音频信号分析（中集）
匹配语言信号电平的能力
我们发现被放大的语言电平在实际操作中，一般都被控制在 15-20dB 这样相当窄的范围。并且系统就是按照这样的要求设计的。首先，我们将显示负载为 8 欧姆，输出功率为 100W 的功放，它在输出正弦波和方波信号时不同的能力。注意放大器整个电压驱动边界，可以输出 100W 的正弦波功率，与此同时方波信号的输出功率可以接近 200W 。
为什么此时的评估报告中此放大器的输出功率仅为 100W ？
这是因为所有的放大器的额定功率都是以额定阻抗，输出正弦波信号的最大功率被评估。正弦波最大功率是怎么得出的？从图 15-6 我们可以看出，在正弦波的定义域相对于方波有 3dB 的峰值系数（ peak-to-RMS ratio ），而方波信号的峰值系数是不变的。相对来说，音乐和语音信号主要由各种正弦波复合而成。功率放大器的额定功率是用额定峰值电压乘以 0.707 这个系数后计算得到的。比原先的峰值功率低了 3dB.
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如果我们随意地录 20 秒典型的讲话信号，信号的音频块看起来十分像图 15-7 所示。
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你看到的盘旋在基线附近的黑色区域大部分是平均值。伴随着偶然的比较高的峰值，只有少数信号值能达到表格的上下边框。现在，让我们把这个信号送到额定阻抗 8 欧姆，输出功率 100W 的放大器。如图 15-8 所示。我们把放大器的实际输出电压标记在表格左边的轴上，将近似的平均值信号电压标记在表格右边的的轴上。
在图 15-8 中，清楚地显示了平均值信号输出电压为正负 10V 。而实际上放大器的满输出电压为正负 40V 。正负 10V 与正负 40V 之间有 12dB 的差异，两者的功率比为 16:1 。两者的不同是显然的。让我来说说为什么要这样？为了对输入语言信号提供 100W 的峰值输出能力。[b]前面说过了语言信号有 15 到 20dB 的动态。放大器为了解决这样的问题只能对普通语言信号提供 6.3W 的平均值输出功率。
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为了处理偶然的语言信号峰值，放大器只能以输出 6.3W 的平均值功率运行，否则当大动态信号来临的时候将会发生过载失真。然而，在实际操作过程中可能出现功率不够的状况。我们有两种方法解决这个问题。
A ，用一台更大功率的放大器。例如，一台 200W 的放大器可以提供 12.5W 的平均值输出功率 (12.5W 与 200W 是 -12dB 的关系 ) 。这样虽然能完成工作，但这仍旧是一个没有效率的设计。
B ，对输入信号进行峰值限制。为了让峰平比 (peak-to-average signal ratio) 低于 12dB 。如果我们这样做 , 这台 100W 的放大器可以获得比 A 方案更高的平均值输出功率。
信号峰值限制与调节
图 15-9 显示了输入信号被压缩 3.5dB 后的结果。这样做了以后，随着满输出功率的增加，此刻新的峰值信号可能被抬升。现在普通的信号电平值为 15V 。结果，此时还用 100W 的放大器，对于普通的节目信号有了 14W 的平均值输出。
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我们可以继续延伸一小步上面的峰值限制处理，在 3.5dB 的基础上增加 2.5dB ，对输入信号进行最大值为 6dB 的限制处理。结果见图 15-10，可以明显的看到中间的黑色区域粗壮了许多 。到此，我们对普通信号电平的可利用功率提高到 25W 。
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如果你研究图 15-8 、 15-9 、 15-10 ，你会发现。在这过程中，总共的有用“信号空间”被有效地加倍。图中的黑色区域与信号能量是一种正比例关系，并且，它和人耳察觉到响度有直接联系。
与此同时，峰值电平保持一致。压缩后的信号有一个很明显的特点，那就是他们的峰值变化范围很小，在后面我们将继续介绍。
这时有几个老问题：压缩处理是否对信号有损害？你能否听出被压缩处理的声音？综合答案如下：一个有经验的听者能够识别出压限后的声音是怎样的效果。如果处理的合适，声音听起来不会不真实。压限后声音可以更响，同时可以改进可懂度。
在普通情况下，对于语言信号使用的限制最多为 12dB 。对于音乐信号（不是指CD之类的音源信号），习惯上使用更高程度的限制。加上一定程度的压缩。压缩与限制是相关联的操作。两种电平控制方法相互结合可以将原来相当宽的动态范围变小。在现场扩声中，没有经验的演讲者会使话筒产生高动态范围的电平，这时可以用限制和压缩一前一后的进行处理，使得声音变得平稳。
我们发现被放大的语言电平在实际操作中，一般都被控制在 15-20dB 这样相当窄的范围。并且系统就是按照这样的要求设计的。首先，我们将显示负载为 8 欧姆，输出功率为 100W 的功放，它在输出正弦波和方波信号时不同的能力。注意放大器整个电压驱动边界，可以输出 100W 的正弦波功率，与此同时方波信号的输出功率可以接近 200W 。
为什么此时的评估报告中此放大器的输出功率仅为 100W ？
这是因为所有的放大器的额定功率都是以额定阻抗，输出正弦波信号的最大功率被评估。正弦波最大功率是怎么得出的？从图 15-6 我们可以看出，在正弦波的定义域相对于方波有 3dB 的峰值系数（ peak-to-RMS ratio ），而方波信号的峰值系数是不变的。相对来说，音乐和语音信号主要由各种正弦波复合而成。功率放大器的额定功率是用额定峰值电压乘以 0.707 这个系数后计算得到的。比原先的峰值功率低了 3dB.
