數字麥克風靈敏度訊雜比等指標解讀

2021-10-01 11:30:41 字數 1578 閱讀 7143

本文介紹幾個數字麥克風的常用指標:

1、最大聲壓級 acoustic overload point ,aop

2、靈敏度 sensitivity

3、本底雜訊 noise floor

4、訊雜比 signal to noise ratio,snr

5、動態範圍 dynamic range

麥克風在總諧波失真小於10%時所能承受的最大聲壓級,又叫聲過載點。常見的數字麥克風最大聲壓級為120db spl,低靈敏度的可以達到130db spl。

數字麥克風靈敏度定義為:在94 db 的聲壓級(spl)下,用1 khz 正弦波進行測量,麥克風在該輸入激勵下的數字輸出訊號幅度,即是靈敏度。由於數字麥克風最大輸出訊號幅度一般歸一化為1(滿幅值為1,即0db),因此其輸出訊號幅度在歸一化後僅具備相對值的意義,其單位記為 dbfs(db full scale),代表相對於數字滿量程的分貝數。

例如,某數字麥克風在94 db spl激勵下,輸出的訊號幅值為-26dbfs,那麼該麥克風靈敏度即為 -26dbfs。同時不難理解,當麥克風輸出幅值為滿幅值0dbfs時,其輸入的激勵訊號應比原輸入激勵訊號(94db spl)高26db,即94db+26db=120db spl,這正是該麥克風的最大聲壓級,為120db spl。

因此,數字麥克風靈敏度和最大聲壓級存在直接關係,即94(db spl)-sensitivity(dbfs)=aop(db spl)。

數字麥克風的固有雜訊,即無輸入激勵時的輸出訊號大小。

例如,某常見的麥克風本底雜訊30db spl ,最大聲壓級為120db spl,那麼換算為數字麥克風歸一化的本底雜訊級為 30db-120db=-90dbfs

數字麥克風在輸入激勵為94 db spl下的輸出訊號幅值與輸入激勵切斷時的輸出訊號幅值(本底雜訊)之比。

例如,某數字麥克風本底雜訊級為30db spl,那麼其訊雜比為 94db-30db=64db。

也可以歸一化的dbfs單位來計算,結果一致:以該麥克風最大聲壓級120db spl為例,分別計算其歸一化靈敏度為94db-120db=-26dbfs,和歸一化底噪為30db-120db=-90dbfs,得最終訊雜比為-26dbfs-(-90dbfs)=64db。

是指麥克風輸出最小訊號和最大訊號之差。足夠大的動態範圍能夠最大程度保留原始音質而不發生失真。

例如,某數字麥克風最大聲壓級為120db spl,本底雜訊為25db spl,那麼該數字麥克風最佳的動態範圍至少應當大於120db-25db=95db。如果取樣量化精度使用16bit,那麼對應的最大動態範圍約為20*log10(2^15)=90db 小於95db,意味著無法發揮該麥克風的最佳錄音效能,原因在於量化精度不夠而引入的量化雜訊高於麥克風本底雜訊,降低了麥克風訊雜比。

為什麼說降低了訊雜比,回顧訊雜比的定義,可計算該麥克風的訊雜比得snr=94db-本底雜訊25db=69db。而按照16位量化精度,其動態範圍只有90db,那麼最小可描述的歸一化本底雜訊級別為-90dbfs,對應本底噪聲壓級=最大聲壓級(120db spl)+歸一化本底雜訊級別(-90db)=30db spl > 實際本底雜訊 25 db spl。

綜上,在選用數字麥克風時,應當認真分析研究麥克風的各項效能指標,合理選取符合應用場景需求的產品並正確配置相關引數,發揮最優錄音效能。

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