一、什么是音頻？

音頻是多媒體中的一種重要媒體。我們能夠聽(tīng)見(jiàn)的音頻信號(hào)的頻率范圍大約是20Hz-2OkHz，其中語(yǔ)音大約分布在300Hz-4kHz之內(nèi)，而音樂(lè)和其他自然聲響是全范圍分布的。聲音經(jīng)過(guò)模擬設(shè)備記錄或再生，成為模擬音頻，再經(jīng)數(shù)字化成為數(shù)字音頻。這里所說(shuō)的音頻分析就是以數(shù)字音頻信號(hào)為分析對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理為分析手段，提取信號(hào)在時(shí)域、頻域內(nèi)一系列特性的過(guò)程。
各種特定頻率范圍的音頻分析有各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，對(duì)于300－4kHz之間的語(yǔ)音信號(hào)的分析主要應(yīng)用于語(yǔ)音識(shí)別，其用途是確定語(yǔ)音內(nèi)容或判斷說(shuō)話者的身份；而對(duì)于20－20kHz之間的全范圍的語(yǔ)音信號(hào)分析則可以用來(lái)衡量各類(lèi)音頻設(shè)備的性能。所謂音頻設(shè)備就是將實(shí)際的聲音拾取到將聲音播放出來(lái)的全部過(guò)程中需要用到的各類(lèi)電子設(shè)備，例如話筒、功率放大器、揚(yáng)聲器等，衡量音頻設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)有頻率響應(yīng)特性、諧波失真、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍等。

二、音頻分析的原理？

音頻分析的原理主要涉及數(shù)字信號(hào)處理的基本理論、音頻分析的基本方法以及音頻參數(shù)測(cè)量和分析內(nèi)容，其中數(shù)字信號(hào)處理是音頻分析的理論基礎(chǔ)。

1．音頻分析技術(shù)基礎(chǔ)
傅立葉變換和信號(hào)的采樣是進(jìn)行音頻分析時(shí)用到的基本的技術(shù)。傅立葉變換是進(jìn)行頻譜分析的基礎(chǔ)，信號(hào)的頻譜分析是指按信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，求取其分量的幅值、相位等按頻率分布規(guī)律，建立以頻率為橫軸的各種“譜”，如幅度譜、相位譜。信號(hào)中，周期信號(hào)通過(guò)傅立葉級(jí)數(shù)變換后對(duì)應(yīng)離散頻譜，而對(duì)于非周期信號(hào)，可以看作周期T為無(wú)窮大的周期信號(hào)，當(dāng)周期趨近無(wú)窮大時(shí)，則基波譜線及譜線間隔（ω=2π/T）趨近無(wú)窮小，從而離散的頻譜就變?yōu)檫B續(xù)頻譜。所以，非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。

在以計(jì)算機(jī)為中心的測(cè)試系統(tǒng)中，模擬信號(hào)進(jìn)入數(shù)字計(jì)算機(jī)前先經(jīng)過(guò)A/D變換器，將連續(xù)時(shí)間信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間信號(hào)，稱(chēng)為信號(hào)的采樣。然后再經(jīng)幅值量化變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)。這樣，在頻域上將會(huì)出現(xiàn)一系列新的問(wèn)題，頻譜會(huì)發(fā)生變化。由模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)后，其傅立葉變換也變成離散傅立葉變換，涉及到采樣定理、頻率混疊、截?cái)嗪托孤?、加窗與窗函數(shù)等一系列問(wèn)題。

2．音頻分析方法
通常在對(duì)某音頻設(shè)備音頻測(cè)量分析時(shí)，該設(shè)備被看成是一個(gè)具有輸入端口和輸出端口的黑箱系統(tǒng)。將某種己知信號(hào)輸入該系統(tǒng)，然后從輸出端獲取輸出信號(hào)進(jìn)行分析，從而了解該系統(tǒng)的一些特性，這就是音頻分析的一般方法。輸入音頻設(shè)備的信號(hào)，稱(chēng)作激勵(lì)信號(hào)。激勵(lì)信號(hào)可以是正弦、方波等周期信號(hào)，也可以是白噪聲、粉紅噪聲等隨機(jī)信號(hào)，還可以是雙音、多音、正弦突發(fā)等信號(hào)。常用的檢測(cè)分析方法有正弦信號(hào)檢測(cè)、脈沖信號(hào)檢測(cè)、大長(zhǎng)度序列信號(hào)檢測(cè)等。

三、音頻分析儀器

這里所說(shuō)的音頻分析儀器是指既能夠測(cè)量話筒、音頻功放、揚(yáng)聲器等各類(lèi)單一音頻設(shè)備各種電聲參數(shù)，也能測(cè)試組合音響、調(diào)音臺(tái)等組合音頻設(shè)備的整體性能的分析類(lèi)儀器。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了可用于測(cè)量音頻設(shè)備的各類(lèi)分析儀器，例如失真度分析器、頻譜分析儀、頻率計(jì)數(shù)器、交流電壓表、直流電壓表、音頻示波器等。這些基于各種功能電路的機(jī)架式硬件儀器使用簡(jiǎn)便、測(cè)量精度較高，目前已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。音頻設(shè)備生產(chǎn)廠家可以利用音頻分析儀器檢查設(shè)備的性能，發(fā)現(xiàn)存在的缺陷，從而對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造進(jìn)行改進(jìn)，消費(fèi)者也可以利用音頻分析儀器對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，選擇合適的產(chǎn)品。

以組合音響為例，在評(píng)價(jià)其性能時(shí)常常用到術(shù)語(yǔ)“音色”，所謂音色就是指音響因高次諧波不同而引起的聲音差異。而音響的所謂“平衡感”則是指音響在全頻段重放的量感聽(tīng)起來(lái)自然的程度。音頻分析儀器的作用就是將評(píng)價(jià)設(shè)備各種行業(yè)術(shù)語(yǔ)以各種量化的特征參數(shù)形式表示出來(lái)，“音色”所對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)就是諧波失真的測(cè)量，而“平衡感”則涉及到設(shè)備在整個(gè)音頻范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)的分布情況。

四、音頻分析儀器的現(xiàn)狀

早期專(zhuān)業(yè)的音頻分析儀種類(lèi)很少，在做音頻測(cè)量時(shí)一般是利用萬(wàn)用電表、頻率計(jì)、示波器及頻譜儀等組合成一套音頻測(cè)試系統(tǒng)。這種測(cè)試系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)多，各環(huán)節(jié)之間接口匹配較為困難，使用起來(lái)比較麻煩，測(cè)量結(jié)果往往也不。

近年來(lái)出現(xiàn)的音頻分析儀器也與儀器的主流發(fā)展趨勢(shì)一致，朝著高度集成化、智能化的方向發(fā)展，這些儀器集成了復(fù)雜音頻信號(hào)發(fā)生裝置、功率放大裝置等，具備了一些初步的圖形化分析功能，使用戶很容易組建音頻測(cè)量系統(tǒng)。