無處不在的PC不再僅僅是一個(gè)復(fù)雜的詞匯處理器或電子郵件工具它正在遷移到個(gè)人自動(dòng)點(diǎn)唱機(jī)甚至家庭的娛樂中心。新的以媒體為中心的軟件和操作系統(tǒng)，更復(fù)雜的音頻和視頻硬件，以及超越傳統(tǒng)立體聲設(shè)備的有吸引力的功能，使得PC成為新的音頻和視頻傳輸系統(tǒng)。

家庭娛樂硬件很久以前達(dá)到了技術(shù)成熟度，提供了高質(zhì)量，可靠性和卓越的價(jià)值。但PC增加了新的源材料組織和可訪問性水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出CD或黑膠唱片集。 PC可以讓您在家中的任何地方欣賞他們的媒體，與幾個(gè)家庭成員分享獨(dú)立和同時(shí)的音樂收藏。可以快速調(diào)用選擇并創(chuàng)建播放列表以獲得前所未有的便利。

當(dāng)然，我們很少有人愿意為這種額外的便利交換音頻質(zhì)量。消費(fèi)者對(duì)即使是低成本的傳統(tǒng)立體聲音響也能提供很高的期望。不幸的是，即使是低端立體聲系統(tǒng)也經(jīng)常能夠超越基于PC的音頻系統(tǒng)的整體音質(zhì)，當(dāng)這些時(shí)候商店貨架上有如此多的聲卡宣布“24位，”這樣的令人印象深刻的數(shù)字時(shí)很難相信“”96 kHz“和”100 dB THD。“

但是今天的PC音頻系統(tǒng)實(shí)際上提供了什么級(jí)別的音頻性能？當(dāng)然，數(shù)字 - 模擬轉(zhuǎn)換器不再是幾年前的限制因素;具有出色THD + N規(guī)格的24位轉(zhuǎn)換器現(xiàn)在成本低且易于使用。但是嘈雜的PC環(huán)境，轉(zhuǎn)換器使用的支持電路不足以及PC和外部音頻設(shè)備之間的互連都會(huì)降低整體系統(tǒng)性能。

在本文中，我們將介紹如何表征PC音頻系統(tǒng)的音頻性能，一些錯(cuò)誤來源以及在PC環(huán)境中進(jìn)行某些測(cè)量的困難。我們將討論常見的測(cè)量實(shí)踐，應(yīng)該測(cè)量的內(nèi)容以及如何報(bào)告結(jié)果。

解構(gòu)PC音頻設(shè)備

首先，讓我們清楚一下PC音頻設(shè)備是什么。最明顯的形式是熟悉的“聲卡”，一種將PC音頻功能添加到PC的插卡。但它也可以是主板實(shí)現(xiàn)，基本上相同的插件聲卡組件直接安裝在主板上。 PC音頻設(shè)備也可以是通過USB或IEEE-1394接口連接到PC的外部盒。我們將所有這些設(shè)備視為相同，因?yàn)橥ǔＫ鼈兊墓δ茴愃啤D1顯示了典型PC音頻設(shè)備的框圖。

圖1.典型PC音頻設(shè)備的方框圖。

請(qǐng)注意，有幾條信號(hào)路徑。我們可以將它們組織成兩組：記錄或模擬到數(shù)字路徑以及播放或數(shù)字到模擬路徑。與這兩個(gè)路徑組相關(guān)聯(lián)的是兩個(gè)混合器面板，這些面板由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序創(chuàng)建，并且可以在Microsoft Windows中顯示。典型的混音器面板，如圖2所示，為每個(gè)信號(hào)源提供推子或電平控制。它通常還包括一個(gè)靜音或選擇復(fù)選框，以啟用或禁用特定源。對(duì)于大多數(shù)設(shè)備，Play混音器是一個(gè)真正的混音器，可以完全自由地混合任何變化的音源。但是，Record混音器通常不是混音器，而是一個(gè)多路復(fù)用器，它一次只能選擇一個(gè)可用的源，盡管每個(gè)源都有單獨(dú)的推子。

