數(shù)字音頻技術(shù)基礎(chǔ)

1、數(shù)字音頻技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字音頻技術(shù)基礎(chǔ)1二、 音頻信號的數(shù)字處理四、 數(shù)字音頻的壓縮標(biāo)準(zhǔn)一、 聲音信號的基本特點(diǎn)三、 音頻文件的常見格式五、 數(shù)字音頻接口技術(shù) 音頻的基礎(chǔ)知識2一、聲音信號的基本概念、特點(diǎn)聲音是通過一定介質(zhì)傳播的一種連續(xù)波-正弦波振幅：音量的大小周期：重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔（s）頻率：指信號每秒鐘變化的次數(shù)(Hz)t振幅周期A圖1-1 聲波傳播狀態(tài)的信號波形 音頻的基礎(chǔ)知識3 聲音按頻率分類： 次聲波可聽聲波超聲波20Hz20kHzf(Hz)人類說話聲音頻率范圍：300Hz-3kHz聲音質(zhì)量的頻率范圍：10 20 50 200 3.4k 7k 15k 20kCD-DAFM廣播廣播AM廣播

2、廣播電話電話f(Hz)0120 dB telephoneAmplitude modulation調(diào)幅Frequency modulation調(diào)頻CD光盤、DAT數(shù)字錄音帶 音頻的基礎(chǔ)知識4 聲音質(zhì)量和數(shù)據(jù)率： 這4個(gè)等級中，使用的采樣頻率、樣本精度、通道數(shù)和數(shù)據(jù)率如下表示：質(zhì)量采樣頻率(kHz)樣本精度(bit/s)單道聲/立體聲數(shù)據(jù)率(kB/s)(未壓縮)頻率范圍電話*88單道聲82003 400 HzAM11.0258單道聲11.02015 000HzFM22.05016立體聲88.2507 000HzCD44.116立體聲176.42020 000 HzDAT4816立體聲192.020

3、20 000 Hz 音頻的基礎(chǔ)知識5 聲音信號的基本特點(diǎn)t振幅周期A聲音：一般由空氣的振動(dòng)傳到人的耳朵形成，即是靠空氣的疏密波動(dòng)傳播的。 音頻的基礎(chǔ)知識6 聲音信號的基本特點(diǎn)u 聲音的種類（9種）： 純音: 輕敲音叉所發(fā)出的一種單一頻率的正弦波聲音 復(fù)合音: 包含兩個(gè)以上純音的聲音 音頻的基礎(chǔ)知識7 聲音信號的基本特點(diǎn) 基本音: 周期性的復(fù)合音與周期相同的聲音或非周期性的復(fù)合 音中最低頻率的聲音 諧波: 又稱倍音，具有周期性的復(fù)合音中，除基本音以外，與 基本音成整數(shù)倍的聲音 單音: 一個(gè)基本音與其整數(shù)倍的諧波組成的聲音 諧和音: 在單音的混合聲中，其倍頻音相等的聲音 噪音: 無規(guī)律（非周期性）

4、的聲音 白噪音: 在寬廣的頻率范圍內(nèi)能量分布均勻的聲音 黑噪音: 在對信號的處理時(shí)，以某些聲音為對象時(shí)，該聲 音以外的聲音 音頻的基礎(chǔ)知識8 聲音信號的基本特點(diǎn)u聲音的三要素：聲調(diào)（Pitch音調(diào)）響度（Loundness）音色（Timbre）u表示聲音性質(zhì)的基本因素聲強(qiáng)是以正常聽覺的人所能聽到的最小聲壓（0.00002Pa）為基準(zhǔn)，此時(shí)的聲強(qiáng)作為0dB，0dBSPL=210-5Pa這是1kHz的最小可聽值 音頻的基礎(chǔ)知識9波形聲音實(shí)際上已經(jīng)包含了所有的聲音形式，它可以把任何聲音都進(jìn)行采樣量化，并恰當(dāng)?shù)鼗謴?fù)出來。 1).聲音信號的類型 模擬信號(自然界、物理) 數(shù)字信號(計(jì)算機(jī))u圖1-6 模

5、擬信號的數(shù)字處理過程示意 音頻的基礎(chǔ)知識10二、音頻信號的數(shù)字處理 二、音頻信號的數(shù)字處理 u模擬音頻信號的特點(diǎn)： 模擬信號具有直觀、形象的特點(diǎn) 是在時(shí)間軸上連續(xù)的信號，可以用它的某些參數(shù)去模擬其數(shù)值的大小 模擬信號精度低，表示的范圍小，且容易受到干擾 音頻的基礎(chǔ)知識11u數(shù)字信號的特點(diǎn) 代表信息的物理量以一系列數(shù)據(jù)組的形式來表示，它在時(shí)間軸上是不連續(xù)的。 數(shù)字信號只有兩種狀態(tài)，即 0 或 1 ，這樣單個(gè)信號本身的可靠性大為改善，而多個(gè)信號的組合數(shù)又幾乎不受限制。 數(shù)字信號具有較強(qiáng)的抗干擾能力，數(shù)字信號的波形簡單，物理上容易實(shí)現(xiàn)，便于存儲(chǔ)、延遲和變換。 數(shù)字信號受干擾易修復(fù)，并且經(jīng)過處理、變換

6、或傳輸后干擾雜波不會(huì)積累二、音頻信號的數(shù)字處理 音頻的基礎(chǔ)知識122).聲音數(shù)字化過程采樣量化編碼模擬信號數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號A/D ADCD/A DACu音頻信號的A/D和D/A變換： A/D變換 模擬信號變換成數(shù)字信號 D/A變換 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號圖1-10 模擬信號的數(shù)字處理過程聲音是如何數(shù)字化的呢？ 音頻的基礎(chǔ)知識13 數(shù)字音頻可分為波形聲音、語音和音樂。 連續(xù)的模擬聲音信號聲音信號的采樣離散的音頻信號3).聲音數(shù)字化過程圖示 音頻的基礎(chǔ)知識14圖1圖2圖3（1）采樣：以恒定的頻率在時(shí)間軸上對模擬信號離散 的進(jìn)行采樣 音頻信號的數(shù)字處理 u 直觀、形象 u 模擬信號精度低，表

