1kHZ,0dB的测试信号

topwon

1kHZ,0dB的测试信号 [复制链接]

 

网上看到一个这样的问题，看看大家的见解是怎样的：
问 在对DVD和音频设备进行测试时，通常要用到一个测试信号，1kHZ,0dB的信号，这个信号的具体定义是什么，为什么要以它作为测试信号？换算成伏特又是多少？

chunyang

1KHz是音频中人耳比较敏感的一个整数数值，作为测试信号源的频率选择，取整会比较方便。
0dB是信号强度，对应的电压大约是0.775V。其来历是在600欧姆负载上1mW功率对应的电压，而600欧姆是“线路输出（Line Out）接口”的标准，即“线路输出”接口的输出阻抗标准为600欧姆。“线路输出”接口是音频前置放大器的输出接口标准，也是音频功率放大器的输入接口标准。

topwon

比如，一个测试音频文件标注为 1kHZ,0dB ，请问播放出来的音频波形是怎样的？

constant

测试音频文件1k，播放出来的当然是标准的正弦波了。。。。。。。。。。。。。

chunyang

topwon 发表于 2019-5-9 16:27
比如，一个测试音频文件标注为 1kHZ,0dB ，请问播放出来的音频波形是怎样的？

正弦波。

topwon

幅度是多少？

shaorc

chunyang 发表于 2019-5-9 16:03
1KHz是音频中人耳比较敏感的一个整数数值，作为测试信号源的频率选择，取整会比较方便。
0dB是信号强度， ...

而600欧姆是“线路输出（Line Out）接口”的标准，即“线路输出”接口的输出阻抗标准为600欧姆。

chunyang老师 这个600欧姆的参数我前几天还读到过
600欧姆是指 line out 信号输出后 接收对象的总阻抗吧？

topwon

再具体一点吧。比如一台MP3播放器，我卡里的文件是“1kHZ,0dB.mp3”,用示波器观察lineout接口波形，先假设是空载的情况，正弦波的峰峰值就是2.2V（0.775Vrms）吗？

topwon

或者，反过来另一个问题，要生成这个 1kHZ,0dB 的音频文件，是不是把幅度调到峰峰值2.2V（0.775Vrms）送入ADC后就可以了呢？

cruelfox

topwon 发表于 2019-5-9 17:12
再具体一点吧。比如一台MP3播放器，我卡里的文件是“1kHZ,0dB.mp3”,用示波器观察lineout接口波形，先假设 ...

不对，MP3文件表达的是数字信号。 数字信号和电压没有绝对的对应关系。
此处 0dB 应当是 0dBFS, 即最大幅度量化的正弦信号。

chunyang

shaorc 发表于 2019-5-9 17:01
而600欧姆是“线路输出（Line Out）接口”的标准，即“线路输出”接口的输出阻抗标准为600欧姆。

chun ...

是线路输出接口的输出阻抗，即“线路输出”这个信号源的内阻。从阻抗匹配原则讲，其负载阻抗也应该是600欧姆，这时可以得到最大的输出功率耦合。

chunyang

topwon 发表于 2019-5-9 17:12
再具体一点吧。比如一台MP3播放器，我卡里的文件是“1kHZ,0dB.mp3”,用示波器观察lineout接口波形，先假设 ...

0.775V是600欧姆负载上得到1mW功率时对应的电压，显然是有效值，峰值可取1.1V，而2.2V是峰-峰值。用示波器观察MP3播放器的输出可未必是该数值，因为MP3播放器一般都是带有功放的，并非是线路输出接口。如果输出接口确实是线路输出，那也要接600欧姆负载后播放基准音频文件时得到2.2V的峰-峰值。

chunyang

topwon 发表于 2019-5-9 17:14
或者，反过来另一个问题，要生成这个 1kHZ,0dB 的音频文件，是不是把幅度调到峰峰值2.2V（0.775Vrms）送入A ...

要生成1kHz 0dB的基准MP3信号，用常规信号发生器做信号源的话，要求必须在600欧姆输出阻抗下调节输出信号至2.2V峰-峰值。如果输出阻抗不是600欧姆，可以在后级输入合成阻抗为600欧姆时，调节输出至2.2V峰-峰值。但这么做得有个前提，后级MP3录制系统必须是符合线路输入接口标准和特定录制灵敏度的标准设备，录制系统不标准，结果就不标准，随便弄个ADC可不行。

chunyang

之所以要制定这个标准，是为了不同厂家以及不同类型的产品互相兼容。比如传统的组合音响，分音源设备、前置放大器、功率放大器和音箱等，这些产品可能来自不同的生产厂家。而音源设备包括收音头、话筒、磁带卡座、唱片机、CD机等，各设备的输出电平不同，无法统一，直接接功放就有造成声音大小完全无法预知，所以需要一个前置放大器做统一协调，使不同的音源最终都输出同一大小的电平，这个同一大小的电平就是标准的1kHz 0dB。不同音源有自己的基准1kHz发生器定义，因载体不同比如唱片、磁带、CD等，原始1kHz信息显然各自不同，但设计前置放大器时会通过控制不同音源通道增益的办法使放大后的信号大小完全相同，这样随便用个符合标准的功放都可以轻松互相替代，不至于打开开关后声音小到听不清，也至于大到吓一跳。
到了数字时代，数字音频设备是对传统模拟设备的继承，自然要兼容传统标准，只是现在的音频设备往往已经整体集成化，根本没有什么独立的前置放大器，数字音源也高度统一，所以没接触过传统组合音频设备的年轻人不大好理解也很正常。不过，在数字音频设备内部，与1kHz 0dB基准可就关系大了，这关系到电路的具体设计。比如，自己设计一个MP3录音笔，你怎么知道录制生成的文件在别的播放器上声音正常而不是过大或过小？那就需要通过标准测试。弄个1kHz标准音源，在特定的声压下播放，然后用你的录音笔在特定的位置上录制，生成的文件再拿去与标准基准文件比对，或者用标准播放器播放，与标准文件的误差足够小，或者在标准播放器上输出的电平是0dB，那么才说明你的设计是合格的。

