参考：
1. 《录音工程师手册》 周小东
2. mp_discard https://www.sohu.com/a/125374826_468626
3. baidu百科 https://baike.baidu.com/item/%E6%89%AC%E5%A3%B0%E5%99%A8
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5. gbmaotai https://www.jianshu.com/p/359e150ff517
输入设备
音频输入设备通常为麦克风(microphone,简称mic)。麦克风是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。主要分为动圈式、电容式、驻极体等，常用的麦克风一般都是驻极体电容器麦克风，也称之为咪头。
工作原理
电容麦克风的换能原件是一个简单的电容器，电容器的两个金属板各自作为话筒膜片和固定极板（也称背板或背极）存在，在二者之间有较窄的空间(20μm~50μm),并形成一静态电容，该电容串接到有直流极化电压以及高值负载电阻R的电路中，并因此可以在电容上获得相对稳定的电荷--Q值。公式表示如下：
C=k*A/x
其中，C=电容量(法拉-F)；A=膜片的有效工作面积(m2);x=膜片和背板之间的距离;k=空气的介电常数(1.0006)。
当话筒膜片受到外界声能的作用产生振动时,引起膜片和固定背板之间的距离变化,从而使膜片和背板之间已经形成的静态电容量发生变化。其中当话筒膜片表面为正极性声波(压缩波)时,膜片移向背极板方向,导致上述公式中的x值减少,电容量增加,而当膜片表面为负极性声波(扩展波)时,膜片远离背极板方向,x值增加,电容量减少。
这一电容量的变化导致负载电阻中电流相应的变化,由此产生与入射声波相应的交变电压输出。因为通过电容器的电压可以表示为E=Q/C,结合上面的公式,可以将其改写为:
E=(Q/kA)*x
公式中E和x成正比关系(或称之为线性关系),说明了电容麦克风属于振幅恒定设备,故而对于压强式电容麦克风来说,可自动输出平直的频响曲线,因此压强式电容话筒的振膜设计为弹性控制模式,其机械共振频率可设计在远高于麦克风的工作频段范围之上。
技术指标
指向性：也称之为极性（polar pattem），它指话筒拾取来自不同方向声音的能力。一般分为全向型、心形、超心型、8字型等。
灵敏度：指麦克风的开路电压与作用在其膜片上的声压之比。灵敏度又分为声压灵敏度和自由场灵敏度。单位为伏特/帕斯卡(V/Pa)。
频率响应：指麦克风接收不同频率声音时，输出信号会随着频率的变化而发生放大或者衰减。最理想的频率响应曲线为一条水平线，代表输出信号能直实呈现原始声音的特性，但这种理想情况不容易实现。常见的麦克风频率响应曲线大多为高低频衰减，而中高频略为放大。
阻抗：麦克风的输出阻抗大致分两种，一种10K以上，称为高阻，一种1K以下，大多都是600欧姆。麦克风输出阻抗要注意和放大电路输入阻抗匹配。
信噪比：用传声器输出信号电压与传声器内在噪声电压比值的对数值来衡量。一般优质电容式传声器的S/N值为55~57dB。
动态范围：动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，单位为分贝（dB）。一般性能较好的音响系统的动态范围在100（dB）以上。
等效噪声级：声波的声压作用在传声器上所产生的输出电压同传声器本身固有噪声产生的输出电压相等，该声波声压就等于传声器的等效噪声级。
总谐波失真（THD）:波失真是指输出信号比输入信号多出的谐波成分。谐波失真由于系统不是完全线性造成的。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。一般说来，1kHz频率处的总谐波失真最小，因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。总谐波失真在1%以内，入耳分辨不出来，超过10%就可以明显听出失真的成分。数值越小，音色就更加纯净，表明产品品质越高。一般产品的总谐波失真都小于1%（以1kHz频率测量）。
输出设备
一般常见的输出设备分为耳机（Headphones）和扬声器（Loudspeakers）。而耳机的主要电声转换装置也是扬声器，所以，输出设备简要介绍一下扬声器。
组成结构
最常见的电动式锥形纸盆扬声器，锥形纸盆扬声器大体由磁回路系统（永磁体、芯柱、导磁板）、振动系统（纸盆、音圈）和支撑辅助系统（定心支片、盆架、垫边）等三大部分构成。
1．音圈：音圈是锥形纸盆扬声器的驱动单元，它是用很细的铜导线分两层绕在纸管上，一般绕有几十圈，又称线圈，放置于导磁芯柱与导磁板构成的磁疑隙中。音圈与纸盆固定在一起，当声音电流信号通入音圈后，音圈振动带动着纸盆振动。
2．纸盆：锥形纸盆扬声器的锥形振膜所用的材料有很多种类，一般有天然纤维和人造纤维两大类。天然纤维常采用棉、木材、羊毛、绢丝等，人造纤维则采用人造丝、尼龙、玻璃纤维等。由于纸盆是扬声器的声音辐射器件，在相当大的程度上决定着扬声器的放声性能，所以无论哪一种纸盆，要求既要质轻又要刚性良好，不能因环境温度、湿度变化而变形。
