频谱分析仪是研究信号频谱特征的仪器，是研究、开发、调试维修中的有力武器，专业的频谱分析仪比示波器更加昂贵，业余爱好者更难用上。不过我们可以充分利用Adobe Audition软件的频谱分析功能，让你拥有精确频谱分析仪的美梦成真！
Adobe Audition本身有一种“频谱显示”模式。先打开一段波形，这里我们新建一段20s的对数扫频信号，然后选择“View——>Spectral View”（视图——>频谱视图，见图1），或点击快捷工具栏的“Toggle between Spectral and Waveform views”（切换频谱视图/波形视图，见图2）按钮，即可将波形以频谱显示的方式显示出来。
扫频的频谱显示（见图3）。
可以看到，横轴为时间，纵轴为频率指示。每个时刻对应的波形频谱都被显示出来了，如图中光标所指18s处频谱指示约11kHz。实际上频谱指示的颜色是代表频谱能量的高低，颜色从深蓝到红再到黄，指示谱线电平由低到高的变化。这实际上跟地图的地形鸟瞰显示是比较相似的，看频谱复杂变化的声音频谱就更容易理解这点了。
“频谱显示”模式虽然能大致显示出波形频谱分布的情况，而且能给出时间方面的特征，但是从精确分析的角度讲就难以满足要求了，这时我们就要用到Adobe Audition的“频谱分析”功能。
打开一段波形，例如上述的扫频，点选“Analyze——>Show Frequency Analyze”（分析—>显示频谱分析）即可打开频谱分析窗口（见图4）。
默认的窗口比较小，而且分析结果比较粗糙。
选中“Linear View”（线性视图）时频率标尺是线性刻度的，这时低频段显示很少，不符合常规要求，可以取消选定，频率标尺将以对数刻度显示。
左下角的选择条可以让你选择“Lines”（线条）、“Area”（区域）、“Bars”（条状）来显示频谱，一般选择线条为好，否则前面的都会盖住后面的频谱。
虽然窗口没有“最大化”操作按钮，但我们将光标移到窗口右下角就会变成图示的双箭头，这时按住鼠标左键拖动，即可将窗口放大，然后点到顶端蓝条拖动即可移动窗口，这样你可以一直放大到满屏幕。（提示： 许多Windows程序都可以这样操作）。将波形全部选中，可以执行“Scan”（扫描）操作（提示： 不选中不能扫描！），将整段波形的总频谱显示出来。图5就是上述扫频的总频谱曲线。
点击“Advanced”（高级）按钮，即可打开几个高级设置选项。
在“Reference”（参考电平）栏可以填入任意值来作为参考电平。而“FFT Size”（FFT样本数）可以设置FFT分析的样本数值，即将每秒长度的波形分成若干份来分析。当然数值越高，频率分辨率越高，最高可以设到65536（这时可以将48kHz取样的波形精确到0.732 Hz的步长来分析）。
滤波类型选择窗口可以选择5种FFT分析滤波窗口类型。不同的窗口具有不同的特性，可以参考软件帮助文件使用，一般我们用“Blackmann-Harris”即可，见图6。
你是否对上述扫频频谱分析结果感到迷惑不解？明明我们产生扫频时设定的波形幅度是恒定的，为什么分析结果却成了随频率增加而衰减？
要揭开这个迷团，必须对FFT频谱分析的实质有深入的了解。与传统的模拟频谱分析仪不同，计算机FFT频谱分析是基于“能量累积”的计算而得到的，由标准的FFT计算公式就可以看到它是一个相对于时间的积分公式。对于对数扫频这样频率成分比例随时间变化的信号，后期分析是针对整段波形的，其结果就是谱线幅度由该频率波形所占时间比例来决定，因此产生上述的结果。如果扫频是线性扫描的，结果自然就是一条水平直线。这是Adobe Audition的后期分析特点。其优点是对硬件要求低而且可以慢慢分析，得出精确的分析结果。如果用实时分析、精确分析对硬件速度要求是比较高的。
我们应该用“能量”的观点来解读分析结果。即频谱曲线指示出一段信号中各频点的能量分布情况。对此我们要有清醒的认识，否则会做出错误的判断，得到错误的结论。特别对于音乐信号，高频段所占能量比例一般不大，却可能出现幅度相当大的尖峰。
如果是实时分析模式，对数扫频与线性扫频结果就是一样的，只不过扫描速度有差别而已，跟模拟频谱仪的等带宽滤波分析一样。
如果各信号成分是同时给出的，并且是均匀分布的，例如粉红噪声、白噪声、复合音、调频信号，实时分析与后期分析的结果就一样了。
了解了软件的操作技巧和分析特征，有助于充分了解实践中的分析结果。现在就让我们来做几个常见波形的频谱分析实验。
图7是100Hz三角波的频谱。奇数倍的谐波幅度以-12dB/oct（每倍频程-12dB）的斜率衰减。
图8是100Hz方波的频谱。奇数倍的谐波幅度以-6dB/oct（每倍频程-6dB）的斜率衰减。
图9是粉红噪声频谱。频率成分是连续的，以-3dB/oct（每倍频程-3dB）的斜率衰减。
再看看调制波形的频谱。用本刊第4期的《妙用Adobe Audition：万能信号发生器》一文中介绍的方法生成基频1000Hz、调制频率和调制范围50Hz的调制波形。
图10是调频/调幅波形的频谱。可以看到实际发生了基波与调制频率的二、三次谐波调制，如果调制范围选得大，谐波将增加很多，频率组件的幅度对比也会发生很大变化。
