Audio Performance量測參數的定義

1. Full Scale Voltage

1-1.Analog-to-Analog Input
Analog Input端輸入正玄波,加大正玄波的振幅,直到Analog output輸出正玄波出現飽合 (截波現象),此時的輸入訊號RMS( = Vpi/ 2 )為其Analog InputFull-Scale Voltage,Vfs-in。 對 Analog-to-Analog Output而言:輸入Vfs-i,output端測得的輸出訊號RMS
 (Vfs-out = Vpo/ 2 )

1-2.Digital-to-Analog Output (DAC, Digital-to-Analog Converter)
DAC playback最大的digital PCM data (16-bit stereo unsigned data,data range- 215 ~ (215 -1) , -32768~32767),Analog output測得的輸出RMS(Vdac-fsout)。

1-3.Analog-to-Digital Input (ADC, Analog-to-Digital Converter)
Analog input輸入正玄波,加大正玄波的振幅,直到ADC digital output PCM data的最大 range不再變化(一個16-bit解析度的ADC,其最大輸出range應為 - 215 ~ (215 -1) ),此時的輸入訊號RMS值為其Vadc-fsin。


2. THD (Total Harmonics Distortion ,總諧波失真)
諧波訊號強度與主訊號強度的比值
 物理意義:音質的純淨程度,harmonics強度愈少表示主訊號愈乾淨。 (THD值愈負表示愈佳)

2-1.一個良好的單一頻率玄波訊號其在頻譜上展開主訊號強度遠超過諧波因此其THD值極佳

2-2.一個飽和(截波)的玄波訊號可視為由許多倍頻玄波合成因此在頻譜上展開,將顯示出其成份THD的數學定義計算THD將隨諧波成份增加而變差


3. SNR(Signal-to-Noise Ratio,訊號雜訊比) / DNR(Dynamic Range, 動態響應範圍)
主訊號強度與Noise訊號強度的比值。

物理意義最大可區分訊號與最小可區分訊號的響應範圍。SNR愈高表示愈細微的聲音都可以讓聽者區分出來。 Ex:交響樂的表現
在計算上,SNR只是THD+N的倒數,然而不同之處在於THD+N的主訊號以-3dBFS (相對於full scale voltage0.707)做基準,欲測出harmonics成份;SNR的主訊號以-60dBFS (相對於full scale voltage1/1000)做基準其假設1/1000FS。強度已足夠harmonics成份不計頻譜上除了主訊號成份之外其他均為noise level。


4. Why 0dB gain?
某些device可能藉由壓低/放大訊號來取得量測時較佳的數據,例如:一般而言,DACoutput O P難做,可以將DAC的輸出刻意降低1/2,output OP輸出增加2 倍,以得到較好的DAC performance。為了公平的對不同製造商的device 進行performance的評估,因此以0dB gain做為統一的標準。


5.Frequency Response
人耳Audio band的定義範圍為20Hz ~ 20KHz,為了在此區間獲得穩定的gain不致因衰減或  增加gain的現象造成聽覺上的不適。

5-1.PC2001規範了下列條件:
Sample Rate, Fs=48KHz, FR (-3dB) = 20Hz ~ 19.2KHz
Sample Rate, Fs=44.1KHz, FR (-3dB) = 20Hz ~ 17.6KHz
Pass-band ripple (40Hz ~ 0.4*Fs/2) < +-0.5dBFS

5-2.What is ripple? Why it occurs?
Nyquist theory,在不造成alias現象的前提下,48KHz sample rate最高可sample 24KHzaudio signal,因此濾除高頻的noise變的相當重要,CODEC中以digital filter來濾除24KHz。以上的audio signal,理想上該filter的頻率響應應為一完美的頻譜,然而在欲達成該頻率響應的代價是digital filtertape(乘加器)的數量將非常大CODEC clock rate12.288MHz計算所允許的tape數最多為12.288MHz/48KHz = 256,其所形成digital filter的頻率響應實際情形將出現ripple的現象

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