SMAART (1) - 基礎概念:專有名詞篇 (Part 3)

Analog to Digital (A/D) Conversion 類比轉數位

將類比信號“數位化”的過程是通過在規則間隔中取樣其振幅來完成的。這個過程幾乎總是涉及將數位化信號的頻率內容限制在最大採樣率的一半，因為這一條款使得可以從其樣本完美重建原始的有限頻寬信號。

Amplitude 振幅

在信號處理中，交替信號中從零的最大偏差，可以是正向或負向的，通常對於電信號以伏特表示，對於數字信號則通常以分數或全幅的百分比表示。

Attenuation 衰減

信號水平的降低。衰減可以指特定頻率範圍的水平降低，也可以指整體水平的降低。

Coherence Function 相干函數

在實際應用中，相干函數提供了信噪比和被測系統在頻率域傳輸函數測量中的線性度的估計。它通過將測量和參考信號的平均交叉譜除以參考信號的功率譜來計算。結果是一個在零到一之間的分數值，通常以百分比表示。較大的數字表示更好的相干性。在理想情況下，即線性且無噪聲的系統或傳輸媒介中，我們預期在所有頻率上的相干值為一（100%）。值為零表示輸入和輸出信號之間沒有可檢測的相關性。

Coherence-weighted Averaging 相干權重平均

使用相干值來“加權”多次測量（空間）平均中每個測量的貢獻。例如，如果對實時追踪平均值有很差的相干性的測量在某個頻率上，它將對最終平均追踪的影響較小，而在該頻率上相干性較好的測量則會較大地影響最終的平均追踪。

Compressor 壓縮

這是一種電子設備，根據輸入水平的變化導致輸出增益（通常是衰減）的變化。由於這些設備的非線性特性，它們不應該在進行傳輸函數測量時使用，因為傳輸函數測量假設被測系統是一個線性時不變系統。

Crosstalk 交叉干擾

在一個信號（或通道）中出現的不希望的能量，是由相鄰信號或通道引入的。

Data Window Function 數據視窗功能

一種數學函數，影響信號在某段時間內的幅度。在執行離散傅立葉變換（DFT）之前，常用數據窗口來調整時間域信號，以減少與信號突然截斷相關的頻譜藝術品。理論上，數據窗口可以是幾乎任何形狀。在實踐中，用於轉換音頻數據的最有用的窗口是平滑逐漸消退的對稱曲線，例如提升余弦（漢宁、哈明、布萊克曼）或高斯窗口，它們在有限時間/幅度序列的開始和結尾逐漸降低時間域數據的幅度，直到接近零。

Decay Rate 衰減速率

系統在刺激信號停止後從激發狀態衰減的速率。 在聲學中，這個量通常根據指定的頻率範圍進行評估，並以每秒分貝或以信號以觀察到的衰減速率衰減 60 分貝所需的時間來表示。（參見混響時間）

Decay Time 衰減時間

詳見殘響時間

Decibel 分貝

分貝（常縮寫為dB）是兩個值之間的對數比。在電子學和聲學中，分貝最常指的是給定振幅值和數字1之間的比值，其中某些參考值（例如A/D轉換器的最大輸出（dB全幅或dBFS）或人類聽覺的可聽閾值（對於dB SPL））被縮放為1。然後振幅的分貝值被計算為：dB = 20·Log10(A) = 10·Log10(A平方)，其中A是線性振幅。在這種情況下，大於一的振幅值產生正的分貝值，小於一的數字變成負的分貝值。這就是為什麼dB FS值通常是負的，而在聲音水平測量中的分貝值幾乎總是正的。

Digital Full Scale

See Full Scale (FS).

Discrete Fourier Transform (DFT) 離散傅立葉變換

這是一種用於確定複雜波形的頻譜內容的數學技術。離散傅立葉變換(DFT)基本上將正在分析的信號與一系列正弦和余弦波形在規則間隔（諧波）上進行比較，以確定在每個諧波頻率上存在多少能量。 DFT的頻率之間的間隔或頻率分辨率是其在樣本中的大小和用於記錄被分析信號的取樣率的函數。在x/y圖上繪製在每個頻率上找到的能量的振幅，可以產生原始時域信號的頻譜內容的視覺表示。

Domain 域

在信號處理中，術語“域”指的是信號的獨立變量。根據慣例，在繪製信號時，自變量通常被放置在圖的水平（x）軸上，而因變量則放置在垂直（y）軸上。例如，在Smaart中，一個脈沖響應顯示，時間（自變量）在x軸上，振幅（因變量）在y軸上，被稱為時域顯示。類似地，頻譜和傳遞函數顯示，其中振幅或相移被繪製為頻率的函數，被稱為頻域顯示。