7、示的范圍小，且容易受到干擾 音頻的基礎(chǔ)知識15音頻信號的數(shù)字處理 （2）量化u 采樣只是在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)了離散化。其音頻脈沖信號的幅度仍然是模擬的，因此，還必須對幅度進(jìn)行離散化處理，這個(gè)過程稱為量化。u量化的過程如下： 音頻的基礎(chǔ)知識16音頻信號的數(shù)字處理 （3）編碼u編碼：采樣和量化之后的音頻信號還必需轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼脈沖才是數(shù)字信號，這一轉(zhuǎn)換過程稱為編碼。最簡單的編碼方式是二進(jìn)制編碼。就是用n比特二進(jìn)制碼來表示已經(jīng)量化了的采樣值，每個(gè)二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一個(gè)量化值，然后把它們排列，得到由二值脈沖組成的數(shù)字信息流。 音頻的基礎(chǔ)知識17（3）量化噪音：在量化時(shí)忽略的信號實(shí)際值與量化值之間存在偏差，是由量化編

8、碼的位數(shù)決定，它也決定了量化的精度 音頻信號的數(shù)字處理 量化級差越小，就越能對信號進(jìn)行精確的還原、轉(zhuǎn)換16位量化（2的16次方=65536級寬度 ）一般可以達(dá)到消除量化噪聲的要求 音頻的基礎(chǔ)知識18（4）動(dòng)態(tài)范圍：指噪聲電平（最小信號電平）和最大不失真信號電平之間的范圍 u 音頻信號在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)可得到不失真的正常傳輸 u 動(dòng)態(tài)范圍越大，信號強(qiáng)度的相對變化范圍越大，音響效果越好音頻信號的數(shù)字處理 16位量化時(shí)動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)98dB 音頻的基礎(chǔ)知識19動(dòng)態(tài)范圍 = 6N+1.8 (dB) 。 N-量化位數(shù)4).聲音數(shù)字化三要素采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數(shù)每個(gè)采樣點(diǎn)用多少二進(jìn)制位

9、表示數(shù)據(jù)范圍使用聲音通道的個(gè)數(shù)采樣頻率越高聲音質(zhì)量越好數(shù)據(jù)量也越大量化位數(shù)越多音質(zhì)越好數(shù)據(jù)量也越大立體聲比單聲道的表現(xiàn)力豐富，但數(shù)據(jù)量翻倍11.025kHz22.05 kHz44.1 kHz 8位256 個(gè)值16位65536個(gè)值單聲道立體聲 聲音的數(shù)字化 音頻的基礎(chǔ)知識20數(shù)據(jù)量采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)/8(字節(jié)/秒)5).聲音數(shù)字化計(jì)算公式采樣頻率(kHz)量化位數(shù)(bit)數(shù)據(jù)量(KB/s)單聲道立體聲11.025810.7721.531621.5343.0722.05821.5343.071643.0786.1344.1843.0786.131686.13172.27 音頻的基礎(chǔ)知識21(

10、1) WAV文件WAV是Microsoft/IBM共同開發(fā)的PC波形文件。因未經(jīng)壓縮，文件數(shù)據(jù)量很大。特點(diǎn)：聲音層次豐富，還原音質(zhì)好。（2）MP3文件MP3(MPEG Audio layer 3)是一種按MPEG標(biāo)準(zhǔn)的音頻壓縮技術(shù)制作的音頻文件。特點(diǎn)：高壓縮比(11:1)，優(yōu)美音質(zhì)。音質(zhì)還原較好。三、音頻文件的常見格式 音頻的基礎(chǔ)知識22音頻文件格式簡介 WMA(Windows Media Audio)是Windows Media格式中的一個(gè)子集(音頻格式)。 特點(diǎn)：壓縮到MP3一半,相同的音質(zhì)，與其兼容。（3）WMA文件（4）MIDI文件MIDI(Musical Instrument Dig

11、ital Interface 樂器數(shù)字接口的國際標(biāo)準(zhǔn))是由一組聲音或樂器符號的集合。（非數(shù)字化聲音 非波形文件）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量很小，缺乏重現(xiàn)自然音。（依賴硬件） 音頻的基礎(chǔ)知識23音頻文件格式簡介 *.RA、*.RM、*.RAM 這些文件格式是Real文件的主要格式，可以隨網(wǎng)絡(luò)帶寬的不同而改變聲音的質(zhì)量，在保證大多數(shù)人聽到流暢聲音的前提下，另帶寬較充裕的聽眾獲得較好的音質(zhì) 音頻的基礎(chǔ)知識24常用的音頻文件格式：音頻文件格式簡介 *.ASF、*.ASX 、*.WMA、*.WAX ASF和WMA是Microsoft公司針對Real公司開發(fā)的新一代網(wǎng)上流式數(shù)字音頻壓縮技術(shù)。這種壓縮技術(shù)同時(shí)兼顧了保真度

12、和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨螅哂幸欢ǖ南冗M(jìn)性 CD-DA CD-DA是數(shù)字音頻光盤Compact Disc Ditigal Audio的英文縮寫，這種音樂格式在我們的日常生活中十分常見，它的數(shù)字化音頻效果完全能夠再現(xiàn)原始的聲效且文件小 MD MD是MiniDisc的簡稱，是SONY公司推出的一種便攜式音樂格式。具有很強(qiáng)的編輯功能。用戶可以快速完成選曲、編曲等基本編輯操作，極具個(gè)性化。目前流行的MD汽車音響、MD隨身聽等都是采用這種音樂格式 音頻的基礎(chǔ)知識25音頻文件格式簡介 音頻文件格式簡介 *.MID、*.RMI、*.CMF、*.RCP 這些文件格式屬于MIDI文件范疇，這類文件主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)音樂創(chuàng)

13、作，用戶可以通過專業(yè)的音頻創(chuàng)作軟件實(shí)現(xiàn)譜曲，或直接通過聲卡MIDI接口將外部音序器演奏的樂曲輸入到計(jì)算機(jī)中完成音樂創(chuàng)作 MOD MOD的結(jié)構(gòu)類似于MIDI，是一種類似于波表的音樂格式，常用于游戲的背景音樂 音頻的基礎(chǔ)知識26uMIDI技術(shù) 利用數(shù)字信號處理技術(shù)合成的音效有： 模仿鋼琴、小提琴、吉他等音色 超越時(shí)空的太空音樂。MIDI是一種利用合成器產(chǎn)生的音樂技術(shù)。 Musical Instrument Digital Interface譯為樂器數(shù)字接口。MIDI是各種電子音樂設(shè)備之間以及與計(jì)算機(jī)交換信息的國際標(biāo)準(zhǔn)。(Yamaha,Roland) 音頻的基礎(chǔ)知識27uMIDI基本簡介MIDI僅僅

