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数字技术用于语音信号高效多路传输

日期:2016-03-24 10:40:33 来源:大学生学习网

  欣赏声音、喜爱音乐,这是音响的源点。为了满足这一需要,音响系统需由两个系统组成。其一是对音乐与人声加以收音并加以调整,记录在唱片或磁带上,或 者是通过电波或电缆传送出去的软件制作系统;其二是软件重放系统。前者追求的是如何能制作出优良的软件,后者追求的是如何能把这样制作出来的软件重放得令 人赏心悦耳。音响的使命就在于追求符合目标的系统并加以具体化。

总的音响系统的品质是从话筒起到扬声器为止的各环节品质的综合,因而 为其中最差环节的品质所左右。所以,改善系统的品质,重要的是去改善品质差的那个环节的品质。例如我们可以看一看音响系统中的收音、调整、传送、记录、重 放等一系列环节上信号的强弱范围(动态范围)。范围的上限受失真的制约,下限受噪声的制约。当然希望这个既听不出有失真、又听不出有噪声的范围越宽越好。

对原有模拟系统进行调查的结果表明,其很窄的动态范围限制了整个音响系统,这种倾向在低音域与高音域时表现得更为显著。此外,当我们来看代表着频带内的 失真、抖晃、串音等品质恶化因素的动态失真时(测试用声源采用的是音乐与人声本身),也可看出基本上是同样的倾向。对于把声波的大小以原有形态直接加以传 送或记录的模拟方式来说,它们的特性是依赖于所用的材料与部件的性质、形状的。虽然可以通过在这万面加以改善来谋求品质的提高,但要想实现这一点,所需费 用会随品质水平的提高以几何级数上升,并且还存在着用模拟方法所能改善的限度。为了摆脱这种困境而想出来的手段就是本书所介绍的数字技术。

数字技术中,把连续的声音波形变换成不连续的脉冲信号,记录到唱片或磁带上,或者是用广播或电缆来加以传送,在接收、重放时恢复成原信号的操作。数字音 响技术的目的就在于通过把这种技术运用到系统中品质显著恶化的环节上,以提高整个音响系统的品质。其实,很早就进行了把数字技术应用于通信的尝试。远在有 线、无线技术尚未完成的18世纪至19世纪初,为了把发报人的意思确确实实地传达给收报人,就采取了对其意思予以编码的方法。莫尔斯电码就是典型一例,已 属于一种数字传输。即使由于发报机、收报机或传输线路不理想而使信号音失真或者是混入了噪声,只要收报方能判断出“长”、“短”的区别,就可以由此组成报 文而正确地读取发报人的意思。不过此法受读取精度的限制,在1分钟之内充其量只能收发几十个字。因此,随着设备与传输线路的改善,就开始更多地采用能传递 更多信息、可简便地直接使用的、将声音波形原样传送的模拟方式了。

众所同知,模拟技术在新材料的提供、元器件的进展、更好的系统的构 筑等因素的共同作用下已确立了自己的地位,品质有提高,稳定性也增大了。结果就使得它在提高信号传输速度与延长记录时间方面都取得了现实的改善。随着改善 程度的提高,引入了数字技术。把莫尔斯电码的“长”、“短以”0‘、1’来把信息变成代码加以记录或传送的脉冲编码调制(简称脉码调制或PCM)方式,是 由A.H.Reeves在1939年发明的。这一理论如能加以实用化,则系统的可靠性会显著提高,其传输速率应该是莫尔斯电码的几百万倍。

数字技术于20世纪60年代在美国首次实际用于电话线路的语音信号高效多路传输,并在同一时期,其高速处理与可靠性高的优点被用于计算机的信号授受。日 本广播协会技术研究所进行了运用数字技术来改善音响系统特性的尝试(这是由于已可看出靠模拟技术来改善其特性时是有一个限度的),时间在20世纪60年代 后半期。契机是,当时(1965年)调频立体声广播正值由实验阶段向正式开播过渡,为了改善音质,对于从节目制作到发射、接收的整个调频立体声系统进行了 重新估价。结果判明,发射机与传输线路等环节固然也会使品质恶化,但对所制作的节目最终加以收录的原版录音机却是改善品质的关键环节。当时的原版录音机是 带幅6毫米、磁迹数2、带速38~19厘米/秒的磁带录音机,当然是模拟式。对它是从两个方面来加以改善的:

(1)改善硬件:采用针状晶体的低噪声Fe2O3磁带以及CrO2磁带,还改进了带基与黏结剂。磁头则引进了铁氧体等材料,并对磁头形状加以优化?;苟宰叽低匙隽烁慕?。