音频虚拟仪器软件系列

老瓜壳

音频虚拟仪器软件系列（一）——音频硬件测试软件RMAA综述

作者：杨明海    文章来源：www.audio100.com    点击数：4490    更新时间：2006-2-26

前言： 电子爱好者们经常希望测试自己的音频设备如声卡、碟机、功放、音箱等的性能指标，却苦于没有价格高昂的专业测试设备而无从下手，设计制作时也无法进行必要的测试指导。有些CD碟提供了测试信号，如著名的“雨果发烧碟（一）”、“My Disk”等，《无线电》也曾推出音频测试CD。但CD信号的精度有限，而且没有操作系统的配合，测量、记录和分析都很不方便。 在计算机普及率相当高的今天，故步自封实无必要。通用的专业虚拟仪器价格昂贵，速度高但精度却低，并不适用于音频，就不必考虑了。但现在软件可以代替很多硬件的工作，有几个软件提供了非常好的音频测试分析功能，与PC声卡配合就可以形成一套音频虚拟仪器，可以让大家做到以前梦寐以求的测试分析。笔者整理总结了一些这方面的软硬件知识、经验和技巧，愿奉献出来与大家共享，使大家用业余的设备，极小的投资，获得专业级的测试结果。 这里将向大家连续介绍三个软件：RMAA，Adobe Audition(原CoolEdit)和Spectra，它们各有长处，优势互补，也可以互相参考。Audition侧重波形生成和编辑处理，Spectra侧重图示分析，而RMAA则方便快捷测试全面。这里先向大家介绍最值得推荐的软件——RMAA。说它最值得推荐，是因为它有几大优点： 1.免费。与其它几个价格高昂的专业软件不同，它完全免费。 2.小巧玲珑，功能实用。别看它只有几百K大小，功能却相当强，一般音频测试应用完全够用。而且其作者非常敬业，更新很快，每隔几个月都升级一次，功能越来越强，最近的版本包含了其它专业软件所不具备的几项非常实用的功能。 3.容易使用。其功能设置合理高效，容易上手。 RMAA的全名是“Right Mark Audio Analyzer”，是由俄罗斯硬件资讯网站IXBT.com开发的音频硬件测试软件，最新版本5.2，2003年12月8日才发布，大家可以到其官方网站自由下载：http://audio.rightmark.org。好了，说了这么多，快来看看怎么使用吧！ 1.主界面 安装后打开程序，显示图1所示的对话框，很简洁明了是吧？对话框可分成四个功能区，分别是：1：设备选项区；2：测试项目区；3：测试操作区；4：功能设置区。 图1 2. 设备选项 软件最初的目的和最基本的功能就是测试声卡性能，因此设备选项区选项都是针对声卡的。左边两栏选择放音和录音的设备，一般我们只用一块声卡，而且现在的声卡都是全双工的，即放音的同时可以录音，互不干扰，因此选同一设备即可。但如果你要用高档专业声卡测试别的声卡，就需要分别选择两块声卡。中间两栏选择声卡的分辨率位数和取样频率，一般声卡取16Bit/48KHz，高档声卡可以达到24Bit/96KHz，而目前最好的专业声卡可以达到24Bit/192KHz的取样频率和极其优秀的频率响应以及各项失真极其微小的高指标，不过价格可就高得很了。如果你不清楚声卡的参数，程序可以为你测试，点击右边两栏的“Modes...”和“Ping”和按扭，即可弹出对话框指示你的声卡支持的分辨率位数、取样频率、 全双工工作状态正常与否。不过需要指出，目前许多主板集成的“软”声卡可以由数字变换来处理24bit/96KHz以上的信号，给出虚假的高性能。实际的Codec（AD/DA芯片）不过是16bit/48KHz的，模拟信号受此限制而不可能更高。 3. 测试项目 测试项目包括六项，分别是“Frequency response”（频率响应）、“Noise level” （噪声水平）、“Dynamic range”（动态范围）、 “Total harmonic distortion” (THD) （总谐波失真）、“Intermodulation distortion (IMD)”（互调失真）、“Stereo crosstalk” （立体声串扰，通道分离度）， “Check/uncheck all”选项可以快速选取或清除全部选项。这些项目涵盖了音频设备的大多数重要指标，对于业余爱好者一般都够用。 4. 测试操作 测试操作区有五个操作按扭，从左到右分别是： 1）回路测试，即从声卡输出并录入测试信号。直接将声卡的输出输入对接即可测试声卡指标，这当然也是最简单的，而在回路中接入其它设备如功放、音箱、麦克风等，就可以测量其它设备，推而广之，在回路中接入电阻、电容、电感，即可测试其音频传输特性，从而使器件评价和分频器的设计测试变得很简单。 2）放音测试，即只从声卡输出测试信号。这时我们可以测试其他录音设备，比如录音机、MD机、MP3录音机等等，只要将信号录制完后传回电脑并转为WAV文件，即可由软件读取分析。 3）录音测试，即只从声卡录入测试信号。假如我们要测试CD机的输出性能怎么办？这个选项就可以让你做到。将测试信号刻成光盘让CD（VCD、DVD、卡座等等）播放，输出的模拟信号由声卡录入，结果如何，很快就知道了！ 4）保存测试信号，将测试信号以WAV文件格式保存起来，便于转换和刻录光盘。如果我们要测试MD、MP3等数字录音设备的输出性能，可以将测试信号WAV文件直接转换为需要的格式，然后传给设备即可，不必经过其模拟输入转换，防止信号劣化，而对于CD、DVD等，只好刻光盘啦！ 5）读取测试信号，即读取第2）选项生成的WAV文件，进行分析，显示结果。 五个按扭上方有一个点选框“Adjust playback/recording levels”（调节放音/录音电平），选中它，可以在回路测试和录音测试前进行电平调节，使信号电平合适，不至于过低而无法准确测量或过高而产生削波失真。 5. 功能设置 在功能设置区有四个选项，分别是“WIZARD”（向导） 、“Adjust I/O levels”（输入输出电平调节）、“Test options... ”（测试选项）、“Load results...”（读入结果）。 使用向导可以让我们轻松学会测试的操作步骤，它将上述五种测试操作项目分步提示你如何操作和选择，从而正确完成测试。具体过程你试试就会了，挺简单的！ 值得一提的是测试选项的内容。点击打开，显示图2所示的对话框。图中显示的是“Test signals”（测试信号）子对话框，这里我们可以自由选择测试信号的特征，“Calibration tone and sync tone”（校准/同步信号）可选30至15000Hz，总谐波失真测试信号可选50至7000 Hz，互调失真测试信号则可选50至21000 Hz，范围之广，是传统的模拟仪器难以比拟的！由此可见电脑测试的先进性。 图2 “General”子对话框包含两个选项，其一是“Save resulting WAV files”，即将测试结果保存为WAV文件。选中该选项，测试完成后会弹出一个对话框，提醒你将录制的WAV文件保存到某一目录。 利用该WAV文件，你可以用别的软件进行显示、分析、对比，以得出更加可信的结论。另外一个选项是“Analyze noise and distortion only in 20Hz-20KHz”，即只分析音频范围的噪声和总谐波失真。因为现代声卡取样频率越来越高，高档的已经达到192KHz，可能产生不少超声噪音，因此用软件滤除带外噪声可以得到好的实用结果。不过对于顶级声卡，带外噪音很小，而且超声波可以精确输出。 “Sound card” 子对话框的选项只有一个，即选择是否使用WDM驱动程序。WDM驱动程序是随着WINDOWS2000而产生的新一代硬件驱动程序标准，其特点是操作系统对硬件的控制能力大大加强，使大多数硬件工作更可靠。但事情总是一分为二的，对有些声卡来说，WDM驱动程序可能会使其反应速度减慢，例如使用MIDI时按下音符键要延时一会才能发声，破坏了弹奏的实时效果，这当然是最好避免的。另外有些老声卡在WDM驱动程序下表现不好，具体情况可以经过对比测试来决定。 “Display”子对话框有四个选项。“Smaller spectrum windows”是用小的窗口显示频谱分析结果。“Display full frequency range (up to Fs/2)”是显示全频带范围，直到1/2取样频率。 “Draw only tops of spectrum on comparison”即比较曲线时只显示顶部。“Invert spectrum graph colors(for print)”即以补色显示波形窗口，背景为白色，打印更方便。不过观察时还是黑背景更悦目。 该对话框还有两个输入条，可以输入“Graph line pixel”（图示曲线点数）为1至3，以改变显示的曲线粗细。另一个可以选用自定义的颜色显示曲线，但补色显示时不起作用。点击“Set all colors to default”即可恢复默认颜色。 “Acoustics tests”（声学测量）子对话框包含三个选项，即“Enable acoustics testing mode”（开通声学测量模式）、“Thorough frequency response test”（全频带测量）、“Subwoofer test”（超低频测试）。另外有一个点选框，可以选择THD分析模式为“2-nd and 3-rd harmonics only”（只计算2、3次谐波）或“THD+Noise”（总谐波失真加噪声）。以前版本的声学测量THD实际上都是THD+N。 声学测量是最近的版本新增的功能，它采用扫频信号测试频率响应，而另一模式用的是类白噪声（不是真正的白噪声，但特性类似，具体知识见下期）。声学测量模式只能测试频率响应，在此模式下主对话框的测试项目区其它选项将变灰不可选取。该软件最大的特色是声学测量模式给出了全频带的THD（总谐波失真）曲线，这可是很有价值的功能，可以更清楚地显示器材的性能。要知道别的软件，即便是价格数千美元的专业软件也无此功能。要测量得出该曲线，需要用到“动态滤波”功能，即跟踪测试信号实时改变滤波频带，一方面记录频率响应，另一方面滤除中心频率而记录其它频率的谐波响应，最后将结果叠加显示，这需要高超的编程技巧。图3给出了声学测量结果的示例。图中THD曲线即只计算2、3次谐波。可以看到100Hz以下的THD太高，是典型的低频特性差的例子。到约11KHz处即降到无法显示，可以理解，因为取样频率有限，该频率以上的谐波都超出了频带。 图3 6.结果显示 测试完成后弹出图4所示的对话框指示放置测试结果。（如果你选择了“Save resulting WAV files”选项，会先弹出保存文件对话框）。将测试结果放置在图5所示的对话框中。 图4 图5 该对话框可以存放四个测试结果以便互相比较，六项测试的结果精确数值一目了然。点击右边的图示按扭，即可弹出一个图形结果窗口，将测试结果曲线显示出来，参见图3。在此窗口中你可以将曲线放大到很大，频率以1/10/100Hz精度、分贝值以0.2dB精度显示。怎么样，够精确了吧？不仅如此，左下方的数值条更可以以1Hz 、0.01dB的精度显示数值！如果你要比较曲线，可以装载多个测试结果，将其下方的“Select”点选框都选中，再点击图示按扭即可。 该对话框左下角有四个操作按扭，从左到右分别是打开测试结果、保存测试结果、制作HTML报告、频响校准。 这里的打开和保存测试结果与上述的保存WAV文件是不同的，这里指的是软件分析的结果，与功能设置区的“Load results...”（读入结果）是一致的，文件格式为.sav（普通模式）和.sac（声学测量模式），以及传声器的校准文件.mdf，都是很小巧的。 “制作HTML报告”按扭可以让你轻松地将测试结果制作成网页，便于浏览、交流、发布。 “频响校准”是又一项RMAA特有的十分有用的功能。我们知道一般硬件很难做到频率响应非常平直。首先一般声卡的频响就不平，用它来测量其他设备当然要影响结果了。那么如何消除这种影响呢？“频响校准”为你大显身手。你可以将声卡自身的测试结果保存起来，测完别的设备后将其载入，点击“频响校准”按扭，即会弹出一个对话框要求你“Select the slot to be corrected”（选择要被校准的结果）和“Select the reference slot”（选择参考结果），分别选取，即可完成校准工作，这可比模拟设备的校准方便多了！ 涉及到电声转换的校准，主要是对传声器校准。这时你可以装载传声器的校准文件，具体操作是点“打开测试结果”按扭，在弹出的对话框中“文件类型”选项选“Microphone Data File (*.mdf)”，打开传声器的校准文件（高档传声器厂家可能会提供校准文件），然后执行上述的校准操作。 有了RMAA，电脑音响爱好者多了一把利剑，测试和评价将不再全凭主观，设计调试和检测也不必再盲目摸索。不论你是否“金耳朵”，图形化的客观测试结果更具说服力！ 下期笔者将介绍用RMAA测试选择声卡的实际使用技巧和结果深入分析。

