音频指标.docx

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音频指标

动态范围

开放分类：

物理、硬盘、声学、音响知识

∙

英文名称：

Dynamicrange

简介

    动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，又指一个多媒体硬盘播放器输出图像的最亮和最暗部分之间的相对比值。

单位为分贝（dB）。

一般性能较好的音响系统的动态范围在100（dB）以上。

频响范围

开放分类：

物理、概念、数码产品

频响范围概述

　　频响范围的全称是频率响应范围，也叫频率特性。

频率响应是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围，以及在此范围内信号的变化量称为频率响应。

人类听觉所能达到的范围大约在20Hz-20KHz，目前成熟的耳机工艺都已达到了这种要求。

在额定的频率范围内，输出电压幅度的最大值与最小值之比，以分贝数（dB）来表示其不均匀度。

普通功放的频率响应为20Hz-20000Hz约（+/-）l-3dB；优质功放的频率响应为20Hz-20kHz约+/-0.1dB。

　　从声学的角度来说，声音是以波的形式存在并传播的。

而波是振荡的，波的单位是Hz（每秒钟振荡的次数），因此这也就成了声音的一个单位。

声波的Hz数值越小，声音就越响，Hz值越大，声音就越小。

从人耳的结构而言，理论上最轻听到20000Hz的声音（但在现实生活中几乎很少存在），而一些动物则可以挺高更高Hz数的声音，如狗据称可以听到50000Hz。

MD机频率范围

　　MD机的频率范围在一定程度上指的是产品可以播放的响度范围，目前常见的是20－20，000Hz，但是实际上真的到了最大值或者是最小值，人耳实际上都是无法接受的。

音箱的频响范围

　　音箱的频响范围是指该音箱在音频信号重放时，在额定功率状态下并在指定的幅度变化范围内音箱所能重放音频信号的频响宽度。

通俗的说，就是音箱所能发出的最低音和最高音之间的范围。

一般来说放大器在规定的功率状况下，在频率的高、低端增益分别下降-3dB，两点之间的频带宽度称为该放大器的频响范围。

耳机的频响范围

　　耳机的频响范围是指耳机能够放送出的频带的宽度，优秀的耳机频响宽度可达5Hz-40000Hz，而人耳的听觉范围仅在20Hz-20000Hz。

值得注意的是界定频响宽度的标准是不同的，例如以低于平均输出幅度的1/2为标准或低于1/4为标准，这显然是不一样的。

一般的生产商是以输出幅度降低1/2为标准测出频响宽度，这就是说以-3dB为标准，但是由于所采用的测试标准不同，有些产品是以-10dB为标准测量的。

这是实际上是等于低于正常值1/16下为标准测量的。

因此频响宽度大大展宽。

用户在选购时应注意不同品牌的耳机的频响宽度可能有不同的测试标准。

频响范围的虚标

　　所谓频响范围，指的是频率响应范围。

在音箱、耳机等音频回放设备中一般会有标注20Hz-20KHz类似这样的一个数字范围的指标，此即是指该设备可以回放的有效频率范围。

当然，与之相对应的是，人耳理论上可听到的声波范围也是20Hz-20KHz。

于是，就出现了该款产品完全恰合人听音感受的假象。

但实际上，这是将“频率范围”和“频响范围”混作一谈，单纯20Hz-20KHz的频率范围没有任何意义。

　　在音响产品中，与频率相关的一般会有两个参数，一个是在-6dB下的频率范围（Frenquencyrange），而另一个是±3dB下的频率响应（Frenquencyresponse）。

对于目前市场中主流2.1音箱来说，它们无论如何都不可能达到低频20Hz的频率，甚至100Hz以下都很难控制。

如果一款产品的频响参数是可信的，那么从低频部分看，60Hz甚至70Hz的底限并不能说明这款产品品质不好。

同理，能够将高频延伸到18KHz，这款产品也足够出色了。

更何况，人耳并不一定能听到这个频率的声音。

　　对于频率范围，标注20Hz-20KHz并无出格，理论上只要回放设备对相应频率的信号有响应即可以为在其频率范围内。

从这个角度，甚至低于20Hz或者高于20KHz也不奇怪，因为这组数据和声强无关。

当然，扬声器对这个频率段的信号有响应并不代表其能够真实地还原声音，更大的可能是其还原的是不相关的“信息”甚至噪声。

　　而作为频响范围，规范的标注方法必须在这个频率范围后有声强度大小的条件范围，例如60Hz-20KHz（±3dB），否则该频率响应曲线是没有意义的。

目前的情况是，大家很少会在音箱或者耳机产品后面看到这样与声音强度相关的标注。

　　另一个值得注意的倾向是，在许多人认识到20Hz-20KHz的频响范围是完全不可信之后，有些“聪明”的音箱厂商从另一个角度来解决这个问题，他们开始把这个频响范围刻意的调整一下。

例如，把低频调整到30Hz或者40Hz，把高频调整到18KHz，想通过这样的数字游戏来赢得大家的信任。

但是，对于一款普通的2.1产品来说，20Hz和40Hz对它们来说有什么不同，同样是无法实现的一个频率。

　　耳机是一个比音箱更加夸张标注“频响范围”的产品。

一款产品动不动就可以超过20Hz-20KHz。

例如某品牌耳机频响范围标注的是5Hz-30KHz，这就夸张到可笑的地步了，也许，一个50mm直径的大震膜可以带来较低的频率，甚至低于20Hz的震动。

但是5Hz，这意味着这片震膜要正确的表现出每秒5下的一个震动，实在有些不可思议。

而30KHz的高频，更是无从谈起。

正因为有了这组数据，我们也看到更多的相关资料这么写道：

更宽的频响范围，适合还原SACD、DVDAudio等高保真音乐。

音视频编解码技术之音频编码基本概念介绍

上一篇/下一篇 2008-01-2210:

