了解音频失真——什么是非线性失真
我们时常沉浸在音频的世界里，对音频失真有所感知，但你是否真正了解它背后的原理呢？音频失真是一个广泛的话题，这里我们重点其中的非线性失真。
在现代设备中，频率失真已不再是主要问题，取而代之的，是非线性失真成为了关注的焦点。尽管它时常被误称为“非线性失真”，但实际上，失真并不是非线性的，而是因为硬件设备的非线性特性导致的。
为了更好地理解非线性失真，我们从最简单的音频信号——正弦波开始。正弦波是音频信号的组成部分，它可以通过多种自然振动或振荡产生。想象一下时钟的摆轮，它在水平轴上做往返运动，从侧面看，就会在时间轴上划出一个正弦波。
当音频信号经过某些硬件设备时，由于设备的非线性特性，输出波形可能会包含输入波形中没有的正弦波成分，这就是非线性失真。对于输入信号中的每一个正弦波分量（称为基波），非线性产生的信号都是基波频率的倍数，这些新信号被称为谐波失真分量。
以一个非常糟糕的电路为例，它可能会产生20%幅度的二次谐波和10%的三次谐波。这些谐波信号的加入会使原始信号失真，使其不再是纯正弦波。在乐器中，几乎所有的声音都包含许多谐波。例如，陶笛产生的声音就是正弦波，它会在每个音符中产生大量谐波。
非线性失真不仅影响乐器的声音，还影响人声和其他音频信号。当音频信号中的谐波分量增加或减少时，就会改变原始音频的音色或音调。除非添加的谐波量非常大，否则人们通常很难察觉到差异。对于那些追求最佳音质的人来说，即使是微小的变化也是显著的。
除了谐波失真外，非线性失真还导致其他复杂的现象，如互调失真。互调失真是当两个或多个信号同时存在时产生的结果。这些信号的频率分量相互作用，产生新的频率分量，这些新频率分量可能会对音质产生负面影响。互调失真的测量和评估比谐波失真更为复杂，因为它涉及到多个信号的相互作用。
非线性失真是音频领域的一个重要问题，它影响着我们的音乐、电影、语音通信等各个方面的音质。了解并控制非线性失真对于追求高质量音频体验的人来说至关重要。希望这篇文章能帮助你更好地理解非线性失真的原理和它对音频质量的影响。音频失真是一个在音频领域中不可忽视的问题，它涉及到不同的失真种类及其背后的原因。当我们音频失真时，差频失真和调制失真是最常见的两种类型，它们之间的区别以及产生机理值得我们深入。
差频失真，也叫作频率失真，涉及到两个相同的高频信号产生的差频信号的相对幅度测量。例如，当19kHz和20kHz的信号共同作用于一个系统时，除了原始的频率成分外，还会产生1kHz的差分信号（20-19=1kHz）和39kHz的和信号（20+19=39kHz）。这种失真是一种重要的评估指标，因为它反映了高频线性度，在这个阶段，负反馈的失真减少效果往往较小。
而调制失真则涉及到低频信号和更高频率信号的相互作用。这里，信号通常是其他信号的四分之一，例如80Hz和5kHz。在这种情军下，非线性会产生两个新的输出失真信号分量，分别是4920Hz的差分信号和5080Hz的和信号。这种失真类型揭示了音频信号在调制过程中的非线性行为。
除了这两种常见的失真类型，还存在由输入信号分量的谐波产生的其他互调分量。这些互调分量存在于2f1±f2和2f2±f1等处，其中f1和f2是输入频率。尽管这些互调分量提供了更多关于系统性能的信息，但它们并不是我们主要关注的重点。
那么，非线性失真与线性失真有什么区别呢？简单来说，线性失真是指信号通过系统时，其波形发生了一些变化，但仍保持原有的频率成分。而非线性失真则是指信号在通过系统时，产生了原始信号并不存在的频率成分。这是因为系统中的非线性元件（如晶体管）在放大信号时，不能完美地遵循线性放大规律，从而导致音频信号的变形。
为了获得最佳的音频质量，我们需要尽可能消除这些非线性源的影响。由于放大器中使用的器件本质上是非线性的，我们必须采用精心挑选的设计技术来最大限度地减少非线性。这就引发了一个问题：“多少才够？”音频领域的发烧友经常就人类听觉的灵敏度和实际听到的失真程度进行争论。对于这个复杂的话题，我们无法在这里展开深入。
音频失真是一个复杂而又重要的主题。为了获得最佳的音频体验，我们需要深入理解不同类型的音频失真及其产生原因，同时采用适当的技术来减少非线性失真的影响。