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音频虚拟仪器软件系列（二）——用RMAA测试和选择声卡

作者：杨明海    文章来源：www.audio100.com    点击数：3571    更新时间：2006-2-26

上次我们介绍了RMAA的一般使用方法。相信有兴趣的读者已进行了安装使用，并且可能有一些问题，本期我们就深入了解一下RMAA的一些相关知识和声卡测试、选择的实战技巧。 1. 声卡指标评价 声卡对于我们的电脑，既是“喉舌”，又是“耳朵”，其性能如何，直接关系到音频信号处理的能力。RMAA的初始目的和基本功能即基于声卡测试，只是随着版本更新，功能增强，提供了其它扩展应用的能力。 如何评价声卡的性能？软件的六项测试会给出大致的轮廓。但必须注意，测试的过程包括信号的输出和输入两个环节，如果用一块声卡进行环路测试，对于常见的多媒体声卡，输入环节的指标较差，难以正确反映出声卡的输出质量。这时我们可以用高质量的专业声卡作为输入/输出参考设备，可以分别测出普通声卡的输出/输入指标。你可以在一些网站上找到大量这样的声卡测试结果，根据这些数据可以比较客观地评价各种声卡的性能指标。 不过话说回来，如果我们想用一般声卡进行其它电声设备的测试工作，就必须进行环路测试，接受输出和输入两个环节的影响。将环路测试结果与上述的参考数据比较分析，就可以了解它的综合性能。 但这些数值到什么程度为好呢？由于考虑到更广泛的应用，软件的新版本不再提供评价结论的功能，但其早期版本（说“早期”，也不过是2002年的事）提供了该功能，这种版本的最后一个是RMAA3.4，现在仍然可以下载使用，有兴趣的话可以安装参考，高低版本间没什么冲突。评价的结论有五级，即“Excellent”（优秀）、“Very Good”（很好）、“Good”（好）、“Average”（一般）、“Poor”（差），分项评价和综合评价都有。例如最好的专业声卡可以做到全部指标为“Excellent”，而一般的主板集成声卡只能做到“Average”和“Poor”平分秋色，有一两个“Good”就算不错了。 看看实测的结果再说！声卡回路测试只需要用一段输出-输入短路线，即常说的“对录线”，一般声卡用两头都是3.5毫米立体声插头的线即可，高档专业声卡可能用RCA（莲花插头）或6.3毫米插头。为了保证质量，可以用优质插头和短的优质屏蔽线自制。将线路输出与线路输入连接起来，按照软件要求调节好回路电平，即可开始测试。图1给出了一个典型的主板集成AC’97声卡的RMAA3.4测试结果。 结果为“好”、“一般”、“差”各两项，总评价“一般”。可以理解，一般多媒体声卡与专业声卡的差距是相当巨大的，特别在输入指标方面。要不那些价格相当于一台主流电脑的专业声卡也就没有生存的余地了。如果我们只做一些要求不高的声学测试，一些优秀的百元级别的声卡也可以胜任；但要进行专业化的测试分析，则需要把眼光投向那些昂贵的专业声卡。好在现在许多专业声卡生产厂家推出了一些“准专业”声卡，千元左右价位，支持多声道，素质不错，值得考虑。如果你要求最好的指标，就需要挑选最好的专业声卡了，这需要数千乃至上万的价格。 2. 测试系统要求 需要说明，在不同的计算机间和不同的操作系统下，以及用不同版本的驱动程序时，声卡的表现可能有差别，甚至可能是很大的差异。这正是声卡“软硬兼具、数模共存”的特征体现。因此要进行精确的测试，应该对计算机系统通盘考虑，采取必要的措施保证应有的性能。测试用的计算机应该是配置简单、性能稳定的，可以采取适当的屏蔽、隔离、降噪措施。例如采用优质电源、集成显卡、液晶显示器（显卡和CRT显示器是重要的干扰源）、较低速的主板CPU等来配置系统，可以得到较好的效果。当然一般的练习、演示就可以放宽点要求了。但是必须注意，测试程序一定要单独运行，即不能有其他程序在后台执行运算和读写操作，否则会给测试结果带来不可预料的影响。这可以用一个简单的例子来说明，例如你在听音乐时执行其他程序，经常会明显地听到干扰杂音。 关于不同的驱动程序造成声卡的表现不同的问题，在有些老声卡上表现突出。我们可以用各个版本的驱动试听试测，找到最合适的驱动使用。 在良好的配置和正确的操作下，用RMAA可以得到相当精确的结果，与其它专业测试软件的结果是完全可以互相印证的。用优秀的平价声卡也可以得到不错的指标，可以与许多模拟仪器的指标媲美。 笔者最近在网上看到不少言论，怀疑RMAA的测试结果是否可信，也怀疑声卡是否能够用来当测试仪器。对此笔者不敢苟同。 首先从硬件角度讲，声卡本身是音频信号输出和输入的设备，优良的声卡可以以非常高的保真度传递信号，那么为什么它不能用来做测试呢？对，有一点缺陷，就是没有精确标定输入输出的电平值，也没有完善的衰减/放大界面。专业测试不多见用声卡的，我想很大程度是由于这点不足。但业余电子爱好者乃至很多小公司根本没有那样“财大气粗”，可以花费巨额资金购置专业测试系统。弥补这点不足对于电子爱好者来说不正是发挥长处的舞台吗？将扩展后的系统进行精确定标不也花费不了多少吗？扩展的原则性方案笔者已经在2004年第一期《电子制作》上撰文《电脑音频虚拟仪器的构建与使用》讨论，有兴趣可以找来参考，这里就不再详述了。 从硬件指标讲，只有少数专业测试系统可以超越顶级声卡，其它大多数根本难以匹敌。而即便是顶级的声卡，比大多数专业测试系统都便宜很多，而且用途要更广泛，更超值，软件升级的空间无限。 再看软件。其实所有的软件处理的都是经AD/DA变换前后的数字信号，也没有经过诸如声卡DSP的处理，因此只要不是设计的错误，在满足上述硬件系统要求和正确操作的前提下，应该给出非常可信的结果。笔者长期用RMAA与其它测试软件对比分析，结果一致性相当好。 但是该软件有它独特的设计思路和分析方法，我们应该有所了解，才能做到胸有成竹，深入领会。下面我们就来看个究竟。 3. 软件特征及测试结果分析 为了将测试的各项指标分析结合演示出来，这里给大家推荐一款优秀的普及型声卡：创新Vibra128。推出多年现在仍有出售，百元价位，素质相当不错，其音质也有很好的口碑。根据笔者用RMAA回路测试的结果分析，其输入特性也是相当不错的，下面就其各项测试结果进行一些分析，为了方便看到RMAA的评价，用3.4版的测试结果，与5.2版的结果是基本一致的。 图2 图2为Vibra128的总结果，与上述主板集成声卡相比，后5项指标都高出很多，只是频率响应稍差。这是在一台800M处理器WIN2K操作系统的计算机上得到的结果，在另一台400M处理器WIN98操作系统的计算机上可以得到更好的结果，虽然都没有进行专门的降噪处理，指标已经相当不错了。另一台上的噪声只有-87.9dB，其它指标也好许多，可以得到“Very good”的总评。 以下各项说明均引用Vibra128的RMAA5.2测试结果。如图3，在测试结果对话框中将鼠标移到某一数值条上右击鼠标，即可弹出一个对话框，让你选择显示图表、显示详细数值、或二者都显示。下面我们就看看二者都显示的情况！ 图3 如图4，这是频率响应的结果。详细数值框显示“40Hz-15KHz，+0.63，-0.8；20Hz-20KHz，+0.63，-5.5”。