GY/T 285-2014 数字音频设备音频特性测量方法

GY

中华人民共和国广播电影电视行业标准

GY/T285—2014

数字音频设备音频特性测量方法

Measurementmethodsofaudiocharacteristicsfordigitalaudioequipment

2014-12-17发布2014-12-17实施

国家新闻出版广电总局发布

GY/T285-2014

目次

前言............................................................................II

1范围..........................................................................1

2规范性引用文件................................................................1

3术语、定义和缩略语............................................................1

4测量条件及仪器................................................................2

5输入特性测量..................................................................5

6输出特性测量..................................................................7

7线性响应测量..................................................................8

8振幅的非线性测量.............................................................11

9信噪比测量...................................................................12

10串音和分离度测量............................................................13

参考文献........................................................................14

I

GY/T285-2014

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准参照IEC61606《音视频设备——数字音频部分——音频特性基本测量方法》和AES17-1998

（r2009）《数字音频工程AES标准方法——数字音频设备测量》进行编制。

本标准由全国广播电影电视标准化技术委员会（SAC/TC239）归口。

本标准起草单位：中央人民广播电台。

本标准主要起草人：朱峰、姬海啸、刘澎、罗攀。

II

GY/T285-2014

数字音频设备音频特性测量方法

1范围

本标准规定了数字音频设备音频特性的测量方法。对于能够确保同样测量精度的任何等效测量方法

也可以采用。有争议时，应以本标准为准。

本标准适用于广播数字音频设备生产、测量、维护、验收，其他数字音频设备测量可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标

准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。

GB/T3241-2010电声学倍频程和分数倍频程滤波器

GB/T17147-2012声音广播中音频噪声电压的测量

GY/T158-2000演播室数字音频信号接口

GY/T192-2003数字音频设备的满度电平

3术语、定义和缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1.1

满度振幅full-scaleamplitude

频率为997Hz的正弦波信号其正峰值达到正数字满刻度时的振幅。保留其负的最大编码不用。用二

进制补码表示时，负峰值比最大负编码小1LSB。

3.1.2

满度分贝decibelsfullscale

信号振幅相对满度振幅以分贝表示的单位（dBFS），即信号振幅与满度振幅的比值取20倍常用对

数，即。规定字母dB与FS之间有一个空格。

20lg(VV满)

注：因为GY/T192-2003中对满度电平的定义是基于正弦波，所以当使用方波测量信号时,读值有可能达到

＋3.01dBFS。由于滤波过程导致此幅度的方波产生畸变，因此建议不要使用此电平的方波。

3.1.3

上限频率upperband-edgefrequency

被测量信号的最高频率，其值为采样频率的0.46倍。

注：如果采样频率高于44.1kHz，设备生产厂商可以选择20kHz和采样频率的0.46倍之一作为上限频率，并在设备的

1

GY/T285-2014

系统说明书中加以说明。

3.1.4

数字零digitalzero

对应于无信号的静态数据。它表示在二进制计数法中，所有音频数据比特均置“0”。该信号不加

底垫噪声信号。

3.1.5

抖动灵敏度jittersusceptibility

信号或参考信号的时基偏移对被测设备性能的影响程度。

3.1.6

折叠频率foldingfrequency

数字系统采样频率的一半。

3.1.7

混叠分量aliasingcomponents

由于亚奈奎斯特取样产生的镜像信号分量。

[GB/T7400-2011，3.474]

3.1.8

CCIR-R.M.S.

使用GB/T17147-2012中规定的记权滤波器对噪声信号幅度进行测量时，用CCIR-R.M.S.来标明使用

了该记权滤波器。

3.2缩略语

下列缩略语适用于本标准。

LSB最低有效位（LeastSignificantBit）

R.M.S.均方根值（RootMeanSquare）

THD+N总谐波失真与噪声之和（TotalHarmonicDistortionplusNoise）

3.3符号

下列符号适用于本标准。

ƒs取样频率

ƒh上限频率

4测量条件及仪器

4.1测量条件

4.1.1环境要求

除特别说明外，测量环境要求如下：

环境温度：15℃～35℃；

2

GY/T285-2014

相对湿度：45%～75%；

大气压力：86kPa～106kPa。

4.1.2电源要求

电源电压：220V±22V。

电源频率：50Hz±2Hz。

4.2测量仪器

4.2.1标准低通滤波器

本标准采用的标准低通滤波器应具有如下特性:

