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电脑音箱信噪比SNR(DB)相关知识之上篇

Admin | 2009-6-23 13:31:51 | 被阅次数 | 9793

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  什么是信噪比

  信噪比,即SNR(Signal to Noise Ratio)又称为讯噪比,即放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比,常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。一般来说,信噪比越大,说明混在信号里的噪声越小,声音回放的音质量越高,否则相反。信噪比一般不应该低于 70dB,高保真音箱的信噪比应达到110dB以上。

  通俗的说

  信噪比是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。用dB表示。例如,某音箱的信噪比为80dB,即输出信号功率比噪音功率大80dB。信噪比数值越高,噪音越小

  “噪声”的简单定义就是:“在处理过程中设备自行产生的信号”,这些信号与输入信号无关。对于MP3播放器来说,信噪比都是一个比较重要的参数,它指音源产生最大不失真声音信号强度与同时发出噪音强度之间的比率称为信号噪声比,简称信噪比(Signal/Noise),通常以S/N表示,单位为分贝(dB)。对于播放器来说,该值当然越大越好。

  目前MP3播放器的信噪比有60dB、65dB、85dB、90dB、95dB等等,我们在选择MP3的时候,一般都选择60dB以上的,但即使这一参数达到了要求,也不一定表示机子好,毕竟它只是MP3性能参数中要考虑的参数之一。

  指在规定输入电压下的输出信号电压与输入电压切断时,输出所残留之杂音电压之比,也可看成是最大不失真声音信号强度与同时发出的噪音强度之间的比率,通常以S/N表示。一般用分贝(dB)为单位,信噪比越高表示音频产品越好,常见产品都选择60dB以上。

  国际电工委员会对信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63dB,后级放大器大于等于86dB,合并式放大器大于等于63dB。合并式放大器信噪比的最佳值应大于90dB,CD机的信噪比可达90dB以上,高档的更可达110dB以上。信噪比低时,小信号输入时噪音严重,整个音域的声音明显感觉是混浊不清,所以信噪比低于80dB的音箱不建议购买,而低音炮70dB的低音炮同样原因不建议购买。

  信噪比的用途

  另外,信噪比可以是车载功放;光端机;影碟机;数字语音室;家庭影院套装;网络摄像机;音箱……等等,这里所说明的是MP3播放器的信噪比。

  以dB计算的信号最大保真输出与不可避免的电子噪音的比率。该值越大越好。低于75dB这个指标,噪音在寂静时有可能被发现。AWE64 Gold声卡的信噪比是80dB,较为合理。SBLIVE更是宣称超过120dB的顶级信噪比。总的说来,由于电脑里的高频干扰太大,所以声卡的信噪比往往不令人满意。

  图像信噪比

  图象的信噪比应该等于信号与噪声的功率谱之比,但通常功率谱难以计算,有一种方法可以近似估计图象信噪比,即信号与噪声的方差之比。首先计算图象所有象素的局部方差,将局部方差的最大值认为是信号方差,最小值是噪声方差,求出它们的比值,再转成dB数,最后用经验公式修正,具体参数请参看“反卷积与信号复原(邹谋炎)”。

  频信噪比

  音频信噪比是指音响设备播放时,正常声音信号强度与噪声信号强度的比值。当信噪比低,小信号输入时噪音严重,在整个音域的声音明显变得浑浊不清,不知发的是什么音,严重影响音质。信噪比的大小是用有用信号功率(或电压)和噪声功率(或电压)比值的对数来表示的。这样计算出来的单位称为“贝尔”。实用中因为贝尔这个单位太大,所以用它的十分之一做计算单位,称为“分贝”。对于便携式DVD来说,信噪比至少应该在70dB(分贝)以上,才可以考虑。

  信噪比与噪声

  信噪比是音响界公认的衡量音响器材质量水准的一个重要指标,几乎所有的电声器材都会标注这个指标,没有这个指标的器材,要么是一些特制的专用器材设备,要么就是不正规的产品。信噪比、失真率、频率响应这三个指标是音响器材的“基础指标”或“基本特性”,我们在评价一件音响器材或者一个系统水准之前,必须先要考核这三项指标,这三项指标中的任何一项不合格,都说明该器材或者系统存在着比较重大的缺陷。信噪比作为设备、系统的基础指标之一,必须得到应有的高度重视。

  信噪比,英文名称叫做SNR或S/N(SIGNAL-NOICE RATE),是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。这里面的信号指的是来自设备外部需要通过这台设备进行处理的电子信号,噪声是指经过该设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号(或信息),并且该种信号并不随原信号的变化而变化。同样是“原信号不存在”还有一种东西叫“失真”,失真和噪声实际上有一定关系,二者的不同是失真是有规律的,而噪声则是无规律的,这个以后再讲。

  信噪比的计量单位是dB,其计算方法是10LOG(PS/PN),其中Ps和Pn分别代表信号和噪声的有效功率,也可以换算成电压幅值的比率关系:20LOG(VS/VN),Vs和Vn分别代表信号和噪声电压的“有效值”。在音频放大器中,我们希望的是该放大器除了放大信号外,不应该添加任何其它额外的东西。因此,信噪比应该越高越好。

  信噪比的测量及计算

  通过计算公式我们发现,信噪比不是一个固定的数值,它应该随着输入信号的变化而变化,如果噪声固定的话,显然输入信号的幅度越高信噪比就越高。显然,这种变化着的参数是不能用来作为一个衡量标准的,要想让它成为一种衡量标准,就必须使它成为一个定值。于是,作为器材设备的一个参数,信噪比被定义为了“在设备最大不失真输出功率下信号与噪声的比率”,这样,所有设备的信噪比指标的测量方式就被统一起来,大家可以在同一种测量条件下进行比较了。信噪比通常不是直接进行测量的,而是通过测量噪声信号的幅度换算出来的,通常的方法是:给放大器一个标准信号,通常是0.775Vrms或2Vp-p@1kHz,调整放大器的放大倍数使其达到最大不失真输出功率或幅度(失真的范围由厂家决定,通常是10%,也有1%),记下此时放大器的输出幅Vs,然后撤除输入信号,测量此时出现在输出端的噪声电压,记为Vn,再根据10LOG(Vn/Vs)就可以计算出信噪比了。

  这样的测量方式完全可以体现设备的性能了。但是,实践中发现,这种测量方式很多时候会出现误差,某些信噪比测量指标高的放大器,实际听起来噪声比指标低的放大器还要大。经过研究发现,这不是测量方法本身的错误,而是这种测量方法没有考虑到人的耳朵对于不同频率的声音敏感性是不同的,同样多的噪声,如果都是集中在几百到几千Hz,和集中在20KHz以上是完全不同的效果,后者我们可能根本就察觉不到。因此就引入了一个“权”的概念。这是一个统计学上的概念,它的核心思想是,在进行统计的时候,应该将有效的、有用的数据进行保留,而无效和无用的数据应该尽量排除,使得统计结果接近最准确,每个统计数据都由一个“权”,“权”越高越有用,“权”越低就越无用,毫无用处的数据的“权”为0。于是,经过一系列测试和研究,科学家们找到了一条“通用等响度曲线”,这个曲线代表的是人耳对于不同频率的声音的灵敏度的差异,将这个曲线引入信噪比计算方法后,先兆比指标就和人耳感受的结果更为接近了。噪声中对人耳影响最大的频段“权”最高,而人耳根本听不到的频段的“权”为0。这种计算方式被称为“A计权”,已经称为音响行业中普遍采用的计算方式。


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