音頻信號

基本特徵

基頻與音調

頻率是指信號每秒鐘變化的次數。人對聲音頻率的感覺表現為音調的高低，在音樂中稱為音高。音調正是由頻率ω所決定的。音樂中音階的劃分是在頻率的對數坐標（20×log）上取等分而得的：

頻率（對數） 48.3 49.3 50.3 50.8 51.8 52.8 53.8

諧波與音色

n×ωO 稱為ωO 的高次諧波分量，也稱為泛音。音色是由混入基音的泛音所決定的，高次諧波越豐富,音色就越有明亮感和穿透力。不同的諧波具有不同的幅值An 和相位偏移ψn ，由此產生各種音色效果。

幅度與音強

人耳對於聲音細節的分辨只有在強度適中時才最靈敏。人的聽覺回響與強度成對數關係。一般的人只能察覺出3 分貝的音強變化，再細分則沒有太多意義。我們常用音量來描述音強，以分貝（dB=20log）為單位。在處理音頻信號時，絕對強度可以放大，但其相對強度更有意義，一般用動態範圍定義：動態範圍=20×log（信號的最大強度 / 信號的最小強度）（dB）

音寬與頻帶

頻頻寬度或稱為頻寬，它是描述組成複合信號的頻率範圍。

指標

頻頻寬度：音頻信號的頻帶越寬，所包含的音頻信號分量越豐富，音質越好。

動態範圍：動態範圍越大，信號強度的相對變化範圍越大，音響效果越好。

信噪比：信噪比SNR（SignaltoNoiseRatio）是有用信號與噪聲之比的簡稱。噪音可分為環境噪音和設備噪音。信噪比越大，聲音質量越好。

主觀度量法：人的感覺機理對聲音的度量最有決定意義。感覺上的、主觀上的測試是評價聲音質量不可缺少的部分。當然，可靠的主觀度量值是較難獲得的。

平衡與非平衡傳輸

1.信號的平衡傳輸

平衡傳輸是一種套用非常廣泛的音頻信號傳輸方式。它是利用相位抵消的原理將音頻信號傳輸過程中所受的其他干擾降至最低。它需要並列的三根導線來實現，即接地、熱端、冷端。所以平衡輸入、輸出外掛程式必須具有3個腳位。

傳輸線當然也得是2芯1禁止層的線，由於熱端信號線和冷端信號線在同一禁止層內相對距離很近，所以在傳輸過程中受到的其他干擾信號也幾乎相同。然而被傳輸的熱端信號和冷端信號的相位卻相反，所以在下一級設備的輸入端把熱端信號和冷端信號相減，相同的干擾信號被抵消，被傳輸信號由於相位相反而不會損失。所以在專業的場合和傳輸距離比較遠的時候通常使用平衡傳輸方法。

2.信號的非平衡傳輸

非平衡傳輸只有兩個端子信號端與接地端，在要求不高和近距離信號傳輸的場合使用，如家庭音響系統。這種連線也常用於電子樂器、電吉他等設備。

採集方式

電台等由於其自辦頻道的廣告、新聞、廣播劇、歌曲和轉播節目等音頻信號電平大小不一，導致節目播出時，音頻信號忽大忽小，嚴重影響用戶的收聽效果。在轉播時，由於傳輸距離等原因，在信號的輸出端也存在信號大小不一的現象。過去，對大音頻信號採用限幅方式，即對大信號進行限幅輸出，小信號不予處理。這樣，仍然存在音頻信號過小時，用戶自行調節音量，也會影響用戶的收聽效果。隨著電子技術，計算機技術和通信技術的迅猛發展，數位訊號處理技術已廣泛地深入到人們生活等各個領域。其中語音處理是數位訊號處理最活躍的研究方向之一，在IP電話和多媒體通信中得到廣泛套用。語音處理可採用通用數位訊號處理器DSP和現場可程式門陣列(FPGA) 實現，其中DSP實現方法具有實現簡便、程式可移植行強、處理速度快等優點，特別是TI公司TMS320C54X系列在音頻處理方面有很好的性價比，能夠解決複雜的算法設計和滿足系統的實時性要求，在許多領域得到廣泛套用。在DSP的基礎上對音頻信號做AGC算法處理可以使輸出電平保持在一定範圍內，能夠解決不同節目音頻不均衡等問題。