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數字技術用于語音信號高效多路傳輸

日期:2016-03-24 10:40:33 來源:大學生學習網

  欣賞聲音、喜愛音樂,這是音響的源點。為了滿足這一需要,音響系統需由兩個系統組成。其一是對音樂與人聲加以收音并加以調整,記錄在唱片或磁帶上,或 者是通過電波或電纜傳送出去的軟件制作系統;其二是軟件重放系統。前者追求的是如何能制作出優良的軟件,后者追求的是如何能把這樣制作出來的軟件重放得令 人賞心悅耳。音響的使命就在于追求符合目標的系統并加以具體化。

總的音響系統的品質是從話筒起到揚聲器為止的各環節品質的綜合,因而 為其中最差環節的品質所左右。所以,改善系統的品質,重要的是去改善品質差的那個環節的品質。例如我們可以看一看音響系統中的收音、調整、傳送、記錄、重 放等一系列環節上信號的強弱范圍(動態范圍)。范圍的上限受失真的制約,下限受噪聲的制約。當然希望這個既聽不出有失真、又聽不出有噪聲的范圍越寬越好。

對原有模擬系統進行調查的結果表明,其很窄的動態范圍限制了整個音響系統,這種傾向在低音域與高音域時表現得更為顯著。此外,當我們來看代表著頻帶內的 失真、抖晃、串音等品質惡化因素的動態失真時(測試用聲源采用的是音樂與人聲本身),也可看出基本上是同樣的傾向。對于把聲波的大小以原有形態直接加以傳 送或記錄的模擬方式來說,它們的特性是依賴于所用的材料與部件的性質、形狀的。雖然可以通過在這萬面加以改善來謀求品質的提高,但要想實現這一點,所需費 用會隨品質水平的提高以幾何級數上升,并且還存在著用模擬方法所能改善的限度。為了擺脫這種困境而想出來的手段就是本書所介紹的數字技術。

數字技術中,把連續的聲音波形變換成不連續的脈沖信號,記錄到唱片或磁帶上,或者是用廣播或電纜來加以傳送,在接收、重放時恢復成原信號的操作。數字音 響技術的目的就在于通過把這種技術運用到系統中品質顯著惡化的環節上,以提高整個音響系統的品質。其實,很早就進行了把數字技術應用于通信的嘗試。遠在有 線、無線技術尚未完成的18世紀至19世紀初,為了把發報人的意思確確實實地傳達給收報人,就采取了對其意思予以編碼的方法。莫爾斯電碼就是典型一例,已 屬于一種數字傳輸。即使由于發報機、收報機或傳輸線路不理想而使信號音失真或者是混入了噪聲,只要收報方能判斷出“長”、“短”的區別,就可以由此組成報 文而正確地讀取發報人的意思。不過此法受讀取精度的限制,在1分鐘之內充其量只能收發幾十個字。因此,隨著設備與傳輸線路的改善,就開始更多地采用能傳遞 更多信息、可簡便地直接使用的、將聲音波形原樣傳送的模擬方式了。

眾所同知,模擬技術在新材料的提供、元器件的進展、更好的系統的構 筑等因素的共同作用下已確立了自己的地位,品質有提高,穩定性也增大了。結果就使得它在提高信號傳輸速度與延長記錄時間方面都取得了現實的改善。隨著改善 程度的提高,引入了數字技術。把莫爾斯電碼的“長”、“短以”0‘、1’來把信息變成代碼加以記錄或傳送的脈沖編碼調制(簡稱脈碼調制或PCM)方式,是 由A.H.Reeves在1939年發明的。這一理論如能加以實用化,則系統的可靠性會顯著提高,其傳輸速率應該是莫爾斯電碼的幾百萬倍。

數字技術于20世紀60年代在美國首次實際用于電話線路的語音信號高效多路傳輸,并在同一時期,其高速處理與可靠性高的優點被用于計算機的信號授受。日 本廣播協會技術研究所進行了運用數字技術來改善音響系統特性的嘗試(這是由于已可看出靠模擬技術來改善其特性時是有一個限度的),時間在20世紀60年代 后半期。契機是,當時(1965年)調頻立體聲廣播正值由實驗階段向正式開播過渡,為了改善音質,對于從節目制作到發射、接收的整個調頻立體聲系統進行了 重新估價。結果判明,發射機與傳輸線路等環節固然也會使品質惡化,但對所制作的節目最終加以收錄的原版錄音機卻是改善品質的關鍵環節。當時的原版錄音機是 帶幅6毫米、磁跡數2、帶速38~19厘米/秒的磁帶錄音機,當然是模擬式。對它是從兩個方面來加以改善的:

(1)改善硬件:采用針狀晶體的低噪聲Fe2O3磁帶以及CrO2磁帶,還改進了帶基與黏結劑。磁頭則引進了鐵氧體等材料,并對磁頭形狀加以優化。還對走帶系統做了改進。

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