数字平板电视从业基础知识.pdf

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1、 数字平板电视从业基础知识数字平板电视从业基础知识 Digital TV Solution 本文档综合行业产品的综合基础知识，更多资讯可 自行通过网路获取（非部门专业基础概念） CVT 5/7/2009 视频基础概念视频基础概念 彩色三要素彩色三要素 何谓彩色三要素？它们各由什么决定？ 答：彩色三要素即反映彩色光的亮度、色调、色饱和度。其中亮度是由彩色光的总能量 决定，色调则是由彩色光的波长决定，而色饱和度则是反映彩色光中含有的白光比例。 三基色原理三基色原理 三基色原理的主要内容是什么？ 答：三基色原理的主要内容为： 自然界的所有彩色几乎都可用三种基色按一定的比例混合而成； 反之， 任何彩色

2、也可 以分解为比例不同的三种基色。 三种基色必须是互相独立的，即任一基色不能由另两种基色混合而成。 用三基色混合成的彩色，其色调和饱和度皆由三基色的比例决定。 混合色的亮度等于参与混色的基色亮度的总和。 加色法加色法 色光三原色加色法原理 人的眼睛是根据所看见的光的波长来识别颜色的。 可见光谱中的大部分颜色可以由三 种基本色光按不同的比例混合而成， 这三种基本色光的颜色就是红 （Red） 、 绿 （Green） 、 蓝 （Blue）三原色光。这三种光以相同的比例混合、且达到一定的强度， 就呈现白色（白光） ； 若三种光的强度均为零， 就是黑色（黑暗） 。这就是加色法原理，加色法原理被广泛应用于

3、 电视机、监视器等主动发光的产品中。 颜料三原色减色法原理 而在打印、印刷、油漆、绘画等靠介质表面的反射被动发光的场合， 物体所呈现的颜 色是光源中被颜料吸收后所剩余的部分， 所以其成色的原理叫做减色法原理。 减色法原理 被广泛应用于各种被动发光的场合。 在减色法原理中的三原色颜料分别是青（Cyan） 、品红 （Magenta）和黄（Yellow） 。 彩电为什么选用红、绿、蓝三种基色？彩电为什么选用红、绿、蓝三种基色？ 答：彩色电视机中选用红、绿、蓝三种颜色作为三基色的理由是： AMTC 人眼对红（R） 、 绿 （G） 、蓝 （ B）三种彩色比较敏感。 由 R、G、B 可以合成自然界中几乎所

4、有的彩色。 人类眼睛的色觉人类眼睛的色觉 人类眼睛的色觉，具有特殊的特性，早在上世纪初，Young（1809）和 Helmholtz（1824） 就提出了视觉的三原色学说，即：视网膜存在三种视锥细胞，分别含有对红、绿、蓝三种光 线敏感的视色素， 当一定波长的光线作用于视网膜时， 以一定的比例使三种视锥细胞分别产 生不同程度的兴奋，这样的信息传至中枢，就产生某一种颜色的感觉。 70年代以来，由于实验技术的进步，关于视网膜中有三种对不同波长光线特别敏感的 视锥细胞的假说，已经被许多出色的实验所证实。例如：有人用不超过单个视锥直径的细 小单色光束，逐个检查并绘制在体（最初实验是在金鱼和蝾螈等动物进行

5、，以后是人）视锥 细胞的光谱吸收曲线， 发现所有绘制出来的曲线不外三种类型， 分别代表了三类光谱吸收特 性不同的视锥细胞，一类的吸收峰值在420nm 处，一类在534nm 处，一类在564nm 处，差 不多正好相当于蓝、绿、红三色光的波长。与上述视觉三原色学说的假设相符。用微电极 记录单个视锥细胞感受器电位的方法， 也得到了类似的结果， 即不同单色光所引起的不同视 锥细胞的超极化型感受器电位的大小也不同，峰值出现的情况符合于三原色学说。 于是， 在彩色显示器还没有发明的时候， 人类已经懂得使用三原色光调配出所有颜色的 光。并不是说三原色混合后产生了新的频率的光，而是给人眼睛的感觉是这样。 在显

6、示器发明之后， 从黑白显示器发展到彩色显示器， 人们开始使用发出不同颜色的光 的荧光粉（CRT，等离子体显示器） ，或者不同颜色的滤色片（LCD） ，或者不同颜色的半导 体发光器件（OLED 和 LED 大型全彩显示牌）来形成色彩，无一例外的选择了 Red,Green,Blue 这3种颜色的发光体作为基本的发光单元。通过控制他们发光强度，组合出了人眼睛能够感 受到的大多数的自然色彩。 计算机显示彩色图像的时候也不例外，最终显示的时候，要控制一个像素中 Red,Green,Blue 的值，来确定这个像素的颜色。计算机中无法模拟连续的存储从最暗到最亮 的量值，而只能以数字的方式表示。于是，结合人眼

