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音源基础知识问答
发表日期:2010-07-09 09:07:04 来源:http://www.sparkaudio.com/cn2/?p=116 作者: 【 】 浏览:2097次 评论:0

什么是音源?音响系统常用的音源有哪些?

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?

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6 50MB,大约存储74分钟音乐;另一种称为Mini CD,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4 0KHz,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14 bit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。但崇尚的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,斜线前的数字表示最化精度,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ATRAC(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。

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