a)当上限频率为20kHz时，标准低通滤波器应具有如下特性：

通带内频响偏移：当10Hz≤ƒ≤20kHz时，信号电平偏移量在±0.1dB范围内；

通带外衰减：当ƒ＞24kHz时，通带外信号衰减大于60dB。

b)当上限频率小于20kHz时，标准低通滤波器应具有如下特性：

通带内频响偏移：当10Hz≤ƒ≤ƒh时，信号电平偏移量在±0.1dB范围内；

通带外衰减：当ƒ＞ƒs-ƒh，通带外信号衰减大于等于60dB。

4.2.2标准高通滤波器

标准高通滤波器在其通带内峰间起伏小于0.6dB，阻带衰减大于60dB。高通滤波器的过渡带低端应

与上限频率相等，高端应不大于该上限频率的1.3倍。

a)当上限频率小于20kHz时，标准高通滤波器应具有如下特性：

通带内频响偏移：当1.3׃h≤ƒ≤200kHz时，信号电平偏移量在±0.3dB范围内；

通带外衰减：当10Hz≤ƒ≤ƒh时，通带外信号衰减大于等于60dB。

b)当上限频率为20kHz时，标准高通滤波器应具有如下特性：

通带内频响偏移：当26kHz＜ƒ＜200kHz时，信号电平偏移量在±0.3dB范围内；

通带外衰减：当10Hz＜ƒ＜20kHz时，通带外信号衰减大于等于60dB。

注：用5个极点的椭圆形滤波器和7个极点的切比雪夫滤波器可以实现这个特性。

4.2.3标准加权滤波器

除总增益外，用于加权噪声测量的标准加权滤波器应符合GB/T17147-2012的有关规定。滤波器的

单位增益频率应取2kHz，相当于在全频带加入了5.629dB衰减。如果测量所用标准加权滤波器不同于本

标准推荐的，应注明该滤波器网络及其增益。

4.2.4标准陷波滤波器

标准陷波滤波器是一个独立的滤波器，可以用来代替THD+N失真分析仪。标准陷波滤波器的Q值应在

1～5之间，这个值可以通过先测量-3dB处的频率，再计算中心频率与两个-3dB处频率之差的比值来检验。

对于多级陷波滤波器，如果其组合Q值符合上述要求，也可使用。

4.2.5底垫噪声信号

底垫噪声信号是具有三角概率密度的随机或伪随机序列，其峰-峰值对应数字音频信号输入字长的

两个最低有效位（±1LSB）。至少在上限频率的范围内，噪声的幅度应符合白噪声特性，即每单位带宽

内能量应为常数。

3

GY/T285-2014

a)底垫噪声信号可以用两个振幅为1LSB，均匀分布的随机或伪随机噪声分量相加得到。所用伪

随机信号周期应该不小于所用电平表的测量时间间隔。这个伪随机信号应该由大于两项的一个

最长多项式产生。可以通过多项式的多次移位，在样本之间加入间隔来减少样本之间的相关性。

当使用低通滤波器时，应注意避免多项式产生明显的短期能量变化或明显的非对称概率分布。

b)在数字域中测量时，比如测量CD机、录放音设备的放音部分以及数字模拟转换器，测量信号

应加入底垫噪声。在模拟域中测量时，设备制造商保证被测设备的加入底垫噪声信号功能可以

关闭，使输出信号中不含有底垫噪声信号。如果出于研究目的，则可以包含底垫噪声。

c)进行某些特殊测量时，底垫噪声信号可以不加。例如，在示波器上用斜坡信号观察位加权，底

垫噪声信号会干扰所观察的位的变化情况。

d)标准底垫噪声信号可由一个频谱密度随频率增加而增加的替代底垫噪声信号代替，该替代信号

应该具有三角概率密度，并且其峰-峰值为被测设备数字音频输入信号的2LSB(±1LSB)。

使用非加权电平表测量时，替代底垫噪声信号的振幅应与标准底垫噪声信号一致。由于音频信号的

中频带能量较低，而加权滤波器对高频有所衰减，所以加权对测量有所改进。

这种替代信号可以通过两个振幅为1LSB、均匀分布的随机或伪随机噪声分量相减得到。其中一个分

量对于每个新输出值都应该是新的，另一个新分量源自对先前底垫噪声信号样本的计算。对于连续测量

来说，所用伪随机信号的周期应该不小于所用电平表的测量时间间隔。如果这个伪随机信号由一个最大

长度大于两项的多项式产生，可以通过多项式的多次移位，在样本之间加入间隔来减少样本之间的相关

性。当使用低通滤波器时，应注意避免使用任何技术产生明显的短期能量变化或明显的非对称概率分布。

4.3测量仪器精度

除特殊说明外，测量仪器精度应符合以下要求