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#Peak VS RMS

本文解釋了為什么說現如今對于“峰值性能”的追求是對音頻設備其性能衡量標準的一種倒退。

『人耳對高峰值因數波形削波不是很敏感』

在過去的幾十年里，閱讀音頻技術的進步是我人生的一種享受。雖然一些現代技術的先進性是驚人的，但不要忘記很重要的一點，即這些技術的本質是服務于為工作。

音頻表頭已經發明了將近一個世紀，表頭捕捉的主要有兩種波形——Peak和RMS。通常來說，監測Peak用來評估保真度，RMS用來評估產能的效力。響度是人類主觀感知的一個復雜特征，與RMS信號電平有關。其實（希望）每一代人都能有所發現，并且盡早意識到，人類對高峰值因數波形的削波，比如語言、和音樂中所出現的輕微或中度的削波，都不是很敏感。

舉例☟

仔細看一下圖1中所示的波形。這條音軌中所包含的峰值能夠達到滿刻度，并且峰值與RMS之比（峰值因數）為20dB。人們可能會認為，這些峰值內容的重現對于高度還原聲音（高保真）來說是至關重要的。圖2顯示了同樣的波形，但峰值是被削波處理（不是限制器）了6dB的，峰值因數降低到14dB。

▲圖1：一段原始的（未經壓縮的）音樂，峰值因數為20dB

▲圖2：一段經過削波的音樂，峰值因數為14dB

你可以試聽一下這兩段素材，第一段是原始波形。

你很難找到一個人能夠在盲聽測試中準確區分出這兩種波形的聽感差異。為什么呢？下個部分讓我們來了解關于峰值的一些事實。

『短時的峰值對于一段聲音的重現不是那么重要』

◉波形的峰值只有很少的能量內容，由于持續時間很短，產生的能量很小，因此“峰值功率”概念是矛盾的。

◉人類聽覺在聲音感知方面有一個時間常數。通過設計，我們將隨著時間的推移將響度感知進行整合。一個300ms的片段聽起來會比一個30ms的片段更響，即使這兩個片段有著相同的振幅（圖3）。一個具有相同振幅的Dirac脈沖，幾乎是聽不到的。峰值對響度感知的貢獻非常小。

◉峰值節目表（PPM）和音量指示表（VU表）幾乎是同時被發明出來的。由于PPM表的積分時間為6-8ms，該設計本身即忽略了非常短的持續時間，使它比起“實際的”削波表更像是“可聽聞”的削波表。

◉峰值難以察覺，難以呈現，難以測量。近些年，我們才有儀器能準確的量化信號的峰值。上面的波形編輯器就是一個很好的例子。

◉有些發燒友都很偏愛真空管放大器帶來的聲音特性。這些放大器天生就有較差的峰值再現能力，它們對“峰值四舍五入”的操作甚至被描述為增添了“溫暖感”。

▲圖3：一個Dirac脈沖，30ms正弦激勵，和300ms正弦激勵。這三種信號都有著完全相同的振幅（峰值電平），但RMS電平卻不同。

結論來了...☟

峰值電平是可有可無的嗎？不管你喜不喜歡，短時的峰值對于一段聲音的重現并不是那么重要。從直覺上看，它似乎很重要，但事實上峰值并不重要。50年前人們對這一點的理解比現在更好，我的依據是什么呢?

—一些模擬調音臺制造商提倡的輸出電平應超過30dBu，原因是能為+4dBu的RMS電平提供更多的“峰值空間”。

—一些功放制造商正逐步恢復使用的“峰值功率”參數，恰恰是上世紀末聯邦貿易委員會(Federal Trade Commission)所禁止的，因為他們認為這是一個欺騙性的商業行為。

—目前有一種正在醞釀中的噪聲波形的測試標準，該標準聲稱“對于揚聲器系統的線性峰值SPL的測量，它能夠比現存的任何測量方法都更精準”

這種做法確實能生成更大的功率數值，但對單純的消費者而言其實是一種營銷策略。更多就是更好嗎？不一定�；诜逯倒β实南到y，為了重現圖1的波形，將選擇一個足夠大的功放，其功率要比重現圖2的波形要高出四倍。然后我們已經建立了一個概念，這兩種波形聽感上并沒有可察覺的差異！

『對于“峰值性能”的追求是對音頻設備
其性能衡量標準的一種倒退』

►揚聲器額定功率

揚聲器的額定功率是一個熱極限，基于熱學標準，比如功率壓縮。它是驅動信號的RMS特性，會在揚聲器中產生熱。為了找到揚聲器的熱極限，通常是使用一個2:1峰值因數（6dB）的削波波形，并形成與音樂節目一致的頻譜，來驅動起揚聲器單元。這就允許一個更高RMS電壓由功放產生。在波形中增加短時峰值不利于確定揚聲器的額定功率，因為在揚聲器到達熱極限之前，這將使得功放長期處在削波狀態。即使一臺功放的額定功率為5kW（如果有這種功放的話），如果峰值余量為17dB（如圖4），也只能輸出40Vrms的電壓。

▲圖4：CAFViewer低阻計算器中設定一臺5kW（僅為理論！）的功放，RMS電壓不足以為許多揚聲器產生功率壓縮。功放會有意的對測試波形削波處理，從而得到更高的RMS電壓。

►功放的額定功率

功放的額定功率也沒有什么不同。功率是一個“比率”，因此需要時間來進行評估。根據功率的定義，1瓦等于1秒內做功1焦耳的能量，任何少于1秒的時長都不足以評估能量。你不能從一副快照中判斷一輛汽車的速度。出于同樣的原因，你無法從峰值確定功放的功率。打造出各種音頻功率標準的人們應該能很好地理解這一點。我編譯了一個表格（圖5）。請注意，任何功率放大器功率測評的標準，其最小周期都是一分鐘，有些標準更長�！胺逯倒β省焙汀绑E發功率”都是矛盾的，因為這些波形由于其高的峰值因數，而不會產生太多的功率。CEA-490中規定了一項能夠顯示功率放大器短時性能的參數，表示功率放大器連續輸出（1分鐘）正弦波所產生的額定功率之上的“動態余量”。但這一參數如若脫離正弦波1分鐘測量參數而單獨討論，則是沒有意義的。

▲圖5：音頻功率放大器的功率測量標準

結論

我們已經有幾十年的經驗，可以很容易的確定功率放大器Peak和RMS的性能，但請不要忘記前人所做的工作�，F代人對“峰值性能”的癡迷，意味著無論對于音頻設備的衡量標準而言，還是對產品性能的指標而言，都將是一種發展的倒退。音頻產品的長期和短期性能都有其相應的量化標準，我們只需要使用它們即可。

“那些不記得過去的人，注定要重蹈覆轍。”

——George Santayana