音源基础知识

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CDR/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。
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