总谐波失真 (THD)：测量和正确分类失真

总谐波失真 (THD) 是衡量放大器、转换器或扬声器还原音频信号清晰度的关键指标。本词汇表条目解释了 THD 和 THD+N 的含义，录音棚和高保真系统中常见的 THD 值，如何自行测量失真，以及为什么在混音和录音过程中适度的失真是有益的。 专业母带 这甚至可能是件好事。

总谐波失真 (THD) 表示设备或音频信号受谐波失真影响的程度。它以百分比表示，可以是 THD 或包含噪声的 THD+N。数值越低，声音越纯净——现代录音棚级转换器的 THD 可远低于 0,01%。

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关于总谐波失真 (THD) 和失真水平，您需要了解的一切一目了然：

什么是总谐波失真（THD）？

总谐波失真 (THD) 描述的是系统向信号中添加了多少原本不存在的谐波。每个实际电路都存在轻微的非线性：纯正弦波会在基频的整数倍处产生谐波失真（k2、k3、k4……）。

测量这些谐波的均方根值与总信号的比值，以百分比表示：1% 表示信号能量的百分之一由额外的谐波组成。数学定义和各种变体的区分由以下公式解释： 维基百科关于测量技术的背景介绍（英文） 详细。

从实际应用角度来看，需要注意的是：数值本身并不能说明声音的特性。重要的是产生了哪些谐波——偶次谐波 (k2) 听起来圆润悦耳，奇次谐波 (k3) 听起来尖锐刺耳——以及测量时的电平。

总谐波失真数值比较：THD 与 THD+N

总谐波失真 总谐波失真 (THD) 仅累加失真——即谐波分量。 THD + N （加上噪声）测量中还包括设备的噪声——该值更严格、更实用，因此在大多数数据表中都能找到。

格拉特克拉斯典型值（THD+N）分类
工作室转换器 （AD/DA）<0,001％几乎无失真——达到可测量的极限
高保真放大器<0,05％干净且不加批判——远低于听觉阈值
管状装置0,5-5％故意调高失真度——这种失真是这里特意营造的音色特征。
扬声器0,5-3％整个窃听链中最大的失真来源

令人惊讶的是电子学和声学之间存在着巨大的鸿沟：链条中最薄弱的环节几乎总是扬声器，而不是接口或它前面的放大器。

当谐波失真造成干扰时——以及当它们成为整体音调的一部分时

谐波失真究竟被视为缺陷还是特性，取决于其类型和强度。电子管和磁带录音机主要产生偶次谐波，人耳将其感知为温暖和厚重——这正是音响工程师所利用的效果。 饱和 （饱和度）是故意用来使人声和乐器听起来更饱满的。

对应的部分很难 剪裁突然降低峰值电平会产生强烈的怪异和不和谐成分，很快就会听起来刺耳难听。因此，高总谐波失真值并不一定意味着缺陷——只要这种音染与素材相符，并且是刻意选择的。

所需的颜色是来自真正的硬件还是模拟器并不重要——我们的文章比较了这两种方式的优势。 模拟与数字关键在于，着色仍然是一个有意识的决定，而碰撞声不会作为链条中不必要的缺陷出现。

实际测量总谐波失真 (THD)：正弦波、分析仪、测量麦克风

电子元件（接口、放大器）： 一个纯正弦波（通常为 997 Hz 或 1 kHz）被输入到设备中，输出被环回输入端。FFT 分析器（例如 REW 中的分析器或插件分析器）会将谐波显示为噪声基底上的清晰曲线；然后软件会计算 THD 或 THD+N 值。

扬声器： 接下来是一个校准过的 测量麦克风 在箱子前面。测量是在设定的温度下进行的。 SPL 而且在多个频率下，失真会随着电平的增加而显著增加——没有电平规格的值是没有意义的。

对于日常录音室工作，快速检查通常就足够了：播放一个正弦音，改变音量，然后在分析仪中观察何时噪声中明显出现泛音。

关于总谐波失真的常见错误和误解

THD 数据看似客观，但很容易导致数据表中出现误解——因此，您应该注意以下五点：

  1. 在没有测量条件的情况下比较数据表： 总谐波失真 (THD) 值仅在指定的电平、频率和负载下有效。缺少这些信息，不同厂家提供的数据不具有可比性。
  2. 将 THD 与 THD+N 混淆： 同一台放大器如果产生噪声，其总谐波失真 (THD) 指标可能表现优异，但总谐波失真加噪声 (THD+N) 指标却不尽如人意。务必查看具体参数。
  3. “音调越低，听起来越好听” 在听觉阈值以下，小数点后多加一个零并没有什么区别——0,001% 和 0,0001% 听起来完全一样。
  4. 将管路数值解读为缺陷： 电子管级0,5%至5%的变化不是缺陷，而是购买该设备的原因：所需的音色。
  5. 忽略窃听事件： 评判失真度为 2% 的扬声器的人无需担心转换器中 0,001% 的失真——先优化聆听链，再优化电子设备。

结论：低THD值是基础，音质是锦上添花。

总谐波失真 (THD) 使失真度更具可比性：它能展现转换器、放大器和扬声器在已知电平、频率和测量值（THD 或 THD+N）的情况下，其真实工作状态的中性程度。现代录音室电子设备在这方面早已消除了任何可听见的疑虑；真正的差异体现在扬声器和一些刻意染色的元件上，例如电子管放大器和磁带放大器。因此，低 THD 是基础——真正的挑战在于如何将失真精确地控制在所需的音调特征范围内。

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常见问题解答 – 关于总谐波失真和失真的常见问题

对于电子设备而言，低于 0,05% 的总谐波失真加噪声 (THD+N) 值并不关键；现代录音棚转换器的 THD+N 值可低于 0,001%。扬声器由于其设计特性，其 THD+N 值通常在 0,5% 到 3% 之间——这是正常现象。测量时的电平和频率也至关重要。

总谐波失真加噪声：除了失真之外，测量中还包含了器件自身的噪声。因此，该值比纯THD更精确，更能反映实际性能——这也是为什么大多数数据手册中都包含该值的原因。

电子管主要产生偶次谐波（k2），人耳会将其感知为温暖饱满的声音——因此，其高总谐波失真（THD）值主要由悦耳而非刺耳的成分构成。这种音染被有意用作饱和度，也是电子管放大器在录音棚应用中备受青睐的主要原因。

对于电子设备：通过环回方式向设备发送一个纯正弦波（1 kHz），然后在 FFT 分析仪中读取谐波——像 REW 这样的软件会自动计算该值。对于扬声器，则需要使用校准过的测量麦克风和设定的声压级。

通常不会：音乐能够完全掩盖这种低水平的失真，而扬声器的失真程度要高得多。此外，只有当失真水平显著高于此值，或者出现诸如硬削波之类的非谐波成分时，失真才会变得可听见。