7、睛的敏感程度，使用3个字节（3*8位） 来分别表示一个像素里面的 Red,Green 和 Blue 的发光强度数值，这就是常见的 RGB 格式。 我们可以打开画图板，在自定义颜色工具框中，输入 r,g,b 值，得到不同的颜色。 视频信号格式视频信号格式(SD/HD) 所谓标清，是物理分辨率在720p 以下的一种视频格式。720p 是指视频的垂直分辨率为 720线逐行扫描。具体的说，是指分辨率在400线左右的 VCD、DVD、电视节目等“标清”视频 格式， 即标准清晰度。 而物理分辨率达到720p 以上则称作为高清, （英文表述 High Definition） AMTC 简称 HD。关于高清的

8、标准，国际上公认的有两条：视频垂直分辨率超过720p 或1080i；视频 宽纵比为16：9。 所谓全高清（FULL HD） ，是指物理分辨率高达19201080显示（包括1080i 和1080P） ，其 中 i（interlace）是指隔行扫描；P（Progressive）代表逐行扫描，这两者在画面的精细度上 有着很大的差别，1080P 的画质要胜过1080i。对应地把720称为标准高清。很显然，由于在 传输的过程中数据信息更加丰富，所以1080在分辨率上更有优势，尤其在大屏幕电视方面， 1080能确保更清晰的画质。 扫描方式扫描方式 隔行扫描：隔行扫描：(Interlaced) 该技术最先由

9、 IBM 在其8514A 显示器上推出， 其原理是在对显示屏进行扫描时， 先扫描 奇数行，再扫描偶数行，扫描两遍的结果才组成一幅完整的图象。这种扫描方式容易实现， 成本较低， 但是在分辨率达到800600或更高时， 这种扫描方式下的图象会有很大的闪烁感， 容易使操作者眼睛疲劳。一般大屏幕彩色显示器都不采用这种扫描方式。 逐行扫描：逐行扫描：(Non-Interlaced) 逐行扫描针对隔行扫描方式的缺陷， 后来又推出了逐行扫描方式， 这种方式是按顺序(不 跳行)地扫描输出，一次扫描完毕就组成一幅图象。显示画面没有闪烁的感觉，因此更适合 高分辨率下使用，但是对显示器的扫描频率和视频率带宽也提出了

10、较高的要求。很明显，扫 描率越高， 刷新速度越快， 显示就越稳定。 现在所有的大屏幕彩显都采用的是逐行扫描方式。 逐行隔行显示：逐行隔行显示： 显示管的电子枪扫描可分为隔行（Interlace）和逐行（non- Interlace）两种。逐行显示 是顺序显示每一行。 隔行是指每隔一行显示一行到底后再返回显隔行示刚才未显示的行， 显 示器在低分辨率下其实也是逐行显示的， 只有在分辨率增高到一定程度才改为隔行显示。 在 相同的刷新频率下， 隔行显示的图像会比逐行显示闪烁和抖动的更为厉害。 不过如今生产的 显示器几乎已没有隔行的了。 视频基本参数视频基本参数 亮度亮度 液晶电视的亮度（Brightn

11、ess）指的是屏幕亮度，是液晶电视在白色画面之下可达到的 AMTC 最大明亮程度， 单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称 nits。 由于液晶电视是靠背光源提供照明光 线的，因此提高屏幕亮度主要是通过提高背光源亮度来实现的。 对比度对比度 液晶电视对比 度（Contrast） 定义是： 同一点最亮时(白色)与最暗时(黑色)的亮度的比值， 高的对比度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度。对比度是液晶显示技术的弱项， 液晶电视的背光源是持续发光的， 而液晶面板也不可能完全阻隔光线， 因此要实现全黑的画 面非常困难， 这必然会影响显示色彩层次的丰富程度。 对比度是直接体现该液晶电视能否体 现丰富

12、的色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好，图像的锐利程度就越高，图 像也就越清晰。如果对比度不够，画面会显得暗淡，缺乏表现力。对于液晶电视来讲，常见 的对比度标称值还区分为原始对比度和动态对比度两种， 一般动态对比度值是原始对比度值 的3-8倍。 饱和度饱和度 色度是色彩调整的一个重要项目，有的也叫色饱和度。色度的高低决定色彩的浓艳，喜 欢浓郁色彩，色度可以调高些，而喜欢淡雅风格的， 色度不宜过高。色度过低，会失去色彩， 色度过高，色彩过分浓艳，也无法观看。 色调色调 不同的性格阅历和身份， 对色彩的风格有着完全不同的取向， 这时可以通过调整色调来 改善。不同的电影大片也有不同的色彩风