14、是一個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)，它是由電子樂器制造商們建立起來的，用以確定電腦音樂程序、合成器和其他電子音響的設(shè)備互相交換信息與控制信號的方法。MIDI系統(tǒng)實(shí)際就是一個(gè)作曲、配器、電子模擬的演奏系統(tǒng)。從一個(gè)MIDI設(shè)備轉(zhuǎn)送到另一個(gè)MIDI設(shè)備上去的數(shù)據(jù)就是MIDI信息。MIDI數(shù)據(jù)不是數(shù)字的音頻波形，而是音樂代碼。用于連接各種MIDI設(shè)備所用的電纜為5芯電纜，通常人們也把它稱為MIDI電纜。 音頻的基礎(chǔ)知識28 對聲音的抽象化(即符號化)表示包括兩種類型 ：v一種是音樂v一種是語音MIDI消息就是樂譜的數(shù)字描述。 與波形聲音相比，MIDI數(shù)據(jù)不是聲音而是指令，所以它的數(shù)據(jù)量要比波形聲音少得多。 半小時(shí)的立體聲

15、16位高品質(zhì)音樂，如果用.WAV波形文件無壓縮錄制，約需300MB的存儲(chǔ)空間。而同樣時(shí)間的MIDI數(shù)據(jù)大約只需200KB，兩者相差1500倍之多。 由于音樂完全可用符號來表示，所以音樂可看作是符號化的聲音媒體。 uMIDI與音樂合成 音頻的基礎(chǔ)知識29uMIDI標(biāo)準(zhǔn) MIDI硬件規(guī)范：硬件接口標(biāo)準(zhǔn)和信號傳輸機(jī)制(I/O通道類型、連接電纜和插座形式)。 MIDI軟件規(guī)范：音樂信息數(shù)字化編碼方式(音符、音符長短、音調(diào)和音量等)。原聲鋼琴8分音符的C3音：00 00 60鋼琴音色編號 音符C3編號 8分音符編號當(dāng)一組MIDI信息通過音樂合成器演奏時(shí)，合成器將解釋這些符號并產(chǎn)生音樂。 音頻的基礎(chǔ)知識3

16、0uMIDI合成方式 調(diào)頻合成法FM 原理：利用傅立葉級數(shù)進(jìn)行分解。 特點(diǎn)：系統(tǒng)開銷小，聲音較清脆； 聲音音色少，音質(zhì)差。 波形表合成法WT 原理：預(yù)先存放實(shí)際樂器的聲音樣本。 特點(diǎn)：音樂真實(shí)感強(qiáng)，音色自然。 硬波形表，軟波形表。 音頻的基礎(chǔ)知識31uMIDI的工作過程 音序器是MIDI音樂創(chuàng)作的核心控制部件。 音頻的基礎(chǔ)知識32u簡單的MIDI系統(tǒng)v它由一個(gè)MIDI鍵盤控制器和一個(gè)MIDI聲音模塊組成。許多MIDI鍵盤樂器在其內(nèi)部既包含鍵盤控制器，又包含MIDI聲音模塊功能。在這些單元中，鍵盤控制器和聲音模塊之間已經(jīng)有內(nèi)部鏈接，這個(gè)鏈接可以通過該設(shè)備中的控制功能(local control)

17、對鏈接打開(ON)或者關(guān)閉(OFF)。 音頻的基礎(chǔ)知識33v單個(gè)物理MIDI通道分成16個(gè)邏輯通道，每個(gè)邏輯通道可指定一種樂器。在MIDI信息中，用4個(gè)二進(jìn)制位來表示這16個(gè)邏輯通道。音樂鍵盤可設(shè)置在這16個(gè)通道之中的任何一個(gè)，而MIDI聲源或者聲音模塊可被設(shè)置在指定的MIDI通道上接收。 音頻的基礎(chǔ)知識34音樂合成和MIDI接口規(guī)范音樂合成與MIDI MIDI是指樂器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂的國際標(biāo)準(zhǔn)。 任何電子樂器，只要有處理MIDI消息的微處理器，并有合適的硬件接口，都可以成為一個(gè)MIDI設(shè)備。MIDI消息，實(shí)際上就是樂譜的數(shù)字描述。當(dāng)一組MIDI消息通過音樂合成器芯片演奏時(shí)，合成器就會(huì)解釋

18、這些符號并產(chǎn)生音樂。 音頻的基礎(chǔ)知識35音樂合成和MIDI接口規(guī)范電子琴的MIDI接口。 音量控制器的使用? 音頻的基礎(chǔ)知識36音樂合成和MIDI接口規(guī)范MIDI規(guī)范允許MIDI裝置以預(yù)先說明的方式通信。為了提供單電纜連接和通信端口標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵之一是物理連接的標(biāo)準(zhǔn)化。MIDI標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定MPC包括一個(gè)內(nèi)部合成器和標(biāo)準(zhǔn)MIDI端口。MIDI裝置應(yīng)有一個(gè)或多個(gè)下列端口：MIDI In，MIDI Out和 MIDI Thru。每種端口有特定的用處，如發(fā)送、接收或在MIDI裝置間轉(zhuǎn)發(fā)MIDI消息。這種設(shè)計(jì)允許你同時(shí)控制所連接的多個(gè)MIDI裝置。各端口的功能簡述如下：MIDI In（輸入口）：接收從其他 M

19、IDI裝置傳來的消息。MIDI Out（輸出口）：發(fā)送某裝置生成的原始 MIDI消息。向其他設(shè)備發(fā)送 MIDI消息。MIDI Thru（轉(zhuǎn)發(fā)口）：傳送從輸人口接收的消息到其他MIDI裝置。 音頻的基礎(chǔ)知識37四、數(shù)字音頻的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 音頻信號是多媒體系統(tǒng)的重要組成部分。 電話質(zhì)量的語音 調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻信號 調(diào)頻廣播質(zhì)量的音頻信號 高保真立體聲信號 頻率范圍：300HZ3.4kHz 頻率范圍：50HZ7KHz 頻率范圍：10HZ20KHz 頻率范圍：20HZ15KHz 音頻的基礎(chǔ)知識38在多媒體音頻處理中，一般需要對數(shù)字化后的音頻信號進(jìn)行壓縮編碼，使其成為具有一定字長的二進(jìn)制數(shù)字序列，并以這種

