什么是⾳源,⾳响系统常⽤⾳源有哪些?
什么是⾳源,⾳响系统常⽤⾳源有哪些?
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顾名思义,⾳源就是声⾳的源头,没有⾳源,⽤⾳响系统还原声⾳也就⽆从谈起。⾳源有两层含义,⼀是指记录声⾳的载体,只有先把声⾳记录在某种载体上,才谈得上⽤⾳响设备把载体上的声⾳还原出来,这些载体是⾳响系统中声⾳的来源,所以叫⾳源。常见的⾳源载体有CD(⼩型激光唱⽚)、盒式磁带、LP(密纹唱⽚)等,现在⼜出现了DVD-1(⾳频DVD)、SACD(超级⾳频CD)等更先进的新型载体。上述载体中,磁带是可以反复录放的,也就是说,使⽤者可以更改磁带上的内容,⽽其他载体的讯息由⼯⼚⼀次性灌制在⾥⾯,⽆法再改变。当然,随着电脑的⽇益普及,最早为电脑⼯业设计的CD-R/CD-RW光盘逐渐进⼊⾳响领域,⽤CD-
R/CD-RW就可以⾃⼰录制讯息,不像CD只有⼯⼚出来的录⾳成品。⾳源的另⼀层含义,是指播放⾳源载体的设备。上述CD、盒式磁带、LP唱⽚等时源载体记录着声⾳讯息,但必须通过相应的设备才能把讯息读出来,进⽽以电信号的形式传输给⾳响系统中的其他设备。播放CD⽚的设备叫CD机,是⽬前主流的⾼性能⾳源设备之⼀;录放盒式磁带的设备叫卡座,当然,以前流⾏的收录机也能录放磁带,收录机可以看成扩展了功能的卡座——增加了收⾳、功放部分,还⾃带扬声器,不过收录机磁带录放部分的性能通常远
不及卡座,所以我们现在只谈卡座。当然,由于受到CD的冲击,卡座和磁带的影响⼒已远不如从前了;播放LP唱⽚的设备叫LP唱机。LP唱⽚和唱机曾经是⾳响系统中性能最好、保真度最⾼的⾳源,但同样因CD的冲击⽽⾛向衰落。今天,只有少数⾼级LP唱机作为昔⽇经典继续存活下来,也只有少数对模拟时代满怀留恋的发烧友还在继续使⽤LP,在绝⼤多数⾳响爱好者和普通消费者家⾥,LP已经消失了。不过,⾼级LP系统的声⾳并不⼀定逊⾊于当今先进的数码⾳响,有些资深发烧友甚⾄认为,顶级LP的声⾳质感和⾳乐味是CD⽆法企及的。对LP可以⽤⼀句话来概括;⼣阳⽆限好,只是近黄昏。
什么叫模拟⾳源,什么⼜叫数码⾳源?模拟⾳源和数码⾳源的主要区别在哪⾥?
cdrw的rw是什么意思时间上连续、⽽且幅度随时间连续变化的讯号称为模拟讯号(例如声波就是模拟讯号,⾳响系统中传输的电流、电压讯号也是模拟讯号),记录和处理模拟讯号的⾳源就是模拟⾳源,例如磁带/卡座、LP/LP唱机;时间上不连续、幅度只有0和1两种变化的讯号称为数字讯号,记录和处理数字讯号的⾳源叫做数码⾳源,例如
CD/CD机、DVD-A/DVD-A播放机、SACD/SACD播放机等。模拟⾳源记录和处理的讯号是声⾳(准确地说应该是从声⾳转换⽽来的电讯号)的本来⾯⽬,可以直接⽤传统的放⼤器放⼤,处理起来⽅便直接;数码⾳源记录、处理的都是0和1排列组合形成的抽象⼆进制数据流,⾮常不直观。声波是模拟的,不能直接为数码⾳源使⽤,必然通过转换设备转为数字讯号,才能记录在数码⾳源载体上。播放时,数
码⾳源设备读出的数据不能直接由传统的放⼤器放⼤,必须先转换为模拟讯号才⾏。可见,数码⾳源讯号处理过程要复杂得多。但数码⾳源优点很突出:信噪⽐和动态范围远胜模拟⾳源,讯号经多次复制和多个传输环节后质量不下降,这⼀点模拟⾳源⽆论如何也办不到。为何数码⾳源能有这么出⾊的性能呢?关键在于数字讯号中只有0、1两种状态,⽆论外界⼲扰有多强,只要不影响到对0、1这种两种逻辑状态的褒别,最后都可以通过整形电路将⼲扰去除,100%的复原原始讯号。⽽模拟讯号的讯息就直接承载在幅度变化上,如果受到⼀点外界⼲扰,幅度就可能变化,讯息也就失真了,这种讯息的损伤是永久性的,⽆法再修复。
CD的规格如何?