从曲线也可以看到频响不是很理想，在中高频有约正负1dB的波动，非常接近20KHz处衰减较多。这是由于输入特性差造成的，主要是因为声卡的SRC算法不良而引起。SRC即Sample Rate Conversion，也就是取样率转换。因为该卡是符合AC’97规范的，核心频率为48KHz，在处理CD信号的44.1KHz频率时，需要运算转换。而二者间是不能除尽的，因此算法的好坏直接影响结果。根据专业网站提供的结果，其48KHz取样频率下输出频响曲线还是挺平的。笔者推测其输入端是固定在44.1KHz的核心频率上的，因此会使48KHz的回路测试结果频响不平。不过对于我们的测试应用，由于RMAA具有了频响校正的功能，这一点不平已经不算什么了，可以方便地通过校正来消除。 这里RMAA用的是专门设计的“类白噪声”信号，频带范围为5Hz至1/2取样频率。其实质是一系列点频的混合，在1KHz至10KHz间最密集，而且其高低频都有衰减，其目的是与实际的音乐频谱尽量接近，并不是严格的白噪声（其它测试软件大多用标准的白噪声）。而其分析方法虽然也是FFT，但也与其它软件有区别。它并不将FFT分析的结果直接显示，而是将其与数字测试信号的FFT分析结果相比较，最后显示差值。这也是由其测试信号的特殊性决定的，因为如果是标准的白噪声，其本身频谱是一条直线，比较不比较没什么区别。 图4 图5为噪声频谱曲线，可见其噪声大多集中在某些频点，其它频段的噪声都低于-110dB，总的噪声功率为-81.6dB（A）。这时我们应该用“分段噪声”的概念去理解，因为FFT分析可以将固定频段的噪声分离出来。也就是说并不是所有低于-81.6dB（A）的信号都不能处理，在1KHz以下，-90dB的信号就可以处理，当然质量不是很好。 图5 在数值框中我们可以看到噪声没有经过A均衡的值差别不大，从图中也可以看到噪声最高约在1.6KHz处，是人耳最敏感的频段。不过在WIN98操作系统的计算机上这个峰移到了约12 KHz处，而且低很多。另外数值框中还给出了噪声峰值和直流偏移的值（DC：-0.01%）。所谓直流偏移就是声卡参考电位的误差而导致输出波形被调制在一个固定的直流电平上的情况，一般多媒体声卡都或多或少存在，而高档专业声卡可以做到几乎没有直流偏移。这只声卡的直流偏移还是比较小的。 RMAA分析噪声的方法是先去除直流偏移，然后再进行FFT分析，因为直流偏移会影响低频段的分析结果。FFT分析分为16段，每段4096点，这样可以加快分析速度，降低系统要求，也容易进行A均衡计算处理。总数65536点的FFT分析已经相当精确了，可以将48KHz取样频率的波形精确到0.732Hz分析。以下的所有项目FFT分析都是分多段计算的，不再详述。这样都是为了计算方便，最后将结果均衡显示。 图6为动态范围测试的结果。动态范围的测试方法一般是用-60 dB/1KHz的信号来激励，测量其余频率的噪声及谐波总量。数值显示经不经A均衡处理都在约81dB，不是很理想。当然作为低价声卡的输入输出综合指标已经不错了，而在WIN98下还可以提高好几分贝，够得上“好”的评价。从图中可以看到主要是由于产生了奇次谐波群。 图6 图7为总谐波失真THD测试结果。所谓总谐波失真，就是用一个强的单频正弦信号激励系统，测量其谐波的总量，是典型的非线性失真测试项目。一般大多用-3 dB/1KHz的信号来激励。数值框的第一项是THD，第二项是“THD+noise”（总谐波失真加噪声），第三项是“THD+noise（A-weighted）”（A均衡总谐波失真加噪声），由于中文操作系统中无法完全显示，看起来令人迷惑（其它窗口和其它软件中也常存在类似情况）。由图中曲线可见其谐波主要为3次，约-85dB左右。0.012%的THD折算成分贝值约-78dB。 图7 图8 图8为互调失真加噪声（IMD+noise）的测试结果，测试信号为60Hz /-5 dB和7000Hz /-17 dB的混合。数值窗口同样没有完全显示，应该是“IMD+noise”和“IMD+noise（A-weighted）”。由图示曲线可以看到最大的互调失真信号实际是60Hz的三次谐波产生的，约-90dB。谐波总量为0.028%，折合成分贝值约-71 dB，可见噪声占的比例很大。不过在WIN98下能提高许多，得到“Very good”的评价。 图9 图9为立体声串扰测试的结果。数值窗口显示了100 Hz、1K Hz、10K Hz三个点的数值，数值都很低，从曲线看也相当均匀，是很好的特性。在WIN98下更好许多，能得到一个唯一的“Excellent”评价。 深入理解了RMAA的测试结果，就可以深入掌握声卡的性能特征，可以清楚地知道不同声卡在不同频段的表现，从而有的放矢，尽量发挥其长处。 那么如何最大地发挥我们手中其它“丑小鸭”的作用呢？笔者再给你支一招：分段使用，扬长避短。廉价的声卡不可能做到全部指标优良，却可能有某些良好的指标，或者在某些频段指标良好。 例如我们常见的廉价声卡CMI8738（芯片型号，声卡名称可能有变化），其频率响应就相当好，特别是极低频次声段，一直到零点几赫兹都非常平直，连最优秀的专业声卡都难以做到这点！这在探索极低频信号时很有用，稍加改动甚至能输出和输入直流信号！当然其它方面就有缺点了，主要是中高频谐波失真和互调失真比较大，因此听感不是很好。另外需要指出，普通AC’97规范声卡的核心频率都是固定的48KHz，在此取样频率下的表现最好，而专业声卡则是取样频率和分辨率越高越好。 4. 测试选项设置 点击“Test options”按扭，就可以打开测试选项设置对话框，这里我们可以对许多选项进行详细而自由的设置。 在“Test signals”（测试信号）子对话框中， “Calibration tone and sync tone”（校准/同步信号）可选30至15000Hz，可以广泛适应各种设备的响应频段，对我们以后介绍的扩展应用非常重要。因为软件正常运行的前提是：必须先录下一段达到要求的校准/同步信号，才能进行正常的数据分析。这是笔者无数次试验得出的结论，虽然这个校准/同步信号只有短短的0.05秒，却是至关重要的，而且只要录下了，后面即使将信号大幅度改变乃至切除，仍然可以得出分析结果，这就为我们扩展应用提供了可能，也要求我们必须做出正确的设置。详情见下期。 顺便说明，改变校准/同步信号后进行电平调节，将看到动态的谐波显示窗口，可以方便地观察声卡受到随机干扰的情况。 总谐波失真测试信号可选50至7000 Hz，过高会使二次谐波即超出音频范围，因此这样的设置是很合理的。 “IMD Test”（互调失真测试）的数值，取值范围是：频率50至21000Hz；幅度第一频率-3 dB至-40 dB，第二频率-6 dB至-40 dB。程序会自动将低的频率作为第一频率对待。二者幅度的限制是由于调制采用调幅方式，如果过高必然导致削顶失真，这是有标准可依的。一般常用的标准信号有两种，分别为250/8020 Hz和60/7000 Hz按4/1的比例混合。软件的默认测试信号即为60/7000 Hz，但老版本的默认信号为19K/20K Hz，可以得到近乎极限的IMD失真。不过用软件测试，改变数值很方便，因此可以进行快速的系列测试，自由度很大。 声学测试项目及频响校正应用的内容，将在下次结合音箱设计与测试实例介绍。

