數(shù)字音響

由前述編碼方式得到的數(shù)字音頻信號(hào)一般都比較大，要降低磁盤占用，就只有降低采樣指標(biāo)或者進(jìn)行壓縮。降低指標(biāo)意味著音質(zhì)的降低，因此研究人員把工作重點(diǎn)放在數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮上，陸續(xù)研發(fā)了各種壓縮方案。由于用途和針對(duì)的目標(biāo)市場(chǎng)不一樣，各種音頻壓縮方案所達(dá)到的音質(zhì)和壓縮比也不一樣，因此產(chǎn)生了多種典型的數(shù)字音頻格式。具體如下:

(1)WAV格式。WAV壓縮是基于PCM編碼的壓縮方案。它能達(dá)到相同采樣率和采樣大小條件下的最好音質(zhì)，在Windows平臺(tái)下，所有音頻軟件都能夠提供對(duì)它的支持，因此，WAV格式被大量用于音頻編輯、非線性編輯等領(lǐng)域。同時(shí)，它也被作為一種中介的格式，常常使用在其他編碼的相互轉(zhuǎn)換之中。

(2)MP3格式。MP3格式誕生于上世紀(jì)八十年代的德國(guó)，所謂的MP3也就是指的是MPEG標(biāo)準(zhǔn)中的音頻部分，也就是MPEG音頻層。MP3具有不錯(cuò)的壓縮比，使用LAME編碼的中高碼率的MP3，聽(tīng)感上已經(jīng)非常接近源WAV文件，但其在較低碼率下表現(xiàn)不好?？偟膩?lái)說(shuō)，這種壓縮格式音質(zhì)好，壓縮比比較高，被大量軟件和硬件支持，應(yīng)用非常廣泛，是當(dāng)今主流的壓縮壓縮編碼之一。

(3)OGG格式。OGG有著出色的算法，可以用更小的存儲(chǔ)空間和碼率獲得更好的音質(zhì)，尤其在中低碼率下表現(xiàn)突出。128kbps的OGG比192kbps甚至更高碼率的MP3還要出色，但其高頻表現(xiàn)一般。OGG具有流媒體的基本特征，但現(xiàn)在還沒(méi)有媒體服務(wù)軟件支持，因此基于OGG的數(shù)字廣播還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，其市場(chǎng)表現(xiàn)無(wú)法和MP3相提并論?？梢哉f(shuō)，OGG是一種非常有潛力的壓縮編碼方案。

(4)MP3PRO格式。作為MP3的改良版本的MP3PRO表現(xiàn)出了相當(dāng)不錯(cuò)的素質(zhì)，它采用SBR插入技術(shù)，在64kbps碼率下表現(xiàn)極為突出，高音豐滿，但其低頻表現(xiàn)不佳。主要適用于低要求下的音樂(lè)欣賞。

(5)WMA格式。WMA就是WindowsMediaAudio編碼后的文件格式，由微軟開(kāi)發(fā)，其研發(fā)的目的市場(chǎng)就是網(wǎng)絡(luò)音頻。在64kbps的碼率情況下，WMA可以達(dá)到接近CD的音質(zhì)。WMA支持防復(fù)制功能，可以限制播放時(shí)間和播放次數(shù)甚至于播放的機(jī)器等。WMA也支持流技術(shù)，可以一邊讀一邊播放，因此WMA可以很輕松的實(shí)現(xiàn)在線廣播，由于目前版本的Windows中加入了對(duì)WMA的支持，且WMA有著優(yōu)秀的技術(shù)特征，這種格式被越來(lái)越多的人所接受。

(6)APE格式。APE是Monkey’s Audio提供的一種無(wú)損壓縮格式，可以提供50-70%的壓縮比。其壓縮音質(zhì)非常好，在現(xiàn)有不少無(wú)損壓縮方案種，APE是一種有著突出性能的格式，令人滿意的壓縮比以及飛快的壓縮速度，適用于高品質(zhì)的音樂(lè)欣賞及收藏。

(7)ACC格式。AAC(AdvancedAudio Coding，高級(jí)音頻編碼技術(shù))是杜比實(shí)驗(yàn)室為音樂(lè)社區(qū)提供的技術(shù)。AAC最大能容納48通道的音軌，采樣率達(dá)96KHz，并且在320Kbps的數(shù)據(jù)速率下能為5.1聲道音樂(lè)節(jié)目提供相當(dāng)于ITU-R廣播的品質(zhì)。和MP3比起來(lái)，它的音質(zhì)比較好，也能夠節(jié)省大約30%的儲(chǔ)存空間與帶寬。它是遵循MPEG-2的規(guī)格所開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

