什么是音源?音响系统常用的音源有哪些?

作者:酷音悦
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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?


MiniDidc(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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