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音频虚拟仪器软件系列（三）——用RMAA测试和设计音箱

作者：杨明海    文章来源：www.audio100.com    点击数：3573    更新时间：2006-2-26

声学测试和计算机辅助设计音箱是许多电子爱好者迫切希望做而又难以具备条件去做的，昂贵的仪器设备一般人根本无法拥有或使用。现在好了，用RMAA就可以进行快速的测试和设计！ 1. 声学测量设置 在RMAA的声学测量模式下，只能进行频率响应一个项目的测试。测试用的是一段约17秒的扫频信号，频率变化率为对数扫描，即频率越高，占用的时间越短。这样的好处是各频率点的波形个数基本相等，而如果用线性扫描，频率变化率为固定的，则需要很长的时间进行扫描，否则低频信号根本无法完成一个周期。 另一模式用噪声测试的好处是信号长度可以更短，只需一两秒就足够了，因为这时各频率成分是同时产生的，一秒就可以完整产生一赫兹以上的所有频率信号。 这里RMAA用的是专门设计的“类白噪声”信号，频带范围为5Hz至1/2取样频率。其实质是一系列点频的混合，在1KHz至10KHz间最密集，而且其高低频都有衰减，其目的是与实际的音乐频谱尽量接近，并不是严格的白噪声（其它测试软件大多用标准的白噪声）。 RMAA的分析方法虽然也是FFT，但也与其它软件有区别。它并不将FFT分析的结果直接显示，而是将其与数字测试信号的FFT分析结果相比较，最后显示差值。这也是由其测试信号的特殊性决定的，因为如果是标准的白噪声，其本身频谱是一条水平直线，比较不比较没什么区别。这样对于对数扫描的扫频信号也可以得出平直的标准曲线。 在用其它软件进行标准的FFT分析时，对数扫描的扫频信号曲线是对数衰减的，而线性扫描的扫频信号曲线才是平直的，这是由其各频率成分所占的时间包络面积比来决定的，而不是由振幅决定的，这就涉及到FFT分析的核心实质，笔者也是花了很多时间思考分析才弄清楚！ 进行实际的声学测量时用两种模式都可以，但各有长处，最好都测一下以便互相参考。由于一般实际的声学测量只需单声道，普通模式下的“通道分离度”肯定不需要测，而其余指标都可以测。当然也可以只选频率响应一项，这时优点是测量非常快，因为噪声信号只有不到1.7秒，但缺点是由于不是真正的白噪声，低频段信号频点少而且被降低了幅度，因此精确度不是很高。 “声学测量”模式下的扫频信号本身就是单声道的，只用左声道产生和记录信号，而右声道输入是封闭的，即使你给接上别的信号也不会录入。这就给我们用声卡的麦克风输入进行测量提供了方便，我们知道一般声卡的麦克风输入都是单声道的。但目前软件存在一两个Bug，虽然测试只用单声道，但校准/同步信号却要求双声道，如图1所示，用Mic输入，调节音量时右声道无信号，自然达不到要求的电平，“Done”（完成）按扭变灰不可操作。但不要灰心，只需调好左声道电平，然后点击“Cancel”（取消）按扭还是可以进行正常的测试分析过程的。在普通模式下进行同样的操作后会将左声道录入的信号“借”给右声道用，得出同样的分析结果，而不是实际的什么都没有。另外“声学测量”模式下无法进行分步测试和测试信号的输出、读入。笔者已与软件作者就此问题进行了交流，他表示以后版本将会解决此问题。 图1 声学测试需要驱动发声设备，一般是扬声器或音箱，这需要高电平大功率驱动，因此合适的功放是必需的。至于传声器，用质量较好的驻极体电容话筒即可，不过最好参照标准声级计来校准。如果要取得精确标准的结果，当然需要有好的传声器。 用声卡的麦克风接口输入时有个问题要注意。由于一般声卡的噪声较高，而麦克风电路与输出电路是一直连通的，容易产生严重的回授啸叫，根本无法调到合适的电平。这时应该将音量控制面板中“Mic”项“静音”选中。如果还不行，可以用两块声卡分别用作输出、输入源，就可以解决问题。 关于两块声卡共用安装，需要在“控制面板”à“系统”à“设备管理器”中将第一块声卡的游戏端口、DOS模拟器等禁用，只剩标准音频设备，然后再安装第二块声卡，否则会由于设备冲突而无法使用。接下来在“控制面板”à“音频和多媒体”中指定播放、录音设备，将“仅使用首选设备”选中，点“应用”（WIN98中不点易发生录音端口无效的问题）。最后再将音量控制器里的录音、放音选项设好，就可以正常使用了。 2. 频响校准 在模拟测试设备上，频响校准与均衡是一件很令人头疼的事。如果设备的某些环节频响不够平直，需要复杂的电路加以均衡处理，还容易带来额外的失真，这在涉及电-声转换时很常见，因为几乎没有电-声转换器件能够做到足够好的频率响应。现在好了，用RMAA软件的校准功能，可以轻松搞定！你需要做的，只是将信号放大到合适的电平，这相对来说要容易得多。 纯粹电信号的处理过程是可以进行自校准的。例如声卡的频响不平，不管是发生在输入还是输出环节，我们只要先存储一个声卡自身的环路测试结果作为参考曲线，测量其它设备后用该曲线进行校准，就可以方便地消除声卡的影响，得出可信的结果。 涉及到电-声转换时，必须有一个以知频响曲线的电声器件作为标准，或是以一个标准的电声测量设备为参照。有些专业的测量传声器生产厂家生产的高档传声器即带有mdf格式的传声器校准文件，由软件打开即是一条频响曲线，以此为基准来进行校准，即可以消除传声器的影响（mdf校准文件看似神秘，其实很简单，不过是一些频点及响应的数值罗列，用记事本就可以打开编辑，知道了频响曲线后我们自己也可以编写！）。用标准的电声测量设备为参照，即用标准的电声测量设备测量一个可以稳定重复的信号，以其结果为基准，再用别的测量设备测量同一信号，将结果用基准信号校正。 另外还有一个特殊的情况，就是涉及环境影响时的校准。我们知道，一般环境存在比较严重的驻波、反射、混响、噪声等干扰，从而影响声学测量的准确性。正因为如此，研究机构才不惜花费巨资兴建结构极其复杂的消声室。这对业余爱好者当然是可望而不可即的。那么我们就没有办法了吗？也不是绝对的。笔者多年前设计了一套方案，可以消除环境的影响，得出可信的数据。其基本思路就是“参量校准”，不仅能消除环境的影响，也能测量和计算环境的影响。笔者曾经花费数百小时用信号发生器和声级计测试计算，而如今有了RMAA的校准功能，可以很快得出结果，正是如鱼得水，令人欢欣鼓舞。 3. 音箱频响测试 软件和设备的各种问题解决之后，就剩环境影响问题难以对付了，这里就把笔者的测试校准方案介绍一下。 我们先看看环境对音箱频响测试的影响。 按照标准的频响测试要求，传声器位于距扬声器1米的距离上，现在我们就将音箱摆好，传声器架好，调好回路电平，用 “声学测量”模式测量。结果如图2所示。 怎么会有那么明显的峰谷？这样的结果可信吗？当然不可信。因为一般环境的反射和驻波太严重了，完全改变了应有的频响曲线。但是利用RMAA提供的“频响校准”功能，可以将笔者设计的测试方案方便地完成！其低频段的测试精度应该讲是相当精确的，完全可以胜任一般的音箱测试调试用途。下面我们就看看具体步骤。 1）首先将音箱倒相孔堵上，使其成为闭箱，将传声器放到离低频扬声器5至10厘米的地方，正对轴线，调好回路电平，测得近场响应曲线A，如图3所示。 2）将传声器移到离低频扬声器1米远，或是通常的听音位置，正对轴线，调好回路电平，测得远场响应曲线B，如图4所示。 3）保持第2步的条件不变，将音箱倒相孔放开，测得倒相箱远场响应曲线C，如图2所示。 4）以A为基准对B进行校准，得到环境响应曲线D，如图5所示。 D：环境响应 5）以D为基准对C进行校准，得到音箱响应曲线E，如图6所示。这时已经将环境的影响大部分清除了。这里将A曲线一同显示，可以清楚地看到倒相箱对低频提升的效果，在50-200Hz段提升量在3-6dB间，而且频率响应变平了，证明这是一个良好的设计（这是一只优秀扬声器设计的书架箱）。 以上测试方法的基本原理是基于以下一些基本条件： A. 单声源频率响应可以由近场测量获得，这时直达声远强于环境影响，可以忽略驻波和反射等。 B. 倒相式音箱低频有两个声源，且相位不同，不能由近场测量。 C. 固定点的环境影响是固定的，可以重复。 根据这些大家就可以理解该测试方案的原理了吧！多扬声器系统应该将各扬声器分别测量。中、高频扬声器的频率响应可以直接由近场测定，同样可以由远场测量结果与近场测量结果进行校正而得到环境影响曲线。 应该注意，该测试方案对于音箱的适用频率为1-2KHz以下。过高的频率会由于音箱面板的衍射和干涉而难以测准近场响应。如果将中高音扬声器拆下单独测量，则可以适应更高的频率。无论如何，有效频段的波长的不能小于辐射面半径尺寸。例如面板直径11厘米的高音扬声器最高可以测到6KHz。 得到某相对位置的环境影响曲线后，可以编辑一个相应的mdf校准文件，然后在同一位置测量音箱的频率响应，再加以校准，一次测量就得出你梦寐以求的结果了！ “本期光盘”附带了一个经笔者编辑修改的标准mdf文件，大家可以用任何文本编辑工具打开，但编辑修改必须用记事本、UltraEdit等超级文本编辑器，否则不能正确返存。用鼠标右击该文件，选择“打开方式”列表下的“记事本”、“写字板”等文本编辑程序即可打开。 用记事本打开则可修改。注意一般不要修改频率值，否则无法读取，只将测量出的该频率的修正dB值输入即可。注意返存的方法应该是：先将标准文件拷到硬盘上，直接拷贝粘贴，更换名字，然后再打开改名后的文件编辑，保存时从记事本或UltraEdit中直接点击“保存”按扭保存，或在“另存为”时选择“保存类型”为“所有文件”。如果用记事本或UltraEdit编辑修改后再换名保存，必须在文件名后输入.mdf扩展名。 4.扬声器/音箱阻抗曲线测试 扬声器的阻抗曲线可以反映出扬声器的许多重要指标，对设计合适的音箱非常重要。测试一般采用恒流信号，实际大多采用一个阻值足够大的标准电阻分压，使电流基本恒定。这对于音箱的阻抗曲线测量是完全一样的。具体的分析计算方法清参考笔者的其它文章。 测量可能出现比较高的电压时，必须对声卡的输入端口进行保护，以防烧毁声卡。特别是用价格昂贵的中高档声卡时，一定要注意保护。图7给出了包含保护电路的阻抗测试电路。由图中可以看出，如果扬声器开路，将使功放输出的高压信号串入声卡输入回路，这时如果没有保护电路，极易损坏声卡！ 图8给出了一个典型的音箱阻抗曲线测试结果，即上述频响测试的音箱。可以看出倒相音箱低频部分的双谐振峰幅度相等，这是良好的倒相音箱设计的表现，这样我们在设计制作音箱时就不必因不精确的计算公式而反复调试倒相管的长度了，用阻抗曲线指导可以很快搞定！ 通过三篇的连续介绍，RMAA的主要用途就基本介绍完了。事实上限于篇幅，还有一些深入的应用技巧和分析未能详述。希望大家开动脑筋，举一反三，自己探索和掌握，相信会给我们的电子爱好和工作带来大的收益的。下次有机会再介绍另一个音频虚拟仪器软件——Adobe Audition。

