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动态范围和信噪比有什么区别

动态范围和信噪比有什么区别 充足的信噪比是专业扩声系统的特征之一“动态范围”与“信噪比”经常互换使用，但是深入了解，会发现其实它们所指的不是同一回事。音响系统的动态范围，描述的是系统（或系统中的设备）能够重现的信号峰值与本底噪声最高波谱成分的振幅之间的电平差。每种电子设备都有一个动态范围，它的值主要取决于电源限制和单元的残余噪声电平。如果设备的本底噪声具有较强的窄频带分量，将限制系统的动态范围。信噪比指的是平均信号电平与平均本底噪声电平之间的差。一般来讲，某一设备，由常见节目源信号平均输出电平，信号峰值通常比平均输出电平大10至20dB。因此，我们常在电平表“0”附近操作调音台，将余下的可用电压摆幅用于应对节目源峰值。“平均”电平非常重要，因为我们听者（及测试工具）正是根据它来判断节目信号的响度。 如果使用电压计测量设备残余噪声的R. M. S.值，信噪比就是该值与标称“零”输出电平之差，这两个值通常用dBV或dBu表示。这假定，设备被驱动至“电平表零读数”处，通常在这个范围内，我们可以得到最优化的增益结构，更好地操作调音台。系统（或某个部件）的动态范围不取决于出现的信号，它仅仅是可能的最大未失真电平与本底噪声最高分量（通常为A计权）之间的差。而信噪比需要一个信号，所以它必须在系统或部件使用的时候测量得出。一个动态范围大的系统，可能由于操作方式的问题，拥有糟糕的信噪比。动态范围用于描述一个系统或设备可能达到的性能表现，而信噪比一般用以衡量事实操作时所能达到的水平。 实际应用 通过声级计，可在特定听音位置，测量现场演出的A计权声压级L。方法是将声压计举在空中，选择合适的计权方式，并读取计数。通常选择A计权，因为它对人耳最敏感的频谱部分（1-4 kHz)）最敏感。由于大部分声级计都是平均值声级计，因此我们可以得到演出的平均声级。当然，节目源中会有超过这个平均值的信号峰值，声级计无法快速反应进行读取。这一“计量滞后”大约相差10 dB，可能更高（或略低），这取决于节目源。

AD和动态范围

AD和动态范围 1、首先明确动态范围的概念： 动态范围=20*log(最大的数/最小的数 单精度浮点格式： [31] 1位符号 [30-23]8位指数 [22-00]23位小数 单精度浮点数动态范围=1667.6dB 这样大的动态范围使得我们在编程的时候几乎不必考虑乘法和累加 的溢出，而如果使用定点处理器编程，对计算结果进行舍入和移位则是家常便饭，这在一定程度上会损失是精度。原因在于定点处理处理的信号的动态范围有限， 16位定点DSP表示整数范围为1-65536，其动态范围为20*log(65536/1)=96dB 32定点DSP，动态范围为20*log(2^32/1)=192dB,对绝大多数应用所处理的信号已经足够了。 2、对于ADC 它的转化位数决定了其动态范围，由于AD转换器的位数限制，一般输入信号的动态范围都比较小 max125： 14位，动态范围=20*log(2^14/1)=84.29db,如果只算有效位的话，低2位不算了，那么还会降低 20*log(2^12/1)=72.25db 3、运放的动态范围 4、输入信号的动态范围 ================================================= ADC测试参数定义、分析及策略之动态测试 ◆输入信号 对于模数转换器来说，输入信号的“纯度”会影响数字输出的性能。输入信号中的耦合噪声将转换为输出信号数字噪声，如果输入信号中有太多噪声和失真，ADC性能实际上会被测试条件所掩盖。输入信号的精度和纯度最终取决于器件的转换分辨率，一般来说测试设备的精度要比被测器件高10倍以上。另外可以考虑在输入端使用滤波器，除去输入信号之外的 噪声和失真。 ◆采样与一致性 即采样频率必须是被测信号频率的两倍以上，我们可以获得正确的采样频率范围，利用采样点再现输入信号。在我们所举例子中，ADC必须以输入频率两倍以上的频率“运行”或采样，以便正确地数字化再现出输入信号，得到有效动态测试结果。 一致性是动态测试第二个关键的部分，当能对测试信号的生成与采样进行控制时，它可以提供很多东西。一致性采样主要是为了保证采样数据包含完整的输入周期描述信息，使得在有限的样本中收集到尽可能多输入信息。一致性采样定义了测试频率(Ft)、样本大小(M)、采样频率(Fs)以及测试周期(N)之间的关系，如式（1）所示：

