在數(shù)字音頻播放系統(tǒng)中，音頻毛刺和信號(hào)丟失無(wú)疑是最令人困擾的問(wèn)題之一。當(dāng)一個(gè)設(shè)備丟失一個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)，這意味著什么？這意味著一個(gè)采樣點(diǎn)被跳過(guò)，從那一刻起，整個(gè)波形在時(shí)間上向左平移了一個(gè)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(huì)導(dǎo)致毛刺，這種毛刺可能非常刺耳，或者說(shuō)，會(huì)讓聽(tīng)者感到不悅。因此，驗(yàn)證設(shè)備能否長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定播放信號(hào)，是很常見(jiàn)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(cè)量記錄器(Measurement Recorder)；在工作臺(tái)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(tái)模式 - Bench Mode

測(cè)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(hào)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(qǐng)參考我們之前關(guān)于 Bench Mode與 Sequence Mode 對(duì)比的文章：《工作臺(tái)模式與序列模式》。在Bench Mode Recorder與Sequence Mode Measurement Recorder的對(duì)比中，差異可能相當(dāng)明顯。

Sequence Mode Measurement Recorder 通過(guò)執(zhí)行非重疊 (non-overlapped)的 FFT 來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其單個(gè)分析長(zhǎng)度等于所選讀數(shù)速率的倒數(shù)。如果選擇每秒 1 個(gè)讀數(shù)的速率，那么每秒就會(huì)執(zhí)行一次頻率分辨率為 1 Hz 的 FFT。這項(xiàng)技術(shù)有幾個(gè)重要的注意事項(xiàng)需要立即指出：首先，由于 FFT 實(shí)際上是對(duì)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(duì)快速瞬態(tài)的敏感度也會(huì)降低。其次，采集過(guò)程是非重疊的，并且 FFT 會(huì)進(jìn)行加窗處理。因此，如果一個(gè)毛刺恰好發(fā)生在采集區(qū)間的開(kāi)始或結(jié)束處，窗函數(shù)會(huì)衰減或降低測(cè)量對(duì)其的敏感度。

相比之下，Bench Mode Recorder 通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)模擬測(cè)量電路的數(shù)字模擬來(lái)處理每一個(gè)音頻采樣，甚至包括對(duì)過(guò)沖和儀表動(dòng)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(cè)量結(jié)果，抑制儀表動(dòng)態(tài)特性通常是可取的，但在嘗試檢測(cè)毛刺、信號(hào)丟失和其他瞬態(tài)時(shí)，情況并非如此，因?yàn)檫@些時(shí)變非線性特性正是我們需要的。最后，通過(guò)在時(shí)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(gè)實(shí)際例子來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題：一個(gè)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(gè)每秒丟失一次采樣的信號(hào)。在前10秒，信號(hào)丟失發(fā)生在零點(diǎn)穿越處。在接下來(lái)的10秒，信號(hào)丟失發(fā)生在正弦波的峰值處。

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

單個(gè)丟失的采樣點(diǎn)對(duì)總信號(hào)能量的貢獻(xiàn)非常小。因此，檢查 RMS 電平并非檢測(cè)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(duì)比。Sequence Mode 在 500ms 的周期內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分，單個(gè)丟失的采樣點(diǎn)被簡(jiǎn)單地平均掉了。相比之下，在 Bench Mode 中，即使是單個(gè)采樣點(diǎn)也足以產(chǎn)生可檢測(cè)到的波動(dòng)，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(huì)變得更加明顯。

RMS 電平隨時(shí)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(dòng)，但粗心的觀察者很容易將其誤認(rèn)為是噪聲。

通常，在測(cè)試毛刺和信號(hào)丟失時(shí)，最好使用的結(jié)果是 THD+N。一個(gè)丟失或畸變的音頻采樣點(diǎn)實(shí)際上是一個(gè)脈沖。聽(tīng)起來(lái)就像是咔噠聲。它們會(huì)產(chǎn)生一個(gè)寬帶響應(yīng)，因此會(huì)對(duì)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(hào)來(lái)探討 THD+N。

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

在這個(gè)較低的讀數(shù)速率下，結(jié)合我們對(duì)測(cè)試信號(hào)的了解來(lái)對(duì)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(lái)的 10秒，它發(fā)生在正弦波的峰值處。在 Sequence Mode 中，當(dāng)信號(hào)丟失在零點(diǎn)穿越處時(shí)，其對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)被 500 ms 的積分時(shí)間平均掉了。而 Sequence Mode 可以檢測(cè)到在正弦波峰值處的信號(hào)丟失，因?yàn)檫@部分能量貢獻(xiàn)要大得多。相比之下，Bench Mode 既能檢測(cè)到零點(diǎn)穿越處的信號(hào)丟失，也能檢測(cè)到正弦波峰值處的信號(hào)丟失。

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

在嘗試檢測(cè)毛刺和信號(hào)丟失時(shí)，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(wú)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(cè)試信號(hào)頻率。此外，如果使用 Bench Mode Recorder，請(qǐng)確保取消勾選 “Make Settled Readings”（進(jìn)行穩(wěn)定讀數(shù)）復(fù)選框。