老瓜壳

音频虚拟仪器软件系列（四）——妙用Adobe Audition：信号发生器

作者：杨明海    文章来源：www.audio100.com    点击数：3281    更新时间：2006-2-26

信号发生器是电子爱好者常用的工具，然而一般传统的信号发生器都难以产生特别精确的简谐波形（倒是方波、三角波容易些），复杂的函数就更不要说了，需要花费巨额资金去实现。现在好了，利用现代计算机强大的计算能力、Adobe Audition软件的灵活设计和声卡的精确输出，任意的音频信号都不在话下！ 1. Adobe Audition与Cool Edit 现在说Adobe Audition可能了解的人不多。但要说起Cool Edit，只怕知道的不是少数，而且许多人接触过这个由Syntrillium Software公司出品的著名的音乐编辑软件。事实上《无线电》在2002年就介绍过Cool Edit 2000。Adobe Audition 1.0其实就是由Cool Edit Pro 2.1换名变化而来的，因为2003年中期Adobe公司将Syntrillium公司全部产品都收购了，用于充实其阵容强大的视频处理软件系列，其时Cool Edit Pro 2.1才发布不久。 以前对Cool Edit 2000的介绍太片面，很多实用的强大功能没有认识到。事实上Cool Edit系列软件作为音频虚拟仪器的功能都是非常强大而全面的，都能够提供高达96 kHz的波形发生、图示分析分析功能（只不过一般多媒体声卡不能处理超声信号，但高级专业声卡是可以精确处理的）。特别是Cool Edit 2000之后的Cool Edit Pro 2.0、2.1版本，做出了许多卓有成效的改进，与我们作为虚拟仪器的使用有关的则是在波形生成和频谱分析方面有了很大进步，使得波形分析和数据处理变得十分容易，而在CoolEdit2000中则有很多局限。 Adobe Audition 1.0完全继承了Cool Edit Pro 2.1的特征，而拥有正版Cool Edit Pro 2.0、2.1的用户可以免费升级到Adobe Audition 1.0。如果想试用，Adobe公司提供试用版本，全部功能开通，试用期30天。大家可以到http://www.adobe.com公司网站去下载。不过官方网站的下载过程有点复杂，我们为大家寻找到了一个可以快速下载的通道——http://www.zdnet.com.cn/download/windows/system/swinfo/0,2008005299,39048180s,00.htm 2. 生成简谐波形 软件安装后打开，首先显示试用期限画面，点击“Try”按钮，就可以开始试用了。首次启动的默认界面如图1所示。 图1 这是“Multitrack View”，即多轨混排界面，一般用于音乐编排，于我们用处不大。可以点击工具栏最左边的“Switch to Edit View”（切换到编辑界面），即可变成图2所示的编辑处理界面。 图2 快来试试怎么用！在这里点击“新建波形”按钮，就会弹出图中上浮的对话框，要求你选择“Sample Rate”（取样频率）、“Channels”（声道数）和“Resolution”（分辨率）。对于电脑多媒体声卡，一般用48KHz的取样频率、双声道、16bit分辨率。如果要符合CD标准，则可选取44.1 KHz的取样频率。而如果你有高档声卡，可以一直取到192 KHz取样频率，32bit分辨率。 生成波形的最高频率与取样频率直接相关。根据奈奎斯特（Nyquist）取样原理，模拟波形的最高频率为取样频率的1/2。但实际上在接近1/2取样频率时软件生成的波形本身就很不正常了，因此CD标准用44.1 KHz的取样频率来生成最高20KHz的信号就可以理解了。有人采用低的取样频率而抱怨最高频率有限，或虽然采用高的取样频率却希望精确输出1/2取样频率的波形，那都是不理智的。 选定参数后点击菜单栏的“Generate -〉Tones”（生成 -〉波形）按钮，即弹出图3所示的对话框，要求输入波形参数。 我们先产生一个最常用的信号，即1KHz正弦波。在“Base Frequency”（基本频率）栏目添入1000，将“Lock to these settings only”（固定设置）选中，在“General Flavor”（波形类型）栏目选择“Sine”（正弦波），“Duration”（长度）栏目添入波形长度10秒，“dB Volume”（音量，波形幅度）栏设置成-6 dB（半满幅），其余项目选择默认即可。生成的波形如图4所示。 图3 图4 窗口左下角有两个工具栏，分别是“录放工具”和“缩放工具”，都用图标表示，而且有提示，可以进行灵活自如的操作，非常容易使用，这里就不详述了。值得一提的是波形窗口的拖动缩放功能，将光标移到其底部的时间标尺上按下鼠标右键拖动，光标即变成一个放大镜标志，拖动完后放开鼠标，窗口即显示拖动过的部分。图中显示的是正在拖动的例子。另外如果用左键拖动，则是用“手”移动波形，将“手”移到标尺外侧，波形将自动滚动显示。用上述方法可以方便快捷地显示希望的部分。 显示全部波形，点击“播放”键试试，怎么样，声音放出来了吧？选择菜单栏“File -〉Save as”（文件 -〉保存为）命令，将按照跟其它标准的Windows应用程序一样的方法保存波形到文件，想必大家都会，不用详述了吧。 3. 生成调频波形 调频波的产生由三个参数决定：“Base Frequency”（基频，载波频率）、“Modulate By”（调制带宽，调制范围）、“Modulation Frequency”（调制频率）。这三个参数的含义容易令人迷惑，而且帮助文件里的介绍也不容易理解，笔者费了很多工夫试验分析才弄明白，作出如上翻译，希望读者注意。“Modulate By”（调制带宽，调制范围）的作用是设定在基频上下的多大范围作调制，而“Modulation Frequency”（调制频率）才是真正用来调制基频的调制频率。例如，基频选1000 Hz，调制范围选100 Hz，调制频率选50 Hz，将产生在900 Hz至1100 Hz间以50 Hz步长被50 Hz调制的调频波（实际上带外要产生谐波调制，不过衰减较快）。一般情况下调制范围与调制频率接近即可，虽然这样不容易看清调制的情况，但更接近实用。如果单作为演示看，可以加大调制范围，调制频率取1/10基频。例如基频选1000 Hz，调制范围选500 Hz，调制频率选100Hz，生成的波形如图5A所示，疏密相间的频率调制波形很直观。