如何使用AP525測(cè)試泰凌硬件的音頻指標(biāo)（一）—基本音頻參數(shù)簡(jiǎn)介

聲音存在于生活每個(gè)角落，是人們認(rèn)識(shí)世界的一個(gè)重要途徑。為了更具象化的了解聲音，人們使用各種名詞來(lái)對(duì)它進(jìn)行描述，比如頻率響應(yīng)、采樣頻率、位深、聲壓、THD+N等等。通過(guò)音頻測(cè)試儀器，可以將聲音通過(guò)具體數(shù)據(jù)或曲線表現(xiàn)出來(lái)，輔助人們更合理的去評(píng)估一個(gè)音頻系統(tǒng)是否滿(mǎn)足要求或是為滿(mǎn)足要求需要怎樣去優(yōu)化。Audio Precision（AP）是目前很多音頻從業(yè)者信賴(lài)的測(cè)試工具，后續(xù)將基于AP525及泰凌 TLSR9518A EVB介紹音頻相關(guān)的測(cè)試。

本篇文章主要梳理測(cè)試中頻繁遇到的音頻參數(shù)：

采樣率（Sample Rate）

位深（Bite Depth）

頻率響應(yīng)（Frequency Response）

平均電平（RMS Level）

增益（Gain）

底噪（Noise Level）

信噪比（SNR）

總諧波失真+噪聲（THD+N）

延遲（Delay）

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采樣率

ADC采樣率：每秒鐘可以采集并轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)的次數(shù)，它決定了聲音的還原質(zhì)量和自然度。采樣率越高，采集、保留到的聲音細(xì)節(jié)就更多，后期還原的聲音就越真實(shí)、自然。由于人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍大概是20Hz ~20kHz，所以從理論上來(lái)說(shuō)采樣率大于40kHz就能涵蓋人耳所能聽(tīng)到的音頻范圍，生活中?？吹降?4.1kHz、48kHz采樣音頻都是無(wú)損音頻。

DAC采樣率：每秒從信號(hào)中提取的信號(hào)的個(gè)數(shù)，決定了可輸出的最大頻率分量。

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位深

音頻的位深決定了所能表示的動(dòng)態(tài)范圍，比如16位ADC動(dòng)態(tài)范圍=20*lg(2^16/1)≈96dB，24位ADC動(dòng)態(tài)范圍=20*lg(2^24/1)=144dB。所以位深越大，動(dòng)態(tài)范圍更大，即可記錄更多關(guān)于電平幅度的細(xì)節(jié)，最終還原的聲音也更真實(shí)。

下圖紅點(diǎn)采樣幅度，位深16時(shí)可以被區(qū)分開(kāi)，位深12時(shí)則無(wú)法被區(qū)分。

圖1 不同位深采樣

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頻率響應(yīng)

對(duì)于音頻設(shè)備，頻率響應(yīng)可以理解為音頻設(shè)備對(duì)不同頻率信號(hào)的處理或重現(xiàn)。對(duì)于音頻信號(hào)頻率，一般關(guān)注20Hz~20kHz范圍。理想情況下，輸入幅度相同的不同頻率信號(hào)，過(guò)音頻設(shè)備后輸出幅度也是相同的，就是趨于一條直線。實(shí)際應(yīng)用中音頻器件頻響并非平坦的、或是根據(jù)需要的效果將頻響曲線調(diào)整成不同風(fēng)格的“曲線”。

圖2 理想頻響曲線

圖3 調(diào)整的頻響曲線

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平均電平

數(shù)字或模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻系統(tǒng)后輸出的信號(hào)幅度。

5

增益

模擬或數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻系統(tǒng)后，系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的放大或衰減程度。通常對(duì)于ADC和DAC路徑，會(huì)有對(duì)應(yīng)的模擬增益和數(shù)字增益可供調(diào)整。

圖4 ADC 路徑增益

圖5 DAC路徑增益

6

底噪

音頻系統(tǒng)輸出的背景噪聲強(qiáng)度，是音頻系統(tǒng)中除有用信號(hào)以外的總噪聲。

本底噪聲較大時(shí)，可以聽(tīng)到明顯的“沙沙”噪聲或是“雪花”音；

當(dāng)電源或射頻等其他干擾信號(hào)引入特定頻率信號(hào)時(shí)，會(huì)聽(tīng)到對(duì)應(yīng)頻率雜聲

圖6 底噪頻域示意

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信噪比

音頻信號(hào)中有用信號(hào)強(qiáng)度與噪聲信號(hào)強(qiáng)度的比值。單位dB，是用來(lái)衡量音頻音質(zhì)好壞的重要參數(shù)。如果信噪比過(guò)低，那么噪聲可能對(duì)音頻信號(hào)產(chǎn)生干擾，實(shí)際體驗(yàn)就會(huì)感覺(jué)音質(zhì)模糊、音樂(lè)或通話人聲的清晰度降低。所以如果追求高音質(zhì)、高清晰度，那么信噪比是必須要參考重要指標(biāo)。

圖7 主頻信號(hào)與底噪

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諧波失真+噪聲

總諧波失真（THD_Total Harmonic Distortion）是指信號(hào)在測(cè)量頻率范圍內(nèi)的所有諧波的能量占主頻信號(hào)能量的百分比，用于描述信號(hào)諧波強(qiáng)弱。

THD+N就是在THD的基礎(chǔ)上增加了底噪，可以通過(guò)一個(gè)參數(shù)來(lái)評(píng)估諧波和底噪信號(hào)的強(qiáng)弱。諧波和底噪對(duì)于音頻系統(tǒng)都是“無(wú)益”信號(hào)，只要其中有一個(gè)比較差，就都可以從THD+N上監(jiān)控到。

圖8 THD+N較差信號(hào)頻域示意圖

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延遲

音頻信號(hào)輸入音頻系統(tǒng)到音頻系統(tǒng)輸出所需要的時(shí)間。實(shí)際音頻產(chǎn)品中，延遲越小對(duì)游戲、視頻這種對(duì)延時(shí)比較敏感應(yīng)用的體驗(yàn)就越好。

圖9 音頻系統(tǒng)延遲示意

本篇內(nèi)容已為大家詳盡呈現(xiàn)。在接下來(lái)的文章中，泰凌微電子將帶您詳細(xì)了解AP525的軟硬件配置環(huán)境。