此外，還有MPC、VQF和FLAC等壓縮格式，但其影響力和使用情況不如上述典型格式。

2008年，意法半導(dǎo)體(ST)公司宣布，推出了一個(gè)高質(zhì)量的單片音頻數(shù)字功率放大器STA510F。該產(chǎn)品能夠向8歐姆立體聲負(fù)載輸出最高每聲道100W的功率。其特色是音質(zhì)高、功耗低、制造成本低，適合目前流行的快速增長(zhǎng)的應(yīng)用產(chǎn)品，如無(wú)線產(chǎn)品、個(gè)人和家庭音頻系統(tǒng)等。這個(gè)數(shù)字功率放大器代表了目前最先進(jìn)的數(shù)字功率放大技術(shù)，它的出現(xiàn)，為設(shè)計(jì)低成本、高效能、外觀緊湊的數(shù)字音響系統(tǒng)提供了可能。

此外，先鋒電子于2008年12月也正式推出兩款全新的多聲道數(shù)字功率放大器SC-LX81及VSX-LX51，這兩款數(shù)字功率放大器均具備最新HDAudio解碼功能和自動(dòng)聲場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)，采用了最新全頻段相位控制技術(shù)(Full BandPhase Control)，能有效改善多聲道揚(yáng)聲器的相位特性，并應(yīng)用新的低音管理系統(tǒng)，能有效補(bǔ)償重低音揚(yáng)聲器和主聲道之間的相位延遲，達(dá)到更佳的多聲道環(huán)繞效果。

伴隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等信息技術(shù)的發(fā)展，音頻信號(hào)的編碼、壓縮和解碼等技術(shù)日趨先進(jìn)和高效，超大規(guī)模集成電路、高性能運(yùn)算芯片和大容量存儲(chǔ)介質(zhì)等電子技術(shù)的應(yīng)用也將音響設(shè)備的數(shù)字化推向一個(gè)新的高度。在這些技術(shù)的支持下，數(shù)字音響技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的階段，并表現(xiàn)出高音質(zhì)、高碼速、高集成、低功耗等特點(diǎn)。可以說(shuō)，數(shù)字音響技術(shù)的發(fā)展空間巨大，發(fā)展前景光明，值得深入研究和探討。

音響技術(shù)是研究聲音信號(hào)的轉(zhuǎn)換、記錄、傳送和重放的專門綜合性技術(shù)。數(shù)字音響技術(shù)是指在音響技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)原聲信號(hào)(合樂(lè)、聲樂(lè)等)進(jìn)行一系列數(shù)字處理后，再恢復(fù)成高質(zhì)量的模擬聲音信號(hào)的技術(shù)。數(shù)字音響技術(shù)已深入到日常生活的各個(gè)方面，從家庭影院、汽車音響到個(gè)人音樂(lè)播放器，無(wú)不體現(xiàn)出數(shù)字音響的優(yōu)越性。伴隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字音響技術(shù)不斷發(fā)展和創(chuàng)新，其核心關(guān)鍵技術(shù)不斷完善，使得音響行業(yè)的數(shù)字化、智能化前景美好。

數(shù)字音響包含的范圍很廣，既包括各種數(shù)字化的原聲信號(hào)，各種數(shù)字化的設(shè)備，也包括協(xié)調(diào)這些信號(hào)和設(shè)備的各種協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。它涉及到聲學(xué)、美學(xué)和人體生物學(xué)等諸多方面。簡(jiǎn)單的講，數(shù)字音響是由硬件加軟件構(gòu)成的。

從原理上來(lái)講，數(shù)字音響技術(shù)首先應(yīng)該是原聲信號(hào)的數(shù)字化，其次才是音響設(shè)備的數(shù)字化。原聲信號(hào)的數(shù)字化是將音頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行傳送或儲(chǔ)存，然后將這些音頻數(shù)碼信息又還原成音頻模擬信號(hào)，其間實(shí)行了兩次轉(zhuǎn)換，即模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D和數(shù)模轉(zhuǎn)換D/A，后者現(xiàn)在一般由數(shù)字功率放大器完成。

而音響設(shè)備的數(shù)字化指得是為適應(yīng)數(shù)字音頻信號(hào)的傳送或儲(chǔ)存，對(duì)設(shè)備整體電路進(jìn)行調(diào)整或改進(jìn)，使之能夠傳遞、儲(chǔ)存或處理數(shù)字音頻信號(hào)。

