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[综合讨论] 声压级有效值,峰值的区别

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发表于 2022-1-6 12:46 | 显示全部楼层 |阅读模式

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经常有小伙伴问我,为什么测得的LAPKmax比LASmax的值差异这么大,这两个到底有什么区别:
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这种问题其实不是一个两个问了,很多新入音频行业这个无底坑的小伙伴都会懵。先说结论,没耐心看具体理论解释的只要看结论就可以了:LAPKmax是峰值最大值,LASmax是有效值最大值。峰值要比有效值大几个dB,具体大多少要看待测声信号的类型。我们平时接触到的实时声压级live或者噪声等效声压级eq都是有效值,而峰值声压级peak,间隔声压级Lx_dt,或者统计声压级Lxx%都属于峰值。

以下内容引用自《音响系统设计与优化》,对理论接受不能的同学可以退了。

音频是AC信号,表征AC信号要比表征DC信号复杂得多。表征DC信号只需要给出基准值之上或之下的伏特数即可,而AC信号是起伏变化的。如果对AC信号进行时间上的平均,你可能会发现:正负变化的AC信号经过平均后为0V。在确保安全的前提下,将手指放到AC电源上你会有一个惊喜(或者惊吓?),有没有一点第一次恋爱的感觉呢?这个事实告诉我们:平均电压为0V并不代表能量也是0。此实验极具危险性,想尝试的小伙伴三思。

AC信号波形上升到最大值,返回到零,再下降到最小值,然后再回到零。不论是正向还是负向,峰值与零点之间的电压被称为峰值电压(peakvoltage,Vpk)。正向峰值与负向峰值间的电压被称为电压的峰峰值(peak-to peak,Vp-p)将AC电压等效成DC电路电压,则称之为均方根(root-mean-square,RMS)电压(VRMS)。峰峰值自然是峰值的两倍,而RMS值是峰值的70.7%,相当于3dB。所有这些因素转换成与电压的dB表示方法,就分别用dBVpk,dBVp-pdBVRMS表示。
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如果输入的AC信号是连续的单频信号,比如简谐正弦波,那么其峰值与RMS值之间就会有3dB的差值。当输入的AC信号是由多个频带组成时,其峰值与RMS值之比就不再是常数了,它存在着极大的不稳定性或动态变化。多个频率成分的存在导致信号产生瞬时叠加,这种叠加会使得信号瞬时的峰值比信号任何其他部分的电平都要高,这就是所谓的瞬态。大多数声频信号的瞬态是信号本身所固有的,像脉冲信号这样的强瞬态信号具有极高的峰值和非常小的RMS值。瞬态信号的峰值与RMS之比要比正弦波信号大得多。对于不同的节目素材,人们常用波峰因素(crest factor,也有翻译为峰值因子,波峰因子等)这一术语来描述这种变化的峰值与RMS比值。

可能最低的波峰因素就是正弦波的3dB,最大值则没有限制。典型音乐信号的波形因素为12dB。由于系统传输的是瞬态和变化的信号,所以必须保证系统有足够大的动态范围,以便使瞬态峰值处于线性工作区。对于正弦波信号,系统在使其正常通过时存在一个附加的动态范围,这一附加的动态范围的大小称为系统的动态余量或者峰值储备(headroom),工程上所定的目标范围是12dB。这也是为什么MR-PRO的技术指标中粉红噪声的波峰因素(或者峰值因子)为4.05,也就是12dB。现在有的国标还有用峰值因素为2(也就是6dB)的粉噪…….

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