1.3 音响设备的电声性能指标

高保真音响系统要如实重现原始声音和原始声场，其音响设备必须具有比语言和音乐更宽的频率响应范围，更大的音量动态范围；尽可能降低噪声，减小失真；应使立体声各声道特性平衡，防止互相串音等。为此，国际电工委员会制订了IEC-581标准，规定了高保真音响设备和系统特性的最低电声性能要求。我国也根据该标准制订了GB/T14277-93国家标准，规定了音频组合设备通用技术条件，提出了各种音响设备的最低电声性能要求和试验方法。下面介绍其中三项主要的性能指标。

1.3.1 有效频率范围

有效频率范围习惯上称为频率特性或频率响应，是指各种放声设备能重放声音信号的频率范围，以及在此范围内允许的振幅偏差程度（允差或容差）。显然，频率范围越宽，振幅容差越小，则频率特性越好。IEC-581标准规定，频率范围应宽于 40Hz～12.5kHz，振幅容差应低于5dB，各种音响设备不尽相同。

规定有效频率范围，是为了保证语言和音乐信号通过该设备时不会产生可以察觉的频率失真和相位失真。常见乐器与男女声的频率范围如图1-2所示。图中实线表示各种乐器的基频频带范围，虚线表示要完美地反映该乐器的音色所需要的音响设备的起码频率范围。图中各种等级扩音机的频率范围表明，只有一级扩音机能高保真地重放语言和音乐信号，二、三级扩音机能高保真地重放男女声。各频段声音对听感的影响如图1-3所示。只有音响设备的频率范围足够宽，通频带内振幅响应平坦程度在容差范围之内，重放的音乐才会使人感到低音丰满深沉、中低音浑厚有力、中高音明亮悦耳、高音清脆纤细，整个音乐层次清楚。

图1-2 常见乐器与男女声的频率范围

图1-3 各频段声音对听感的影响

1.3.2 谐波失真

由于各音响设备中的放大器存在着一定的非线性，导致音频信号通过放大器时产生新的各次谐波成分，由此而造成的失真称为谐波失真。谐波失真使声音失去原有的音色，严重时使声音变得刺耳难听。该项指标可用新增谐波成分总和的有效值与原有信号的有效值的百分比来表示，因而又称为总谐波失真。电压谐波失真系数可采用国际规定的测试方法分别测量基波和各谐波分量，按下式进行计算：

式中，u1表示输出电压中的基波分量（原信号）；u2、u3表示输出电压中的二次、三次谐波分量；γ为电压谐波失真系数。γ值越小，说明保真度越好。

1.3.3 信噪比

信噪比又称信号噪声比，是指有用信号电压与噪声电压之比，记为S/N，通常以dB为单位：

式中，uS为有用信号电压，uN为无用噪声电压。信噪比越大，表明混在信号里的噪声越小，重放的声音越干净，音质越好。

应该指出，通常有不计权信噪比和计权信噪比两种表示方法。其区别在于后者在取出失真和噪声电压后还要通过A计权网络，在数值上后者大于前者。

还要强调，上述3项是音响设备最基本的性能指标，各种音响设备还有表征各自特性的其他性能指标。