每個(gè)音頻設(shè)備都有一組特定的功能，包括輸入和輸出的類型和數(shù)量。幾乎每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)線路輸出;有些還包括環(huán)繞聲輸出：后置，前置中置和低音揚(yáng)聲器聲道。大多數(shù)設(shè)備都有線路輸入，許多設(shè)備也有麥克風(fēng)輸入。筆記本電腦可能只有麥克風(fēng)輸入但沒有線路輸入。許多聲卡都有額外的線路電平輸入，如輔助輸入，CD輸入等。

圖2.典型的PC Mixer面板。此示例是播放控件。

此外對(duì)于這些模擬路徑，較新的設(shè)備還可以包括數(shù)字路徑。更常見的是數(shù)字輸出，盡管有些也可能有數(shù)字輸入。這些通常標(biāo)記為索尼飛利浦?jǐn)?shù)字接口的“SPDIF”。該數(shù)字格式遵循IEC60958，AES3和AES3id中描述的標(biāo)準(zhǔn)中描述的定義。通常包括數(shù)字輸出以將Dolby Digital或DTS編碼的環(huán)繞聲5.1或7.1數(shù)據(jù)提供給可能存在于接收器中的外部解碼器。

這些數(shù)字輸入和輸出也顯示在圖1的框圖中。許多設(shè)備可能在數(shù)字路徑中包含增益控制，該控制由Play或Record混音器面板上的推子控制。當(dāng)然，這個(gè)推子不是以與其他模擬推子相同的方式混合這個(gè)音源，而是提供音量調(diào)節(jié)。

所有數(shù)字信號(hào)都具有特征采樣率，并且所有轉(zhuǎn)換器都以特定的采樣率運(yùn)行。有時(shí)需要在不以相同采樣率運(yùn)行的設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。在這種情況下，使用采樣率轉(zhuǎn)換器。通常，PC音頻設(shè)備將以固定的采樣率運(yùn)行其內(nèi)部轉(zhuǎn)換器，通常為44.1 kHz或48 kHz。但該設(shè)備可能能夠以各種采樣率（可能在8 kHz至192 kHz范圍內(nèi)）接受外部信號(hào)，并在類似的速率范圍內(nèi)提供輸出信號(hào)。這通常是通過將轉(zhuǎn)換器保持其原始速率但使用采樣率轉(zhuǎn)換器為外部接口提供這些額外速率來實(shí)現(xiàn)的。

采樣率轉(zhuǎn)換器可能是信號(hào)衰減的來源，這表明測(cè)試以不同的采樣率進(jìn)行。

潛在的關(guān)注領(lǐng)域

由于性能預(yù)期很高，因此非常需要測(cè)試PC音頻設(shè)備并查看他們?nèi)绾纹ヅ洹ｋm然PC音頻設(shè)備在很多方面都是普通的音頻設(shè)備，實(shí)際上很像錄音機(jī)，測(cè)試可能會(huì)帶來一些新的和不尋常的挑戰(zhàn)。 PC環(huán)境中存在可能使測(cè)試變得困難的獨(dú)特條件：音頻不友好和嘈雜的環(huán)境，設(shè)置級(jí)別和路由信號(hào)的困難，共享資源以及難以訪問的軟件界面。并且，考慮到所涉及的連接器類型和系統(tǒng)接地，實(shí)際測(cè)試設(shè)置甚至比傳統(tǒng)音頻設(shè)備更重要。

