k+ m0 b+ l; y
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图 3：在整个信号摆幅范围内，相对于完美输入测量的信号误差。
5 x0 [1 r. I# F, M聆听背后的科学：
' q$ I$ k% h: x+ r2 F* D+ m {Euphonic testing超越了基础的测量数据。这些测试将测量数据与聆听数据相结合，以确定哪些声音瑕疵会突破感知阈值。这种方法帮助我们设计出的产品不仅在数据手册上看起来出色，而且在录音棚、舞台和耳机中都能可靠地呈现。
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对于音频专业人士而言，透明度并非奢侈品，而是必需品。无论你是在混音、设计数模转换器 (DAC)，还是构建下一代音频接口，你都需要能够揭示每个音轨中低电平瑕疵的工具。虽然最合适的分析工具会因领域而异，但始终不变的是从聆听者的角度评估系统性能的目标。
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0 d# U- E& h5 Q0 Z通过尽早并频繁地进行Euphonic testing，我们可以发现问题并开发出能够赋能音频专业人士的顶级硬件。这种方法确保技术与艺术和谐共存，为用户带来最佳的聆听体验。 |