因此，本文從軟件(原聲信號(hào)的數(shù)字化方法和壓縮方案及格式)和硬件(數(shù)字功率放大器)兩個(gè)方面來(lái)論述數(shù)字音響技術(shù)的發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)。

原聲語(yǔ)音信號(hào)可以看成是模擬信號(hào)，其數(shù)字化就是將這些模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)。最早的原聲語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化采用的是PCM(Pulse Code Modulation)技術(shù)即脈沖編碼調(diào)制技術(shù)。1967年，日本NHK技術(shù)研究所首先把將通信技術(shù)中的PCM技術(shù)引進(jìn)音響領(lǐng)域，從此標(biāo)志著數(shù)字音響時(shí)代的開(kāi)始。

2.1典型的原聲信號(hào)數(shù)字化方法

原聲信號(hào)的數(shù)字化一般從信號(hào)的波形、信號(hào)的參數(shù)等方面入手，可以分為波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼等。

波形編碼力圖使還原出的語(yǔ)音波形與原語(yǔ)音信號(hào)波形一致，這種數(shù)字化的方法適應(yīng)能力強(qiáng)、編碼后的語(yǔ)音質(zhì)量好，但所需的編碼速率高。這類方法的典型代表有前述的脈沖編碼調(diào)制(PCM)、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(Adaptive Difference Pulse CodeModulation，ADPCM)、連續(xù)可變斜率增量(ContinuouslyVariable Slope Delta，CVSD)編碼調(diào)制[2]等。其中CVSD編碼由于其抗突發(fā)錯(cuò)誤能力較強(qiáng)，在移動(dòng)通信、軍事通信和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。

參數(shù)編碼的編碼對(duì)象是原聲信號(hào)的特征參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的提取及編碼來(lái)保持原聲語(yǔ)意，其特點(diǎn)是編碼速率較低，合成語(yǔ)音質(zhì)量較差，如線性預(yù)測(cè)編碼(Linear Prediction Code，LPC)、多脈沖激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼(Multi Pulse Excited Linear Prediction Code，MPELPC)[3]等。

混合編碼編碼對(duì)象包括了原聲信號(hào)的波形和參數(shù)，針對(duì)參數(shù)編碼語(yǔ)音質(zhì)量低的缺點(diǎn)，混合編碼采用合成-分析的方法，能夠在中低速率上獲得高質(zhì)量的語(yǔ)音編碼，節(jié)省傳輸信道容量及存儲(chǔ)量。其典型代表如線性預(yù)測(cè)編碼(Code Excited Linear Prediction，CELP)、短時(shí)延碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼(Low-DelayCode Excited Linea rPrediction，LD-CELP)、矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼(Vector Sum Code Excited Linear Prediction，VSCELP)等。

針對(duì)不同的編碼方式，歐洲廣播聯(lián)盟和3GPP國(guó)際組織等機(jī)構(gòu)組織陸續(xù)推出了EAAC 、AMR-WB 和G.729.1等編碼標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范編碼方法，極大促進(jìn)了語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化進(jìn)程。

1. 信噪比高

數(shù)字音響記錄形式是二進(jìn)制碼, 重放時(shí)只需判斷“0”或“1”。因此, 記錄媒介的噪聲對(duì)重放信號(hào)的信噪比幾乎沒(méi)有影響。而模擬音響記錄形式是連續(xù)的聲音信號(hào), 在錄放過(guò)程中會(huì)受到諸如磁帶噪聲的影響, 要疊加在聲音信號(hào)上而使音質(zhì)變差。盡管在模擬音響中采取了降噪措施, 但無(wú)法從根本上加以消除。

2. 失真度低

在模擬音響錄放過(guò)程中, 磁頭的非線性會(huì)引入失真, 為此須采取交流偏磁錄音等措施, 但失真仍然存在。而在數(shù)字音響中, 磁頭只工作在磁飽和及無(wú)磁兩種狀態(tài), 表示1和0, 對(duì)磁頭沒(méi)有線性要求。

3. 重復(fù)性好

數(shù)字音響設(shè)備經(jīng)多次復(fù)印和重放, 聲音質(zhì)量不會(huì)劣化。傳統(tǒng)的模擬盒式磁帶錄音, 每復(fù)錄一次, 磁帶所錄的噪聲都要增加, 致使每次復(fù)錄要降低信噪比約3 dB, 子帶不如母帶, 孫帶不如子帶, 音質(zhì)逐次劣化。

4. 抖晃率小

數(shù)字音響重放系統(tǒng)由于時(shí)基校正電路作用, 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng), 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)不會(huì)引起抖晃,因而不必要求像模擬記錄中那樣的精密機(jī)械系統(tǒng)。