消費(fèi)類PC音頻設(shè)備通常為所有模擬輸入和輸出提供3.5 mm尖端環(huán)套管連接器，為數(shù)字接口提供RCA或phono同軸連接器。這些模擬連接器不提供穩(wěn)固的接地連接，通常會(huì)導(dǎo)致接地回路，噪聲和干擾拾取。為了最大限度地減少這個(gè)問題，請(qǐng)使用重型（＃12或更大）電纜將PC機(jī)箱牢固地連接到儀器接地，以補(bǔ)充被測(cè)設(shè)備和測(cè)試儀器之間的接地連接。 PC端的大鱷魚夾通常有幫助。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，通過增加這種輔助接地，可以將測(cè)得的噪聲降低6到12 dB。有關(guān)接地電纜如何減少實(shí)際系統(tǒng)中電源嗡嗡聲分量的示例，請(qǐng)參見圖3。

圖3.在PC和測(cè)量?jī)x器之間有和沒有補(bǔ)充接地連接的噪聲的低頻頻譜分析圖。

另一個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域是噪音干擾和帶外噪音。這些可以來自各種來源。當(dāng)然，PC機(jī)箱充滿了可能的噪聲源：時(shí)鐘，開關(guān)電源，硬盤驅(qū)動(dòng)器，監(jiān)視器水平和垂直掃描以及過采樣轉(zhuǎn)換器。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這最后一個(gè)來源是最棘手的問題之一。目前大多數(shù)轉(zhuǎn)換器采用delta-sigma設(shè)計(jì)，可將噪聲推出音頻頻段，從而提供更安靜的音頻頻段，以獲得超過20 kHz的顯著但不可聽見的噪聲。雖然這種技術(shù)提供了顯著的音頻性能優(yōu)勢(shì)，但它可能會(huì)給測(cè)量帶來問題。雖然人類聽覺可能會(huì)忽略20 kHz以上的能量，但大多數(shù)音頻分析儀的響應(yīng)都很平坦，通常超過100 kHz甚至500 kHz。這些分析儀會(huì)對(duì)帶外能量做出反應(yīng)，偶爾會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的讀數(shù)。音頻工程協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)AES17建議使用尖銳的20 kHz低通濾波器來測(cè)量帶有數(shù)模轉(zhuǎn)換器的設(shè)備。圖4顯示了具有和不具有此濾波器的設(shè)備的噪聲頻譜的示例。

圖4.過采樣D-to-A轉(zhuǎn)換器輸出的頻譜分析圖，顯示超過20 kHz（紅色曲線）的帶外噪聲上升，并且通過添加AES17低通濾波器。

表征PC音頻設(shè)備

要測(cè)量PC音頻設(shè)備性能，可能很容易將模擬音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)送到線路輸入，將其記錄在硬盤驅(qū)動(dòng)器上，然后播放通過線路輸出信號(hào)回到模擬音頻分析儀。這將表征A-to-D和D-to-A轉(zhuǎn)換器路徑，但不能導(dǎo)出轉(zhuǎn)換器路徑的單獨(dú)測(cè)量值，或者無法表征數(shù)字路徑或任何采樣率轉(zhuǎn)換器。要單獨(dú)測(cè)量這些路徑，必須將信號(hào)直接路由到PC數(shù)字總線或從PC數(shù)字總線路由。

簡(jiǎn)單的模擬 - 模擬復(fù)合路徑的另一個(gè)問題是沒有絕對(duì)的方法來評(píng)估數(shù)字總線上的信號(hào)電平。信號(hào)操作水平會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生重大影響，我們稍后會(huì)看到。記錄和播放混音器推子通常不經(jīng)過校準(zhǔn)，無法通過任何方式設(shè)置特定增益，這是表征的必要部分。

有許多方法可以訪問PC數(shù)字總線上的信號(hào)。一種方法是使用軟件工具在數(shù)字域中生成測(cè)試信號(hào)，并分析數(shù)字域中的信號(hào)。當(dāng)此方法與外部模擬測(cè)試發(fā)生器和模擬分析儀一起使用時(shí)，可以獨(dú)立地表征D-to-A Play路徑和A-to-D記錄路徑。一些音頻測(cè)量系統(tǒng)可以產(chǎn)生發(fā)生器測(cè)試信號(hào)文件，可以通過D-to-A路徑在PC上“播放”，并且可以接受記錄的信號(hào)文件進(jìn)行分析。一些系統(tǒng)提供與PC總線的直接連接，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)生成和測(cè)量。 Audio Precision PC音頻測(cè)試應(yīng)用程序提供了進(jìn)出PC數(shù)字總線的直接路徑，允許實(shí)時(shí)進(jìn)行測(cè)量，無需記錄和隨后回放測(cè)試信號(hào)。