20、形式在計(jì)算機(jī)內(nèi)傳輸和存儲(chǔ)，最后由解碼器將二進(jìn)制編碼恢復(fù)成原來的音頻信號播放。 音頻的基礎(chǔ)知識39四、數(shù)字音頻的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 針對不同的音頻信號，已制定了相應(yīng)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。 音頻壓縮處理流程 輸入音頻信號輸入音頻信號 輸出音頻信號輸出音頻信號 編碼器編碼器 傳輸傳輸/存儲(chǔ)存儲(chǔ) 解碼器解碼器 所謂壓縮編碼技術(shù)，就是指用某種方法使數(shù)字化信息的編碼率降低的技術(shù)。 音頻信號能進(jìn)行壓縮編碼的基本依據(jù)有兩個(gè): 聲音信號中存在很大的冗余度，通過識別和去除這些冗余度，便能達(dá)到壓縮編碼率的目的。 人的聽覺具有一個(gè)強(qiáng)音能抑制一個(gè)同時(shí)存在的弱音的現(xiàn)象，這樣就可以抑制與信號同時(shí)存在的量化噪聲。 音頻的基礎(chǔ)知識40無損壓縮法

21、包括不引入任何數(shù)據(jù)失真的各種熵編碼。有損壓縮法 分為波形編碼、模型（參數(shù)）編碼和同時(shí)利用這兩種技術(shù)的混合編碼方法。 音頻壓縮編碼的基本方法音頻壓縮編碼的基本方法 音頻的基礎(chǔ)知識41熵編碼這是以信息論變長編碼定理為理論基礎(chǔ)的編碼方法，如霍夫曼編碼、算術(shù)編碼和行程編碼等。 波形編碼 編碼是利用采樣和量化過程來表示音頻信號的波形，使編碼后的音頻信號與原始信號的波形盡可能匹配。根據(jù)人耳的聽覺特性進(jìn)行量化。 特點(diǎn)：是適應(yīng)性強(qiáng)，音頻質(zhì)量好，在較高碼率的條件下可以獲得高質(zhì)量的音頻信號。 方法：全頻帶編碼( PCM、DPCM、ADPCM ) 、子帶編碼(ATC、心理學(xué)模型)和矢量量化編碼等。 音頻的基礎(chǔ)知識4

22、2參數(shù)編碼目的是重建音頻，保持原始音頻的特性。參數(shù)編碼的壓縮率很大，但計(jì)算量大，保真度不高，適合于語音信號的編碼。 參數(shù)編碼是將音頻信號以某種模型來表示，利用特征提取的方法抽取必要的模型參數(shù)和激勵(lì)信號的信息，并對這些信息編碼，最后在輸出端合成原始信號。有線性預(yù)測(LPC)聲碼器、通道聲碼器、共振峰聲碼器等。 音頻的基礎(chǔ)知識43混合編碼混合編碼是在參數(shù)編碼方法的基礎(chǔ)上，引用波形編碼準(zhǔn)則優(yōu)化激勵(lì)源信號的一種方案?？梢栽谳^低的碼率上得到較高的音質(zhì)。 多脈沖線性預(yù)測編碼(MP_LPC)碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼(CELP)短延時(shí)碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼(LD-CELP)長延時(shí)線性預(yù)測規(guī)則碼激勵(lì)(RPE-LTP)

23、等。方法： 音頻的基礎(chǔ)知識44音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1.電話質(zhì)量的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) 語音壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)。 電話質(zhì)量語音信號的頻率范圍是2003400Hz，采用標(biāo)準(zhǔn)的脈沖編碼調(diào)制(PCM)，當(dāng)采樣頻率為8kHz，量化位數(shù)為8位時(shí)，對應(yīng)的數(shù)據(jù)速率為64Kbs。 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)說說 明明G711采用PCM編碼，采樣頻率為8kHz，量化位數(shù)為8位，因此速率為64KbsG721將64Kbs的比特流轉(zhuǎn)換成32Kbs，基于ADPCMG723一種以24Kbs運(yùn)行的基于ADPCM的有損壓縮標(biāo)準(zhǔn)G728采用LD-CELP壓縮技術(shù)，比特率為16Kbs，帶寬限于3.4kHz 音頻的基礎(chǔ)知識452.調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) 19

24、88年ITU制定了G722標(biāo)準(zhǔn)，它可把信號速率壓縮成64Kbs。 調(diào)幅廣播質(zhì)量音頻信號的頻率范圍是507000Hz，當(dāng)使用16kHz的采樣頻率和14位的量化位數(shù)時(shí)，信號速率為224Kbs。 G722標(biāo)準(zhǔn)采用基于子帶的ADPCM技術(shù)，將現(xiàn)有的帶寬分成兩個(gè)獨(dú)立的子帶信道，使輸入信號進(jìn)入濾波器組分成高子帶信號和低子帶信號，然后分別進(jìn)行ADPCM編碼，最后進(jìn)入混合器形成輸出碼流。 適合于需要存儲(chǔ)大量高質(zhì)量音頻信號的多媒體系統(tǒng)使用。 音頻的基礎(chǔ)知識463. 高保真立體聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) 世界上第一個(gè)高保真立體聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為“MPEG 音頻”壓縮算法。 q 高保真立體聲音頻信號的頻率范圍是5020kHz，在

25、441kHz采樣頻率下用16位量化，信號速率為每聲道705Kbs。 MPEG音頻標(biāo)準(zhǔn)提供了3個(gè)獨(dú)立的壓縮層次： 第一層的編碼器最為簡單，編碼器的輸出數(shù)據(jù)率為384Kbs，主要用于小型數(shù)字合式磁帶(Digital Compact Cassette，DCC) 。壓縮層第二層的編碼器的復(fù)雜程度屬于中等，編碼器的輸出數(shù)據(jù)率為192256Kbs，其應(yīng)用包括數(shù)字廣播音頻、數(shù)字音樂、CD-I和VCD等 第三層的編碼器最為復(fù)雜，編碼器的輸出數(shù)據(jù)率為64Kbs，主要應(yīng)用于ISDN上的聲音傳輸。 音頻的基礎(chǔ)知識47一、AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)概述 數(shù)字音頻接口技術(shù)48AES/EBU的全稱是（音頻工程師協(xié)會(huì)/歐洲廣播聯(lián)盟