如果调制范围选得太小，则调制幅度小，但频率成分很纯，反之调制幅度大但频率成分很杂，如果调制范围选0，则不会发生调制（所以我们在生成正弦波时不必理会调制频率）。 图5 4. 生成调幅波形 用Adobe Audition产生调幅波同样很方便，不过要分两步走。第一步，将基频设定成预期值，调制范围和调制频率设为0，产生基频；第二步，将第一步产生的基频全部选中高亮（即刚生成波形时的默认状态），点击“GenerateàTones”，在弹出的对话框中选值，基频与第一步相同，调制范围和调制频率设为预期值（二者相同将产生单频调制，调制范围小调制弱，而调制范围大时则为多频调制），再选中对话框下部中间部分的“Overlap(mix)”(重叠混合)选项，另外音量设置不能太高，否则容易发生削顶失真。可以进行二次、三次调制，产生复杂的调制波形。例如基频设定1000 Hz，调制范围选100 Hz，调制频率选100Hz，音量设置选-9 dB，产生的波形如图5B所示。 另外一种调幅波产生方法将产生过零的调幅波。在第二步基频设定100 Hz（1/10基频），调制范围选0，然后选中对话框下部中间部分的“Modulate”（调制），即可产生图5C所示的调制波形。这样产生的调幅波可以用同样的设置再执行“DeModulate”（解调）来还原。而这时如果执行“Overlap(mix)”（混合）命令，将得到图5D所示的复合音。         5. 生成扫频 音频扫频仪是测试音响系统非常需要的设备，以前我们个人很难有条件拥有高精度的扫频仪，而如今，用Adobe Audition产生扫频易如反掌！ 产生正弦波时将“Lock to these settings only”解除选定，将变为图6所示的界面。在这里你可以设定“Initial Settings”（开试设置）和“Final Settings”（结束设置）两个页面。 图6 初试设置与产生单频正弦波一样，而结束设置则增加了一个“Log Sweep”（对数扫描）点选框，将其选中，即可产生扫描速度对数增加的扫频信号。其好处是低频与高频的波形个数是一样的。而如果不选则产生线性扫频信号，需要很长的时间才能产生低频完整波形。我们将开始频率设为20 Hz，结束频率设为20KHz，产生一段10秒的对数扫频，其前3秒的波形如图7所示。 图7 6. 生成三角波、方波 在“General Flavor”（波形类型）栏目有四个点选项目，即“Sine-Triangle/Sawtooth-Square-Inv Sine”（正弦-三角/锯齿-方波-反正弦），选择“三角/锯齿”或“方波”，即可方便地生成需要的波形。 这时窗口频率设置项下方的“Flavor Characteristic1”（波形特征）将变成图8A、8B所示的样子，在这里你可以自由设置三角/方波的特征。图8A为三角波设置参数。可以填入0至100的数值来决定三角波上升时间比例。50%为纯粹的三角波，而0%或100%则成为下降/上升的锯齿波。图8B为方波设置参数。可以填入0至100的数值来决定方波正值所占时间比例。 图8 7. 生成复合音 复合音可以产生很多奇妙的效果，检测音频设备的互调失真也很有用。复合音是由基频和多至四个的“Frequency Components”（频率组件）构成的。事实上上述图5D所示就是复合音，由此可见复合音的产生也是有多种方法的，不过复杂的复合音还是以下方法好用。参考图9 ，这是软件预设的“Bell”（钟声）的构成情况，由基频220 Hz正弦波100%幅度、第一组件1.02倍基频28%幅度、第二组件0.98倍基频14%幅度、第三组件4倍基频22%幅度、第四组件7倍基频39%幅度组成，然后经1.5 Hz调制频率在2 Hz带宽内调频，右声道延迟15°相位构成，变化至结束时各参数均改变，请参考实际应用，此处不再详述。 图9 对我们的虚拟仪器应用来说，能够产生几个纯音复合就够用了，不必进行复杂的调制和变化，那样反而不容易分析。我们也可以将自己编辑的复合音设置保存起来供调用。点击“Presets”旁的“Add”键即可添加保存。 8. 技巧进阶 根据上述内容，想必大家已能领略到Adobe Audition生成波形的强大威力了。不仅如此，配合下述的技巧和以后介绍的编辑功能，你真的能产生几乎任意想要的波形，说“万能”并不很夸张。 在生成正弦/反正弦波形时，“Flavor Characteristic1”框内可以填入任意的实数来决定波形的指数。默认的“1”当然是基本波形了，我们甚至可以填入小数、负数来产生任意次方的波形！ “Phasing”（相位）栏可以设置波形的相位特征。这里你可以设置“Start Phase”（开始相位，指左声道）、“Phase Difference”（相位差）和“Change Rate”（变化率）是指右声道相位相对于左声道的相位差和变化率。如果设定了相位变化率，频率也会随着变化。 在“Generate”菜单栏还有三个项目，分别是“Silence”（静音）、“DTMF Signals”（双音多频信号）和“Noise”噪音。 “静音”即数字0信号，可以在波形片段间插入绝对静寂。而“双音多频信号”即电话拨号音，你只需输入数字和字母即可得到标准的电话拨号音，甚至可以自由设计双音多频信号的特征！ 图10 “噪音”也需要产生？！是的，这可不是随随便便的噪音，而是频谱非常精确的噪音！如图10所示，你可以选择噪声的“Color”（颜色）为“Brown”（褐噪声）、“Pink”（粉红噪声）或“White”（白噪声）。这是借用了光谱分析中的术语而得来的，因为它们与对应的颜色频谱规律类似。褐噪声的频谱线幅度随频率增加而以-6dB/oct（每倍频程-6dB）的斜率衰减，而粉红噪声则为以-3dB/oct（每倍频程-3dB）的斜率衰减，白噪声则保持恒定。这里产生的噪声频谱极宽，全部为从0至1/2取样频率，使用时要注意防止损坏被测设备。如果希望只用音频范围，可以用以后介绍的编辑方法处理。 “Style”（类型）是针对双声道间的关系而言的。在“Spatial Stereo”（空间立体声）输入框内填入数值可以产生相关的立体声噪音，而“Independent Channels”（独立声道）则产生互不相干的两声道，“Mono”（单声道）则两声道相同，“Inverse”则两声道间反相。怎么样，模拟设备做不到吧？ “Intensity”（强度）用来设定噪声的总幅度。只有粉红噪声才能设到最高值40，白噪声和褐噪声必须分别限制在12、18以下，否则会发生削顶失真。还有一些项目未能尽述，大家可以参考帮助文件自行探索。

