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细说数字音响的基本原理

2018-11-16责任编辑:guanye

        从广义上说,数字音响包含的范围很广,既包括各种数字化的原声信号,各种数字化的设备,也包括协调这些信号和设备的各种协议和标准。它涉及到声学、美学和人体生物学等诸多方面。简单的讲,数字音响是由硬件加软件构成的。


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       1、数字音响的原理。核心提示:数字专业音响设备的工作原理主要是利用模拟信号变换数字信号的方法来进行工作的,转换的方法虽然有很多,但是最为常用的还是脉冲编码调制的方式,这种方法是1937年A. H. 里福斯发明的,这种方法就是所谓的PCM。(Pulse Code Modulation)。 PCM方式是法国人 A. H. 里福斯于1937年发明的, 早已广泛应用于通信之中。 随着半导体技术的进步, 特别是发展到超大规模集成电路阶段后, PCM方式应用于音响领域, 并进入家庭成为现实。      

       2、数字音响设备的基本组成。PCM方式是由取样, 量化和编码三个基本环节完成的。


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      3、数字音响设备的工作原理
     (1)取样。对振幅随时间连续变化的信号波形按一定的时间间隔取出样值, 形成在时间上不连续的脉冲序列, 称之为取样。这个时间间隔称为取样周期, 记为Ts, 相应的取样频率fs=1/Ts; 
     (2)量化。将模拟信号的幅度动态范围划分为相等间隔的若干层次, 把取样输出的信号电平按照四舍五入的原则归入最靠近的量值, 称之为量化; 
     (3)编码。把取样, 量化所得的量值变换为二进制数码的过程称为编码。 在数字音响中, 通常采用16位(bit)数码表示一个量值, 即量化位数n=16; 
     (4)纠错编码。由于激光唱片和盒式磁带在制作和使用过程中会发生超过容许范围的损伤, 使所读出的数字信号与原来所记录的信号有所差别, 因此, 必须采取纠正错码的措施; 
     (5)帧结构。数字信号是以字符为单位的, 若偏移 1 位, 就会使该字符代表的信号电平发生变化。 为此, 必须把记录信号分割成很小的字组, 并设法判断出各字组之间的分界线, 这样的字组称为帧; 
     (6)调制。模拟音频信号经取样, 量化, 编码和CIRC纠错编码后形成的数字信号, 还不宜直接记录在唱片或磁带上。 因为在数据流中可能会出现 16 位全部为 0 或 1 的情况, 从唱片或磁带上读取时会使信号极不稳定, 也会造成伺服系统的不稳定。

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