26、），現(xiàn)已成為專業(yè)數(shù)字音頻較為流行的標(biāo)準(zhǔn)。大量民用產(chǎn)品和專業(yè)音頻數(shù)字設(shè)備如CD機(jī)、DAT、MD機(jī)、數(shù)字調(diào)音臺(tái)、數(shù)字音頻工作站等都支持AES/EBU。AES/EBU是一種通過基于單根絞合線對來傳輸數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的串行位傳輸協(xié)議。它無須均衡即可在長達(dá)100m的距離上傳輸數(shù)據(jù)，如果均衡，可以傳輸更遠(yuǎn)距離。它提供兩個(gè)信道的音頻數(shù)據(jù)（最高24比特量化），信道是自動(dòng)計(jì)時(shí)和自同步的。它也提供了傳輸控制的方法和狀態(tài)信息的表示和一些誤碼的檢測能力。它的時(shí)鐘信息是由傳輸端控制來自AES/EBU的位流。它的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采樣率是32kHz、44.1kHz、48kHz，當(dāng)然許多接口能夠工作在其它不同的采樣率上。五、數(shù)字音頻接口

27、技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)49AES/EBU提供“專業(yè)”和“民用”兩種模式。它們兩者最大的不同在于信道狀態(tài)位格式的提供上。專業(yè)模式的狀態(tài)位格式里包括數(shù)字信道的源和目的地址、日期時(shí)間碼、采樣點(diǎn)數(shù)、字節(jié)長度和其它信息。民用模式包括的東西就比較少，但包含了拷貝保護(hù)信息。另外，AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)提供“用戶數(shù)據(jù)”，在它的位流里包含用戶說明（例如廠商說明等）。AES/EBU的普通物理連接媒質(zhì)有：（1）平衡或差分連接，使用XLR（卡儂）連接器的三芯話筒屏蔽電纜，參數(shù)為阻抗110，電平范圍0.2V5Vpp，抖動(dòng)為20ns(納秒納秒)。（2）單端非平衡連接，使用RCA蓮花插頭的音頻同軸電纜。（3）光學(xué)連接，使用光纖

28、連接器。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)50AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)低阻抗，信號強(qiáng)度大，傳送速率為 6Mbps，抗干擾能力很強(qiáng)，減小了通道間的極性偏移、不平衡、噪音、高頻衰減和增益漂移等問題造成的影響，適合較遠(yuǎn)距離的傳輸。一路AES/EBU信號包含有2路（或2通道）音頻信號，因此一路AES/EBU信號中將有2組通道狀態(tài)分別與2路音頻信號相對應(yīng)，載有各路音頻信號的具體參數(shù)。通道狀態(tài)由24字節(jié)（byte）組成，分別為字節(jié)0到字節(jié)23；每字節(jié)又由8比特（bit）組成，分別從比特0到比特7，因此通道狀態(tài)共有192比特。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)51 XLR（卡儂）連接頭：提供2個(gè)

29、音頻通道音頻數(shù)據(jù)達(dá) 24Bit / 192kHz 、纜線長：100m 或更多，阻抗：110 ( 20%)， 平衡；負(fù)載電平：輸出端 2 - 7 Vpp。 DB25針接口：提供8個(gè)音頻通道110, 平衡，其他參數(shù)同上。二、AES/EBU數(shù)字音頻接口五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)52以太網(wǎng)上傳輸音頻信號是近幾年來專業(yè)音頻行業(yè)的一個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)，也是日后專業(yè)工程項(xiàng)目中的一個(gè)重要的傳輸技術(shù)環(huán)節(jié)。因?yàn)樗遣灰蕾囉诳刂葡到y(tǒng)而獨(dú)立存在的一個(gè)產(chǎn)品，可以廣泛地應(yīng)用到很多的不同項(xiàng)目中去，一方面解決了多線纜的布線困難問題，同時(shí)也解決了遠(yuǎn)距離傳輸、數(shù)據(jù)備份、自動(dòng)冗余等一系列在模擬傳輸時(shí)代所無法面對的問題。三、Co

30、braNet與EtherSound音頻傳輸技術(shù)五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)53a、CobraNet網(wǎng)絡(luò)：是美國PeakAudio公司開發(fā)的一種在以太網(wǎng)上傳輸專業(yè)非壓縮音頻信號的技術(shù)，它可以在100M以太網(wǎng)下單向可以傳輸64個(gè)48kHz、20bit的音頻信號通道（48kHz、24bit信號為56路）；除音頻信號外，還可以傳輸RS485串口通信數(shù)據(jù)及其它非同步IP數(shù)據(jù)；開放的MIB文件，支持SNMP。使用模塊化的CM-1可以方便地將音頻信號轉(zhuǎn)換為CobraNet信號。b、EtherSound網(wǎng)絡(luò)：由法國Digigram公司開發(fā)的一種基于以太網(wǎng)傳輸音頻信號的技術(shù)。傳輸能力為單方向64個(gè)24

31、bit、48kHz（或44.1kHz）采樣頻率的音頻通道。雖然它不能傳遞串口信號以及其它IP數(shù)據(jù)，但是它的技術(shù)最大的亮點(diǎn)就是極低的延時(shí)，因此EtherSound技術(shù)最適合應(yīng)用到現(xiàn)場演出中去。1、網(wǎng)絡(luò)特性綜述五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)54Peak Audio公司提出的CobraNet是一種先進(jìn)的數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它利用成熟的快速以太網(wǎng)技術(shù)來傳輸分配實(shí)時(shí)、非壓縮的數(shù)字音頻信號。能接入CobraNet網(wǎng)絡(luò)、通過網(wǎng)絡(luò)接收/發(fā)送信號的設(shè)備，一般稱為CobraNet設(shè)備，它們之間可以傳遞信息，具有很好的互操作性。每個(gè)CobraNet設(shè)備至少具有一個(gè)以太網(wǎng)接口（RJ45接頭），在一個(gè)快速以太網(wǎng)上

32、，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣瓤蛇_(dá)到100Mb/s，可以支持64路音頻信號。由于大部分CobraNet設(shè)備具有同時(shí)發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的能力（即全雙工），所以每個(gè)CobraNet設(shè)備能享受雙向100Mb/s的帶寬（即接收100Mb/s，發(fā)送100Mb/s），這樣CobraNet設(shè)備實(shí)際享受的帶寬達(dá)到了200Mb/s。有些CobraNet設(shè)備還具有2個(gè)以太網(wǎng)接口，這兩個(gè)接口不能同時(shí)工作，但提高了系統(tǒng)冗余度和容錯(cuò)性。2、CobraNet音頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)55CobraNet設(shè)備上的音頻接口也可以根據(jù)實(shí)際使用情況設(shè)計(jì)成模擬音頻或數(shù)字音頻接口。CobraNet協(xié)議的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢在于