shaorc

chunyang 发表于 2019-5-9 20:50
是线路输出接口的输出阻抗，即“线路输出”这个信号源的内阻。从阻抗匹配原则讲，其负载阻抗也应该是600 ...

是线路输出接口的输出阻抗，即“线路输出”这个信号源的内阻。

那我可以这么理解了吧，line out输出（即线路输出）它所在的信号源的内阻
好比，我从电脑的耳机插孔中输出的信号 就是线路输出 line out
而信号源内阻（600欧姆）指的就是电脑内部的总阻抗

shaorc

chunyang 发表于 2019-5-9 21:42
之所以要制定这个标准，是为了不同厂家以及不同类型的产品互相兼容。比如传统的组合音响，分音源设备、前置 ...

关于音频播放器（功放）的测试我有两个问题
【1】看到有的测试标准中规定要测量 标准输出失真度
操作是用1kHz 0dB的测试声源对被测目标进行播放，用毫伏表测量输出电压直到达到标准输出电压
那标准输出电压是指什么？

【2】比如电脑 不插耳机可以自己外部功放播音，插耳机后由耳机播音，这是怎么切换的？
插耳机后 是把line out输出引入了耳机直接驱动耳机，耳机相当于扬声器喇叭
那不插耳机功放时，驱动电脑本身扬声器的信号从哪儿来的？

topwon

shaorc 发表于 2019-5-10 08:51
是线路输出接口的输出阻抗，即“线路输出”这个信号源的内阻。

那我可以这么理解了吧，line out输出（ ...

600欧阻抗应该是历史原因（也就是定义dBu时的考虑），PC的lineout如果是600欧输出阻抗的话，你想想接上32欧的耳机，才能获得多大的输出电压和功率？或者PC的lineout输出会识别外部接入的是耳机还是linein设备，然后切换输出幅度或阻抗？一般linein的输入阻抗是10K欧左右。

topwon

cruelfox 发表于 2019-5-9 20:25
不对，MP3文件表达的是数字信号。 数字信号和电压没有绝对的对应关系。
此处 0dB 应当是 0dBFS, 即最大 ...

没被带进沟里。。。。
我认为，这里1kHz 0dB  应该是 1kHz 0dBFS的错误简写。对于音频文件，肯定是数字化编码后了，这里用0dBFS是表示所录制音频的最高幅度达到了数字编码的100%，比如16bit pcm的话，就是7FFFH。换句话说，如果是对1KHz 0.775Vrms的正弦波进行录音，那么所用ADC的输入电压范围就应该设定为0~2.2V，才能实现0dBFS的编码输出。或者反过来，如果我选用的ADC是0~3V的输入电压范围，那么我要制作0dBFS的音频文件，就要调整模拟1KHz的正弦波幅度，达到1.06Vrms  [3/(2*1.414],这样输入信号的峰值正好达到ADC的满量程（也就是100%，也就是0dBFS）。
对于0dBFS输出来说，比如发给下级的DAC，也就是告诉DAC，使出你100%的洪荒之力来输出信号，没有一个绝对值，完全取决于后级电路的输出能力（比如某些普通的DAC芯片此时就会输出3Vpp，而换做12V供电的CLASSD的SE输出就是12Vpp，12V供电的CLASSD的BTL输出就是24Vpp）。

chunyang

shaorc 发表于 2019-5-10 08:51
是线路输出接口的输出阻抗，即“线路输出”这个信号源的内阻。

那我可以这么理解了吧，line out输出（ ...

说“信号源内阻”或者“输出阻抗”都可以，说“内部的总阻抗”，这个可不规范。
另：现在的音频设备，标Line Out的接口，按规范，其输出阻抗应为600欧，但这个要求其实不严，现在的音频系统也很少有自由组合的情况，大众消费品也不是专业设备，所以实际情况可能会很复杂，离散性很大，很多都小于600欧，即标准执行的不严格。但在设计时，还是应该严格遵循标准。

chunyang

shaorc 发表于 2019-5-10 09:03
关于音频播放器（功放）的测试我有两个问题
【1】看到有的测试标准中规定要测量 标准输出失真度
操作是 ...

标准输出电压就是0dB对应的0.775V，但这是对前置输出的要求，大功率功放显然输出电压会4高于这个数值，这时就需要用额外的分压电路进行衰减，衰减到0dB。音频失真度测试仪都有0dB输入接口，另有带输入衰减网络的接口，测试大功率功放时可使用带衰减的输入接口。