Dynamic Range 動態範圍

這種差異通常被稱為“動態範圍”。它是系統可以接受或重現的最高和最低信號之間的水平差異。例如，它可以指的是放大器的噪音底線和剪切電壓之間的範圍。動態範圍通常用分貝表示。

Equalizer (EQ)

這種設備通常被稱為“均衡器”，它包含一些濾波器，用於改變信號在某些頻率上的相對增益或衰減，而在其他頻率上則不變。該術語“均衡器”源於這種設備的主要應用之一，即將音響系統頻率響應曲線中最明顯的凸起和凹陷“拉平”（即均衡），使其更具聲學透明性。均衡器濾波器可以是“主動”的，提供濾波器通帶中的提升或衰減，也可以是“被動”的（僅提供衰減）。每個濾波器的增益通常是獨立可調的。濾波器的中心頻率和帶寬可以是可變的或固定的。由固定頻率和帶寬的帶通濾波器組成的濾波器組，例如1/3倍頻間隔上的濾波器組，通常被稱為圖形均衡器。 當濾波器組中每個濾波器的頻率和帶寬以及增益都是可變的時，它被稱為參數均衡器。

Fast Fourier Transform (FFT) 快速傅立葉變換

快速傅立葉變換（FFT）是離散傅立葉變換（DFT）的一種特殊情況，其被優化以便於計算。實際上，這通常涉及將時域信號的長度指定為2的幂樣本長度（例如，16、32、64、128、256...）。這種限制使得在使用二進制數學在數字計算機上計算DFT時可以使用一些捷徑，這些捷徑顯著減少了所需的計算操作次數，從而大大提高了執行速度。

FFT/DFT Frequency Resolution 離散傅立葉變換

離散傅立葉變換（DFT或FFT）的頻率分辨率是由記錄時間域數據所使用的取樣率除以正在轉換的時間記錄中的樣本數來確定的。例如，對於一個在48000赫茲取樣的時間記錄的32K（32768個樣本）FFT，其頻率分辨率為1.46赫茲，這意味著頻率軸上每1.46赫茲會有一個線性間隔的頻率數據點。

FFT/DFT Time Constant 時間常數

收集所需樣本以進行一個給定大小的FFT幀所需的時間量，以及給定取樣率。FFT的時間常數，也稱為時間窗口，可以通過將FFT大小除以取樣率來計算。例如，對於以48k樣本/秒取樣的32K（32768個樣本）FFT，其時間常數為0.683秒。

Full Scale (FS) 全幅

在數位信號處理中，"full scale"這個術語有兩個可能的含義。標準化全幅（Normalized full scale）指的是以給定的整數採樣字詞大小（每樣本位元數）採樣的數字信號的最大振幅，經過縮放後為+/- 1.0，這樣0 dB 就對應於最大可能的峰值信號值，而所有較小的分貝值都是負的。第二個慣例由音頻工程學會（AES）偏好，它將0 dB 參考為全幅峰值到峰值正弦波的均方根值（即，0.7071 而不是 1.0）。在 Smaart 8 中，所有 FS 分貝值都參考了標準化全幅，這意味著全幅正弦波的均方根功率為 -3.01 dB。在使用線性幅度刻度時，全幅幅度值通常以百分比給出，其中 100% = 1。

Graphic Equalizer 圖形EQ

這種均衡器包含一定數量的帶通濾波器，用於在預選頻率上改變信號的增益或衰減。濾波器的帶寬和中心頻率通常間隔在八度或分數八度間隔上，並且通常不可由最終用戶調整。術語“圖形”源於一系列並排排列的線性滑動器通常用於調整個別濾波器的增益，以便滑動器上的旋鈕形成一種粗略的圖形，暗示了單元的響應曲線。然而，在實際應用中，相鄰濾波器之間的相互作用通常會使這個術語顯得有些誤導。

Impulse Response 脈衝響應

這種信號描述了系統對理想脈衝刺激在時域中的響應。線性時不變（LTI）系統的脈衝響應是其頻域傳遞函數的逆傅立葉變換。

Latency 延遲

在信號處理中，延遲指的是設備或信號鏈的吞吐量延遲。所有的數字信號處理設備都會向信號鏈引入一定量的延遲。

Linear Scale 線性

在一個均勻間隔的數值集合中，每個值（或單位）之間的間距是相等的。在線性刻度上，每個值（或單位）具有相等的尺寸，並且基數或單位的每個整數倍表示相等的步幅，因此1、2和3都是相等的步驟，同樣的，10、20、30...也是相等的

