在數(shù)字音頻播放系統(tǒng)中，音頻毛刺和信號丟失無疑是最令人困擾的問題之一。當(dāng)一個設(shè)備丟失一個采樣點(diǎn)時，這意味著什么？這意味著一個采樣點(diǎn)被跳過，從那一刻起，整個波形在時間上向左平移了一個采樣瞬間。如果播放設(shè)備丟失了音頻采樣，根據(jù)丟失的采樣數(shù)量和發(fā)生位置，由此產(chǎn)生的不連續(xù)性可能會導(dǎo)致毛刺，這種毛刺可能非常刺耳，或者說，會讓聽者感到不悅。因此，驗證設(shè)備能否長時間穩(wěn)定播放信號，是很常見的需求。APx500 軟件為此提供了兩種不同的工具：在序列模式(Sequence Mode) 下，您可以使用測量記錄器(Measurement Recorder)；在工作臺模式(Bench Mode) 下，您可以使用記錄器(Recorder)。*

*APx500軟件為英文版，下文將使用英文表述：

序列模式 - Sequence Mode

工作臺模式 - Bench Mode

測量記錄器 - Measurement Recorder

記錄器 - Recorder

Sequence Mode

—— Measurement Recorder：

Bench Mode —— Recorder：

為了捕捉毛刺和信號丟失，我們通常推薦使用Bench Mode 下的 Recorder。Sequence Mode 的 Measurement Recorder 也可以使用，但總體而言，Bench Mode 的 Recorder 更為優(yōu)越。

要理解其原因，請參考我們之前關(guān)于 Bench Mode與 Sequence Mode 對比的文章：《工作臺模式與序列模式》。在Bench Mode Recorder與Sequence Mode Measurement Recorder的對比中，差異可能相當(dāng)明顯。

Sequence Mode Measurement Recorder 通過執(zhí)行非重疊 (non-overlapped)的 FFT 來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其單個分析長度等于所選讀數(shù)速率的倒數(shù)。如果選擇每秒 1 個讀數(shù)的速率，那么每秒就會執(zhí)行一次頻率分辨率為 1 Hz 的 FFT。這項技術(shù)有幾個重要的注意事項需要立即指出：首先，由于 FFT 實際上是對采集周期內(nèi)的能量進(jìn)行 RMS 平均，因此隨著讀數(shù)速率的降低，對快速瞬態(tài)的敏感度也會降低。其次，采集過程是非重疊的，并且 FFT 會進(jìn)行加窗處理。因此，如果一個毛刺恰好發(fā)生在采集區(qū)間的開始或結(jié)束處，窗函數(shù)會衰減或降低測量對其的敏感度。

相比之下，Bench Mode Recorder 通過對傳統(tǒng)模擬測量電路的數(shù)字模擬來處理每一個音頻采樣，甚至包括對過沖和儀表動態(tài)特性的仿真。雖然為了獲得穩(wěn)定、可靠且可重復(fù)的測量結(jié)果，抑制儀表動態(tài)特性通常是可取的，但在嘗試檢測毛刺、信號丟失和其他瞬態(tài)時，情況并非如此，因為這些時變非線性特性正是我們需要的。最后，通過在時域進(jìn)行分析，有效的讀數(shù)速率可以高得多。

讓我們用一個實際例子來探討這個問題：一個采樣率為 48 kHz、幅度為 -6 dBFS 的 1 kHz 正弦波。我們創(chuàng)建了一個每秒丟失一次采樣的信號。在前10秒，信號丟失發(fā)生在零點(diǎn)穿越處。在接下來的10秒，信號丟失發(fā)生在正弦波的峰值處。

RMS Level隨時間的變化 – 2 Readings/s – Sequence Mode 與 Bench Mode：

單個丟失的采樣點(diǎn)對總信號能量的貢獻(xiàn)非常小。因此，檢查 RMS 電平并非檢測它們的最佳方法。然而，在這里您可以立即看到 Sequence Mode 和 Bench Mode 之間的對比。Sequence Mode 在 500ms 的周期內(nèi)對信號進(jìn)行積分，單個丟失的采樣點(diǎn)被簡單地平均掉了。相比之下，在 Bench Mode 中，即使是單個采樣點(diǎn)也足以產(chǎn)生可檢測到的波動，盡管幅度很小。

如果我們將讀數(shù)速率增加到最大值，差異會變得更加明顯。

RMS 電平隨時間的變化 – Sequence Mode 下 20 Readings/s vs. Bench Mode 下 250 Readings/s：

在兩種不同模式支持的最大讀數(shù)速率下，Bench Mode 可以捕捉到這些毛刺。Sequence Mode 的結(jié)果顯示了一些非常微小的波動，但粗心的觀察者很容易將其誤認(rèn)為是噪聲。

通常，在測試毛刺和信號丟失時，最好使用的結(jié)果是 THD+N。一個丟失或畸變的音頻采樣點(diǎn)實際上是一個脈沖。聽起來就像是咔噠聲。它們會產(chǎn)生一個寬帶響應(yīng)，因此會對設(shè)備的失真產(chǎn)生負(fù)面影響。所以，讓我們用相同的采樣信號來探討 THD+N。

THD+N 比率隨時間的變化 – 2 Readings/s – Sequence Mode 與 Bench Mode：

在這個較低的讀數(shù)速率下，結(jié)合我們對測試信號的了解來對比這兩種技術(shù)是很有趣的。在前 10秒，毛刺發(fā)生在零點(diǎn)穿越處，而在接下來的 10秒，它發(fā)生在正弦波的峰值處。在 Sequence Mode 中，當(dāng)信號丟失在零點(diǎn)穿越處時，其對噪聲的貢獻(xiàn)被 500 ms 的積分時間平均掉了。而 Sequence Mode 可以檢測到在正弦波峰值處的信號丟失，因為這部分能量貢獻(xiàn)要大得多。相比之下，Bench Mode 既能檢測到零點(diǎn)穿越處的信號丟失，也能檢測到正弦波峰值處的信號丟失。

在各自的最大讀數(shù)速率下，Bench Mode 和 Sequence Mode 都能檢測到所有的信號丟失。

在嘗試檢測毛刺和信號丟失時，既可以使用Bench Mode Recorder，也可以使用Sequence Mode Measurement Recorder。然而Bench Mode Recorder更為靈敏。無論使用哪種功能，THD+N都是最有可能顯示毛刺的結(jié)果。為了最大化 THD+N 結(jié)果的靈敏度，我們建議將分析儀的Notch Tuning Mode（陷波器調(diào)諧模式）設(shè)置為Fixed Frequency（固定頻率），并輸入預(yù)定的測試信號頻率。此外，如果使用 Bench Mode Recorder，請確保取消勾選 “Make Settled Readings”（進(jìn)行穩(wěn)定讀數(shù)）復(fù)選框。