如果我们随意地录 20 秒典型的讲话信号，信号的音频块看起来十分像图 15-7 所示。
你看到的盘旋在基线附近的黑色区域大部分是平均值。伴随着偶然的比较高的峰值，只有少数信号值能达到表格的上下边框。现在，让我们把这个信号送到额定阻抗 8 欧姆，输出功率 100W 的放大器。如图 15-8 所示。我们把放大器的实际输出电压标记在表格左边的轴上，将近似的平均值信号电压标记在表格右边的的轴上。
在图 15-8 中，清楚地显示了平均值信号输出电压为正负 10V 。而实际上放大器的满输出电压为正负 40V 。正负 10V 与正负 40V 之间有 12dB 的差异，两者的功率比为 16:1 。两者的不同是显然的。让我来说说为什么要这样？为了对输入语言信号提供 100W 的峰值输出能力。[b]前面说过了语言信号有 15 到 20dB 的动态。放大器为了解决这样的问题只能对普通语言信号提供 6.3W 的平均值输出功率。
为了处理偶然的语言信号峰值，放大器只能以输出 6.3W 的平均值功率运行，否则当大动态信号来临的时候将会发生过载失真。然而，在实际操作过程中可能出现功率不够的状况。我们有两种方法解决这个问题。
A ，用一台更大功率的放大器。例如，一台 200W 的放大器可以提供 12.5W 的平均值输出功率 (12.5W 与 200W 是 -12dB 的关系 ) 。这样虽然能完成工作，但这仍旧是一个没有效率的设计。
B ，对输入信号进行峰值限制。为了让峰平比 (peak-to-average signal ratio) 低于 12dB 。如果我们这样做 , 这台 100W 的放大器可以获得比 A 方案更高的平均值输出功率。
信号峰值限制与调节
图 15-9 显示了输入信号被压缩 3.5dB 后的结果。这样做了以后，随着满输出功率的增加，此刻新的峰值信号可能被抬升。现在普通的信号电平值为 15V 。结果，此时还用 100W 的放大器，对于普通的节目信号有了 14W 的平均值输出。
我们可以继续延伸一小步上面的峰值限制处理，在 3.5dB 的基础上增加 2.5dB ，对输入信号进行最大值为 6dB 的限制处理。结果见图 15-10，可以明显的看到中间的黑色区域粗壮了许多 。到此，我们对普通信号电平的可利用功率提高到 25W 。
如果你研究图 15-8 、 15-9 、 15-10 ，你会发现。在这过程中，总共的有用“信号空间”被有效地加倍。图中的黑色区域与信号能量是一种正比例关系，并且，它和人耳察觉到响度有直接联系。
与此同时，峰值电平保持一致。压缩后的信号有一个很明显的特点，那就是他们的峰值变化范围很小，在后面我们将继续介绍。
这时有几个老问题：压缩处理是否对信号有损害？你能否听出被压缩处理的声音？综合答案如下：一个有经验的听者能够识别出压限后的声音是怎样的效果。如果处理的合适，声音听起来不会不真实。压限后声音可以更响，同时可以改进可懂度。
在普通情况下，对于语言信号使用的限制最多为 12dB 。对于音乐信号（不是指CD之类的音源信号），习惯上使用更高程度的限制。加上一定程度的压缩。压缩与限制是相关联的操作。两种电平控制方法相互结合可以将原来相当宽的动态范围变小。在现场扩声中，没有经验的演讲者会使话筒产生高动态范围的电平，这时可以用限制和压缩一前一后的进行处理，使得声音变得平稳。