13、格，怀旧片、言情片、青春片、战争片，各自有不 同的色彩风格，不同的导演也喜欢不同的色彩风格，在欣赏电影大片的时候，可以根据不同 的影片，在菜单中调整相应的色调。 锐度锐度 锐度，有时也叫“清晰度”，它是反映图像平面清晰度和图像边缘锐利程度的一个指标。 如果将锐度调高，图像平面上的细节对比度也更高，看起来更清楚。比如，在高锐度的 情况下，不但画面上人脸的皱纹、斑点更清楚，而且脸部肌肉的鼓起或凹下也可表现得栩栩 如生。在另一种情况下，即垂直方向的深色或黑色线条，或黑白图像突变的地方，在较高锐 度的情况下，线条或黑白图像突变的交接处，其边缘更加锐利，整体画面显得更加清楚。因 此，提高锐度，实际上也就

14、是提高了清晰度，这是人们需要的、好的一面。 但是，并不是将锐度调得越高越好。如果将锐度调得过高，则会在黑线两边出现白色线 条的镶边，图像看起来失真而且刺眼。这种情况如果出现在块面图像上，图像就会显得严重 失真，不堪入目。比如，这种情况出现在不大的人脸图像上，就会不但在人脸的边缘出现白 DRAFT 色镶边，而且在发际、眉毛、眼眶、鼻子、嘴唇这些黑色和阴影部位边上出现白色镶边，看 起来很不顺眼。 可见， 锐度太高虽然提高了清晰度， 但又会使图形走样， 同样不是一件好事。 所以，为了获得相对清晰而又真实的图像，锐度应当调得合适。 一般的来说，尼康相机的锐度高些，佳能的柔些。各有千秋，看需要了。 其中

15、电视的菜单里也有锐度这个选项，范围是0-100。你要是调到60以上屏幕会显示的 很“白”但是效果不是很理想，调到30以下那视觉上也不是很好，建议调节范围在30-50之间。 色温色温 每个人对色彩都有着不同的喜好，有人喜欢浓艳的色彩，有人喜爱淡雅的色彩；有人喜 爱日系夸张的风格，有人喜爱飞利浦9系列沉稳的风格。不同的色彩风格，除了由电视本身 风格决定外，还可以在使用中自己进行调整和设定。色温的调整是一个重要的方面。 人们将一黑体加热到不同温度所发出的光色来表达一个光源的颜色， 叫做一个光源的颜 色温度，简称色温。例如：光源的颜色与黑体加热到6500K 所发出的光色相同，则此光源的 色温就是650

16、0K。电视机常见的色温有5000K、6500K、9300K 等，色温越高，颜色越偏蓝， 属于冷色调。色温越低，颜色偏红，属于暖色调，可根据个人的喜好或节目本身的色彩风格 确定相应的色温。 白平衡白平衡 白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念， 通过它可以解决色彩还原和色调处理的一 系列问题。 白平衡是随着电子影像再现色彩真实而产生的， 在专业摄像领域白平衡应用的较 早，现在家用电子产品（家用摄像机、数码照相机）中也广泛地使用，然而技术的发展使得 白平衡调整变得越来越简单容易， 但许多使用者还不甚了解白平衡的工作原理， 理解上存在 诸多误区。 它是实现摄像机图像能精确反映被摄物的色彩状况， 有手

17、动白平衡和自动白平衡 等方式。 许多人在使用数码摄像机拍摄的时候都会遇到这样的问题： 在日光灯的房间里拍摄的影 像会显得发绿， 在室内钨丝灯光下拍摄出来的景物就会偏黄， 而在日光阴影处拍摄到的照片 则莫名其妙地偏蓝，其原因就在于“白平衡”的设置上。 伽马校正伽马校正 现实世界中几乎所有的 CRT 显示设备、摄影胶片和许多电子照相机的光电转换特性都 是非线性的。这些非线性部件的输出与输入之间的关系（例如，电子摄像机的输出电压与场 景中光强度的关系，CRT 发射的光的强度与输入电压的关系）可以用一个幂函数来表示，它 的一般形式是： 输出(输入) 式中的 (gamma)是幂函数的指数，它用来衡量非线

18、性部件的转换特性。这种特性称为 DRAFT 幂-律(power-law)转换特性。按照惯例，“输入”和“输出”都缩放到01之间。其中，0表示黑 电平，1表示颜色分量的最高电平。对于特定的部件，人们可以度量它的输入与输出之间的 函数关系，从而找出 值。 实际的图像系统是由多个部件组成的， 这些部件中可能会有几个非线性部件。 如果所有 部件都有幂函数的转换特性，那么整个系统的传递函数就是一个幂函数，它的指数 等于 所有单个部件的 g 的乘积。如果图像系统的整个 1，输出与输入就成线性关系。这就意 味在重现图像中任何两个图像区域的强度之比率与原始场景的两个区域的强度之比率相同， 这似乎是图像系统所追