55:

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音频编码基本概念介绍

自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。

PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。

1-1什么是采样率和采样大小（位/bit）

声音其实是一种能量波，因此也有频率和振幅的特征，频率对应于时间轴线，振幅对应于电平轴线。

波是无限光滑的，弦线可以看成由无数点组成，由于存储空间是相对有限的，数字编码过程中，必须对弦线的点进行采样。

采样的过程就是抽取某点的频率值，很显然，在一秒中内抽取的点越多，获取得频率信息更丰富，为了复原波形，一次振动中，必须有2个点的采样，人耳能够感觉到的最高频率为20kHz，因此要满足人耳的听觉要求，则需要至少每秒进行40k次采样，用40kHz表达，这个40kHz就是采样率。

我们常见的CD，采样率为44.1kHz。

光有频率信息是不够的，我们还必须获得该频率的能量值并量化，用于表示信号强度。

量化电平数为2的整数次幂，我们常见的CD位16bit的采样大小，即2的16次方。

采样大小相对采样率更难理解，因为要显得抽象点，举个简单例子：

假设对一个波进行8次采样，采样点分别对应的能量值分别为A1-A8，但我们只使用2bit的采样大小，结果我们只能保留A1-A8中4个点的值而舍弃另外4个。

如果我们进行3bit的采样大小，则刚好记录下8个点的所有信息。

采样率和采样大小的值越大，记录的波形更接近原始信号。

1-2有损和无损

根据采样率和采样大小可以得知，相对自然界的信号，音频编码最多只能做到无限接近，至少目前的技术只能这样了，相对自然界的信号，任何数字音频编码方案都是有损的，因为无法完全还原。

在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的WAV文件中均有应用。

因此，PCM约定俗成了无损编码，因为PCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM也只能做到最大程度的无限接近。

我们而习惯性的把MP3列入有损音频编码范畴，是相对PCM编码的。

强调编码的相对性的有损和无损，是为了告诉大家，要做到真正的无损是困难的，就像用数字去表达圆周率，不管精度多高，也只是无限接近，而不是真正等于圆周率的值。

1-3为什么要使用音频压缩技术

要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。

一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2=1411.2Kbps。

我们常说128K的MP3，对应的WAV的参数，就是这个1411.2Kbps，这个参数也被称为数据带宽，它和ADSL中的带宽是一个概念。

将码率除以8,就可以得到这个WAV的数据速率，即176.4KB/s。

这表示存储一秒钟采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的音频信号，需要176.4KB的空间，1分钟则约为10.34M，这对大部分用户是不可接受的，尤其是喜欢在电脑上听音乐的朋友，要降低磁盘占用，只有2种方法，降低采样指标或者压缩。

降低指标是不可取的，因此专家们研发了各种压缩方案。

由于用途和针对的目标市场不一样，各种音频压缩编码所达到的音质和压缩比都不一样，在后面的文章中我们都会一一提到。

有一点是可以肯定的，他们都压缩过。

1-4频率与采样率的关系

采样率表示了每秒对原始信号采样的次数，我们常见到的音频文件采样率多为44.1KHz，这意味着什么呢？

假设我们有2段正弦波信号，分别为20Hz和20KHz，长度均为一秒钟，以对应我们能听到的最低频和最高频，分别对这两段信号进行40KHz的采样，我们可以得到一个什么样的结果呢？

结果是：

20Hz的信号每次振动被采样了40K/20=2000次，而20K的信号每次振动只有2次采样。

显然，在相同的采样率下，记录低频的信息远比高频的详细。

这也是为什么有些音响发烧友指责CD有数码声不够真实的原因，CD的44.1KHz采样也无法保证高频信号被较好记录。

要较好的记录高频信号，看来需要更高的采样率，于是有些朋友在捕捉CD音轨的时候使用48KHz的采样率，这是不可取的！

这其实对音质没有任何好处，对抓轨软件来说，保持和CD提供的44.1KHz一样的采样率才是最佳音质的保证之一，而不是去提高它。

较高的采样率只有相对模拟信号的时候才有用，如果被采样的信号是数字的，请不要去尝试提高采样率。

1-5流特征

随着网络的发展，人们对在线收听音乐提出了要求，因此也要求音频文件能够一边读一边播放，而不需要把这个文件全部读出后然后回放，这样就可以做到不用下载就可以实现收听了。

也可以做到一边编码一边播放，正是这种特征，可以实现在线的直播，架设自己的数字广播电台成为了现实

2-1PCM编码

PCM脉冲编码调制是PulseCodeModulation的缩写。

前面的文字我们提到了PCM大致的工作流程，我们不需要关心PCM最终编码采用的是什么计算方式，我们只需要知道PCM编码的音频流的优点和缺点就可以了。

PCM编码的最大的优点就是音质好，最大的缺点就是体积大。

我们常见的AudioCD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。

2-2WAVE

这是一种古老的音频文件格式，由微软开发。

WAV是一种文件格式，符合PIFFResourceInterchangeFileFormat规范。

所有的WAV都有一个文件头，这个文件头音频流的编码参数。

WAV对音频流的编码没有硬性规定，除了PCM之外，还有几乎所有支持ACM规范的编码都可以为WAV的音频流进行编码。

很多朋友没有这个概念，我们拿AVI做个示范，因为AVI和WAV在文件结构上是非常相似的，不过AVI多了一个视频流而已。

我们接触到的AVI有很多种，因此我们经常需要安装一些Decode才能观看一些AVI，我们接触到比较多的DivX就是一种视频编码，AVI可以采用DivX编码来压缩视频流，当然也可