33、，它對輸入/輸出信號的類型沒有限制。CobraNet協(xié)議同樣支持各種控制信號的傳輸，如常見的RS-232、RS-422和RS-485信號。CobraNet協(xié)議建立在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)硬件和底層協(xié)議基礎(chǔ)上，不需要特別的或有技術(shù)專利的產(chǎn)品來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。CobraNet網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)和集線器都是多端口的，可以用來連接電腦、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)及各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。CobraNet可以支持集線器，但支持閉合環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、智能化路由分配、網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控、虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)等功能都只有在使用交換機(jī)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)56最為常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型連接。在這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，所有的網(wǎng)絡(luò)

34、節(jié)點(diǎn)都連接到中央的交換機(jī)上。在圖中，標(biāo)有CobraNet字樣的方框代表眼鏡蛇設(shè)備。眼鏡蛇設(shè)備與交換機(jī)之間用5類雙絞線連接，最遠(yuǎn)傳輸距離為100米。在這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，如果把眼鏡蛇設(shè)備換成交換機(jī)，再向外連接眼鏡蛇設(shè)備，就能夠形成更大的星型結(jié)構(gòu)，也可以叫做星云結(jié)構(gòu)。五、數(shù)字音頻接口技術(shù)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 數(shù)字音頻接口技術(shù)57五、數(shù)字音頻接口技術(shù)星云拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 數(shù)字音頻接口技術(shù)58提供無損、高清晰、多通道音頻信息。使用的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備是世界上最普通的、廉價(jià)的基本數(shù)字網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。音頻信息的流向可以在音源與目標(biāo)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的構(gòu)建和連接。數(shù)字音頻能沿著局域網(wǎng)進(jìn)行傳輸，省了不少附加基本結(jié)構(gòu)費(fèi)用。采用了簡單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)

35、議，使網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控極其簡易且有效。實(shí)際構(gòu)建的音頻網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)都能在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行音頻信息傳輸、控制和檢測，與網(wǎng)絡(luò)物理層無關(guān)。諸多的容錯(cuò)特性確保了網(wǎng)絡(luò)在關(guān)鍵時(shí)刻應(yīng)用的可靠性。CobraNet技術(shù)的廣泛應(yīng)用使之形成了強(qiáng)大的CobraNet共同體。a. CobraNet技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)59音頻裝置分配板 功率放大器頁面布局和內(nèi)部通信硬、軟件 媒體服務(wù)器信號處理器 調(diào)音臺(tái)語音記錄、歸檔及播放設(shè)備 傳聲器預(yù)放器音響周邊設(shè)備 獨(dú)立的模/數(shù)（A/D）和數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換接口吸頂揚(yáng)聲器 有源音箱套裝音響設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)施與監(jiān)視 系統(tǒng)b. CobraNet常用的設(shè)備五、

36、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)60CobrNet與媒體矩陣(MediaMatrix)一樣是綜合硬件、軟件和通信協(xié)議為一體的網(wǎng)絡(luò)音頻實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)。開發(fā)CobraNet的目的就是在高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上找到一種實(shí)時(shí)的、穩(wěn)定的專業(yè)音頻數(shù)據(jù)傳輸方法。a、CobraNet技術(shù)的應(yīng)用范圍不是所有的音頻工程都需要使用音響網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如：對于那些獨(dú)立使用音響器材的歌廳、舞廳、中小型會(huì)議室和多功能廳等場合，目前不適合采用網(wǎng)絡(luò)型設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣做可能增加設(shè)計(jì)難度和提高成本。但是，對于像運(yùn)動(dòng)場、主題公園、歌舞劇院、廣播電臺(tái)、大型現(xiàn)場演出、大規(guī)模智能會(huì)議系統(tǒng)和樓宇智能音頻系統(tǒng)等大型音響工程則比較適合。3、Cob

37、raNet技術(shù)原理五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)61b、CobraNet硬件設(shè)施要求使用全雙工的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)Switch。半雙工的Hub通信可能會(huì)給音響系統(tǒng)帶來丟失數(shù)據(jù)、傳輸延時(shí)過長等問題。如果使用MediaMatrix的CobraNet產(chǎn)品，則根本不能使用Hub。目前版本的CobraNet網(wǎng)卡在音頻采樣速率上支持48kHz和96kHz，量化分辨率支持16bit、20bit和24bit3種，默認(rèn)是48kHz、20bit。 C、CobraNet硬件設(shè)備CobraNet硬件設(shè)備目前主要包括CM-1，CM-2兩種。其中CM-1為PeakAudio自己制造的成品通信卡，屬于第一代產(chǎn)品，但是網(wǎng)絡(luò)通

38、信能力比較強(qiáng)，價(jià)格較高；CM-2可以定制生產(chǎn)，任何廠家只要從PeakAudio購買了主芯片，并獲得了生產(chǎn)許可后就可以自行生產(chǎn)CM-2板卡，并且可以集成到其它產(chǎn)品的主板上去。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)62CM-1五、數(shù)字音頻接口技術(shù)CM-2CM-1和CM-2的主要區(qū)別如下： 數(shù)字音頻接口技術(shù)633、CobraNet音頻網(wǎng)絡(luò)常見問題解答1)、音頻信號在CobraNet上能發(fā)送多遠(yuǎn)？在CobraNet上，若設(shè)備采用快速以太網(wǎng)銅質(zhì)電纜CAT-5傳輸信號，傳輸距離為100m；如果采用多模式光纖，傳輸距離為2km；如果采用專用的單模式光纖，傳輸距離可達(dá)更遠(yuǎn)。 2)、音頻信號通過CobraNet

39、都有哪些延遲？在CobraNet收發(fā)設(shè)備上，256個(gè)采樣逐一進(jìn)入以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，引發(fā)出一種時(shí)間延遲；另外，模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換以及采樣率轉(zhuǎn)換也會(huì)增添附加的延遲。不過，這些附加的延遲只是采樣數(shù)據(jù)延遲的十二分之幾。在以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)以光速運(yùn)行，數(shù)據(jù)運(yùn)行2km只需幾微秒，這種延遲與上述列舉的延遲相比是微不足道的。因此，在網(wǎng)上無論從何處輸入至何處輸出，音頻遲延一般認(rèn)為是固定的。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)643)、在CobraNet上進(jìn)行多通道播放，其同步精度怎樣？在CobraNet上連接方式相同的通道可以做到完全同步，對于來自相同的交換機(jī)但連接方式不同的通道而言，其同步精度為10s。此外，連接