老瓜壳

音频虚拟仪器软件系列（五）——妙用Adobe Audition：数字存储示波器

作者：杨明海    文章来源：www.audio100.com    点击数：2879    更新时间：2006-2-26

示波器是了解信号特征非常有用的仪器，是几乎与万用表一样通用的基本测量设备。然而对于业余爱好者，示波器的普及率远远比不上万用表，原因很简单：太昂贵。特别是数字存储示波器，一般人更是可望而不可即。现在，我们利用电脑强大的处理能力和声卡高精度的AD/DA界面，加上Adobe Audition强大的录制和显示功能，数字存储示波器的功能即可轻易实现！ 1.波形录制及存储 用Adobe Audition当作示波器时，首先我们需要指定波形输入的通道，跟使用示波器指定通道类似，不过可选的通道更多，更复杂。打开Windows的“控制面板=>声音和多媒体=>音频=>录音=>音量”，在“录音控制”窗口中将“Mic Volume”选中，即可通过麦克风端口输入信号。接好麦克风，准备录音！（如下图） 打开Adobe Audition程序，进入编辑处理界面。这时“录放工具”栏只有“Record”按钮是激活的，其它按钮都变灰不可操作，波形窗口也是灰色无任何内容。这时点击“Record”按钮即可开始波形录制及显示。（如下图） 与新建波形一样，录音开始前会弹出对话框要求选择取样频率、声道数和分辨率。当然也可以先新建空波形再录音。不过一般多媒体声卡的麦克风输入都是单声道的，即使选择立体声也只有左声道有输入信号，但程序会将波形同时输入到右声道录制下来。（如下图） 点击“OK”按钮，开始录音！说一句“欢迎使用Adobe Audition”，然后点击“停止”按钮，录制完的声音波形便在波形窗口显示出来了。（如下图） 2.线路录音 有朋友要说了，你这是“录音机”，不是“示波器”！呵呵，往下看！一般我们用示波器都是直接输入电信号，现在我们就试试！在“录音控制”窗口中选择“Line In”即线路输入端，即可输入电信号显示。一定注意，如果电信号电压比较高，需要另加衰减和保护电路，否则很容易烧坏声卡！衰减用一只合适的电位器即可，保护电路可以参考我的《用RMAA测试和设计音箱》一文。 如何调整到合适的输入电平呢？窗口下部的电平表可以给你指示。调节Windows的“控制面板à声音和多媒体à音频à录音à音量”，在“录音控制”窗口中调节线路输入的音量滑块，使电平表的平均值指示在-6dB至-3dB即可。一般不要使输入音量过大，否则容易发生过载，产生削波失真。如果不小心关闭了电平表，可以选择“ViewàShow Level Meters”或按“Alt+7”键来打开。（如下图） 这样我们就可以输入音频范围的任意波形来察看了。比如我们在电子学习中最基本的内容之一，RC滤波和LC滤波，以往我们只是理论上学习和分析，没有直观的认识，现在就让我们来看看“庐山真面目”！（如下图） 首先打开一个Adobe Audition程序作为“信号发生器”用。还记得怎么产生复合音吧？这里我们就试试生成60/7000 Hz的复合音信号。点击“GenerateàTones”，选中“Lock to these settings only”，基频设为60Hz，第一频率组件X1，幅度100%；第二频率组件X116.666，幅度100%；总音量-6dB，长度0.5秒。生成的波形如图所示。（如下图） 生成立体声信号是为了用一个声道作为标准参照，更容易理解信号处理前后的特征。点击“播放”按钮，信号将从声卡线路输出端输出。 将右声道信号接到图示的高、低通滤波器上，输出端将输出滤波后的高/低频信号，这里分别是60/7000 Hz，接到声卡线路输入端即可用Adobe Audition显示出来。（如下图） 这里有个问题，程序与录音机类似，“播放”与“录音”是不能同时操作的，那么我们如何进行录音呢？很简单，再打开一个程序窗口作为“示波器”用就可以啦！（大部分Windows程序都可以打开多个窗口操作，只有少数例外）。在WIN98下会弹出一个窗口警告，“不推荐在此操作系统下打开多重Audition 程序窗口，是否继续？”别理会，点“Yes”打开就是了，不会出什么问题的。（如下图） 先在第二窗口点击“录音”按钮，然后切换到第一窗口点击“播放”按钮，再回到第二窗口，等播放完毕点击“停止”按钮，即可看到录制完的波形。这是低通滤波后的波形。（如下图） 这是高通滤波后的波形。（如下图） 3.波形显示控制 可以看到，Adobe Audition“软示波器”与真实的示波器不同之处在于难以实时显示波形细节，但实际上将波形全部录制下来再慢慢看具有更大的优越性。而Adobe Audition的波形显示功能是极其强大和完善的，你可以一直放大到以单取样点长度的分辨率来显示，这对于模拟仪器来说是“不可能完成的任务”。另外显示的模式也是多种多样的，十分方便于各种不同的用途。 将光标移到波形窗口的水平标尺上点击鼠标右键，弹出选择窗口。你可以选择“Display Time Format”（时间显示模式）、“Snapping”(捕捉)、“Zooming”（缩放）三个选项。（如下图） 在“时间显示模式”栏目可以选择多达10种显示方式，不过其中大部分是为了适应通用的音频、视频格式而设置的。对我们作为虚拟仪器的应用，只有两种是适用的，即一般默认的“Decimal”（小数）和“Samples”（取样点）。“小数”即以时/分/秒的格式显示，时间短时以小数值显示秒；而“取样点”显示方式是以每秒若干点的格式来显示的，点数等于波形的取样频率值。（如下图） “捕捉”栏可以选择选取波形时捕捉到的方式，具体应用以后结合编辑操作详述。“缩放”栏可以选择缩放操作方式，与“缩放工具”栏的按钮作用是一样的，具体应用很容易理解，一试就会！（如下图） 将光标移到波形窗口的垂直标尺上点击鼠标右键，弹出选择窗口。（如下图） 你可以选择“Sample Values”（样本数值）、“Normalized Values”（标准化值）、“Percentage”（百分值）、“Decibels”（分贝值）来显示垂直坐标，并可以自由缩放。 在水平/垂直标尺上用右键拖动选取加左键拖动移动的方法可以很快选取和移动到想要查看的部分。放大的极限是单取样点。（如下图） 4.方波、三角波示波 方波、三角波实际是属于脉冲类的波形，在电子电路中一般是以它们的负波峰作为0参考电位的。但是我们用的声卡是交流设备，无法输出和输入直流信号成分，因此输出和输入方波、三角波都是以其平均值中点为参考电位的。 将声卡的“线路输出”和“线路输入”端用对录线直接相连，即可直接录制Adobe Audition产生的方波、三角波，从而可以仔细考察声卡输出和输入方波、三角波的情况。 这是100Hz方波用创新Vibra128录制的波形。稍有变样。（如下图） 这是100Hz三角用创新Vibra128录制的波形。基本上没变样。（如下图） 再看看低频信号。5Hz方波录制显示的情况。（如下图） 5Hz三角波录制显示的情况。（如下图） 咦，怎么波形完全变样了？对，这就是由于声卡的输出/输入带宽有限所致。在《用RMAA测试和选择声卡》中我们可以看到，创新Vibra128的频率响应曲线低频端从30Hz就开始衰减，到20Hz处衰减斜率已经相当大了，不能正确反映5Hz的波形也就理所当然了。 所以我们在使用中一定要对声卡的性能指标了如指掌，方能做到合理运用，正确分析。一般多媒体声卡的输入波形带宽都应该限制在20Hz至20KHz间，才能得到正确的波形显示。不过有些例外，例如CMI8738的频率响应就非常好，从接近0Hz一直到22KHz频响曲线几乎是一条直线（可惜其它指标不太理想，否则就可以媲美高档的专业声卡了）。用这样的声卡显示低频信号正合适。这是CMI8738声卡5Hz方波录制显示的情况。三角波就省略了吧，看起来跟原始波形没什么差别。（如下图） 5.单脉冲及脉冲响应示波 理想的单脉冲是没有时间长度的，也就是说它的幅度在趋向于0的时间内即可达到额定值然后立即降为0。实际上这样的信号当然是不存在的。实用的单脉冲一般是很窄的方波、三角波的半周波形。 脉冲信号是一类特殊的信号，其产生、录制、分析都有一定的要求，否则容易得出错误的结果，培养出错误的观念，这点必须注意。 脉冲产生电路有很多，像555集成电路就可以方便地产生单脉冲、连续脉冲。用手直接碰接电源的方法不科学也不准确。这里用一个简单的机电式电路来产生单脉冲。如图所示，先将电容C接入12V电源充电，然后接入继电器电路，使继电器短暂吸合再断开，电路输出端便输出一个脉冲。（如下图） 这个脉冲的特点是电压低，内阻低，驱动力强，不过不容易做到时间短。将此脉冲直接录制下来可以看到其宽度约50毫秒，由图中可以看出，脉冲从O点开始，达到峰值A点后，声卡输入电容充电电流开始减小，波形幅值开始回落，到B点脉冲结束，电容开始放电，形成一个负峰值C，放电以较缓慢的速度结束，到光标处D点基本回0。进一步的实验研究表明负峰值的幅度与AB点间的差值相等，X轴上下部分的包络面积相等，即总的波形没有直流分量，脉冲越窄，负峰值反应越小。（如下图） 再看一个由电容放电产生的脉冲波形。将一个100微法的电容充电至1.2伏，然后接入正在录音的声卡输入端，得到如图所示的波形。可以看到，脉冲没有明确的结束点（实际上是一个宽三角波），声卡输入电容放电的开始也没有形成反峰值，这是由于外接电容吸收了放电峰值所致，由此可见输入电阻大时用大电容产生脉冲是不可取的。（如下图） 清楚了纯脉冲录制波形的特性，有助于正确认识和分析脉冲反应波形的特征。如图所示，这是一只8英寸口径扬声器接受上述方波脉冲冲击的电反应波形记录。注意应该选择大口径低频扬声器，否则其后沿振荡反应不明显，容易产生误解。由上述波形我们可以分析出扬声器的脉冲反应特性是调制在纯脉冲录制波形上的振荡波形。（如下图） 一个特例是接入扬声器后由于输入端电阻很小，可以用一只较小的电容充电作为脉冲源使用，将产生很窄的脉冲，得到近于真实的扬声器脉冲反应曲线，如图所示是用100微法的电容充电至1.2伏冲击上述扬声器的结果。（如下图） 上述扬声器脉冲反应的后沿开始都 有一条很陡很窄的负峰值线，这是扬声器音圈电感产生的感应脉冲。 如果用大电容作为脉冲源使用，而且扬声器口径太小，几乎无后沿反应，则容易将声卡输入电容放电波形误认为是扬声器的后沿反应，这是不正确的。（如下图） 所有的上述实验现象都可以归结到一个理论问题：电路的时间常数。大家可以参考有关的电子学教材和书籍，这里就不再详述了。 6.直流示波 Adobe Audition是可以产生和记录直流信号的。不过需要一些技巧。直流信号可以用产生方波的方法做出来。在产生方波时，将基频设定为很小的值（Adobe Audition基频数值输入框只能显示6位数，但是你可以在“0.”小数点后输入N个0，最后再填1，得到一个非常非常小的数值。“N”可以填很多很多，但软件保存的有效位限制是7。）长度几秒至几十秒，即可得到全部是峰值的直流信号。（如下图） 但是直流信号的输出和录入却不那么容易。因为一般声卡都是一个交流设备，它并不能正确地输出和录入直流信号，而且一般声卡在20Hz以下就有严重衰减。即使像8738这样低频特性好的声卡，还是不能直接录制直流信号，因为它的输出输入端都含有隔直电容。 实验表明8738的内核是支持直流信号处理的（其它常见的声卡都不支持），在WIN98下可以正确处理直流信号（不过在WIN2000和WINXP下一般信号的录制都有问题，更别提直流了。笔者至今尚未找到在WIN2000和WINXP下反应良好的驱动）。只要将其输出输入端的隔直电容换成100欧电阻，然后将地端断开接到1/2VCC电压，即可输出和输入直流信号。改接前后的电路如图所示，为了简便，只画出一声道。 改接前（如下图） 改接后（如下图） 这是改动前的8738声卡录制的0.5Hz三角波。（如下图） 这是改动后的8738声卡录制的0.5Hz三角波。（如下图） 能够正确处理直流信号，就可以对一些变化缓慢的信号进行测控，例如直流电压、温度、湿度、位置、压强、压力……等等，只要用合适的传感器将变换后的电信号输给声卡即可。这样可以极大地扩展该虚拟仪器系统的用途。