我們?cè)谶@里做的是什么是跨域測(cè)量。我們希望生成具有已定義特性和特定測(cè)試級(jí)別的數(shù)字測(cè)試信號(hào)，通過D-to-A轉(zhuǎn)換器流式（或“播放”）此測(cè)試信號(hào)，并使用模擬分析儀測(cè)量模擬結(jié)果。然后我們需要生成一個(gè)定義的模擬測(cè)試信號(hào)，將其發(fā)送到線路輸入并記錄信號(hào)，并在數(shù)字域中分析這個(gè)數(shù)字記錄的信號(hào)。這允許獨(dú)立分析兩個(gè)主要路徑，并使用適當(dāng)?shù)能浖?zhǔn)確控制測(cè)試級(jí)別。 Audio Precision 2722系列音頻測(cè)量?jī)x器是真正的雙域架構(gòu)，允許同時(shí)生成和測(cè)量模擬和數(shù)字信號(hào)。

參考水平

任何測(cè)試過模擬磁帶或錄音機(jī)的人都知道，在表征此類設(shè)備時(shí)，建立參考測(cè)試級(jí)別非常重要。每個(gè)音頻組件都具有最佳操作級(jí)別。太高，你接近或超過削波或過載;太低了，你進(jìn)入了噪音區(qū)域。在削波或過載之前舒適地低于最大水平運(yùn)行將獲得最佳性能。在進(jìn)行任何測(cè)量之前，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)置參考電平時(shí)非常清楚。

參考電平通常通過將測(cè)試信號(hào)饋送到器件的輸入并逐漸增加該信號(hào)的電平來建立，同時(shí)監(jiān)視器件輸出的電平和失真。各種標(biāo)準(zhǔn)和通用實(shí)踐設(shè)定了最大信號(hào)電平的定義。這可能只是削波的開始，通常定義為低于1％（-40 dB）總諧波失真點(diǎn)，或低于該點(diǎn)1或3 dB。

這是PC音頻聲卡測(cè)試最大的困難之一。使用簡(jiǎn)單的模擬放大器，通常很容易確定削波的開始。 THD與水平的關(guān)系圖將顯示此時(shí)曲線中非常明顯的拐點(diǎn)以及超出此點(diǎn)的失真急劇上升。在數(shù)字系統(tǒng)中，最大級(jí)別不稱為削波，而實(shí)際上是數(shù)字字的滿量程值。在模擬系統(tǒng)中，削波點(diǎn)可能有些軟;在數(shù)字系統(tǒng)中，達(dá)到滿量程是非常突然的。雖然模擬系統(tǒng)中偶爾的輕微過載可能會(huì)聽起來令人反感，但數(shù)字系統(tǒng)中滿載的過載是完全無法容忍的。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，許多A-to-D系統(tǒng)包括某種形式的壓縮或限制，將最大信號(hào)輕輕地約束到滿量程以下的某個(gè)點(diǎn)。這可能使最高水平的確定變得困難，因?yàn)楫?dāng)它永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，不可能尋找數(shù)字滿量程。圖5中的曲線圖示出了在PC音頻設(shè)備的線路輸入電路中可能發(fā)生的情況，其結(jié)合了A/D轉(zhuǎn)換器中的限制。

圖5. PC音頻設(shè)備中A/D轉(zhuǎn)換器路徑的典型傳輸曲線。注意非線性壓縮，因?yàn)檩斎胄盘?hào)接近滿量程值但從未達(dá)到此值。紅色曲線是THD + N的曲線圖，當(dāng)信號(hào)電平接近滿量程時(shí)顯示急劇上升。

