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信噪比详解
定义
<
/p>
信噪比
,
即
SN
R
（
Signal
to
Noise
Ratio
）又称
为讯噪比，狭义来讲是
指放大器的输出信号的电压
与同时输出的
噪声电压的比，
常常用分贝数表示
。
设备的信噪比越高表明它产
生的杂音越少。
一般来说，
信噪比越大，说明混在信号里
的
噪声越小，声音回放的音质量越高，否则相反。信噪比一般不应该低于
70dB
，高保真音箱的
信噪比应达到
110dB
以上。
解析
<
/p>
信噪比是
音箱回放的正常声音信号与无信
号时噪声信号
(
功率
)
的比值。用
dB
表示。例如，某音箱
< br>的信噪比为
80dB
，
即输出信
号功率是噪音功
率的
10^8
倍，
输出信号标准
差则是噪音标准差的
10^4
倍。
信噪比数值越
高，噪音越小。
“
噪声
”
的简单定义就是：
“
在处理过程中设备自行产生的
信号
”
，这些信号与输入信
号无关。对于
M
P3
播放器来说，
信
< br>噪比
都是一个比较重要的参数，它指音源产生最大不失真
声音信号强度与同时发出
噪音强度之间
的比率称为信号噪声比，
简
称信噪比（
Signal/Noise
），通
常以
S/N
表示，单位为分贝
（
d
B
）。对于播放器来
说，该值当然越大越好。
目前
MP
3
播放器
的信噪比有
60dB
、
65dB
、
85dB
、
90dB
、
95dB
等等，我们在选择
MP3
的<
/p>
时候，
一般都选择
60dB
以上的，但即使这一参
数达到了要求，也不一定表示
机子好，毕竟它只是
MP3
性能
参数中
要考虑
的参数之一。
指在规定
输入电压下的输出信号电压
与输
入电压切断时，
输出所残留之
杂音
电压之比，
也可看成是
最大不失真声
音
信号强度与同时发出的噪音强
度之间的比率，通常以
S/N
表示。一般用分贝（
dB
）为
单位，信噪比
越高表示音频产品越好，常见产
品都选
择
60dB
以上。
国际电工
委员会对信噪比的最低要求是前
置放大器大于等于
63dB
，后级放大器大于等于
86dB
，
合并式放大器
大于等于
63dB
。合
并式放大器信噪比的最佳值应
大于
90dB
，
CD
机
的信噪比可达
90dB
以上，高档的
更可达
110dB
以
上。信
噪比低时，小信号输入时
噪音严重，整个音域的声音明
显感觉是
混浊不清，所
以信噪比低于
80dB<
/p>
的音箱
不建议购买，而低音炮
70dB<
/p>
的低音炮同样原因不建议购
买。
用途
<
/p>
另外，
信
噪比可以是车载功放；
光端机；
影碟机；
数字语音室；
家庭影院
套装；
网络摄像机；
音箱
……
等等，这里所
说明的是
MP3
播放器的信噪比。
以
dB<
/p>
计算的信号最大
保真输出与不可避免的电子噪
音的比率。该值越大越好。低于
75dB
这个指
标，噪音在寂
静时有可能被发现。
AWE64 <
/p>
Gold
声卡的信噪比是
80dB
，较为合理。
SBLIVE
更
是宣称
超过
120dB
的顶级
信噪比。总
的说来，由于电脑里的高频干扰
太大，所以声卡的信
噪比往往
不令人满
意。
1
图像信噪比
图象的信
噪比应该等于信号与噪声的
功率
谱之比，
但通常功率谱难以计
算，
有一种方法可以近似估
计图象信噪比
，
即信号与噪声的方差之比。首
先计算图象所有象素的局部方
差，
将局部方差的最大值认
为是信号方差，最小值是
噪声方差，求出
它们的比值，再转成
dB
数，最后用经验公式修正，具体参数<
/p>
请参看
“
反
卷积
与信号复原（邹谋炎）
”
。
音频信噪比
音频信噪
比是指音响设备播放时，正常声
音信号强度与噪声信号强度的
