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[综合] 抖晃率测试 (Wow & Flutter Measurement)

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发表于 2018-11-22 13:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 TestGuru 于 2018-11-22 13:22 编辑

一、前言
录音技术的发展在经历了的圆筒留声机、唱片留声机、磁带录音机等模拟录音机阶段后,在上个世纪八、九十年代即开始进入到以光盘或固态存储器等为介质的数码录音机阶段,旧的设备逐步被新兴的设备所取代,正所谓滚滚长江东逝水,浪花淘尽英雄…。然而时至今日,黑胶LP唱机并未绝迹于江湖,每年仍然有厂家销售全新的产品,据估计全世界每年黑胶唱机的销量仍然有百万余台。一些发烧友基于怀旧、时尚、DIY等理由、或者喜欢欣赏机械转动与声音的美妙结合、或者固执地认为在模拟转数字以及数字再转模拟的过程总会丢失一些天籁之音的细节,仍然痴谜于纯模拟的唱机。在烧友界,如果没调试安装过黑胶唱机、没玩过胆机都不好意思说自己是资深玩家。

二、什么是抖晃率 (Wow & Flutter)
Flutter(抖动)、Wow(晃动)、Drift(漂移)、Scrape Flutter(刮颤)是以移动介质为记录材料做模拟录制和回放的系统所需要面对的几种失真。这些失真是在录制、复制、回放过程中,由于记录介质的不规则的运动而导致的令人不快的频率调制所引入信号中的。抖晃率用于定量描述这种由于介质的运动速度不稳定所造成的频率晃动对人耳的主观影响。比如回放一个精准3150Hz的正弦信号,在理想的无抖晃的情况下,播放出来的信号就是3150Hz,然而在实际有抖晃的情况下,播放出来的信号的瞬时频率将围绕某个均值(不一定正好等于3150Hz)不断变动,就是说相对于那个均值有往复变化的频偏。

Drift(漂移)指的是调制频率低于大约0.5Hz的频率调制。它给人的感觉是平均音调的缓慢变化。
Wow(晃动)指的是调制频率范围为大约0.5Hz~6Hz的频率调制。它给人的感觉是音调的波动。
Flutter(抖动)指的是调制频率范围为大约6Hz~100Hz的频率调制。它给人的感觉是声音品质的粗糙化。
Scrape Flutter(刮颤)指的是调制频率高于大约100Hz的频率调制。它由磁带的粘连-滑动(粘滞)运动造成。它给人的感觉是声音中有噪音,而这种噪音在没有信号时是不存在的。这种噪音也称为摩擦噪音或粘滞噪音。

目前有多种抖晃率测试标准,例如:CCIR, DIN, NAB, JIS等,这里介绍的是基于AES(Audio Engineering Society)的AES6-2008(r2012)标准(就是2012年的最新修订版),它与IEC 60386、IEEE Std-193、CCIR 409-2和DIN 45507标准兼容。标准测试信号的频率定为3150Hz。当然用3000Hz的测试频率或其他的频率,这里介绍的方法也适用。
(待续)

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 楼主| 发表于 2018-12-3 22:52 | 显示全部楼层

三、抖晃率的听感加权
心理声学的研究表明人耳对不同的调制频率的主观感受不一样,因此抖晃率的测量需按人耳的主观感受加权。下图是不同调制频率所对应的权重。从图可见,根据该标准,经加权后的抖晃率测量基本上只考虑了0.2Hz~200Hz范围内的调制信号,其中4Hz频偏的权重最高,人耳对此最为敏感。也就是说,在此加权下,Drift(漂移)和ScrapeFlutter(刮颤)都被极大地衰减了,仅仅留下Wow(晃动)和Flutter(抖动)显得比较突出。
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四、抖晃率表达方式
抖晃率常用频偏的峰值或有效值来表示,而AES6-2008(r2012)标准采用的是峰值表示。但这个峰值不是传统意思上的最高频偏对应的那个数值,而是按所谓的“Two Sigma”统计分析法来搜寻经加权后的峰值抖晃率(%)数值。瞬时速度偏移(或称频率偏移)(%)从正向和负向超过峰值抖晃率(%)的累计时间正好占总时间的5%。
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“Two Sigma”统计分析法是AES推荐的方法,名称听起来很拽很深沉,其实简单地说,如果频偏以标准方差为Sigma的高斯分布的话,那么在频偏落在[均值]-Sigma ~ [均值]+Sigma的范围内的概率为大约68%,落在[均值]-2Sigma~ [均值]+2Sigma的范围内的概率为大约95%。如下图所示。这就是这个名称的来历。

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