CD的规格是索尼和飞利浦公司联⼿制定的。声⾳讯号采⽤44.1KHz的频率采磋,每个采样点进⾏16bit量化,然后以LPCM(线性脉冲编码调制)⽅式编码成数字讯号,数字讯号⽤模压的办法保存在特制的盘⽚上,做成CD ⽚。CD⽚的⽚基⼀般⽤塑料制作,其中⼀个表⾯为模压的讯号层,讯号层上有⼀个个压出来的抗点,这些坑点就代表了0、1两种讯息。讯号层之外再镀上⼀层极薄的铝膜(也有镀⾦的),⽤于读取讯号时加强激光反射。CD⽚有两种尺⼨,最常见的⼀种直径为12cm,数据容量650MB,⼤约存储74分钟⾳乐;另⼀种称为MiniCD,直径8cm,数据容量⼤约185MB,能存储20分钟左右的⾳乐。
取样、取样率、量化、量化精度等术语的含义是什么?
取样也叫采样,是把连续的模拟量⽤⼀个个离散的点来表⽰。显然,取样点需要⾜够密集,才能很好地表达原始模拟讯号的特征。每秒钟取样的次数叫取样率,CD的取样率为44.1KHz,表⽰每秒钟取样44100次。所谓量化,通俗地说,就是度量采样后离散讯号幅度的过程,当然,度量结果⽤⼆进制数来表⽰。量化精度是就是度量时分极的多少,好⽐⼀把尺⼦上刻划分的多少,显然,分级越多度量结果便越精确。CD的量化精度为
16bit(16位⼆进制数),换算为⼗进制,分级数等于65536。也就是说,以CD的标准,可以分辨出1/65536级的幅度变化。问题来了如果讯号的幅度变化⽐1/65536级还⼩呢?答案很简单:量不出结果,就象⽤精细到1mm 的尺⼦去量⼀根头发的直径⼀样。量不出结果就没有数据,将来还原成模拟讯号时就会形成背景噪声,专业术语叫量化噪声。量化噪声量数码⾳源信噪⽐提⾼的主要限制,对于CD规格,假设最强讯号为⼀个单位,噪声⼤⼩就是1/65536个单位,因此信噪⽐为65536 即96dB。
CD规格定为16bit/44.1KHz有什么根据?为什么不是其他的数字呢?
先说44.1KHz取样率的来由,这是根据著名的“乃奎斯特取样定理”得出的结果。“乃奎斯特取样定理”说:在模拟讯号数字化的过程中,如果保证取样频率⼤于模拟讯号最⾼频率2倍,就能100%精确地再还原出原始的模拟讯息。⾳频的最⾼频率为20KHz,所以取样率⾄少应该⼤于40KHz,为了留⼀点安全系数,再考虑到⼯程上的习惯,CD标准许最终选择了44.1KHz这个数值。16bit⼜怎么来的呢?在量化精度⼀问
的解答中已经说过,量化精度和最终的信噪⽐有着直接的联系,当初制定标准时,⼀个主要的出发点就是要获得尽量⾼的信噪⽐。飞利浦的⼯程师倾向于14bit,他们认为14bit已经能获得84dB信噪⽐,⽐起模拟⾳源60dB左右的最⾼值已经有了质的提⾼。但崇尚规格⾄上的索尼⼯程师认为14bit⽆论如何也不够,坚持16bit的提议,最后索尼的提议获得通过。为什么不⽤更⾼的量化精度?⽐如20bit、24bit?因为更⾼的量化精度意味着更⼤的数据量,CD的存储容量已经不够了。
16bit/44.1KHz、24bit/192KHz这些数字有什么含义?
