數(shù)字技術(shù)用于語(yǔ)音信號(hào)高效多路傳輸

欣賞聲音、喜愛(ài)音樂(lè)，這是音響的源點(diǎn)。為了滿足這一需要，音響系統(tǒng)需由兩個(gè)系統(tǒng)組成。其一是對(duì)音樂(lè)與人聲加以收音并加以調(diào)整，記錄在唱片或磁帶上，或 者是通過(guò)電波或電纜傳送出去的軟件制作系統(tǒng)；其二是軟件重放系統(tǒng)。前者追求的是如何能制作出優(yōu)良的軟件，后者追求的是如何能把這樣制作出來(lái)的軟件重放得令 人賞心悅耳。音響的使命就在于追求符合目標(biāo)的系統(tǒng)并加以具體化。

總的音響系統(tǒng)的品質(zhì)是從話筒起到揚(yáng)聲器為止的各環(huán)節(jié)品質(zhì)的綜合，因而 為其中最差環(huán)節(jié)的品質(zhì)所左右。所以，改善系統(tǒng)的品質(zhì)，重要的是去改善品質(zhì)差的那個(gè)環(huán)節(jié)的品質(zhì)。例如我們可以看一看音響系統(tǒng)中的收音、調(diào)整、傳送、記錄、重 放等一系列環(huán)節(jié)上信號(hào)的強(qiáng)弱范圍（動(dòng)態(tài)范圍）。范圍的上限受失真的制約，下限受噪聲的制約。當(dāng)然希望這個(gè)既聽(tīng)不出有失真、又聽(tīng)不出有噪聲的范圍越寬越好。

對(duì)原有模擬系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果表明，其很窄的動(dòng)態(tài)范圍限制了整個(gè)音響系統(tǒng)，這種傾向在低音域與高音域時(shí)表現(xiàn)得更為顯著。此外，當(dāng)我們來(lái)看代表著頻帶內(nèi)的 失真、抖晃、串音等品質(zhì)惡化因素的動(dòng)態(tài)失真時(shí)（測(cè)試用聲源采用的是音樂(lè)與人聲本身），也可看出基本上是同樣的傾向。對(duì)于把聲波的大小以原有形態(tài)直接加以傳 送或記錄的模擬方式來(lái)說(shuō)，它們的特性是依賴于所用的材料與部件的性質(zhì)、形狀的。雖然可以通過(guò)在這萬(wàn)面加以改善來(lái)謀求品質(zhì)的提高，但要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，所需費(fèi) 用會(huì)隨品質(zhì)水平的提高以幾何級(jí)數(shù)上升，并且還存在著用模擬方法所能改善的限度。為了擺脫這種困境而想出來(lái)的手段就是本書(shū)所介紹的數(shù)字技術(shù)。

數(shù)字技術(shù)中，把連續(xù)的聲音波形變換成不連續(xù)的脈沖信號(hào)，記錄到唱片或磁帶上，或者是用廣播或電纜來(lái)加以傳送，在接收、重放時(shí)恢復(fù)成原信號(hào)的操作。數(shù)字音 響技術(shù)的目的就在于通過(guò)把這種技術(shù)運(yùn)用到系統(tǒng)中品質(zhì)顯著惡化的環(huán)節(jié)上，以提高整個(gè)音響系統(tǒng)的品質(zhì)。其實(shí)，很早就進(jìn)行了把數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于通信的嘗試。遠(yuǎn)在有 線、無(wú)線技術(shù)尚未完成的18世紀(jì)至19世紀(jì)初，為了把發(fā)報(bào)人的意思確確實(shí)實(shí)地傳達(dá)給收?qǐng)?bào)人，就采取了對(duì)其意思予以編碼的方法。莫爾斯電碼就是典型一例，已 屬于一種數(shù)字傳輸。即使由于發(fā)報(bào)機(jī)、收?qǐng)?bào)機(jī)或傳輸線路不理想而使信號(hào)音失真或者是混入了噪聲，只要收?qǐng)?bào)方能判斷出“長(zhǎng)”、“短”的區(qū)別，就可以由此組成報(bào) 文而正確地讀取發(fā)報(bào)人的意思。不過(guò)此法受讀取精度的限制，在1分鐘之內(nèi)充其量只能收發(fā)幾十個(gè)字。因此，隨著設(shè)備與傳輸線路的改善，就開(kāi)始更多地采用能傳遞 更多信息、可簡(jiǎn)便地直接使用的、將聲音波形原樣傳送的模擬方式了。

眾所同知，模擬技術(shù)在新材料的提供、元器件的進(jìn)展、更好的系統(tǒng)的構(gòu) 筑等因素的共同作用下已確立了自己的地位，品質(zhì)有提高，穩(wěn)定性也增大了。結(jié)果就使得它在提高信號(hào)傳輸速度與延長(zhǎng)記錄時(shí)間方面都取得了現(xiàn)實(shí)的改善。隨著改善 程度的提高，引入了數(shù)字技術(shù)。把莫爾斯電碼的“長(zhǎng)”、“短以”0‘、1’來(lái)把信息變成代碼加以記錄或傳送的脈沖編碼調(diào)制（簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制或PCM）方式，是 由A.H.Reeves在1939年發(fā)明的。這一理論如能加以實(shí)用化，則系統(tǒng)的可靠性會(huì)顯著提高，其傳輸速率應(yīng)該是莫爾斯電碼的幾百萬(wàn)倍。

數(shù)字技術(shù)于20世紀(jì)60年代在美國(guó)首次實(shí)際用于電話線路的語(yǔ)音信號(hào)高效多路傳輸，并在同一時(shí)期，其高速處理與可靠性高的優(yōu)點(diǎn)被用于計(jì)算機(jī)的信號(hào)授受。日 本廣播協(xié)會(huì)技術(shù)研究所進(jìn)行了運(yùn)用數(shù)字技術(shù)來(lái)改善音響系統(tǒng)特性的嘗試（這是由于已可看出靠模擬技術(shù)來(lái)改善其特性時(shí)是有一個(gè)限度的），時(shí)間在20世紀(jì)60年代 后半期。契機(jī)是，當(dāng)時(shí)（1965年）調(diào)頻立體聲廣播正值由實(shí)驗(yàn)階段向正式開(kāi)播過(guò)渡，為了改善音質(zhì)，對(duì)于從節(jié)目制作到發(fā)射、接收的整個(gè)調(diào)頻立體聲系統(tǒng)進(jìn)行了 重新估價(jià)。結(jié)果判明，發(fā)射機(jī)與傳輸線路等環(huán)節(jié)固然也會(huì)使品質(zhì)惡化，但對(duì)所制作的節(jié)目最終加以收錄的原版錄音機(jī)卻是改善品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)時(shí)的原版錄音機(jī)是 帶幅6毫米、磁跡數(shù)2、帶速38～19厘米/秒的磁帶錄音機(jī)，當(dāng)然是模擬式。對(duì)它是從兩個(gè)方面來(lái)加以改善的：

（1）改善硬件：采用針狀晶體的低噪聲Fe2O3磁帶以及CrO2磁帶，還改進(jìn)了帶基與黏結(jié)劑。磁頭則引進(jìn)了鐵氧體等材料，并對(duì)磁頭形狀加以優(yōu)化。還對(duì)走帶系統(tǒng)做了改進(jìn)。