19、求的目标：真实地再现原始场景。但实际情况却不完全是这样。 当这种再生图像在“明亮环境”下， 也就是在其他白色物体的亮度与图像中白色部分的亮 度几乎相同的环境下观看时， 1的系统的确可使图像看起来像“原始场景”一样。但是某 些图像有时在“黑暗环境”下观看所获得的效果会更好， 放映电影和投影幻灯片就属于这种情 况。在这种情况下， 值不是等于1而通常认为 g 1.5，人的视角系统所看到的场景就 好像是“原始场景”。根据这种观点，投影幻灯片的 值就设计为1.5左右，而不是1。 视频提升处理技术视频提升处理技术 3D Comb filter 梳状滤波器梳状滤波器 梳状滤波器是由许多按一定频率间隔相同排列

20、的通带和阻带， 只让某些特定频率范围的 信号通过，由于其特性曲线象梳子一样，故称为梳状滤波器。梳状滤波器被用于分离色度信 号的两个正交分量 U 色差信号与 V 色差信号，一般由延时、加法器、减法器、带通滤波器 组成。对于静止图像，梳状滤波在帧间进行，即三维梳状滤波或3D 梳状滤波器。对活动图 像，梳状滤波在帧内进行，即二维梳状滤波或2D 梳状滤波器。除特殊要求的场合外，大多 数的液晶电视采用行延迟的梳状滤波器与带通滤波器级联，构成 Y、C 分离方案就可获得满 意的图像质量。 使用梳状滤波器可以使图像质量明显提高， 解决了色串亮及亮串色造成的干 扰光点、花纹，消除了 U、V 混迭造成的彩色边缘蠕

21、动，消除了亮、色镶边。 De-interlace 去交错亦称反交错 （deinterlacing）是将交错式（即隔行扫描） （interlace）影像讯号 转换为渐进式（逐行扫描） （progressive）影像讯号的一种方法。 因为装置处理速度以及频宽的限制下，广播电视系统，例如 NTSC 或是 PAL，都是使用 交错式讯号取代渐进式讯号。但是现代新型的显示设备例如液晶显示器、电浆显示器、数位 投影机或是数位微型反射镜（DLP）等，都只支持逐行扫描（progressive scan） ，因此在这些 设备上需要有去交错的功能以将交错式讯号转换为逐行信号。 DRAFT DCR 所谓动态对比度，

22、指的是液晶显示器在某些特定情况下测得的对比度数值， 例如逐一测 试屏幕的每一个区域，将对比度最大的区域的对比度值，作为该产品的对比度参数。不同厂 商对于动态对比度的测量方法可能也不尽相同， 但其本质也万变不离其宗。 动态对比度与真 正的对比度是两个不同的概念， 一般同一台液晶显示器的动态对比度是实际对比度的3-5倍。 所以，动态对比度也不过就是厂商所玩的数字游戏，并没有实际意义。 DNR 3D 数字降噪功能能够降低弱信号图像的噪波干扰。由于图像噪波的出现是随机的，因 此每一帧图像出现的噪波是不相同的。3D 数字降噪通过对比相邻的几帧图像，将不重叠的 信息（即噪波）自动滤出，从而显示出比较纯净细

23、腻的画面。 DCDi 方向性关联的隔行扫描技术 DCDi（Direction Correlational Deinterlacing）是美国 Sage 公 司所属的 Faroudja 公司的专利 Faroudia 视频处理技术。通常标准的隔行扫描视频信号通过 逐行扫描显示设备时，图像边缘会产生变形，DCDi 技术能够消除这种变形，获得更光滑、 更自然的视频图像效果。 去毛刺技术（Deinterlacing）探测和处理静态图象时与对动态画面不同，且不如后者有 效。特别是当一页画面中两者同时存在时，就会造成较明显的30Hz 的频闪，画面不再是融 合的，而是彼此遮盖，引起视觉的不适宜感。但 Faro

24、udja DCDi 技术却可正确处理静态区域， 带来流畅，无频闪的画面。 此外，DCDi 技术融入3:2下拉电影模式，产生每5张视频区里就有2张转换的电影图片， 改善了交叉色，消除了运动图像的锯齿现象。 3:2/2:2 Pull down 电影模式电影模式 3:2/2:2 Pull down 模式基于逐行扫描技术上进行的，针对以电影胶片为最初拍摄素材媒 介的 NTSC 视频软件的一种视频信号再生技术。 大部分的 DVD 电影和其他以视频信号媒体记 载的电影的播放都是先经过胶片影像到视频信号的转换。 原来的使用电影胶片拍摄的过程中 拍摄速度是24帧/秒。在电影院播放时按每格放2次的原理实现48帧

