声学测试扫频信号倍频程频点计算（SoundCheck）

声学测试中，经常需要用到激励信号，不管是测试扬声器还是麦克风，通常是输出一个标准信号源，然后采集信号与标准信号进行对比，以测试待测产品性能，标准音频可以有多种，参考Soundcheck 软件，如：

今天我们来介绍一下扫频信号中的倍频扫频信号（苹果产品的音频测试即采用该种扫频信号）。

什么是倍频程 ？

倍频程是一个在音乐、声学和信号处理等领域中广泛使用的频率范围概念，它定义了频率比为2:1的连续频段。换句话说，如果一个频率是另一个频率的两倍，那么这两个频率就属于同一个倍频程。

在一个倍频程中，最高的频率是最低频率的两倍。例如，从100Hz到200Hz就是一个倍频程，从200Hz到400Hz是另一个倍频程，依此类推。这种划分方式使得每个频程的带宽都是前一个频程的两倍，因此称为“倍频程”。

在声学测试中，常用的频率中心点包括31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz等，这些点之间都是倍频程关系，如1kHz是500Hz的两倍，2kHz是1kHz的两倍。

人耳听音的频率范围为20Hz到20KHz，在声音信号频谱分析一般不需要对每个频率成分进行具体分析，但是如果单取整倍频的点分析，那分析的频点就太少了，不足以完全描述产品的性能，那么可以在倍频间进行细分，

如果在一个倍频程的上下限频率之间再插入两个频率，使 4个频率之间的比值相同(相邻两频率比值=1.26倍)；这样将一个倍频程划分为3个频程，称这种频程为1/3倍频程。同理，还可以进行再次细分，通常情况下，根据国际标准化组织（ISO）的规定，将整个音频频段按照中心频率进行划分，常见的有1/1倍频程、1/3倍频程、1/6倍频程，1/12倍频程，1/24倍频程，

此时引入公式：

在倍频程的公式中，如果这个比值常量为2则称为一倍频程

f上限 / f下限 = 2

常量为三分之一倍频程：

f上限 / f下限 = 2^1/3 （2的1/3次方）

常量为六分之一倍频程：

f上限 / f下限 = 2^1/6 （2的1/6次方）

然后依次类推。

如果此时你觉得你可以计算倍频频率，那你就错了，因为实际使用中用的是另一种级数，只此时我们再讲另一个概念。

优先数 ---

优先数是由公比分别为 5√10 、 10√10 、 20√10 、 40√10****和 80√10 ，且项值中含有****10 的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。 各数列分别用符号R5，R10，R20，R40和R80表示。称为R5数系、R10数系、R20数系、R40数系和R80数系。优先数系中有任一个相值均称为优先数

R5****系列

1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00

R10****系列

1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00

R20****系列

1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00

5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00

R40****系列

1.00 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.12 2.24

2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.35 3.55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.30 5.60

6.00 6.30 6.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00

R80****系列

1.00 1.03 1.06 1.09 1.12 1.15 1.18 1.22 1.25 1.28 1.32 1.36 1.40 1.45 1.50

1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.06 2.12 2.18 2.24 2.30 2.35

2.43 2.50 2.58 2.65 2.72 2.80 2.90 3.00 3.07 3.15 3.25 3.35 3.45 3.55 3.65 3.75

3.85 4.00 4.12 4.25 4.37 4.50 4.62 4.75 4.87 5.00 5.15 5.30 5.45 5.60 5.80 6.00

6.15 6.30 6.50 6.70 6.90 7.10 7.30 7.50 7.75 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 9.25 9.50

9.75 10.00^ [1]^

来对比下R80 的1到2 和 1/24 倍频的1到2之间的数字，他们是相互相对应的，

R80：

1.00 1.03 1.06 1.09 1.12 1.15 1.18 1.22 1.25 1.28 1.32 1.36 1.40 1.45 1.50

1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00

1/24 倍频：

1 1.029 1.059 1.091 1.122 1.155 1.189 1.224 1.26 1.297 1.335 1.374 1.414 1.456 1.498 1.542 1.587 1.634 1.682 1.731 1.782 1.834 1.888 1.943 2

其实还是有略微差别的，实际上音频测试中采用就是R80的数字，我们可以以此为基数，计算频段内的扫频频率，即一次翻倍就好了。

输入倍频系数，起始频率与结束频率，输出频率与优先数呈倍数关系。

注 ：如果起始频点与结束频点不和优先数的整倍数重合，则自动以最接近的优先数为起始和结束频点。

有了频点，下一步就可以以频点生成信号了。

生成信号很简单，单个频率的信号就是正弦波，把所有的正弦波连起来就好了。

但是实际应用中会遇到一下问题，下一期我们再单独讲解SoundCheck中的一些算法技巧。

1、生成的信号有持续时间和持续周期两个参数，两个频段的正弦波如果不是整数周期，两段之间怎么连接。

2、起振的第一个周期，扬声器会从静止到运动的状态，会出现较大的失真，不能体现实际特性，要如何处理呢，需要增加淡入淡出频率，以及截取信号。

3、扫频激励下计算失真，需要对频段进行截取，如何找到起振点。