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音頻信號分析儀
閱讀�8147時間�2010-11-10 14:59:17

  音頻信號分析儀是以�(shù)字音頻信號為分析對象,以�(shù)字信號處�為分析手段,提取信號在時�、頻域內(nèi)一系列特性的分析裝置。通過音頻信號分析儀可以用來進行語音識別、衡量音頻設(shè)備性能等�

原理

  音頻分析的原理主要涉及數(shù)字信號處理的基本理論、音頻分析的基本方法以及音頻參數(shù)測量和分析內(nèi)�,其中數(shù)字信號處理是音頻分析的理論基�(chǔ)�

  1.音頻分析技�(shù)基礎(chǔ) 傅里葉變換和信號的采樣是進行音頻分析時用到的最基本的技�(shù)。傅立葉變換是進行頻譜分析的基�(chǔ),信號的頻譜分析是指按信號的頻率�(jié)�(gòu),求取其分量的幅�、相位等按頻率分布規(guī)�,建立以頻率為橫軸的各種“譜�,如幅度�、相位譜。信號中,周期信號通過傅立葉級�(shù)變換后對�(yīng)離散頻譜,而對于非周期信號,可以看作周� T 為無窮大的周期信�,當(dāng)周期趨近無窮大時,則基波譜線及譜線間�(ω=2π /T)趨近無窮�,從而離散的頻譜就變?yōu)檫B�(xù)頻譜。所�,非周期信號的頻譜是連續(xù)的� 在以計算機為中心的測試系�(tǒng)�,模擬信號進入�(shù)字計算機前先�(jīng)� A/D 變換器,將連續(xù)時間信號�?yōu)殡x散時間信�,稱為信號的采樣。然后再�(jīng)幅值量化變?yōu)殡x散的�(shù)字信號。這樣,在頻域上將會出�(xiàn)一系列新的問題,頻譜會�(fā)生變化。由模擬信號變成�(shù)字信號后,其傅立葉變換也變成離散傅立葉變�,涉及到采樣定理、頻率混�、截斷和泄漏、加窗與窗函�(shù)等一系列問題�

  2.音頻分析方� 通常在對某音頻設(shè)備音頻測量分析時,該�(shè)備被看成是一個具有輸入端口和輸出端口的黑箱系�(tǒng)。將某種己知信號輸入該系�(tǒng),然后從輸出端獲取輸出信號進行分析,從而了解該系統(tǒng)的一些特�,這就是音頻分析的一般方�。輸入音頻設(shè)備的信號,稱作激勵信�。激勵信號可以是正弦、方波等周期信號,也可以是白噪聲、粉紅噪聲等隨機信號,還可以是雙�、多音、正弦突�(fā)等信�。最常用的檢測分析方法有正弦信號檢測、脈沖信號檢�、長度序列信號檢測等�

分析項目

  1、基本參�(shù)測量:音頻測量中需要測量的基本參數(shù)主要有電壓、頻�、信噪比。電壓測試可以分為均方根電壓(RMS)、平均電壓和峰值電壓等幾種� 頻率是音頻測量中最基本的參�(shù)之一。通常利用 作為基準來測量信號的頻率。測量頻率時,在一個限定的時間�(nèi)的輸入信號和基準時鐘同時計數(shù),然后將兩者的計數(shù)值比較后乘以基準時鐘的頻率就得到信號頻率。隨著微處理芯片的運算速度的提�� 信噪比是音頻�(shè)備的基本性能指標,是信號的有效電壓與噪聲電壓的比��

  2、時域分析:時域分析通常是將某種測試信號輸入待測音頻�(shè)�,觀察設(shè)備輸出信號的時域波形來評定設(shè)備的相關(guān)性能。最常用的時域分析測試信號有正弦信號、方波信號、階躍信號及單音突變信號�。例如將正弦信號輸入�(shè)備,觀察輸出信號時域波形失真就是一種時域分析方�� 方波分析具有良好的突變性及周期�,通過觀察設(shè)備對方波信號的輸出信號波形能夠很好的檢測�(shè)備的各項性能,因此方波信號成為最常用的時域分析信號�

  3、頻域分析:頻域分析是音頻分析的重要�(nèi)容,頻域分析的主要依�(jù)是頻率響�(yīng)特性曲線圖。前面提到的正弦檢測、脈沖檢測及長度序列信號檢測都能夠得到設(shè)備的頻率響應(yīng)。頻率響�(yīng)曲線圖反映了音頻�(shè)備在整個音頻范圍內(nèi)的頻率響�(yīng)的分布情況。一般來說曲線峰值處的頻率成�,回放聲壓大、聲壓強;曲線谷底處頻率成分聲壓�、聲音弱。若波峰和波谷起伏太�,則會造成較嚴重的頻率失真�

  4、時頻分析:時頻特性描述了音頻�(shè)備在時間軸上隨著時間的變化其頻域特性的變化情況。時頻特性不僅在頻率的變化過程中描述了音頻設(shè)備的響應(yīng)狀�(tài),而且還在時間的變化過程中描述了音頻設(shè)備的響應(yīng)狀�(tài),也就是從三維的角度全面地描述了音頻�(shè)備的響應(yīng)特性。對于放音設(shè)備而言,主觀聽感的評�,如低音是否干凈,背景是否清�,層次是否分�,音場的深淺等均與音頻設(shè)備的時頻特性均有密切關(guān)系。音頻設(shè)備的時頻特性是客觀評價音頻�(shè)備性能�(yōu)劣的一個很重要的方��

  5、失真分析:音頻�(shè)備的失真包括諧波失真、互�(diào)失真、相位失真及瞬態(tài)失真等幾類。音頻測量中最重要的是諧波失真,諧波失�,簡單地說就是聲音信號經(jīng)音頻�(shè)備重放后多出來的額外的諧波成分。從聽眾的角度看,不同的�(fā)聲物體所�(fā)出的聲音是由不同的基波和諧波�(gòu)成的,聽眾可以根�(jù)聲音的特性分辨出�(fā)聲的物體�

�(fā)展現(xiàn)狀

  早期的音頻信號分析儀種類很少,在做音頻測量時一般是利用萬用電表、頻率計、示波器及頻譜儀等組合成一套音頻測試系�(tǒng)。這種測試系統(tǒng)中間�(huán)節(jié)多,各環(huán)節(jié)之間接口匹配較為困難,使用起來比較麻�,測量結(jié)果往往也不精確�

  近年來出�(xiàn)的音頻信號分析儀也與儀器的主流�(fā)展趨勢一致,朝著高度集成�、智能化的方向發(fā)�,這些儀器集成了�(fù)雜音頻信號發(fā)生裝置、功率放大裝置等,具備了一些初步的圖形化分析功�,使用戶很容易組建音頻測量系�(tǒng)�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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