音頻工程協(xié)會(huì)已經(jīng)解決了這個(gè)問題，并建議在這些系統(tǒng)中遵循正確的做法來建立參考水平。標(biāo)準(zhǔn)AES17和AES6id推薦一種確定最大電平的方法，首先確定僅產(chǎn)生1％THD（-40 dB）的信號(hào)電平，然后從該點(diǎn)降低0.5 dB的電平。此級(jí)別定義為現(xiàn)在可以輕松低于數(shù)字滿量程的最高級(jí)別，但仍然足夠高以提供最佳噪聲性能。然后相對(duì)于該參考點(diǎn)進(jìn)行特定測(cè)量。例如，應(yīng)使用低于此參考電平1 dB或3 dB的信號(hào)測(cè)量失真。頻率響應(yīng)在該參考點(diǎn)以下20 dB處測(cè)量。已建立這些測(cè)量級(jí)別，以便為特定測(cè)量提供最佳操作點(diǎn)。

控制卡

在設(shè)備上進(jìn)行測(cè)量的過程中，必須控制設(shè)備的某些參數(shù)。必須為特定測(cè)量建立信號(hào)路由;也就是說，必須選中或取消選中相應(yīng)的混音器復(fù)選框。必須設(shè)置和優(yōu)化路徑增益，以便為每個(gè)特定測(cè)量提供最佳性能。這里的困難在于增益設(shè)定元件（混合器面板上的推子）未經(jīng)校準(zhǔn)。更復(fù)雜的是，他們的控制律通常在制造商之間不一致，并且可能在推子的不同位置發(fā)生變化。實(shí)際增益元件具有離散步驟，在某些器件中可能會(huì)粗略地達(dá)到1.5 dB或更高。這可能使精確設(shè)置變得困難。

某些測(cè)量可能需要迭代調(diào)整多個(gè)增益元素才能獲得最佳性能。例如，最佳噪聲和失真讀數(shù)可能需要仔細(xì)平衡發(fā)生器測(cè)試電平，推子電平線和主推子電平。這些中的每一個(gè)通常僅影響路徑的一部分中的信號(hào)電平，并且為了最佳整體系統(tǒng)性能而平衡整個(gè)系統(tǒng)中的信號(hào)電平，每個(gè)必須被最佳地設(shè)置。

進(jìn)行測(cè)量

PC音頻設(shè)備上的實(shí)際音頻性能測(cè)量與傳統(tǒng)音頻設(shè)備上的測(cè)量非常相似。主要測(cè)量是頻率響應(yīng)，噪聲和失真。在立體聲或環(huán)繞聲系統(tǒng)中特別相關(guān)的附加測(cè)量是聲道間相位和聲道間串?dāng)_。

頻率響應(yīng)是最常見的，也許是最容易理解的測(cè)量。它表達(dá)了系統(tǒng)的平整度以及它如何為聲音著色。它通常以水平軸為20 Hz至20 kHz的對(duì)數(shù)頻率的圖形表示。頻率響應(yīng)也可以以至少兩種方式之一以數(shù)字方式報(bào)告：作為特定帶寬上的幅度偏差，或者作為提供特定幅度方差的帶寬。以下是此表達(dá)式的兩個(gè)示例：

頻率響應(yīng)（-20 dBr）：＆＃177; 1.5 dB相對(duì)于1 kHz，20 Hz至20 kHz

頻率響應(yīng)（ - 20 dBr）：相對(duì)于1 kHz為+ 1，-3 dB，18 Hz至19.5 kHz

兩次測(cè)量均表明它們的執(zhí)行速度低于參考電平的20 dB。第一個(gè)表示20 Hz至20 kHz音頻頻段的響應(yīng)偏離1 kHz處的歸一化電平不超過1.5 dB。第二個(gè)表達(dá)式表明器件的“3 dB下行帶寬”為18 Hz至19.5 kHz，這意味著相對(duì)于1 kHz的歸一化0 dB電平的響應(yīng)在該頻段內(nèi)在+1 dB和-3 dB范圍內(nèi)。/p》