光载无线通信(ROF)系统的线性度和动态范围的优化和提升

光载无线通信（ROF）系统的线性度和动态范围的优化和提升

（一）简介 光载无线(Radio over Fiber, RoF)是一种将光与微波相融合的 新兴技术，它融合了光纤通信功耗低、带宽高、抗干扰性能好，以及无线通信覆盖范围广、接入灵活等诸多优势，成为近些年 学术界和商业界都一致看好的热门通信技术之一，具有非常大 的研究和应用前景。 光通信是以光波为载波的一种通信技术，它的两个最主要 的核心是光源和光传输介质。无线通信是一种以电磁波为信息 载体，通过自由空间传播信息的通信方式，它也是近些年通信 领域发展最为迅速的一个分支。无论是光纤通信的“无穷”带宽，还是无线通信的移动便携性，都为当代人们的生活和工作 提供了无限的便捷，“宽带化”和“移动化”也将是未来通信 发展的两大潮流。光载无线系统及时将微波信号融入到光纤中 传播。 一个典型的毫米波RoF通信系统主要由中心站、基站和用户 终端3个部分组成，如图1所示。中心站与基站之问通过光纤 连接，传输光信号;基站和用户终端之问则为毫米波无线通信。

中心站的主要功能是实现下行链路中的毫米波光产生、基带信号的上变频和上行链路信号的接收处理;基站的主要功能是实现光电信号转换，发送下行信号，并将用户上行电信号转变成光信号回传中心站。 （二）ROF系统线性度和动态范围 在常见的光载无线系统中，马赫一曾德尔调制器(MZM)被广泛地用于将微波、毫米波信号调制到光载波上，承载了无线信号的光波在光纤中进行分配传输，接收端采用直接强度探测的方式探测光强从而获得微波、毫米波电信号。然而由于调制器固有的非线性特性，在电光调制的过程中对微波、毫米波信号产生了非线性失真，这将影响到整个光载无线(ROF)系统的无杂散动态范围(GFDR)。随着无线信号调制格式的复杂化和信号带宽的增加，对系统线性度的要求越来越高。对于ROF应用而言，其无杂散动态范围至少需要95dB.HZ2/3甚至更高。随着频率的升高，需要采用合适的高线性化ROF系统。

分辨率和动态范围-RadiantVisionSystems

分辨率和动态范围是评估成像色度计功能时必须考虑的两个重要参数。然而，我们很容易对这两个参数产生误解。它们乍一看上去似乎非常简单: 分辨率是指2D 成像系统所能采集到的像素总数量，动态范围可以描述为该系统所能检测到的最亮部分与最暗部分之间的比值。那么，很显然，相机的分辨率越高，动态范围越大，图像质量则越佳。然而，事实上一些规格几乎相同的相机却具有完全不一样的性能，这又是为什么呢？ 经过一番仔细审视后，我们发现，这些规格的细节、制造商描述规格的方式以及不同规格之间的相互影响等因素，导致这两个参数要比上面的简单定义显得更为复杂。本白皮书将针对这两个关键参数进行详细阐述，帮助您进一步了解它们的作用以及它们对2D成像应用的影响。这些信息旨在帮助任何人员在评估成像色度计时能够确定系统的真正使用性能。 了解分辨率 成像色度计的分辨率是指成像传感器（通常为CCD）所采集到的单个水平像素（M）与垂直像素（N）的数量总和。对于典型的高精度成像色度计而言，它们可以通过不同的滤光片采集多个图像，模拟x分量、y分量和z分量三色源曲线, 然后对这些图像进行处理，将它们重叠，构成一个包含x分量、y分量和z分量三色激励值（代表图像的每个MxN像素）的图像。高精度成像亮度计则通过y分量滤光片采集单个灰度图像。 在有些情况下，用户会将拜耳马赛克（Bayer Mosaic）RGB相机进行标定，用于测量颜色。但这类系统缺乏基于CIE滤光片的系统所能提供的色度测量精度，因此只能解决一些特定的应用，如色彩均匀性等。但这类系统的确具有速度和成本优势（因为只需采集一个图像），而且无需价格昂贵的x分量、y分量和z分量滤光片。在这种情况下，CCD像素的有效分辨率明显小于基于CIE滤光片的系统，其采用每隔一个像素进行插值的方式，将像素插值在不同颜色之间，来测量不同的颜色。因此，这类RGB系统在水平维度和垂直维度上的有效分辨率将会减少一半。以1600万像素的CCD为例，由于插值处理法并不会产生新的信息，因此RGB系统的有效分辨率将仅为400万像素。遵循与RGB相机相同的逻辑，通过采用每隔一个像素进行插值的方式，1600万像素的CIE滤光片系统可以声称具有6400万像素。当然，这并没有任何意义，但却清楚地表明，这两类相机的分辨率不具有直接可比性。分辨率和动态范围: 两个关键的CCD参数会对成像系统的性能产生哪些影响 成像色度计是基于CIE滤光片的CCD测量系统，经过标定后，能够模拟人类视觉对亮度和色度的感知。相比RGB系统，它们能够提供更高的色度测量精度。