比
值。当信噪比低，小信号
输入时噪音严
重，在整个音域的声音明
显变得浑浊不清，不知发的是什么音，严重影响音质。信噪比的
大小是用有用
信号功率（或电压）和噪声功率（或电压）比值的对数来
表示的。这样计算
出来的单位称
为
“
贝尔
”
。实用中因为贝尔这个单
位太大，所以用它的十分之
一做
计算单位，称为
“
分贝
”
。对于便携式
DVD
来
说，信噪比至
少应该在
70dB
（
分贝）以上，才可以考虑。
这
样应该没错
信噪比与噪声
信噪比是
音响界公认的衡量音响器材质量
水准的一个重要指标，
几乎所<
/p>
有的电声器材都会标注这个
指标，没有这个指标
< br>的器材，要么是一些特制的专用器材
设备，要么就是不正规的产品。信噪比、失真
率、频率响应
这三个指标是音响器材的
“
基础指标
”
或
“
基本特
性
”
，我们在评价一件音响
器材或者一个系
统水准之前，必须先要
考核这三项指标，这三
项指标中的任何一项不合格，都说明该器材或者系统存在
着比较重大的
缺陷。信噪比作为设备、系统的
基
础指标之一，必须得到应有
的高度重视。
信噪比，英文名称
叫做
SNR
或
S/N
（
SIGNAL-NOICE
RATE)
，是指一
个电子设备或者电子系统中
信号与
噪声的
比例。
这里面的信号指的是来自
设备外部需要通过这台设备进
行处理的电子信号，
噪声是
指经过该设备
后产生的原信号中并不存在的无
规则的额外信号（或信息），并且该种信号并不随原信号
的变化而变化
< br>。同样是
“
原信号不存在
”
还有一种东西叫
“
失真
”
，失真和噪声实际上有一
定关系，二者的
不同是失真是
有规律的，而噪声则是无规律的
，这个以
后再讲。
信噪比的
计量单位是
dB
，其计算方
法是
10LOG(PS/PN)
，其中
Ps
和
Pn
分别代表信号和噪声的有<
/p>
效功率，
也可以换算成电压
幅值的比率关
系：
20LOG(VS/VN)
，
Vs
和
Vn
分别代表
信号和噪声电压的
“
有
效值
”
。在
音频放大器中，我们希望的是
该放大器除了放大信号外，不应
该添加任何其它额外的东西。
因此，信噪比
应该越高越好。
信噪比的测量及计算：
通过计算
公式我们发现，信噪比不是
一个
固定的数值，它应该随着输入
信号的变化而变化，如果噪<
/p>
声固定的话，显然输入信号的幅度越高信噪比
就越高。显然，这种
变化着的
参数是不能用来作为一个衡
量标准的，要
想让它成为一种衡量标准，就必
须使它成为一个定值。于是，
作为器材设备的一个参数，
信噪比被定义
为了
“
在设备最大不失真输
出功率下信号与噪声的比
率
”
，这样
，所有设备的信噪比指标的
测量方式就被
统一起来，大家可以在同一种测
< br>量条件下进行比较了。信噪比
通常不是直接进行测量的，
而是通过测量
噪声信号的幅度换算出来的，通
常的方法是：给放
大器一个标
准信号，通常是
0.775Vrm
< br>s
或
2Vp-p@1kHz,
调
整放大器的放大倍数使其达到
最大不失真输出功率或幅度（失<
/p>
真的范围由厂家决
定
,
< br>通常是
10
％
，也有
1
％），记下此时放大器的输出幅
Vs
，然后撤除输入信号
，测量此时出现在输出
2
端的噪声电压
，记为
Vn
，再根据
SNR=20LOG(Vn/Vs)<
/p>
就可以计算出
信噪比了。
Ps
和
Pn
分别是信号和
噪声
的有效功
率，根据
SNR=10LOG
（
Ps/Pn
）也
可以计算出信号比。
这样的
测
量方式完全可以体现设备的性能
了。但是，实践中发现，这种
测量方式很多时候会出现误
差，某些信噪比测量指标高的
放大器，实际听起来噪声比指标低的放大器还
要大。经过研究发现，这
不
是测量方法本
身的错误，而是这种测量方法没
