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漫谈音乐之数字录音

​数字信号是一种利用数字化手段对声音进行录制、存放、编辑、音效处理或播放的技术,数字录音的主要应用领域是音乐后期制作、记录和传播。

来自2013/08/22/ 小宇宙百科13234

AD/编 雨璇/配图

​数字信号是一种利用数字化手段对声音进行录制、存放、编辑、音效处理或播放的技术,数字录音的主要应用领域是音乐后期制作、记录和传播。时间和幅度上都连续变化的信号被称作模拟信号(如声波信号),传统的信号都是以模拟手段进行处理的,称为模拟信号处理。模拟音频信号处理存在诸多弊端,如抗干扰能力差,容易受机械振动而产生失真,远距离传输时受环境影响较大等;相对应地,把时间和幅度上不连续或是离散的,只有0和1两种数值的信号称为数字信号。在之前的《漫谈音乐之模拟录音》中已经提到,人们采用电声技术将声波信号转换成模拟的电信号,声音的三个要素(响度、音调、音色)可以由传声器转变成对应电流的三个特性(幅度、频率、波形),模拟的电信号可以通过模/数转换(A/D)被转换成数字的电信号,这个过程被称作模拟信号的数字化。模数转换通常可以采用脉冲编码(PCM)技术来实现,转换过程包括三个阶段,即取样、量化和编码。

(图:正弦曲线代表原始音频曲线;填了颜色的方格代表采样后得到的结果,二者越吻合说明采样结果越好。其中横坐标代表采样频率;纵坐标代表采样分辨率。格子从左到右,逐渐加密。当横坐标的单位越小即两个采样时刻的间隔越小,则越有利于保持原始声音的真实情况,即,采样的频率越大则音质越有保证;同理,纵坐标的单位越小则越有利于音质的提高,即采样的位数越大越好)

取样是时间轴上连续的模拟信号每隔固定的时间抽取一个信号的幅度样本,把连续的模拟量用一个个离散点来表示,在这个过程中必须满足奈奎斯特取样定理,即要在取样后不失真地从数字信号恢复成模拟信号,那么取样频率必须大于取样信号最高频率的两倍,鉴于人耳能感知的声波振动频率范围为20Hz~20kHz,所以大多数CD的采样频率设置为44.1kHz;所谓量化是度量取样后离散信号幅度的过程,度量结果采用二进制数来表示,度量精度由度量时分级的多少决定,即在《漫谈音乐之音频格式》中提到的“量化位数”;在取样和量化后的信号还不是数字信号,需要将其转换成数字编码脉冲,这个过程称之为编码,在对数字信号进行存储和传输时,可以进行压缩编码和纠错编码,压缩编码可以降低音频信号的码率,提高有效率;纠错编码可以为信号提供纠错、检错能力,提高可靠性。

数字录音可以通过模数转换的逆过程,即数/模(D/A)转换将数字信号还原成一系列对应的电压值,再经由低通滤波器输出,由此将得到的平缓的模拟信号放大、转变至声波信号。由此我们可以理解数字录音的优点,以0、1数字存储的音乐传输错误率相当低,便于进行多次复制而不影响音效,并且不存在机械振动带来的底噪,使得失真度和信噪比得到改善,而模拟信号每一次的传输都会带来失真;但是由采样带来的陡峭特性和量化误差特性,使得音质显得尖锐刺耳,立体声像扁平。随着采样和量化技术的不断成熟完善,数码录音逐步取代了模拟录音,成为主流的录音方式。AD/编·我心深处的交响乐

【相关词条】

漫谈音乐之模拟录音​:http://xyzpedia.org/2013/06/adrm-analog

漫谈音乐之音频格式:http://xyzpedia.org/2013/02/audio-format

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