40、在不同交換機(jī)上的設(shè)備也可能經(jīng)歷不同的傳送延遲，并且期間還存在時(shí)鐘偏差。 4)、在CobraNet上傳輸音頻信息與實(shí)際的傳輸音頻信息相似嗎？不相似。實(shí)際的音頻傳輸存在待機(jī)時(shí)間210s，它比CobraNet上的延遲時(shí)間大1000倍。實(shí)際的音頻傳輸常采用有損壓縮，以便減低對帶寬的要求。而CobraNet卻不采用壓縮，是一種清晰明快的音頻發(fā)送系統(tǒng)。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)655)、使用CobraNet會(huì)影響音質(zhì)嗎？不會(huì)。CobraNet在以太網(wǎng)上擁有清晰的數(shù)字發(fā)送鏈，它不像實(shí)時(shí)音頻發(fā)送網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不會(huì)引入音頻失真。因此，音頻特性只受使用的A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器的質(zhì)量影響。6)、在一個(gè)交

41、換機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，CobraNet能承載多少音頻通道？優(yōu)于交換機(jī)是雙工設(shè)備，所以在單一方向獨(dú)立帶寬100Mbit/s網(wǎng)上發(fā)送采樣率為48kHz、量化率為20bit的音頻信息時(shí)，可裝載64個(gè)通道。就是說，在一根CAT-5電纜線上可擁有128個(gè)音頻通道。若采用Gbit鏈，則可獲得更大通道容量。因?yàn)榻粨Q機(jī)網(wǎng)絡(luò)的整體帶寬隨網(wǎng)絡(luò)大小而變，所以隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，帶寬也要求增加。但是帶寬并不限制網(wǎng)絡(luò)的通道數(shù)量。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)664、EtherSound 專業(yè)音頻傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在有些應(yīng)用中，對延時(shí)要求非常高，Digigram公司的EtherSound可以說是很好的選擇。EtherSound具備很

42、短的從模擬輸入到輸出之間的延時(shí)，將信號從主設(shè)備發(fā)送到從設(shè)備上。在菊花鏈連接配置中，一個(gè)設(shè)備可以將上行信號環(huán)流到主設(shè)備上。與CobraNet相似，網(wǎng)絡(luò)同步由主設(shè)備進(jìn)行控制，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的其他設(shè)備也由主設(shè)備進(jìn)行鎖定。一個(gè)100Mbit/s的以太網(wǎng)安裝系統(tǒng)能夠執(zhí)行64通道的雙向44.1/48kHz音頻傳輸，或者更少通道的高比特率音頻信號的組合。EtherSound還可進(jìn)行嵌入式配置、控制和設(shè)備監(jiān)控。CobraNet和EtherSound用戶都可以在光纖網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行G比特的以太網(wǎng)系統(tǒng)。但目前并不建議將二者混合使用在100Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。G比特網(wǎng)絡(luò)為PC和其他非音頻數(shù)據(jù)流與大量音頻通道和比特率同步

43、使用提供了專用的通道。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)67a、EtherSound設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)EtherSound設(shè)備系統(tǒng)可以采用菊花鏈結(jié)構(gòu)或以太網(wǎng)星型結(jié)構(gòu)或者這兩種結(jié)構(gòu)的混合形式。當(dāng)采用菊花鏈結(jié)構(gòu)時(shí)，音頻的傳輸可以單方向或者雙方向，這取決于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件屬性是否支持雙向傳輸。唯一的問題是當(dāng)EtherSound數(shù)據(jù)流通過以太網(wǎng)交換機(jī)的時(shí)候只能是沿著一個(gè)方向傳遞音頻數(shù)據(jù)，也就是說無論這臺(tái)交換機(jī)上連接了多少個(gè)EtherSound設(shè)備，同時(shí)只能有一臺(tái)經(jīng)過配置的設(shè)備可以向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送音頻數(shù)據(jù)，其它節(jié)點(diǎn)只能用來接收。這種數(shù)據(jù)包是廣播類型的，但是由于每個(gè)端口是等帶寬數(shù)據(jù)傳輸，所以只能使用全雙工的交換

44、機(jī)而不能使用HUB。對于數(shù)據(jù)量比較小的非同步控制信號，則可以進(jìn)行雙向傳輸?shù)?。五、?shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)68b、EtherSound數(shù)據(jù)協(xié)議特征和CobraNet協(xié)議不同，EtherSound數(shù)據(jù)包只有一種格式。同步和音頻數(shù)據(jù)在一個(gè)數(shù)據(jù)包中存在了，換句話說就是一種自同步技術(shù)。EtherSound同步方式借鑒了總線式同步數(shù)據(jù)傳送方式，如火線IEEE1394接口協(xié)議，數(shù)據(jù)包發(fā)送的頻率就是同步頻率。IEEE1394協(xié)議是一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議，所以同步數(shù)據(jù)是發(fā)送端確認(rèn)，這一特征也被EtherSound所繼承，同步發(fā)送的數(shù)據(jù)是從第一個(gè)設(shè)備中產(chǎn)生?？墒菍τ谝粋€(gè)菊花鏈/星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，哪一個(gè)設(shè)備算是

45、“第一個(gè)”呢？這個(gè)第一就是由用戶在搭建系統(tǒng)的時(shí)候根據(jù)系統(tǒng)的配置自己設(shè)定的，并將其命名為“第一個(gè)”，也就是說一個(gè)完整的EtherSound系統(tǒng)只能有一個(gè)“第一個(gè)”，它的作用與CobraNet的作用類似，只是工作原理不同。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)69EtherSound設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)705、CobraNet與EtherSound對比五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻接口技術(shù)71這兩種技術(shù)都有各自的優(yōu)勢和劣勢，根據(jù)不同的用途來選擇不同的傳輸技術(shù)。一般會(huì)議/廣播工程偏重功能性和擴(kuò)展性，忽略超短延時(shí)的要求，應(yīng)該使用CobraNet；現(xiàn)場演出場合偏重超短延