动态范围、宽容度及其他

动态范围、宽容度及其他 本文一共涉及了这些名词：宽容度、密度、动态范围、色深、位数(bit数)。解释中还要用到其他一些名词。 暴光量： 摄影冲洗条件确定后，得到的底片影象密度大小和被摄景物明暗有关系。即乳剂层所受到的照度大小决定于暴光时间长短。两者的乘积就是暴光量，公式如下： H=E*t E为乳剂层所受的照度，单位为勒克司（Lx)，每平方米面积上光通量为1流明时，照度值即为1勒克司；t为暴光时间单位为秒，H为暴光量，单位为勒克司*秒（Lx*S) 密度： 感光材料暴光后，可以得到金属银的影象，根据各个部分所受照度不同，导致各个部位变黑的程度不同，如何定量的表示变黑程度，需要引入密度的概念。 当光线照射一个透光体时，透过光量（F）和投射光的总量（Fo)的比值叫做透光率(T)，公式如下： T=F/Fo, 透光率的倒数就是阻光率（O），即O=1/T=Fo/F 物体的透光率总是小于1的，因为没有完全透明的物体。而阻光率会很大，如透光率为1%那么阻光率为100。为了方便作图，一般用阻光率的对数作为一个参量，即密度值（D），公式为： D=lgO 可以看出密度每增加0.3，阻光率和透光率以1倍的数量增加和减少。 用一句话来描述密度的概念就是“感光材料变黑的程度”。密度数值近似地与产生银或染料的数量成正比，也更符合人眼睛的响应近似为对数的习惯。 以密度值为纵坐标，以暴光量为横坐标，可以获得下图所示的胶片感光曲线。

但更常用的是以密度值为纵坐标，以10为底的暴光量的对数为横坐标的关系曲线。这种曲线成为H&D曲线。(Phtobug图） HD曲线显示了在任意给定时间和特定显影剂的情况下各种暴光度对乳剂的影响。H&D曲线是研究感光材料特性的最重要的手段之一。 详细的关于H&D曲线的资料，可以参考本论坛Fotobug曾经写过一篇文章：解读胶片特性曲线 宽容度： 宽容度指的是H&D曲线上直线部分在横坐标上的投影范围，即宽容度定义为感光材料在摄影过程中按正比关系记录景物亮度反差的暴光量范围。这段投影范围没有包括趾部和肩部部分。 宽容度可以用差额来表示： L=lgH2-lgH1； 也可以用比值来表示： L=H1:H2 例如Kodak Tri-X胶片的宽容度为9档光圈，那么因为每开大一档光圈，通光量就增加了一倍。

动态范围(Dynamic Range)