Linear Time Invariant (LTI) System 線性時不變系統

在描述線性時不變系統時，常常需要多頁的內容，並包含許多數學公式。但簡單來說，LTI基本上意味著給定的輸入將始終產生可預測且成比例縮放的輸出，並且在系統中始終需要相同的時間來進行處理。例如，如果輸入是5，那麼輸出是10，那麼輸入10應該得到20，並且吞吐延遲（延遲）在這兩種情況下應該是相同的。系統中的增益和延遲不必對所有頻率都相同，但對於任何給定的頻率，它們應該是一致的。除了像壓縮器、限幅器和特殊效果等有意非線性處理器之外，音響系統中的大多數組件都是希望是LTI系統。從我們的角度來看，LTI系統的一個非常有用的特性是它們可以通過頻域中的傳遞函數和/或時域中的脈衝響應來完全描述。

Logarithmic Scale 對數

對數刻度是一種刻度，其中給定數字（例如，十）的每個冪次都被賦予相等的維度。在對數刻度上，數量級，例如10、100、1000、10000...（也稱為10^1、10^2、10^3、10^4...），是相等的間隔。在以10為底的對數刻度上，數量級通常被稱為“十年”。在以2為底的刻度上，每個步幅本質上相當於一個八度。

Magnitude 量值

1. 一個數字被賦予一個量的值，以便與其他量進行比較。

2. 幅度的絕對值。根據慣例，當討論用對數單位（例如分貝或數量級）表示的幅度時，我們通常使用幅度一詞來指代線性縮放的量，而使用大小一詞。

Nyquist Frequency 尼奎斯特頻率

尼奎斯特頻率以Harry Nyquist的名字命名，他是數字信號處理領域的先驅（雖然當時並非如此命名）。尼奎斯特頻率是一個相對量，等於用於記錄數字化信號的採樣率的一半。尼奎斯特頻率很重要，因為它代表了從取樣信號中可以準確重建的最高頻率的理論極限。（在實際應用中，由於製作完美的矩形低通濾波器以進行抗混疊和信號重建的困難，真實世界的極限往往稍低。）

Octave-Band Resolution 八度帶寬解析

在八度或分數八度帶顯示中，每個帶內所有頻率的總功率被加總並顯示為每個帶的單個值。通常將八度帶數據顯示為條形圖，而不是線條圖，以更好地傳達這樣一個概念：圖表上顯示的每個值代表了在一定頻率範圍內的總功率，而不僅僅是在帶的中心的單個頻率點。請注意，按照慣例，ISO標準的八度和1/3八度帶的標稱中心頻率通常與大多數情況下的精確帶中心頻率略有不同，但它們非常接近。

Overlap 重疊

對於Smaart而言，「重疊」一詞指的是每個連續的FFT幀與前一幀共享的數據量。重疊的FFT幀類似於屋頂上的瓦片。當不使用重疊時，每個新的FFT幀都從上一幀停止的地方開始，就像串珠一樣。

Parametric Equalizer 參數EQ

一個均衡器或數位濾波器組，其中各個濾波器的相對增益或衰減、頻率和帶寬都可以獨立調節。

Phase Shift 相位轉移

訊號中的時間差異（相對於某個參考）在一個或多個頻率上，通常以度數表示，其中 360° = 在給定頻率下的一個完整周期。

Pink Noise 粉紅噪音

在給定的平均時間內，每個八度頻帶（或其他以對數間隔分布的間隔）都包含相等量的能量的隨機（或偽隨機）信號。

Propagation Delay 傳播延遲

從一個地方（如揚聲器）到另一個地方（例如測量麥克風）聲音傳播所需的時間。

Reverberation Time 殘響時間

在聲學中，所需的時間量，用於介入系統（通常是一個房間）的音頻能量減少或衰減60分貝，隨著刺激信號停止而引起的。例如，一個氣球爆破聲、槍聲或終止的粉紅噪音。通常，它按照每個八度頻帶進行陳述。按照慣例，衰減時間被標準化為觀察到的衰減速率下所需的60分貝衰減的時間，而不管實際測量的幅度範圍如何。60分貝衰減時間通常被稱為“RT60”或“T60”，這有時會造成混淆。而根據 ISO 3382 的規定，它應該稱為 T20 或 T30，其中的“20”和“30”指的是實際測量的衰減範圍。需要記住的主要是上述所有都是指所述頻率範圍內的60分貝衰減時間。當給出單一數字的混響時間時，根據 ISO 標準，它應該是500 Hz 和 1 kHz 八度頻帶的混響時間的平均值，也稱為“Tmid”。

RT60

See Reverberation Time.

