音频信号失真简要概述

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使用系统的方法来研究扬声器声音再现的影响，需要在输入端馈入激励信号，可以是人工测试信号，也可以是普通的音频信号；输出端使用麦克风在评估点处测量信号并进行分析。我们会发现，评估点处的再现声与输入信号不同，下图显示了这个黑匣子模型，可以解释输出信号中产生的额外失真成分。

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【线性失真】

线性子系统产生线性失真分量，代表了输出信号与输入信号在小振幅情况下的时不变差异，由驱动单元与箱体谐振、房间影响、以及DSP（对齐、均衡器、分频器）等原因造成。这些线性失真可以通过等效电路和使用集总参数（TS）、模态参数以及几何和材料信息的数值模拟（FEA、BEA）来预测。

【时变失真】

时变子系统产生与激励信号相干但是随时间变化的失真信号，不包含新的频谱成分，往往由换能器特性（线圈发热、老化、疲劳）、声学环境的变化以及音频DSP软件（压缩器、限幅器、机械/热保护系统）引起。在评估线性时变失真时，可以采用热参数模型进行建模预测，也可以测量特定激励信号产生的独特症状。

【常规非线性失真】

非线性系统产生非线性失真信号，该分量与激励信号不相干，但是具有确定性，重复测量步骤可以得到相同的症状。该失真分量还取决于激励信号的幅值大小，如果幅值足够小，这部分失真可忽略不计。常规非线性失真一般与扬声器系统中的几何形状、材料和其他设计标准有关，是可接受的。通常，我们可以利用扬声器的非线性参数（Bl(x)、Kms(x)、L(x)、L(i)等）模型建模进行评估，也可以直接测量输出信号，分析特定症状，如谐波/互调分量、频率响应的变化等。

【不规则失真】

最后一个子系统产生的失真信号与设计目标无关，但与扬声器缺陷引起的不可预测的非线性动力源相关。这些失真与激励信号不相干，失真能量也往往比常规非线性失真小得多，并且不能通过建模实现，因为大多数的缺陷都具有随机性。然而，这类不规则失真有一个独特症状：脉冲性，它的波峰系数要比常规非线性失真高得多。脉冲失真作为高频分量反映在再现音频信号的频谱中，使用低频信号进行激励，就很容易被听到，将显著降低再现声音质，因此很有必要通过测量技术确定此部分失真的根本原因，并加以改善。

以上对音频系统中各失真信号进行了简要概述，接下来我们将根据IEC 60268-21标准逐渐更新介绍各失真成分的测量技术和评估，敬请期待！

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首次发布时间：2024-03-20

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