科普一下信號(hào)處理的常用術(shù)語(yǔ)

0 引言

1 采樣率（Sample rate）

采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，定義了單位時(shí)間內(nèi)從連續(xù)信號(hào)中提取并組成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù)，它用赫茲（Hz）來(lái)表示。采樣頻率的倒數(shù)是采樣周期或者叫作采樣時(shí)間，它是采樣之間的時(shí)間間隔。通俗的講采樣頻率是指計(jì)算機(jī)單位時(shí)間內(nèi)能夠采集多少個(gè)信號(hào)樣本。例如音頻常用的采樣率有44.1khz 48khz等。

2 bits和分辨率

量化位深，adc采集過程中對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字量化，位深越大，量化數(shù)據(jù)約逼近模擬值，同時(shí)占用的存儲(chǔ)越大。

3 過采樣（oversample）

在信號(hào)處理中，過采樣（Oversampling）是指以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號(hào)帶寬兩倍或其最高頻率對(duì)其進(jìn)行采樣的過程。一般來(lái)說是指采樣頻率高于信號(hào)最高頻率的兩倍。此概念經(jīng)常在sigma-delta dac中提到。

4 頻率混疊

混疊（英語(yǔ)：Aliasing），在信號(hào)頻譜上可稱作疊頻；在影像上可稱作疊影，主要來(lái)自于對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)作取樣以數(shù)字化時(shí)，取樣頻率低于兩倍奈奎斯特頻率。

在統(tǒng)計(jì)、信號(hào)處理和相關(guān)領(lǐng)域中，混疊是指取樣信號(hào)被還原成連續(xù)信號(hào)時(shí)產(chǎn)生彼此交疊而失真的現(xiàn)象。當(dāng)混疊發(fā)生時(shí)，原始信號(hào)無(wú)法從取樣信號(hào)還原。而混疊可能發(fā)生在時(shí)域上，稱做時(shí)間混疊，或是發(fā)生在頻域上，被稱作空間混疊。

5?奈奎斯特頻率

為防止信號(hào)混疊需要定義最小采樣頻率，稱為奈奎斯特頻率。即使信號(hào)帶寬小于fc/2。

最大允許的抽樣間隔稱為“奈奎斯特間隔”。

6 動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic range）

動(dòng)態(tài)范圍（dynamic range）是可變化信號(hào)（例如聲音或光）最大值和最小值的比值。也可以用以10為底的對(duì)數(shù)（分貝）或以2為底的對(duì)數(shù)表示。

理論計(jì)算如下：

DR = 6.02N + 1.76 [dB]

N為DAC的位數(shù)。

7總諧波失真（THD）

總諧波失真（total Harmonic Distortion，THD）是指輸出信號(hào)比輸入信號(hào)多出的諧波成分。諧波失真是系統(tǒng)不完全線性造成的。所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真?？傊C波失真與頻率有關(guān)。一般說來(lái)，1000Hz頻率處的總諧波失真最小，因此不少產(chǎn)品均以該頻率的失真作為它的指標(biāo)。

計(jì)算公式：

8 信噪比(SNR)

信噪比SNR或S/N（SIGNAL-NOISE RATIO)，又稱為訊噪比。信噪比的計(jì)量單位是dB，其計(jì)算方法是10lg(Ps/Pn)，其中Ps和Pn分別代表信號(hào)和噪聲的有效功率，也可以換算成電壓幅值的比率關(guān)系：20Lg(Vs/Vn)，Vs和Vn分別代表信號(hào)和噪聲電壓的“有效值”。在音頻放大器中，我們希望的是該放大器除了放大信號(hào)外，不應(yīng)該添加任何其它額外的東西。因此，信噪比應(yīng)該越高越好。

計(jì)算公式：

離散信號(hào)的功率可以使用公式：

信噪比SNR計(jì)算公式為:

9 THD+N

THD+N (Total Harmonic Distortion +Noise) ，中文是“總諧波失真加噪聲”。它是音頻功率放大器的一個(gè)主要性能指標(biāo)，也是音頻功率放大器的額定輸出功率的一個(gè)條件。

審核編輯：劉清