两组数字分别是CD和VD-A的规格,斜线前的数字表⽰量化精度,斜线后的数字表⽰取样率,详见量化精度和取样率的解答。
A/D转换、D/A转换是什么意思? ADC、DAC⼜是什么意思?
A/D转换=模拟/数字转换,意思是模拟讯号转换为数字讯号;D/A转换= 数字/模拟转换,意思是数字讯号转换为模拟讯号:ADC=模拟/数字转换器,DAC=数字/模拟转换器。
什么是超取样?超取样有何作⽤?
超取样是CD机中采⽤的⼀种技术,⽤于提⾼放⾳质量。CD⽚上的数据讯号被读出后,通过DSP电路的插值处理,将44.1KHz的标准取样率提升⼀倍到数倍,这就是超取样。为什么要超取样呢?这涉及到D/
A转换之后的噪声滤除问题。数码讯号经过D/A转换之后,会在⾳频频带以外的⾼端产⽣⼀个镜象频带,这是⼀种噪声,必须⽤低通滤波器滤除,否则经过⾮线性器件后会折回到⾳频频带内,对放⾳效果产⽣很⼤的破坏。该镜像噪声频带的位置和取样频率有关,频率越⾼,镜像频带就离⾳频频带越远。对于标准取样频率来说,必须⽤衰减⼗分陡峭的滤波器才能滤掉靠近⾳频频带的镜像噪声。但衰减陡峭的滤波器很通俗读物设计,相位失真很⼤,难免会影响到⾳频频带的⾼端部分,使⾳质下降,这就是早期的CD机数码味⽐较重的重要原因。如果采⽤超取样,就可以把镜像噪声推到远离⾳频频带的位置,这时只需要衰减平缓的低通滤波器就⾏了,设计难度⼤⼤降低,相位特性得以改善,使放⾳质量获得显著的改善。
什么是HDCD?
⾼解析度CD,是美国太平洋微⾳公司在现有CD格式的基础上推出的⼀种 “增强型CD”,它利⽤CD格式中富余的存储容量来记录扩展讯息,使声⾳的解析度提⾼到20bit的解析度,机器需要具备HDCD解码线路。
什么是MD?
Mini Didc(迷你磁光盘)的缩写,索尼公司开发的⼀种数码⾳乐媒介,象磁带⼀样可以反复录放,但因为采⽤数码⼯作⽅式,没有磁带复制后⾳质下降的问题。MD的⾳质稍逊于CD,这是因为MD使⽤了AT
RAC(适应性转换改朝换代学编码)有损压缩编码⽅式,⽽CD的PCM讯号是不压缩的,没有损失。MD⽬前在随⾝听上获得了⽐较成功的运⽤。
什么是DVD-A和SACD?DVD-A、SACD跟CD机有何区别?
DVD-A称为⾳频DVD,是DVD家庭的⼀个分⽀,它的物理规格和普通视频 DVD相同,单⾯单层的数据容量约为4.7GB,但DVD-A只存储声⾳或声⾳加静⽌画⾯,不存储活动视频影像。DVD-A的数据格式采⽤了跟CD相同的LPCM线性脉冲编码调制⽅式,但取样率和量化精度都⽐CD⾼得多。当存储多声道⾳乐时,DVD-A的取样率为96KHz,存储双声道⾳乐时取样率⾼达192KHz,重放的频宽最⾼可达96KHz。量化精度在各种情况下均为
24bit,因⽽拥有144dB的超⾼动态范围(每⼀⽐特对应6dB动态)。SACD称为超级⾳频CD,是索尼公司开发的新型⾼质量数码⾳乐格式,其性能与DVD-A相当,远胜传统CD但SACD的数据格式不同于DVD-A,是索尼公司开发的DSD直接数据流格式。
DVD-A、SACD跟现在的CD机兼容吗?我现在的CD⽚会不会被淘汰?
DVD-A⽚⽆法在CD机上播放,但SACD⽚可以,因为SACD是双层结构,⾼密度的DSD讯号层在⾥⾯,表⾯还有⼀层内容完全相同的普通CD讯号层,可以被CD机读取。现在⾯市的DVD-A、SACD播计算机⼏乎都可以播放CD,即使将来CD逐渐被DVD-A和SACD取代了,现在投在CD上的⼼⾎也不会⽩费。
摘⾃《视听技术》