Sampling Rate 採樣率

在模擬到數位轉換中，信號在一定時間內被測量的次數。對於音頻信號，採樣率通常以每秒樣本數或赫茲（Hz）表示。

Signal 訊號

嚴格來說，信號可以是依賴於某些其他值的任何一組值。在信號處理中，獨立變量（例如時間或頻率）被稱為信號的域。在音頻和聲學中，我們最常考慮的信號是時間域信號，其中電壓或表示幅度（因變量）的數值隨時間（自變量）變化。但根據嚴格的定義，我們在Smaart中看到的大多數內容也可以稱為信號，包括傳遞函數幅度和相位，以及RTA顯示，其中相對能量或相位偏移被呈現為頻率的函數，而不是時間。

Sound Pressure Level (SPL) 聲壓級

在分貝表示法中，空氣中壓力波的有效值（RMS level），以人類聽覺的近似可聽閾值為參考，其中0分貝大約是平均人類能夠檢測到的最安靜的聲音（而1帕斯卡 ≈ 94分貝）。SPL是以指數方式進行時間平均，通常也按頻率加權，使用標準的快速或慢速時間加權以及IEC和ANSI標準中指定的A或C頻率加權曲線進行加權，用於聲級計。

Speech Transmission Index (STI) 語音傳輸指數

語音傳輸的客觀可懂度估計，透過一個傳輸媒介或測試系統。它基於較高頻的載波波中非常低頻調變的相對損失。STI以0到1之間的分數值表示，其中0代表完全不可理解的結果，1表示在傳輸過程中沒有調變損失的出色理解度。STI是從125 Hz至8 kHz的7個八度頻帶的調變傳遞函數（MTF）中計算的，並評估每個頻帶中的13個調變頻率。每個頻帶中所有調變頻率的結果都合併成一個逐頻帶的調變傳遞指數（MTI），然後加權並求和以生成一個單一的STI值。在計算STI時，可以使用不同的加權表格來獲得男性和女性語音的分開估計。除非另有說明，否則假定使用男性語音的加權。頻譜圖：一個以兩個維度顯示的三維數據圖，其中顏色代表第三個維度（或z軸）。頻譜圖是曾經普遍存在的瀑布顯示的地形表示法。

Spectrum 頻譜

給定信號的頻率內容。

Speed of Sound 聲速

聲音波在傳輸媒介（如空氣或水）中傳播的速度。這個數量有依賴因素，如傳播材料的溫度和密度。在室溫下，空氣中聲速的常用規則是1130英尺/秒，或344米/秒。在Smaart中，聲速主要用於計算時間差的距離等效值。

STIPA

STIPA（用於公共廣播系統的STI）是STI的一個較不嚴格的變體（見上文），專門用於測量公共廣播系統。STIPA僅經過男性語音的驗證。 STI和STIPA測量的唯一功能差異在於，STIPA每個八度帶僅使用兩個頻率來評估調制傳遞函數（MTF），以減少直接測量MTF所需的時間。由於Smaart從系統的脈衝響應間接計算MTF，並且STI所需的所有13個調製頻率也用於STIPA（只是不在每個頻帶中使用），因此在Smaart中使用STIPA並沒有特別的優勢。

T60

See Reverberation Time

Transfer Function 傳遞函數

系統、功能或網絡的頻率（幅度和相位）響應。線性時不變（LTI）系統的傳遞函數可以通過直接測量來獲得，使用技術如雙FFT傳遞函數測量，將系統的輸出與頻率域中的輸入信號進行比較，或者通過對系統的脈衝響應進行傅立葉變換來獲得。

Time Constant 時間常數

在物理學和工程學中，時間常數一詞最常用於表示連續過程中的參考點或閾值之間的時間跨度，例如濾波器的階躍響應中的上升或下降時間、熱系統中的加熱和冷卻時間以及機械系統中的滯後時間。在聲學測量的背景下，我們通常使用（或許是誤用）這個術語來表示離散過程的總時間，例如收集足夠樣本進行FFT所需的時間和/或脈衝響應測量的時間跨度。換句話說，我們傾向於將這個術語與時間窗口互換使用。

Time Window 時間窗口

所需時間或由測量或其他過程所代表的時間量。通常與時間常數（見上文）互換使用。

White Noise 白噪音

一種隨機（或偽隨機）信號，在給定的平均時間段內，每個頻率具有相等的能量。白噪聲是電子學中常見的測試信號。它很少用於測試包含揚聲器的系統，因為它具有如此多的高頻能量，以至於它可以輕易地損壞系統的高頻部件，並且也會對人耳造成傷害。