人类正步入数字AV时代.pdf

1 人 类 正 步 入 数 字 A V 时代 从 30 年代发明录音机和 50 年代发明录像机之后 , 人们一直在孜孜不倦地追求着高质量的声 音和图像的录放普及设备。录音机和录像机 由广播用发展到专业用 , 最后进入家庭 。而进入家庭 是 以降低声音和图像质量为代价的。在声音方面是频带变窄, 信 噪比和动态 范围减小; 在 图像方 面主要表现在清晰度和信噪比降至最低要求。虽然如此 , 但 它们还是从无到有地解决 了家用 A V 设备的信号源 问题 。之后人们又不断地开发各种新技术和新器件 , 如改 良磁头和磁带的性能和设 计出各种降低噪波提高信噪比的电路 , 来提高其声音和图像质量 。但 由于受模拟信号处理方式的 限制 , 不论怎么改进 , 都不能获得满意的效果, 达到高音质和高画质 的要求。人们 另辟途径 , 走上 数字化道路 , 于是有了 P CM 录音机 , 接着是 CD 播放机 , 让人们领 略了数字音频的优越性。现在 V CD 和 DVD 又让人们享受数字视频的优越性。先进的数字信号处理技术、光盘技术和超大规模 集成 电路的发展 , 使人类步入了数字 AV 时代 , 获得了高音质和高画质的满意效果。 1 .1 数字音响技术的发展 1 .1 .1 数字音频的开始 传统的录音机的记录格式限制了它不可能获得更高质量的音响效果。录像机 的问世 , 为数字 方式录音解决了可利用的记录设备。1965 年 日本 N H K 研 究所最早开始了数字录音的研究。第 2 年他们用分散装置完成了单声道 的数字录音 , 其优 良的音质和极小 的抖晃极大地鼓舞 了开发 者。接着他们又进行了立体声的数字录音的开发。他们采用 1 英寸 2 磁头螺旋扫描录像机在视 频频带范围内记录数字立体声信号, 其采样频率为 4 0 k H z , 用 12 bit 5 段折线非线性量化 , 对误码 只进行补偿 。该机于 1967 年 5 月进行 了公开演示 , 将其优 良的音 响效果展现于世 。由于 当时的 集成 电路技术还不太发达 , 使该机器 比较庞大, 很难实用化 , 日本哥伦 比亚公司引入了这种技术 , 用于唱片原版磁带录音机的开发。他们于 1969 年用 2 英寸 4 磁头录像机作记录设备, 用 47 .5 k H z 采样频率 , 13 bit 直线量化技术作成了实用机 。后来哥伦 比亚公司做 出的商 品化“PCM 唱 片”就成了数字录音事业的转机 。 1 .1 .2 数字音频处理器的问世 进入 70 年代 , 随着专业用 U - m at ic 录像机的实用化和集成 电路 的飞快发展 , 使数字录音机 朝着高音质化 , 操作性能优 良化和小型化方 向发展而进入实用阶段。1975 年索尼 公司利用 U - mat ic 录像机 , 并考虑到磁鼓旋转频率的关系, 采样频率用 44 .056 k H z( N T SC) 和 44 .1 k H z ( PA L 和 SE CA M ) , 量化用 3 段折线式 13 bit , 作成了民用数字录音机 , 于 1976 年 的音 响博览会上第 1 次进行了公开演示。以此为基础 , 索尼公司于 1977 年 11 月向市场上投放了最早的民用数字录音 设备———P CM 处理器( P CM - 1) 。 — 1 — 1 .1 .3 数字音频的标准化和实用化 为了使数字录音设备得到广泛 的普及 , 必须实现标准化。197 8 年 4 月, 在 PCM - 1 发表之 后 , 由日本国内关心此标准化的 12 家公司发起组成了标准化委员会 。经过一年多 的激烈争论 , 于 1979 年 6 月完成了标准化工作 , 这是数字音响领域最早提 出的标准化方案。该方案规定了在用 录像机作 PCM 处理器( 即数字录音) 时, 对应于记录 电视信 号的一条行扫描的长度 中写入 的总比 特数为 12 8 bit , 分配给了 3 组立体声信号、一个检错码和一个纠错码 。3 组立体声信号为 L 1、R 1, L2 、R2 和 L3 、R 3 , 每个 16 bit , 共 占 16 ×6 = 96 bit 。循环冗余检错码 ( CRC 码) 和纠错码 ( P 码) 都 用于信号失落时