5. 適應(yīng)性強(qiáng)

數(shù)字音響所記錄的是二進(jìn)制碼, 各種處理都可作為數(shù)值運(yùn)算來(lái)進(jìn)行, 并可不改變硬件, 僅用軟件操作, 便于微機(jī)控制, 故適應(yīng)性強(qiáng)。

6. 便于集成

由于數(shù)字化, 因而便于采用超大規(guī)模集成電路, 并使整機(jī)調(diào)試方便, 性能穩(wěn)定, 可靠性高, 便于大批量生產(chǎn), 可以降低成本。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

全書以目前流行的新型數(shù)字設(shè)備產(chǎn)品為例，以數(shù)字音頻信號(hào)處理電路為重點(diǎn)，全面系統(tǒng)地介紹其基本結(jié)構(gòu)、信號(hào)流程、工作原理和檢修方法。特別對(duì)數(shù)碼音響產(chǎn)品中的各種單元電路的結(jié)構(gòu)、原理與維修方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。對(duì)數(shù)碼音響產(chǎn)品中的收音、錄音、CD、MD電路，組合音響、微型音響、數(shù)碼影院系統(tǒng)，環(huán)繞立體聲解碼器，數(shù)字音頻功率放大器，AV信號(hào)處理器，數(shù)字音頻信號(hào)處理器等音響芯片等，從其整機(jī)構(gòu)成到各單元電路的結(jié)構(gòu)，從工作原理到信號(hào)流程和檢修方法分別進(jìn)行電路詳解。用圖加注解的方法，對(duì)單元電路圖、集成塊圖、波形圖、實(shí)物照片進(jìn)行原理和檢修的解說(shuō)，并將檢修數(shù)據(jù)參數(shù)也標(biāo)在圖中，使讀者一看就懂，學(xué)起來(lái)省時(shí)、輕松。此外，專門對(duì)數(shù)碼音響的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了通俗的介紹，同時(shí)以實(shí)際樣機(jī)為例介紹了數(shù)碼音響設(shè)備維修和檢測(cè)的實(shí)訓(xùn)方法。 　　本書適合于電子專業(yè)、電子電器維修專業(yè)作為教材使用，也適用于從事...(展開(kāi)全部) 全書以目前流行的新型數(shù)字設(shè)備產(chǎn)品為例，以數(shù)字音頻信號(hào)處理電路為重點(diǎn)，全面系統(tǒng)地介紹其基本結(jié)構(gòu)、信號(hào)流程、工作原理和檢修方法。特別對(duì)數(shù)碼音響產(chǎn)品中的各種單元電路的結(jié)構(gòu)、原理與維修方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。對(duì)數(shù)碼音響產(chǎn)品中的收音、錄音、CD、MD電路，組合音響、微型音響、數(shù)碼影院系統(tǒng)，環(huán)繞立體聲解碼器，數(shù)字音頻功率放大器，AV信號(hào)處理器，數(shù)字音頻信號(hào)處理器等音響芯片等，從其整機(jī)構(gòu)成到各單元電路的結(jié)構(gòu)，從工作原理到信號(hào)流程和檢修方法分別進(jìn)行電路詳解。用圖加注解的方法，對(duì)單元電路圖、集成塊圖、波形圖、實(shí)物照片進(jìn)行原理和檢修的解說(shuō)，并將檢修數(shù)據(jù)參數(shù)也標(biāo)在圖中，使讀者一看就懂，學(xué)起來(lái)省時(shí)、輕松。此外，專門對(duì)數(shù)碼音響的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了通俗的介紹，同時(shí)以實(shí)際樣機(jī)為例介紹了數(shù)碼音響設(shè)備維修和檢測(cè)的實(shí)訓(xùn)方法。 　　本書適合于電子專業(yè)、電子電器維修專業(yè)作為教材使用，也適用于從事音響產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)人員，家電維修的技術(shù)人員及業(yè)余愛(ài)好者閱讀。 　　為了方便教師教學(xué)，本書還配有電子教學(xué)參考資料包（包括教學(xué)指南、電子叫氨基習(xí)題答案）。

音效系統(tǒng) SRS TruSurround XT環(huán)繞聲

音效特點(diǎn) 內(nèi)置2.1聲道數(shù)字音響系統(tǒng)

音效系統(tǒng) SRS TruSurround XT環(huán)繞聲

音效特點(diǎn) 杜比數(shù)字內(nèi)置2.1聲道數(shù)字音響 清脆人聲