图11是过零调幅波形的频谱。频谱成分很纯，只有基频加减调制频率得到的两个值。
到这里我们必须澄清一个问题，即标准的调频、调幅波到底是怎样的？为什么上述生成的调频、调幅波没有给出纯粹的单频调制结果？
根据电子学的相关知识，对于调频波，是不可能产生纯粹的单频调制的，只能靠缩小调制带宽的方法来尽量抑制谐波调制（调制带宽与调制频率的比值称为调制系数，模拟调频广播实用中远小于1），但结果是调制频率与载波频率的幅度比大幅缩小，效率降低。
实际应用中，不可能为了抑制谐波调制而无限制地缩小调制范围，因为那样必然造成信噪比的急剧下降，结果反而更坏。因此必然是权衡、妥协和优选而得到一个折衷的方案。你肯定对调频广播中特有的“沙沙”噪音印象深刻吧，这很大部分就是由于存在高次谐波失真而造成的。
但是对于调幅波，理论指出确实是可以产生纯粹的单频调制的。这说明我们以前产生调幅波的方法有问题。为此笔者认真反思，找到了正确的调幅波产生方法。
在产生“过零调幅波”时，将第二次的调制频率设定“DC Offset”（直流偏置）为50%至100%，然后执行“调制”选项，将得到纯粹的调幅波。但是其频谱却有区别，只有基频和基频加减调制频率得到的两个频率成分。
图12是单边带调幅波形（复合音）的频谱。这时实际上根本没有发生调制，只不过是简单的混合。这也正是测试互调失真时用复合音信号的原因所在，本身不存在调制，才能更好地测量调制产生的失真。
图13是一个宽度为20μs的单脉冲波形，极限放大到单取样点显示。
它的频谱曲线是连续的，平直地延伸到40kHz以上，见图14。这就是声学测量中用短脉冲测试频响的根据。而且它有一个非常大的优点：可以用一个时间窗口来滤除反射波，在普通环境中得到类似于消声室的结果。
如果我们想对比两个或几个波形的频谱特征，该怎么办呢？看到频谱分析窗口右上角的“Hold”字样和“1、2、3、4”四个按钮了吧，它们就是为你锁定谱线对比显示而设计的！
打开一段波形例如上述的扫频信号，打开频谱分析窗口，点击波形窗口的一点，频谱分析窗口马上显示出该点频谱分析的结果。点击任一个“Hold”键，频谱曲线将以该键对应的颜色锁定。点击另一点，再点击另一个“Hold”键，将锁定另一条频谱曲线……这样将4个频谱曲线锁定后，还能够显示另一条“活”的频谱曲线。图15是任意选定上述扫频波形中4点频谱曲线锁定后的情况。
另外一种操作方法是锁定一条频谱曲线，然后打开另外一个波形来进行频谱分析，频谱曲线将在同一窗口对比显示（见图16），这样你就可以进行多达5个频谱曲线的对比研究了。
在本刊今年1～3期介绍的RMAA测试软件中，笔者曾提到RMAA的测试信号特征，其实就是根据Adobe Audition的频谱分析结果得出的结论（当然包括软件作者在帮助文件中的说明），现在就让我们一起看个究竟。
将RMAA测试信号保存为WAV文件，用Adobe Audition打开，波形如图17所示。
第一段为校准/同步信号，为一段1000 Hz纯音。
第二段为频响信号，从波形看像白噪声，其实并不是。频谱分析结果如图18所示。
可以看到频谱是不连续的，各频率间幅度关系也不平衡，这是为了接近实际的音乐平均频谱而专门设计的。
第三段为静音，用来测试本底噪声。
第四段为-60dB的1000 Hz纯音，用来测试动态范围。该段电平低，需要大幅放大才能看清，如图15中圆角方框内所示。
第五段为0dB的1000 Hz纯音，用来测试总谐波失真。
第六段为互调失真测试信号。图19是软件默认的测试信号频谱。
第七段为通道分离度测试信号，见图20。看起来与频响测试信号一样，实际上有区别，这里各频率成分的幅度是一样的。
可以看到，波形显示（时域分析）和频谱显示（频域分析）是反映信号特征的两个重要手段，二者结合将对全面了解信号特征起到强有力的作用。
读者可到http：//www.adobe.com公司网站去下载Adobe Audition的试用版，下载方法见本址第4期《妙用Adube Audiotion——万能信号发生器》一文。RMAA软件的下载网址为http：//audio.rightmark.org。
软件介绍
Adobe Audition 软件提供专业音效的编辑与混音环境，主要为从事视听、广播及影视制作的音效与影像专业人员设计，Adobe Audition 具有先进的混音、编辑、母带后期处理及特效处理功能。
Adobe Audition （原名为 Cool Edit Pro） 是 Adobe 于 2003 年 5 月由 Syntrillium Software 获得。该软件具有以下功能：
1.可以混合多达 128种声音、编辑单个声音信息、使用 45种以上的数位讯号处理效果，是功能完备的多声道录音软件。
2.Adobe Audition 具有灵活的工作流程而且操作非常简单。无论是制作音乐、电台广播或影像音效，Adobe Audition 中的各种工具可让您制作音质饱满、细致入微的高品质音效。
作为电子爱好者，我们可以充分利用Adobe Audition的各种强大的功能，为我们的电子应用服务，让该软件的使用更充分。
（文/杨明海）