有考虑到人的耳朵对于不同频
率的声音敏感性是不同的，
同样多的噪声
，如果都是集中在几
百到几千
< br>Hz
，和集中在
20KHz
以上
是完全不同的效果
，后者我们可
能根本就察觉
< br>不到。因此就引入了一个
“
权
”
的
概念。这是一个统计学上的概念，它的核心思想是，在进
行统计的时候，应该将有效的、有用的数据进
行保留，而无效和无用
的数据应该尽量排除，使得统计结
果接近最准确，
每个统计
数据都由一个
“
权
”
，
“
权
”<
/p>
越高越有用，
“
权
”
越低就越无
用，
毫无用处的数据的
“
权
”
为
0
。于是，
经过一系列测试和研究，科学家
们找到了一条
“
通用等响
度曲线
”
，这个曲线代表的
是人耳
对于不同频率
的声音的灵敏度的差异，
< br>将这个
曲线引入信噪比计算方法后，先兆比指标就和人耳感受的
< br>结果更为接近
了。噪声中对人耳影响最大的频
段
“
权
”
最高，而人耳<
/p>
根本听不到的频段的
“
权
”
为
0
。这种
计算方式被称
为
“A
计
权
”
，已经称为音响行业中
< br>普遍采用的计算方式。
噪声的种类、来源及电磁兼容
在一个音
响系统中，由于信号是串联
的，因此一件设备的噪声会进入下
面的设备中被放大，所以系
统
最后的噪声
是系统中所有设备噪声的累加。
但是，当我们了解了
系统中每
一件器材的信噪比指标后，
是否就可以确
定整个系统的信噪比指标了呢？
不，远远不能。这就要从噪声
的来源和种类说起了。
我们把噪
声的来源分为内部和外部两种，由于实验室的测试条件
通常都
十分优越，
所以在这种条件
下测
试的信噪
比指标实际是设备内部噪声的反
应，内部噪声主要是由
于电路
设计、制造工艺等因素，由
设备自身产生
的，而外部噪声是由设备所在的电子环境和物理
化学环境（自然环境）所造成的
，外部噪
声是不可能反
映在信噪比指标中的。这一点通
常会被很多人所忽略，经常听
到有人说：这唱机的信噪比
指标不是挺高
的吗？怎么听起来噪音这么大，骗人的吧
……
。这就是没有搞
清楚信噪比指标含义所造成
的误解。
外部噪声
通常被称为
“
干扰
”
，这种干扰可能
是电磁干扰，也可能
是机械振动干扰，也可能来自温度
变化的干扰
……
总之，都不是器材自身产生的。于是此时另一个不太起眼的
指标凸现出了它的
意义－电
磁兼容性。
电磁兼容
性有两个层次的含义，
一是设备
在运行时不会对其它设备产生
干扰
，
二是耐受干扰的能力
强，在一定的外界干扰下仍能
正常工作。第一层意思容易理解，而第二层意思对于音响设备
来说，还有<
/p>
更进一步的含
义，那就是如何定义
“
正常
工作状态
”
。
这个正常工作
不应该仅仅是
“
出声就好
”
，还应该是
保证一定的性
能指标，这其中就包括有信噪比。也就是所，一个电磁兼容性能优良的设备器
材，在一定
的外界干扰条
件下，其信噪比指标不应该有明
显的劣化。
实际上，很多音响产品
在电路设计中都有
“
电磁兼
容
”
的影子，比如在电源输入端设计滤波
器、压敏
电阻，外壳采用
金属材料，内部信号线采用屏
蔽线等等，实践证明，这些措施对于抑制干扰有很大的作<
/p>
用。
噪声的来
源很复杂，我们可以把它们大致
归
结为三种，一种是元器件产
生的固有噪声，电路中几乎
所有的元
器件
在工作时都会产生一定的噪声，晶体管、电
阻、电容，这种
噪声是连续的，基本上是固定
不变的
，
并且频谱分布很广泛
，
这种噪声除了
改
进元器件的材料和生产工艺外
，
几乎没有任何
< br>办法消除，
也就是说，这
种噪声几乎可以不用实验，在图
纸上进行计算就可以推算出来
。好在现在很多优质元器件
3
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