25、/秒的速率，这就是实现 2:2Pull Down 对应模式。另外，由于液晶电视常规的屏幕刷新频率为60Hz，播放 DVD 的时候 按照第一格分两场，第二格分三场，第三格分两场，第四格分三场的顺序转换成60场（30 帧）/秒的长度，但由于采用的是隔行扫描技术，这60场都是不完整的262.5线的图像，而且 每第2、3个帧都会出现图像重叠混淆的情况，使图像的细节模糊甚至丢失。并且最终的图像 DRAFT 实际清晰度只有262.5线。在采用3:2 Pull Down 逐行扫描技术时，变换后产生的每一个场都 是完整的带有483扫描线的图像，而且每播放的是60场与图像帧一样的完整图像，没有任何 细节被丢失或

26、模糊化，全程的图像清晰度均为483线。 MEMC 插帧倍频运算技术插帧倍频运算技术 运动预估及运动补偿(MEMC)，在原有画面显示的每两帧画面中增加一帧，缩短每帧之 间的显示时间，使液晶电视的响应时间得到了双倍提高，将屏幕显示的刷新频率从原有的 60Hz 提升到120HZ，彻底解决了液晶电视存在的闪烁、拖尾问题，消除了快速运动画面的图 像边缘模糊现象，修正了人眼视觉暂留形成的“错觉”，有效提高了画面稳定性。 FRC FRC（帧频控制技术）全称 Frame Rate Control 即在后续的帧刷新时显示了不同的亮度 级，从而将每个基本色（R、G、B）深度扩展至8 bit（位） ，将颜色深度扩展

27、至24位，使显 示色彩更加丰富靓丽。 使用帧频控制（FRC）方法可以使每屏图像的象素刷新多次。它使用时间混合色度，而 不是使用抖动时的空间方式。 如果显示一个图像花费的时间被细分成帧， 象素可以在帧的切 换过程中在较暗的和较亮的色度间切换， 从而产生中间色度。 四个帧可以产生三个中间色度。 这种设计的优点是可以不降低图像的分辨率。 120Hz 技术技术 120Hz 技术，其实就是就是对电视图像信号进行倍频插帧的一项技术，即将原50-60Hz 场频改变为120Hz。 具体措施可以是“插场”技术方式，也可以以“插频”的技术方式实现。前者是在原图像的 画面中插入无图像的黑场或灰场， 以增加场频， 而

28、后者是依据画面场景内容以及前后图像的 相关性，选取关联点进行动态点对点像素预估，重新产生一幅亮度、对比度和连续性更为精 确的智能画面，插进前后图像之间，使场频提高一倍。 中国的电视信号是50Hz 的，所以在中国用的倍频技术的电视都是100Hz 的。 24P 24P 技术的不足 虽然24P 影院效果被现在的厂商炒的很热，但就算购买了24P 的平板电视上、高清 BD 碟机，就意味着观看电影节目时一定能获得最佳的效果么？答案当然是 NO。 24P 技术之所在被电影行业广泛使用至今，并非是因为它在技术上和效果上有多先进。 24P 对于电影行业来说，完全是成本和效果的妥协产物：电影的拍摄需要大量胶片，胶

29、片在 DRAFT 最初也不是一种便宜的物资。 而在每秒24幅底片的拍摄速度下， 画面的流畅度基本能够满足 要求，这才是24P 被广泛采用的主要原因。 这个道理和玩游戏时很类似，游戏 FPS 太低画面必然会不流畅 因此，24P 的电影在记录静态画面或者变化幅度较小的画面时，并不会带来动态清晰度 的损失。而一旦遇到快速运动的影像，就会导致画面出现跳跃、抖动的问题。这也是24P 技 术难以解决的一个难点。 因此就算搭建了全套24P 的视频系统， 用户在家观看大片时仍然有可能遇到画面流畅程 度不足的问题。因此可以说，24P 技术并不能让消费者真正的看到非常流畅、稳定、高清晰 的运动画面，而只能是将影院

30、的那种感觉比较真实的还原出来。 如何打造完美的影院视频系统 对于一套家庭影院系统而言，如果想得到最佳的影片观看效果，24P 播放可以说仅仅是 一个方面。电视的动态清晰度提升技术、影院效果的画面优化模式、定位精准的多声道系统 都能对更好的欣赏影片带来很大帮助。而在24P 技术之上，现在业界又出现了不少效果更佳 优秀的电影-电视转换方式。 5:5 pull down 技术的效果要好于3:2 pull down 例如5:5pull down 技术，就是在2:3pull down 的基础上结合120Hz 电视发展而来。5:5 pull down 时，每一帧电影画面会重复显示5次，每次显示1/120秒。

31、也就是说一秒钟24帧的电影 画面在电视上被显示了120帧，尽管只有24张不一样的帧，但是却实现了画面播放速度的完 美转化。 DRAFT 索尼的 Motionflow 技术就支持对24P 格式视频的插帧 在5:5pull down 技术出现之后，又有厂商在它的基础上，推出了基于运动预测/修正 ME/MC 技术的插帧技术。这种技术并不会像5:5pull down 那样只是将24P 的每一帧重复显示 5次，而是在每一帧中间插入由电路系统计算出来的新帧，最后通过面板显示出来后，不仅 实现了播放速率的统一，还增加了运动画面的流畅感，减少了快速运动画面在24P 播放速度 中常见的抖动、闪烁问题，对于搭建完