一些建議還要求測(cè)量通帶紋波。這是一種專門的頻率響應(yīng)測(cè)量，側(cè)重于轉(zhuǎn)換器重建和抗混疊濾波器可能產(chǎn)生的響應(yīng)誤差。在轉(zhuǎn)換器的早期階段，這種紋波可能是響應(yīng)平坦度的重要因素，但對(duì)于今天的轉(zhuǎn)換器來說，這個(gè)問題要小得多。改進(jìn)的濾波器設(shè)計(jì)和過采樣轉(zhuǎn)換器將通帶紋波降低到微不足道的水平。

噪聲的測(cè)量更為復(fù)雜。這里嚴(yán)格建立參考水平很重要，因?yàn)檫@會(huì)直接影響結(jié)果。噪聲始終相對(duì)于參考表示。在表達(dá)“信噪比：-75dB”中，該比率的信號(hào)部分是參考電平。

對(duì)于模擬電路，通過建立參考電平來測(cè)量噪聲，以低阻抗（即無信號(hào)）終止輸入，測(cè)量噪聲并報(bào)告兩者之間的差異。該方法不能用于PC音頻設(shè)備中的數(shù)字路徑。簡(jiǎn)單地終止模擬輸入將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器關(guān)閉電路，產(chǎn)生不切實(shí)際且不正確的結(jié)果。在測(cè)量噪聲時(shí)必須保持電路開路。在明顯的矛盾中，我們必須在信號(hào)存在的情況下測(cè)量噪聲。

有一個(gè)簡(jiǎn)單的技巧可以做到這一點(diǎn)：我們使用非常低的刺激信號(hào)測(cè)量THD + N.該技術(shù)將使用設(shè)置為相同頻率的窄陷波濾波器小心地從測(cè)量中去除刺激信號(hào)。如果測(cè)試信號(hào)的電平足夠低，產(chǎn)生的失真分量將低于噪聲電平，分析儀將只能看到噪聲。也就是說，THD + N的N將是主要部分，而低級(jí)測(cè)試信號(hào)仍將保持路徑開放。標(biāo)準(zhǔn)建議使用-60 dBr的測(cè)試信號(hào)。由于使用的方法不同，這種噪聲測(cè)量稱為動(dòng)態(tài)范圍而不是信噪比。它是參考電平和噪聲電平之間差異的度量，以分貝表示。

測(cè)量噪聲或動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，測(cè)量帶寬和頻率加權(quán)非常重要。測(cè)量帶寬應(yīng)限制在20 Hz至20 kHz的音頻頻段，以排除音頻頻段以上的聽不見的帶外噪聲，以及任何低于20 Hz的所謂閃爍噪聲。還可以應(yīng)用頻率加權(quán)，以產(chǎn)生與人類對(duì)噪聲的感知更緊密對(duì)齊的結(jié)果。例如，在低聲壓級(jí)下，人耳對(duì)高頻和低頻不太敏感。由于噪聲通常處于較低水平，因此在低水平下以類似于人耳的響應(yīng)過濾噪聲測(cè)量是有意義的。

兩種頻率加權(quán)曲線是常用的：“A-加權(quán)“和”CCIR-468“或”ITU 468“。這些都顯著地消除了低頻和高頻，如圖6中的響應(yīng)曲線所示.A-Weighting曲線常用于北美，而CCIR-468曲線在其他地方很受歡迎。

圖6.常用的噪聲加權(quán)曲線。兩條曲線都接近低音量時(shí)人耳的響應(yīng)。

報(bào)告噪聲或動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，重要的是要包括測(cè)量帶寬以及使用了哪些加權(quán)濾波器（如果有）。以下是報(bào)告動(dòng)態(tài)范圍的正確方法示例：

