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（接上期） 二、数字录音及重放过程 模拟信号转换成等价数字信号，以及将这些数字信号再转换回可听的原始模拟信号，数字录音链的最基本要素包括低通滤波器、采样保持电路、模拟数字（A/D）转换器。在数字采样系统的输入端，模拟信号必须通过低通滤波器以滤掉高于采样频率一般的频率，避免其进入模拟/数字转换电路。 1. 通过低通滤波器之后，采样保持电路维持并测量每个采样周期内模拟信号电平值。采样周期根据采样频率而定。在该点采样电路需要将采样电平值转换成等量德尔二进制数。模拟/数字转换是数字化过程的关键部分，因为采样直流电压必须在非常短的时间间隔内准确地量化成等量数字值（到最近的量化阶上）。 当采样信息转换成等价数字格式后，这些数据必须适用于进一步的数据处理及储存。通常二进制数字比特流不能作为原始数据直接储存在记录媒介上，而需要将数据编码转换（编码内容包括同步信息和地址信息）为最有效准确的存储格式。数字音频编码中最常用的格式是脉冲编码调制，即PCM。 PCM录音重发系统的信息存储密度非常高，因此极其微小的损伤都会引起不可挽回的严重错误。为了使这些错误发生在人耳可接受的范围内，就需要使用多种不同的纠错方式，一种方式是运用校验位和验错码的循环冗余纠错来恢复重构丢失的数据。另一种方法是运用交叉技术的纠错方法，后者在录音媒介上数据有效地散布，因此使录音媒价不易受丢数据的影响。事实上，如果没有数理纠错，大部分数字音频媒介的质量就会下降或者无法使用。 2. 重放过程 数字重放电路的工作方式与相对的数字编码过程是互补的，由于大部分数字编码的格式都以很高的密度记录在磁转换基质或者光学基质上，因此已记录的数据必须将数字转换比特流恢复成原来的格式。恢复数据后，这些编码数据通过二次交叉（重新集合）恢复为原来的格式，此时就可以转换回PCM码了，这就是D/A转换过程。 3. 声音文件的采样率 记录数字音频比特流的采样率直接影响数字化过程中对录制声音的解析能力，如果采样点太少，解析率就达不到要求。而过高的采样率会导致录制的带宽过大。 这样的选择与音频文件本身有极大的关系，因为采样率的选择由两个因素来决定，即记录存储记忆媒介中所需存储量大小和通过网络传播数据适合于自己工作的采样率。最常用的采样率有32K、44.1K、48K、88.2K、96K、192K。 4、声音文件的比特率 数字音频文件的比特率与编码到比特数据流量的量化等级数量密切相关。 因此，比特率直接关系到：①编码某个采样点的电平时所能达到的精确程度；②误差率以及受之影响的录音信号整体动态范围。 如果比特率太低，则无法精确地编码为采样信息，产生量化误差，从而引起失真。而过高的比特率会导致声音超出听众所能分辨的范围，造成存储空间被无节制的占用。 最常应用在专业录音棚以及一般音频制作室的标准有以下几种： ①16bit：是专业音频制作及民用产品的标准，并被选作CD唱片的量化精度标准，通常被认为是高音质专业音频领域里的最低量化标准。同样，如果利用高质量转换器，这种比特率能够无损地录制声音并尽可能少地占用存储空间。 ②20bit：在24bit出现之前，20bit被认为是高质量量化精度的标准。 ③24bit：理论上讲，24bit能够达到145.8db的动态范围。通常配合96khz的采样率使用。 5.数字音频的电平 在过去的几十年中，尽可能获取最大声音的趋势几乎把整个音频行业推向了“响度战争”的时代，但在数字录音领域中，若某个音轨的响度过大，并不会带来有利的冲击度，反而会产生无法忍受的失真。在传统模拟录音中，为了达到最高的信噪比和更大的听觉冲击力，而过分突出某一音轨等。16bit数字录音的动态范围是从最低电平T端底部到最大电平满刻度值的“上端余量”顶部。若平均电平或峰值电平超过满刻度值，就很容易破坏整个录音。既然数字拥有比模拟更宽的动态范围，那么一般比较好的做法是降低电平，使得峰值电平处于－12~－20dB，这样就能够精确地捕捉峰值电平且不会产生削波失真。利用高比特率录音（即24bit）能够衰减噪声电平，在衰减的同时增加录音的动态余量。当然，没有所谓最标准的要求或者参考电平（大部分数字指示表也并不标准），因此还需要进行更深入的研究。 6.数字音频传输 音频数据传输过程中，能够保持原有的数字格式，理论上在相互联系的系统之间传输不会出现损失。要记住，数字音频传输和模拟音频传输最大的区别是，数字音频数据传输的带宽在兆赫的范围内，因此数字音频传输和视频信号传输类似，而模拟音频的带宽就小得多了。这就意味着，必须严格保证传输中最大程度地阻抗匹配，例如通过Y-cord线缆将数字信号分给两个设备是绝对不行的。若否则会引起数字信号的严重错误和变形。 由于上述种种约束，多种数字传输标准开始被采样，使数字音频信息能够在适当的设备之间快速稳定地传输。这些标准包括: ①AES/EBU。②S/PDIF。③SCMS。④MADI。⑤ADAT光纤接口。⑥TDIF。
（完） 江苏 张家港 陈梅红 （本文刊登于2015《电子报》第3期第15版） |
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