32、美的家庭影院视频系统非常有益。 音频基础概念音频基础概念 音频技术指标音频技术指标 声音输出功率声音输出功率 为了能够播放声音， 液晶电视一般都带有至少两个内置音箱。 声音输出功率决定音箱能 够发出多大的声强。根据国际标准，功率有额定功率(RMS：正弦波均方根)与瞬间峰值功率 (PMPO 功率)两种方式标注。额定功率是指在额定范围内，驱动一个8欧姆扬声器规定了波形 持续模拟信号，在有一定间隔并重复一定次数后，扬声器不发生任何损坏的最大电功率；而 瞬间峰值功率则是指扬声器在短时间内所能承受的最大功率。 目前市面上的液晶电视的音箱功率一般为2-10W。 失真度失真度 英文名称：Distortion

33、 失真有多种：谐波失真、互调失真、相位失真等等。我们平常所 DRAFT 说的失真度的技术术语为总谐波失真，英文为：Total Harmonic Distortion，简称 THD。 一般在多媒体音箱的功放电路上，THD 的指标是指在 fo1KHz 正弦波输入，功率在1/2 额定输出功率时的总谐波失真，这个指标我们可以很容易地做到0.5%以下。但是，当音量开 大，功放的功率达接近额定功率时，THD 会开始急剧增加，这主要是由于电源功率的限制， 使功放输出出现了削波现象，也就是我们所说的削波失真，这个时候它是 THD 中的最主要 成分。 谐波失真是由放大器的非线性引起的， 失真的结果是使放大器输出

34、产生了原信号中没 有的谐波分量，使声音失去了原有的音色，严重时声音会发破、刺耳。多媒体音箱的谐波失 真在标称额定功率时的失真度均为10%，要求较高的一般应该在1%以下。谐波失真还有奇、 偶次之分，人们通过试验和分析发现：奇次谐波使人烦躁不爱听，而少量的偶次谐波则能使 音色更好听。 频响与瞬态响应频响与瞬态响应 频响， 指音响设备的增益或灵敏度随信号频率变化的情况， 用通频带宽度和带内不均匀 度表示（如优质功放的频响1Hz200kHzldB） 。带宽越宽，高、低频响应越好：不均匀度越 小，频率均衡性能越好。通常，30Hz150Hz 低频使声音有一定厚度基础，150Hz500Hz 中 低频使声音有

35、一定力度，300Hz500Hz 中低频声压过分加强时，声音浑浊，过分衰减时，声 音乏力；500Hz5kHz 中高频使声音有一定明亮度，过分加强时，声音生硬；过分衰减时， 声音散、飘；5kHz10kHz 高频段使声音有一定层次、色彩；过分加强时，声音尖刺；过分 衰减时，声音暗淡、发闷。按此规律，可根据各种听感，定量调节音响系统的频响效果。瞬 态响应， 是指音响系统对突变信号的跟随能力。 实质上它反映脉冲信号的高次谐波失真大小， 严重时影响音质的透明度和层次感。 瞬态响应常用转换速率 V/s 表示，指标越高，谐波失真越小。如，一般放大器的转换 速率10V/s。 信噪比信噪比 信噪比，表示信号与噪声

36、电平的分贝差，用 S/N 或 SNR（dB）表示。噪声频率的高低， 信号的强弱对人耳的影响不一样。通常，人耳对48kHz 的噪声最灵敏，弱信号比强信号受 噪声影响较突出。而音响设备不同，信噪比要求也不一样，如 Hi-Fi 音响要求 SNR70dB， CD 机要求 SNR90dB。 声道分离度和平衡度声道分离度和平衡度 声道分离度， 是指不同声道间立体声的隔离程度， 用一个声道的信号电平与串入另一声 道的信号电平差来表示。这个差值越大越好。一般要求 Hi-Fi 音响分离度50dB。声道平衡 度，是指两个声道的增益、频响等特性的一致性。否则，将造成声道声象的偏移。 DRAFT 声音听觉理论声音听觉

37、理论 由于人耳听觉系统非常复杂， 迄今为止人类对它的生理结构和听觉特性还不能从生理解 剖角度完全解释清楚。所以，对人耳听觉特性的研究目前仅限于在心理声学和语言声学。 人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。在人耳的声域范围内，声音听觉 心理的主观感受主要有响度、音高、音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。其中响度、 音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相位三个物理量的任何复杂的声音，故 又称为声音“三要素”；而在多种音源场合，人耳掩蔽效应等特性更重要，它是心理声学的基 础。下面简单介绍一下以上问题。 声音三要素声音三要素 1响度 响度，又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱

38、程度，主要取决于声波 振幅的大小。声音的响度一般用声压(达因平方厘米)或声强(瓦特平方厘米)来计量，声 压的单位为帕(Pa)，它与基准声压比值的对数值称为声压级，单位是分贝(dB)。对于响度的 心理感受，一般用单位宋(Sone)来度量，并定义 lkHz、40dB 的纯音的响度为1宋。响度的相 对量称为响度级，它表示的是某响度与基准响度比值的对数值，单位为口方(phon)，即当人 耳感到某声音与1kHz 单一频率的纯音同样响时，该声音声压级的分贝数即为其响度级。可 见，无论在客观和主观上，这 两个单位的概念是完全不同的，除1kHz 纯音外，声压级的 值一般不等于响度级的值，使用中要注意。响度是听

39、觉的基础。正常人听觉的强度范围为 0dB140dB(也有人认为是-5dB130dB)。固然，超出人耳的可听频率范围(即频域)的声音， 即使响度再大，人耳也听不出来(即响度为零)。但在人耳的可听频域内，若声音弱到或强到 一定程度，人耳同样是听不到的。当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此时的声音强度称为 “听阈”。一般以1kHz 纯音为准进行测量，人耳刚能听到的声压为0dB(通常大于03dB 即有 感受)、声强为10-16W/cm2 时的响度级定为0口方。而当声音增强到使人耳感到疼痛时，这 个阈值称为“痛阈”。仍以1kHz 纯音为准来进行测量，使 人耳感到疼痛时的声压级约达到 140dB 左右。 实

40、验表明，闻阈和痛阈是随声压、频率变化的。闻阈和痛阈随频率变化的等 响度曲线(弗莱彻芒森曲线)之间的区域就是人耳的听觉范围。通常认为，对于1kHz 纯音， 0dB20dB 为宁静声， 30dB-40dB 为微弱声， 50dB70dB 为正常声， 80dB100dB 为响音声， 110dB130dB 为极响声。而对于1kHz 以外的可听声，在同一级等响度曲线上有无数个等效 的声压频率值，例如，200Hz 的30dB 的声音和1kHz 的10dB 的声音在人耳听起来具有相同 的响度，这就是所谓的“等响”。小于0dB 闻阈和大于140dB 痛阈时为不可听声，即使是人耳 最敏感频率范围的声音，人耳也觉察

41、不到。人耳对不同频率的声音闻阈和痛阈不一样，灵敏 度也不一样。 人耳的痛阈受频率的影响不大， 而闻阈随频率变化相当剧烈。 人耳对3kHz5kHz 声音最敏感，幅度很小的声音信号都能被人耳听到，而在低频区(如小于800Hz)和高频区(如 大于5kHz)人耳对声音的灵敏度要低得多。响度级较小时，高、低频声音灵敏度降低较明显， 而低频段比高频段灵敏度降低更加剧烈，一般应特别重视加强低频音量。通常200Hz-3kHz 语音声压级以60dB70dB 为宜，频率范围较宽的音乐声压以80dB90dB 最佳。 DRAFT 2音高 音高也称音调，表示人耳对声音调子高低的主观感受。客观上音高大小主要 取决于声波基

42、频的高低，频率高则音调高，反之则低，单位用赫兹(Hz)表示。主观感觉的音 高单位是“美”， 通常定义响度为40方的1kHz 纯音的音高为1000美。 赫兹与“美”同样是表示音 高的两个不同概念而又有联系的单位。 人耳对响度的感觉有一个从闻阈到痛阈的范围。 人耳 对频率的感觉同样有一个从最低可听频率20Hz 到最高可听频率别20kHz 的范围。 响度的测量 是以1kHz 纯音为基准，同样，音高的测量是以40dB 声强的纯音为基准。实验证明，音高与 频率之间的变化并非线性关系，除了频率之外，音高还与声音的响度及波形有关。音高的变 化与两个频率相对变化的对数成正比。不管原来频率多少，只要两个40dB

43、 的纯音频率都增 加1个倍频程(即1倍)，人耳感受到的音高变化则相同。在音乐声学中，音高的连续变化称为 滑音，1个倍频程相当于乐音提高了一个八度音阶。根据人耳对音高的实际感受，人的语音 频率范围可放宽到80Hz-12kHz，乐音较宽，效果音则更宽。 3音色 音色又称音品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。声音波形的基频所产生 的听得最清楚的音称为基音， 各次谐波的微小振动所产生的声音称泛音。 单一频率的音称为 纯音，具有谐波的音称为复音。每个基音都有固有的频率和不同响度的泛音，借此可以区别 其它具有相同响度和音调的声音。 声音波形各次谐波的比例和随时间的衰减大小决定了各种 声源的音色特征，其包络