老瓜壳

音频虚拟仪器软件系列（六）——妙用Adobe Audition：频谱分析仪

作者：杨明海    文章来源：www.audio100.com    点击数：3698    更新时间：2006-2-26

频谱分析仪是研究信号频谱特征的仪器，在电子技术一日千里的今天，是研究、开发、调试维修中的有力武器。现代频谱分析仪都趋向于智能化，虚拟仪器技术广泛应用，有些就是以专用的计算机系统为核心设计的。其结果是结构大大简化、性能飞速提高。当然专业的频谱分析仪就比示波器更加昂贵了，业余爱好者更难用上。不过不必灰心，我们可以充分利用Adobe Audition的频谱分析功能，让你拥有精确频谱分析仪的美梦成真！ 1. 频谱显示模式 Adobe Audition本身有一种“频谱显示”模式。先打开一段波形，或用《妙用Adobe Audition：数字存储示波器》一文介绍的方法录制一段波形，即可进行频谱分析。这里我们新建一段20秒的对数扫频信号（本文大多选用直接建立的波形，以便了解信号原始波形的标准频谱特征），然后选择“View=>Spectral View”（视图=>频谱），如图1，或点击快捷工具栏的“Toggle between Spectral and Waveform views”（切换频谱视图/波形视图）按扭，即可将波形以频谱显示的方式显示出来，如图2。扫频的频谱显示见图3。 图1 图2 图3 可以看到，横轴为时间，纵轴为频率指示。每个时刻对应的波形频谱都被显示出来了，可以看到扫描速度是指数增加的，即将频率轴取对数时扫描速度是线性的。如图中光标处18秒处频谱指示约11KHz。实际上频谱指示的颜色是代表频谱能量的高低的，颜色从深蓝到红再到黄，指示谱线电平由低到高的变化。这实际上跟地图的地形鸟瞰显示是比较相似的，看图4频谱复杂变化的声音频谱就更容易理解这点了。 图4 2. 频谱分析操作 “频谱显示”模式虽然能大致显示出波形频谱分布的情况，而且能给出时间方面的特征，但是从精确分析的角度讲就难以满足要求了，这时我们就要用到Adobe Audition的“频谱分析”功能。打开一段波形，例如上述的扫频，点选“Analyze=>Show Frequency Analyze”（分析=>显示频谱分析）即可打开图5所示的频谱分析窗口。 图5 默认的窗口比较小，而且分析结果比较粗糙。选中“Linear View”（线性视图）时频率标尺是线性刻度的，这时低频段显示很少，不符合常规要求，可以取消选定，频率标尺将以对数刻度显示。左下角的选择条可以让你选择“Lines”（线条）、“Area”（区域）、“Bars”（条状）来显示频谱，一般选择线条为好，否则前面的都会盖住后面的频谱。虽然窗口没有“最大化”操作按扭，但我们将光标移到窗口右下角就会变成图示的双箭头，这时按住鼠标左键拖动，即可将窗口放大，然后点到顶端蓝条拖动即可移动窗口，这样你可以一直放大到满屏幕。（提示：许多Windows程序都可以这样操作）。将波形全部选中，可以执行“Scan”（扫描）操作（提示：不选中不能扫描！），将整段波形的总频谱显示出来。图6就是上述扫频的总频谱曲线。 图6 点击“Advanced”（高级）按扭，即可打开几个高级设置选项，如图7。 图7 在“Reference”（参考电平）栏可以填入任意值来作为参考电平。而“FFT Size”（FFT样本数）可以设置FFT分析的样本数值，即将每秒长度的波形分成若干份来分析。当然数值越高，频率分辨率越高，最高可以设到65536（这时可以将48 KHz取样的波形精确到0.732 Hz的步长来分析）。滤波类型选择窗口可以选择五种FFT分析滤波窗口类型。不同的窗口具有不同的特性，可以参考软件帮助文件使用，一般我们用“Blackmann-Harris”即可。点击“Copy to Clipboard”按扭可以将频谱分析数据拷贝到剪贴板。然后你可以将它粘贴到其它软件中进行处理，例如微软的Excel电子表格软件就可以很好地处理。不过这时我们一般不要将“FFT Size”设得太大，否则数据量庞大，处理不便。 3. 解读频谱分析结果 你是否对上述扫频频谱分析结果感到迷惑不解？明明我们产生扫频时设定的波形幅度是恒定的，为什么分析结果却成了随频率增加而衰减？要揭开这个迷团，必须对FFT频谱分析的实质有深入的了解。 与传统的模拟频谱分析仪不同，计算机FFT频谱分析是基于“能量累积”的计算而得到的，由标准的FFT计算公式就可以看到它是一个相对于时间的积分公式。对于对数扫频这样频率成分比例随时间变化的信号，后期分析是针对整段波形的，其结果就是谱线幅度由该频率波形所占时间比例来决定，因此产生上述的结果。如果扫频是线性扫描的，结果自然就是一条水平直线。这是Adobe Audition的后期分析特点。其优点是对硬件要求低而可以慢慢分析，得出精确的分析结果。如果用实时分析，精确分析对硬件速度要求是比较高的。我们应该用“能量”的观点来解读分析结果。即频谱曲线指示出一段信号中各频点的能量分布情况。对此我们要有清醒的认识，否则会做出错误的判断，得到错误的结论。特别的对于音乐信号，高频段所占能量比例一般不大，却可能出现幅度相当大的尖峰。 如果是实时分析模式（即“频谱显示”模式的样子，可惜精确分析时不具备该功能，要得到精确的实时分析结果，还需要用到本系列软件的下一个更专业的软件），对数扫频与线性扫频结果就是一样的，只不过扫描速度有差别而已，跟模拟频谱仪的等带宽滤波分析一样。如果各信号成分是同时给出的，并且是均匀分布的，例如粉红噪声、白噪声、复合音、调频信号，实时分析与后期分析的结果就一样了。 4. 频谱分析示例 了解了软件的操作技巧和分析特征，有助于充分了解实践中的分析结果。现在就让我们来做几个常见波形的频谱分析实验。图8是100Hz三角波的频谱。奇数倍的谐波幅度以-12dB/oct（每倍频程-12dB）的斜率衰减。 图8 图9是100Hz方波的频谱。奇数倍的谐波幅度以-6dB/oct（每倍频程-6dB）的斜率衰减。 图9 图10为粉红噪声频谱。频率成分是连续的，以-3dB/oct（每倍频程-3dB）的斜率衰减。 图10 再看看调制波形的频谱。用《妙用Adobe Audition：万能信号发生器》一文中介绍的方法生成基频1000Hz、调制频率和调制范围50Hz的调制波形，频谱特性图11。这是一个调频/调幅波形的频谱。可以看到实际发生了基波与调制频率的二、三次谐波调制，如果调制范围选得大，谐波将增加很多，频率组件的幅度对比也会发生很大变化。 图11 图12是过零调幅波形的频谱。频谱成分很纯，只有基频加减调制频率得到的两个值。 图12 到这里我们必须澄清一个问题，即标准的调频、调幅波到底是怎样的？为什么上述生成的调频、调幅波没有给出纯粹的单频调制结果？根据电子学的相关知识，对于调频波，是不可能产生纯粹的单频调制的，只能靠缩小调制带宽的方法来尽量抑制谐波调制（调制带宽与调制频率的比值称为调制系数，模拟调频广播实用中远小于1），但结果是调制频率与载波频率的幅度比大幅缩小，效率降低。图13就是将上述波形的调制范围缩小到5Hz时的频谱。谐波调制成分少了，但信号/载波的比率已经降低到-24dB以下。 图13 实际应用中，不可能为了抑制谐波调制而无限制地缩小调制范围，因为那样必然造成信噪比的急剧下降，结果反而更坏。因此必然是权衡、妥协和优选而得到一个折衷的方案。你肯定对调频广播中特有的“沙沙”噪音印象深刻吧，这很大部分就是由于存在高次谐波失真而造成的。但是对于调幅波，理论指出确实是可以产生纯粹的单频调制的。这说明我们以前产生调幅波的方法有问题。为此笔者认真反思，找到了正确的调幅波产生方法。在产生“过零调幅波”时，将第二次的调制频率设定“DC Offset”（直流偏置）为50%至100%，然后执行“调制”选项，将得到纯粹的调幅波。如图14，波形看起来跟以前的方法产生的差不多。 图14 但是频谱却有区别，见图15，只有基频和基频加减调制频率得到的两个频率成分。这才是真正的标准调幅波。（这时也就将软件选项命令的涵义澄清了：“Overlap(mix)”就是“重叠混合”，不具备调幅功能，虽然用调频波混合的方法可以产生不严格的调幅波；而“Modulate”才是真正的调幅命令。） 图15 图16是复合音的频谱。这时实际上根本没有发生调制，只不过是简单的混合。这也正是测试互调失真时用复合音信号的原因所在，本身不存在调制，才能更好地测量调制产生的失真。 图16 再看看脉冲频谱。图17是一个宽度为20微秒的单脉冲波形。极限放大到单取样点显示。 图17 它的频谱曲线是连续的，平直地延伸到40KHz以上，如图18。这就是声学测量中用短脉冲测试频响的根据。而且它有一个非常大的优点：可以用一个时间窗口来滤除反射波，在普通环境中得到类似于消声室的结果。 图18 5. 频谱对比分析 如果我们想对比两个或几个波形的频谱特征，该怎么办呢？不必发愁，Adobe Audition为你考虑得很周到！看到频谱分析窗口右上角的“Hold”字样和“1、2、3、4”四个按扭了吧，它们就是为你锁定谱线对比显示而设计的！ 打开一段波形例如上述的扫频信号，打开频谱分析窗口，点击波形窗口的一点，频谱分析窗口马上显示出该点频谱分析的结果。点击任一个“Hold”键，频谱曲线将以该键对应的颜色锁定。点击波形另一点，得到另一个频谱曲线，再点击另一个“Hold”键，将其锁定……这样将四个频谱曲线锁定后，还能够显示另一条“活”的频谱曲线。图19是任意选定上述扫频波形中四点频谱曲线锁定后并显示另一条频谱曲线的情况。 图19 另外一种操作方法是锁定一条频谱曲线，然后打开另外一个波形来进行频谱分析，频谱曲线将在同一窗口对比显示，这样你就可以进行多达五个频谱曲线的对比研究了。打开多个波形而且正确显示频谱对比的前提条件是：它们的取样频率必须相同。否则虽然也能够锁定频谱曲线，但对应的频率标尺将发生变化，失去对比的准心。图20是包含声卡本底噪声、频率响应、互调失真、总谐波失真四个频谱曲线对比的图例。 图20 6. RMAA测试信号分析 在此前RMAA测试软件的介绍中，笔者曾提到RMAA的测试信号特征，其实就是根据Adobe Audition的频谱分析结果得出的结论（当然包括软件作者在帮助文件中的说明），现在就让我们一起看个究竟。将RMAA测试信号保存为WAV文件，用Adobe Audition打开，波形如图21： 图21 第一段为校准/同步信号，为一段1000 Hz纯音。第二段为频响测试信号，从波形看像白噪声，其实并不是。频谱分析结果如图22： 图22 可以看到频谱是不连续的，各频率间幅度关系也不平衡，这是为了接近实际的音乐平均频谱而专门设计的。正因为如此，RMAA的频响分析才需要用录制信号的频谱与原始频谱比较而得出频响曲线。而如果用标准的白噪声信号测试，只需直接显示录制信号的频谱，因为白噪声信号的频谱本身是一条水平直线，比较不比较没有什么差别。第三段为静音，用来测试本底噪声。第四段为-60dB的1000 Hz纯音信号，用来测试动态范围。该段电平低，需要大幅放大才能看清，如图中圆角方框内所示。第五段为0dB的1000 Hz纯音信号，用来测试总谐波失真。第六段为互调失真测试信号，它和总谐波失真测试信号都是可以自由设定的。图23是软件默认的测试信号频谱： 图23 第七段为通道分离度测试信号。看起来与频响测试信号一样，实际上有区别，如图24所示，这里各频率成分的幅度是一样的。 图24 可以看到，波形显示（时域分析）和频谱显示（频域分析）是反映信号特征的两个重要手段，二者结合将对全面了解信号特征起到强有力的作用。实际上对于双声道信号，还有一个重要的研究手段——相位特性测量，Adobe Audition也可以做得很好，放到下一篇结合Adobe Audition的编辑功能讲解。

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20-20

太好了
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