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校园智能广播的选择及技术(三)
 
慧聪网   2005年4月29日16时10分   信息来源:慧聪网音响灯光行业频道    

    三、数字音频网络广播

  技术背景分析:

  在介绍数字音频之前,我们先来了解一下模拟音频。

  模拟音频的概念:音频信号反应在电路中是随时间变化的一个电压(流)信号y=f(t),即一个时间函数,也就是我们通常所说的模拟音频,频率范围是20Hz~20KHz。模拟电路中是将音频信号直接处理、放大、录制、传输或调制的。录音机、收音机、定压广播、调频广播都是直接对模拟音频进行处理的。

  数字音频的概念:数字音频就是将连续的模拟音频从时间分量(x轴)和幅值分量(y轴)上进行分割描述(见下图)。x轴上的分割称作采样,用每秒钟内的采样次数来描述,即采样频率,采样频率越高,说明采样间隔时间越短,则越有利于描述原始声音的真实情况。y轴上的分割称为量化,用比特Bit来描述(比特中n是2n,16bit=216=65536份,即将音频的幅值用65532个离散的阶量来描述),同理比特值越大,量化越精细。
 
  采样、量化后的一个音频信号生成一串离散的"010101………"的二进制代码,这样计算机就可以认识这些二进制代码了,也就可以对其进行编辑、传输、复制处理了,处理数字信号是计算机的拿手好戏。模拟音频受电子元器件自身特性的影响(每个元器件都有热噪声),每处理一次都会失真一次(波形发生畸变),产生一次噪声积累,处理的次数越多,噪声积累越大,信噪比(S/N)越低。
数字音频是数字格式来存贮和传输的,错误率相当低甚至是可以避免的,因此可以多次复制和传输,不论你怎么编辑、处理都不会产生额外的噪声。通常16Bit、44.1KHz立体(双声道)采样,就是CD音质标准。

  数字音频采样量化(A/D转后)的数据量是相当大的,以一秒钟44.1KHz、16Bit  CD音质来采样一个音频文件(立体声双声道),则16×2=32Bit,44.1KHz×32Bit=1411200(Bit),一个汉字在电脑里占2个字节(Byte)(1Byte=8 Bit),则1秒钟的音乐占用存贮空间=1411200/(8×2)=88220个汉字,由此得出数字音频文件的数据量是十分庞大的。

  对这么庞大的数据量进行直接处理、传输显然是不易实现的,这样根据人耳的声学原理特性,对一些无用的数据(人耳听不到的)进行压缩,这样就可大大降低数据量,又不影响音质。目前,音频压缩有WAV、MP3等多种格式,这里不再详述。

  数字音频经过数字处理后,最终还是还原成一个声音信号播放出来(D/A转换过程)。首先将用大量数字字符描述的数字音频信号送到一个数/模转换器中,(Digital to Analong Converter,即DAC)线路中,将数字信号还原成一系列以时间函数变化的电压值,然后通过整形电路,经由低通滤波器输出。这样比较平缓又真实的模拟脉动电压信号送入放大器扬声器,再转变成声音信号。

 
作者:北京恒星科通 刘军 
 
 
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