44、是每个周期波峰间的连线，包络的陡缓影响声音强度的瞬态特性。 声音的音色色彩纷呈，变化万千，高保真(HiFi)音响的目标就是要尽可能准确地传输、还 原重建原始声场的一切特征，使人们其实地感受到诸如声源定位感、空间包围感、层次厚度 感等各种临场听感的立体环绕声效果。 另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称 音长，是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长；反之则短。从以上主观描 述声音的三个主要特征看，人耳的听觉特性并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后，除 了基音外，还会产生各种谐音及它们的和音和差音，并不是所有这些成分都能被感觉。人耳 对声音具有接收、选择、分析、判断响度、音高和

45、音品的功能，例如，人耳对高频声音信号 只能感受到对声音定位有决定性影响的时域波形的包络(特别是变化快的包络在内耳的延 时)，而感觉不出单个周期的波形和判断不出频率非常接近的高频信号的方向；以及对声音 幅度分辨率低，对相位失真不敏感等。这些涉及心理声学和生理声学方面的复杂问题。 人耳的掩蔽效应人耳的掩蔽效应 掩蔽效应指人的耳朵只对最明显的声音反应敏感， 而对于不敏感的声音， 反应则较不为 敏感。例如在声音的整个频率谱中，如果某一个频率段的声音比较强，则人就对其它频率段 的声音不敏感了。应用此原理，人们发明了 mp3等压缩的数字音乐格式，在这些格式的文 件里， 只突出记录了人耳朵较为敏感的中频段声

46、音， 而对于较高和较低的频率的声音则简略 记录， 从而大大压缩了所需的存储空间。 在人们欣赏音乐时， 如果设备对高频响应得比较好， 则会使人感到低频响应不好，反之亦然。 DRAFT 等响度等响度 声音实际响度和人耳实际感受的响度并不完全呈线性关系， 在小音量的时候， 人耳对中 高频的听觉会有生理性衰减， 音量越小， 这种衰减越明显。 为了在小音量的时候保持人耳听觉相对大音量时高低频段 听觉的等响度效果， 有些前级放大器插入了等响度效果电路， 原理是在小音量的时候适当提 升中高频段放大比例，达到人耳听感的一致性。每个人的等响度曲线是不同的，平衡不同人 的等响度特性，可以大致得出人类不同响度下的等

47、响度曲线。 混响混响 室内声源停止发声后,由于房间边界面或其中障碍物使声波多次反射或散射而产生声音 延续的现象。 声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物 吸收一些这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我 们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间 这种现象叫做混响， 这段时间叫做混响时 间混响时间的长短是音乐厅、剧院、礼堂等建筑物的重要声学特性。 哈斯效应哈斯效应 当两个强度相等而其中一个经过延迟的声音同时到聆听者耳中时，如果延迟在30ms 以 内，听觉上将感到声音好像只来自未延迟的声源，并不感到经延迟的声源存在。当延迟时间

48、超过30ms 而未达到50ms 时，则听觉上可以识别出已延迟的声源存在，但仍感到声音来自未 经延迟的声源。 只有当延迟时间超过 50ms 以后， 听觉上才感到延迟声成为一个清晰的回声。 这种现象称为哈斯效应，有时也称为优先效应。 音频信号格式音频信号格式 LR 模拟接口 模拟接口在音频领域中占有很大的比重。常见的模拟输入、输出接口如：大/小三芯插 头、RCA 唱机型(莲花型)插头、XLR 卡侬式插头等，因为这类接口我们平常用得比较多，也 较为熟悉，在此就不再多说 DRAFT 5.1声道声道 5.1声道已广泛运用于各类传统影院和家庭影院中， 一些比较知名的声音录制压缩格式， 譬如杜比 AC-3（

49、DolbyDigital） 、DTS 等都是以5.1声音系统为技术蓝本的，其中“.1”声道，则 是一个专门设计的超低音声道，这一声道可以产生频响范围20120Hz 的超低音。其实5.1 声音系统来源于4.1环绕，不同之处在于它增加了一个中置单元。这个中置单元负责传送低 于80Hz 的声音信号，在欣赏影片时有利于加强人声，把对话集中在整个声场的中部，以增 加整体效果。相信每一个真正体验过 Dolby AC-3音效的朋友都会为5.1声道所折服。 I2S I2S(InterICSound)总线是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一 种总线标准，该总线专责于音频设备之间的数据传输，广泛应用于各种多媒体系统。它采用 了沿独立的导线传输时钟与数据信号的设计， 通过将数据和时钟信号分离， 避免了因时差诱 发的失真，为用户节省了购买抵抗音频抖动的专业设备的费用。在 ADC、DAC、DSP、CPU 等设备总线中有广泛的应用。 SPDIF 一种是光纤（Optical Digital Output）SPDIF 输出，一般简称为光纤，也叫 Toslink。它是 在机器内部把 SPDIF 数字