動(dòng)態(tài)范圍：85 dB，A加權(quán)

這表示建立的參考電平與噪聲之間的差異A加權(quán)波段為85 dB。

測(cè)量失真

最常見的失真測(cè)量方法是THD + N（總諧波失真加噪聲）。這使用單個(gè)純正弦波作為刺激。分析儀通過模擬或數(shù)字帶阻或“陷波”濾波器消除此基波，并測(cè)量剩余的所有內(nèi)容，包括器件產(chǎn)生的諧波和測(cè)量帶寬內(nèi)的噪聲。這種類型的測(cè)量是質(zhì)量的良好指標(biāo)，但是應(yīng)該考慮一些問題。

應(yīng)以多個(gè)頻率測(cè)量失真。設(shè)備中的不同元素可能導(dǎo)致失真。這些元素中的每一個(gè)可以在光譜的不同部分表現(xiàn)出不同的非線性行為;例如，一些可能僅在較低頻率或僅在較高頻率下顯示增加的失真。為了完整起見，在很寬的頻率范圍內(nèi)測(cè)量THD很有用。

這帶來了帶限設(shè)備中THD + N測(cè)量的固有問題。實(shí)際上，所有使用轉(zhuǎn)換器的設(shè)備都是帶限的，因?yàn)樗鼈儽仨毎够殳B和重建低通濾波器。為了使THD測(cè)量有效，必須至少測(cè)量二次諧波，優(yōu)選三次諧波。如果設(shè)備的帶寬為20 kHz，則表明可測(cè)量的最高有效測(cè)試頻率約為6或10 kHz。較高頻率的測(cè)量沒有意義，因?yàn)樗鼈兊闹C波落在有限的通帶之外。當(dāng)然，這并不意味著在較高頻率下沒有感知失真;實(shí)際上，許多設(shè)備在較高頻率下會(huì)有增加的失真。那么如何衡量呢？

互調(diào)失真或IMD方法測(cè)量由兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)的相互作用產(chǎn)生的失真產(chǎn)物。有幾種測(cè)量IMD的技術(shù)，但最有用的是使用兩個(gè)相等幅度的高頻。失真分量將是兩個(gè)測(cè)試信號(hào)的和頻和差頻以及測(cè)試信號(hào)的諧波的和頻和差頻。這里的關(guān)鍵點(diǎn)是差異分量將落在音頻帶內(nèi)。例如，使用18 kHz和20 kHz的測(cè)試信號(hào)，二階差分乘積將降至2 kHz。這是可用于表征帶限設(shè)備的高頻失真性能的技術(shù)。同時(shí)測(cè)試信號(hào)可以靠近器件的高頻帶邊緣，并產(chǎn)生帶內(nèi)失真分量。

失真測(cè)量，無論是THD + N還是IMD，都不應(yīng)該使用頻率加權(quán)。對(duì)失真分量進(jìn)行加權(quán)會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)不切實(shí)際。但是，在測(cè)量THD + N以減少帶外噪聲的影響時(shí)，頻帶限制很有用。

與立體相關(guān)的測(cè)量

上述三個(gè)主要測(cè)量結(jié)果可以很好地描述設(shè)備的性能。兩種額外的測(cè)量雖然不太常見，但在立體聲和環(huán)繞聲系統(tǒng)中特別有用的是聲道間串?dāng)_和聲道間相位差。這些類別中的任何一個(gè)都表現(xiàn)不佳會(huì)影響空間成像，這是立體聲和多聲道環(huán)繞聲體驗(yàn)的重要特征。模擬分量匹配，數(shù)字樣本排序和數(shù)字時(shí)鐘可以影響這些參數(shù)。

通過用純正弦波激勵(lì)所有通道并測(cè)量所有通道相對(duì)于參考通道的相位差來測(cè)量通道間相位。重要的是在音頻頻段的幾個(gè)頻率上進(jìn)行此測(cè)量，因?yàn)榇蠖鄶?shù)相位衰減將發(fā)生在極端頻率。