3．折环：折环是为保证纸盆沿扬声器的轴向运动、限制横向运动而设置的，同时起到阻挡纸盆前后空敢流通的作用。折环的材料除常用纸盆的材料外，还利用塑料、天然橡胶等，经过热压粘接在纸盆上。
4．定心支片：定心支片用于支持音圈和纸盆的结合部位，保证其垂直而不歪斜。定心支片上有许多同心圆环，使音圈在磁隙中自由地上下移动而不作横向移动，保证音圈不与导磁板相碰。定心支片上的防尘罩是为了防止外部灰尘等落磁隙，避免造成灰尘与音圈摩擦，而使扬声器产生异常声音。
主要种类
按其换能原理可分为电动式（即动圈式）、静电式（即电容式）、电磁式（即舌簧式）、压电式（即晶体式）等。
按换能机理和结构分动圈式（电动式）、电容式（静电式）、压电式（晶体或陶瓷）、电磁式（压簧式）、电离子式和气动式扬声器等。
按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式；
按纸盆形状分圆形、椭圆形、双纸盆和橡皮折环；
按工作频率分低音、中音、高音。
工作原理
根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声。详见上图。
性能指标
扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数。
1、额定功率
扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。标称功率称额定功率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。为保证扬声器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率的2~3倍。
2、额定阻抗
扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。
3、频率响应
给一只扬声器加上相同电压而不同频率的音频信号时，其产生的声压将会产生变化。一般中音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产生的声压较小。当声压下降为中音频的某一数值时的高、低音频率范围，叫该扬声器的频率响应特性。
理想的扬声器频率特性应为20~20KHz，这样就能把全部音频均匀地重放出来，然而这是做不到的。每一只扬声器只能较好地重放音频的某一部分。
4、失真
扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现象叫失真。失真有两种：频率失真和非线性失真。频率失真是由于对某些频率的信号放音较强，而对另一些频率的信号放音较弱造成的，失真破坏了原来高低音响度的比例，改变了原声音色。而非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号的波动不够完全一致造成的，在输出的声波中增加一新的频率成分。
5、指向特性
用来表征扬声器在空间各方向辐射的声压分布特性，频率越高指向性越狭，纸盆越大指向性越强。
音频处理
CODEC
在嵌入式系统中，CODEC(音频解码芯片)是整个音频系统中非常核心的一个器件。如下图所示：
Codec的作用可以归结为4种，分别是：
1.对PCM等信号进行D/A转换，把数字的音频信号转换为模拟信号
2.对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换，把模拟的声音信号转变CPU能够处理的数字信号
3.对音频通路进行控制，比如播放音乐，收听调频收音机，又或者接听电话时，音频信号在codec内的流通路线是不一样的
4.对音频信号做出相应的处理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等等
AD/DA
AD/DA（模数/数模）转换器，是用来将模拟信号和数字信号进行相互转换的器件。ADC(模数转换器)将模拟信号转换为数字信号，一般在话筒输出的模拟电信号会经过ADC转换为数字信号；DAC(数模转换器)将数字信号转换为模拟信号，一般扬声器需要经过DAC转换为模拟信号才可以播放声音。
转换器参数
常见的转换器参数有：采样速率，分辨率，信噪比，有效转换位数，无失真动态范围等。
PA
PA(Power Amplifier),即功率放大器，简称功放。音响系统中一种最基本的设备，它的任务是把来自信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。
功放分类
按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类功放（又称D类功放）。
甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。
丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。
性能指标
功放的主要性能指标有输出功率，频率响应，失真度，信噪比，输出阻抗，阻尼系数等。