在我们接触，限制等效果以前，我们要知道什么是动态范围。动态范围就是处于最低电平点和最高电平点，也就是录音设备所能达到的最安静点和失真点之间的声音范围，你应该知道交响乐队能演奏出来的最大和最小声音，那就是交响乐队的动态范围。 上面的电平表的动态范围是72dB。一般我们的录音设备的电平最低点要低于那种家用的盒带录音机，你在听磁带的空白部分时可以明显的听到嘶嘶声。最大电平点到失真点称之为headroom（我不知道怎么翻译好）。如果图中的失真点是6dB，那么我们就有4dB的headroom。要想减小动态范围你可以调整你的音量，不过你还可以使用压缩器。 压缩器（Compressors）： 压缩器就是改变输入与输出信号电平大小比率的效果器。

在上面的图中，整体增益（unity gain）就是你的输入信号和输出信号完全一样，也就是1：1，如果将比率改成2：1，大于门限（threshold）的输入信号将以2：1被压缩，也就是说2dB的输入信号在经过2：1的压缩后被压缩掉了1个dB，你就释放了1个dB的动态空间。如果你将比率变成20：1，这时压缩器就变成了一个限制器，输入信号每增加20dB的电平，输出时只能增加1个dB。一般说来压缩器的比率在2-15：1，15-20：1就是限制器了，限制器可以限制瞬时峰值电平，所以他又称为峰值限制器（Peak Limiter） 再看上面这个图，限制器的门限在A位置，比率20：1，就是说大于A电平的输入信号都将被限制，压缩器的门限是B，比率2：1，他将把A-B之间的输入信号以2：1压缩。实际上压缩器就是一个压缩限制增益的设备，所以一般压缩器还有一个增益补偿（make up gain），比如你压缩了3dB的增益，你可以使用增益补偿提升整个

动态范围与信噪比区别

信噪比，定义当然很明白了，对于设备来说它的给出一定要靠实际测试得到。就是正常输出信号（测试时具体给定）与同时产生的噪声的比较，=20log10(Uout/Unoise) 信噪比S/N指信号中原有部分和由于设备自身、环境干扰等原因造成的噪声的比例。信号和噪声分别用电平表示，单位是Vrms或mVrms。 信噪比的单位是dB，计算公式是SN=20LOG（Vs/Vn）（不计权），其中Vs是信号电平，Vn是噪声电平。采用对数计算是由于人耳的响度特性具有对数特征。 信噪比越大，说明系统的噪声和信号的差距越大，系统的特性就越好。 动态范围，是可以计算的。就是设备的最大可测试（输出）值与最小可测试（输出）值的比较取自然对数。所以单位都是dB.当然看得出两者区别还是很明显的。 与人眼相比，对于标准CCD和CMOS图像传感器来说，所有感光单元的曝光(收集光子)时间都是相同的。感光单元对景物明亮部分收集的光子较多，对阴暗部分收集的光子则较少。但是，感光单元能够收集的光子数量却受到阱容量(well capacity)的限制，所以捕捉物体较亮色调的感光单元有可能会溢出或饱和。为防止出现这种情况，可以减少曝光时间。但如果这样做，捕捉物体较暗色调的感光单元可能又无法收集到足够多的光子。因此，对于典型的单次曝光的图像传感器，其动态范围的上限受制于感光单元的阱容量，下限则受制于感光单元的信噪比。因此，CCD摄像器件的动态范围是指其输出的饱和电压与暗场下噪声峰-峰电压之比，即： 动态范围=Usat/UNp-p (1) 式中，Usat为输出饱和电压;UNP-P为噪声的峰-峰值。 显然，动态范围也可这样来定义和计算，即由CCD势阱中可存贮的最大电荷量和噪声所决定的电荷量之比;其数值也是输出端的信号峰值电压与均方根噪声电压之比(通常用dB 表示)，即： 动态范围=USp-p/UNp-p (2) 式中，USp-p为输出信号峰值电压 动态范围= 全井容量/ 噪声 (Dynamic range = Full well capacity / read noise) 位元深度(bit depth)是一个所需的数值可以来表示整个动态范围。 比如动态范围是2300，那么需要12位的数值来表示，2^12-1 = 4095，而2^10-1=1023 < 2300 这里的12位就是一般说的科研相机的参数，10bit，12bit，14bit，16bit