通過刺激一個(gè)或多個(gè)通道并測(cè)量泄漏到未驅(qū)動(dòng)通道中來測(cè)量通道間串?dāng)_。為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，應(yīng)使用調(diào)諧到刺激信號(hào)的跟蹤帶通濾波器進(jìn)行測(cè)量。該方法將排除噪聲和其他信號(hào)，僅提供串?dāng)_讀數(shù)。

特殊測(cè)量

到目前為止討論的五種類型的測(cè)量都與音頻性能有關(guān)。除此之外，還有一些專門針對(duì)PC環(huán)境的測(cè)試。

PC的主要功能不是以音頻為中心，因此通常不會(huì)針對(duì)音頻性能進(jìn)行優(yōu)化。這是一個(gè)電噪聲環(huán)境，它共享資源以提高效率。大多數(shù)非音頻應(yīng)用程序都能容忍這種現(xiàn)實(shí)的后果。如果文件傳輸中斷半秒，則甚至沒有注意到。但是中斷音頻節(jié)目傳輸幾毫秒，大多數(shù)聽眾會(huì)認(rèn)為這是不可接受的。通常，開關(guān)電源和硬盤驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的電噪聲不會(huì)影響程序操作，但會(huì)給音頻程序帶來不可接受的噪音。

這些條件中的許多都是音頻世界的新功能，所以測(cè)試不常用來量化它們。然而，有一些測(cè)試可用于評(píng)估整體性能。

動(dòng)態(tài)范圍（針對(duì)數(shù)字音頻電路優(yōu)化的信噪比測(cè)試）可在執(zhí)行PC的各種功能的同時(shí)執(zhí)行干擾。長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量的THD + N可能會(huì)暴露由資源過載情況引起的偶然“故障”。幾乎所有THD + N分析儀上使用的陷波濾波器都是一款出色的信號(hào)放大器，對(duì)振幅或相位隨時(shí)間的變化非常敏感。信號(hào)丟失，重復(fù)，瞬態(tài)尖峰或其他干擾將顯示為失真的突然增加。在激發(fā)系統(tǒng)刺激這種干擾的同時(shí)監(jiān)測(cè)失真殘差可能是一種有效的測(cè)試。

將所有這些結(jié)合在一起

隨著對(duì)期望的提高在多媒體PC的音質(zhì)，需要測(cè)試增加。使用基于傳統(tǒng)方法的測(cè)試技術(shù)并適應(yīng)PC的特殊要求可以成為表征質(zhì)量的明智工具。

對(duì)于有效的PC音頻設(shè)備測(cè)試，請(qǐng)密切關(guān)注測(cè)試設(shè)置并執(zhí)行一系列全面的測(cè)試。通過對(duì)結(jié)果的仔細(xì)詮釋，PC音頻設(shè)備設(shè)計(jì)人員或制造商可以通過提供高質(zhì)量家用立體聲系統(tǒng)的音頻質(zhì)量來滿足要求苛刻的客戶，但具有PC帶來的附加功能和便利性。

Audio Precision PC音頻測(cè)試應(yīng)用程序與2722系列測(cè)量?jī)x器配合使用，可以執(zhí)行各種國(guó)際測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的所有測(cè)量。它在模擬和PC總線數(shù)字點(diǎn)提供直接信號(hào)連接，以允許對(duì)每條路徑進(jìn)行獨(dú)立和全面的表征。它控制被測(cè)設(shè)備，并且可以使用復(fù)雜的多階段迭代算法自動(dòng)建立如上所述的參考水平。圖7是此應(yīng)用程序生成的測(cè)試報(bào)告的示例。

圖7. Audio Precision的PC音頻測(cè)試應(yīng)用程序生成的D到A路徑的樣本測(cè)試報(bào)告。

圖8. Audio Precision的PC生成的PC音頻測(cè)試應(yīng)用程序音頻測(cè)試應(yīng)用程序。