46、時(shí)和快速設(shè)計(jì)安裝的需求，忽略復(fù)雜的功能和網(wǎng)絡(luò)管理能力，應(yīng)該使用EtherSound技術(shù)。從技術(shù)的發(fā)展上看，兩者技術(shù)都明顯存在互相學(xué)習(xí)和相互借鑒，相信將來兩者之間的差異性也會(huì)逐步縮小。但是兩者畢竟是在不同的平臺(tái)下發(fā)展起來的以太網(wǎng)傳輸技術(shù)，它們都有一些技術(shù)存在無法逾越的鴻溝，有些問題可以借助與以太網(wǎng)的發(fā)展而逐步解決，而有些問題可能永遠(yuǎn)停留下來了。我們只要明白它們各自的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，揚(yáng)長避短，按需所取即可。五、數(shù)字音頻接口技術(shù) 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用當(dāng)今數(shù)字技術(shù)發(fā)展日新月異，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用中以系統(tǒng)觀點(diǎn)整合產(chǎn)品成為未來產(chǎn)業(yè)升級和可持續(xù)發(fā)展的重要方向。音響技術(shù)人員在實(shí)際應(yīng)用中建立起系統(tǒng)的概念，

47、以應(yīng)對當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)。1. 建立“數(shù)字音頻系統(tǒng)”的概念數(shù)字音頻系統(tǒng)的定義是：由數(shù)字音頻產(chǎn)品組成的音頻系統(tǒng)。從用途上分為數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)字錄音合成與編輯系統(tǒng)、數(shù)字錄音播出與監(jiān)審系統(tǒng)、數(shù)字?jǐn)U聲系統(tǒng)、數(shù)字消防應(yīng)急和公共廣播系統(tǒng)、數(shù)字電視音頻系統(tǒng)等。本節(jié)主要闡述數(shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)。六、數(shù)字音頻系統(tǒng)概念72組成音頻系統(tǒng)的數(shù)字核心技術(shù)有DSP處理技術(shù)、數(shù)字通信傳輸技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）、自動(dòng)化控制技術(shù)和數(shù)字放大技術(shù)（當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的是D類放大技術(shù)）、高頻開關(guān)電源技術(shù)（涉及微波測量和控制技術(shù)）等。在音頻電聲還原技術(shù)中，超聲波技術(shù)和音頻相位控制技術(shù)也正在進(jìn)入音響行業(yè)中。數(shù)字音頻系統(tǒng)由輸入A/D. DSP處理、存儲(chǔ)

48、和傳輸、輸出D/A構(gòu)成，見圖。六、數(shù)字音頻系統(tǒng)概念 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用73圖數(shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖從傳輸距離看，模擬系統(tǒng)的傳輸有限性被數(shù)字傳輸?shù)臒o限性取代，在概念表達(dá)上可以稱為“云”，指可以傳輸?shù)膬?nèi)容。在數(shù)字系統(tǒng)解決方案中的表述方式為平臺(tái)，即由傳輸網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)軟件共同組成了數(shù)字音頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)，見圖。1.1 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu) 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用74圖 擴(kuò)聲系統(tǒng)組成圖示輸入節(jié)點(diǎn)或模塊的選擇是多樣的。數(shù)字混音技術(shù)和芯片技術(shù)已經(jīng)完全在部件和芯片級上解決了數(shù)字聽感和采樣速率，根據(jù)專業(yè)擴(kuò)聲需要和標(biāo)準(zhǔn)，全數(shù)字調(diào)音臺(tái)解決方案可以涵蓋最大輸入要求并能聯(lián)機(jī)擴(kuò)展，并根

49、據(jù)人們的使用習(xí)慣任意選配。需要指出的是，絕大部分從業(yè)人員的使用習(xí)慣目前仍然是模擬調(diào)音臺(tái)，因此，滿足用戶體驗(yàn)的設(shè)計(jì)在未來變得相當(dāng)重要。1.1 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu) 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用75輸出節(jié)點(diǎn)和模塊的選擇也是多樣的。在未來發(fā)展中，聲源設(shè)計(jì)中將常用到分散擴(kuò)聲，這也使數(shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的流行成為必然?；跀?shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的傳輸特點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)將主要采用有源節(jié)點(diǎn)。一直以來，有源音箱基本上都是使用內(nèi)置的模擬功放，其與生俱來的低效率、高耗能、高熱量、可靠性差和體積笨重等缺點(diǎn)，與社會(huì)發(fā)展和節(jié)能、環(huán)保、低碳的理念極不適應(yīng)。隨著D類放大技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)的飛速發(fā)展，內(nèi)置D類功放模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸、

50、處理模塊的有源音箱將成為市場主流，徹底改變模擬功放有源音箱的工作方式，突出體現(xiàn)智能、輕便、節(jié)能、高保真和高可靠性等特點(diǎn)。1.1 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu) 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用76以C-MARK K系列網(wǎng)絡(luò)有源音箱為例，這類音箱同時(shí)帶有模擬音頻輸入接口和數(shù)字音頻傳輸接口，采用網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議與外部連接，真正做到了只用一根網(wǎng)線解決所有問題?？芍苯优c網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)連接，不但可以輸出音頻，同時(shí)還具備DSP處理功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度、音量、電壓等，在中英文控制軟件界面里隨時(shí)顯示上述信息。這類音箱的另一個(gè)功能就是可實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)控制，方便使用者對整個(gè)音響系統(tǒng)的搭建與控制，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字

51、功放與傳統(tǒng)音箱的完美結(jié)合，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)字有源音箱成為音響發(fā)展的必然趨勢。 1.1 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu) 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用77數(shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的特性由傳輸特點(diǎn)、輸入的用戶體驗(yàn)方式、輸出環(huán)境要求及強(qiáng)制限定要求所決定。具體如下：(1)開放交互性：數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)內(nèi)開放性和互聯(lián)性，使得點(diǎn)對點(diǎn)與點(diǎn)對多點(diǎn)的傳輸簡單明了，軟件的使用習(xí)慣與系統(tǒng)的架構(gòu)表示易于理解。設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和功能的預(yù)留在結(jié)構(gòu)完成后，主要取決于設(shè)備的選用和設(shè)計(jì)師對數(shù)字結(jié)構(gòu)的理解。極大地發(fā)揮了人的主觀能動(dòng)性，使得系統(tǒng)開放交互性突出。1.2 數(shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的特性 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用78(2)抗擾安全性：數(shù)字?jǐn)U聲

52、設(shè)備的設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)信號轉(zhuǎn)切功能，這是可靠性的保障，其傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)流，這使抗擾性極大提高，組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的可控性以及平臺(tái)軟件的定制性，使數(shù)字系統(tǒng)具有模擬系統(tǒng)無可比擬的安全性。(3)主動(dòng)體驗(yàn)性：數(shù)字系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)完成前的創(chuàng)意溝通，可以提高用戶和客戶的體驗(yàn)，功能模擬可以在任意計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，功能設(shè)計(jì)可以存儲(chǔ)于DSP處理器，使用時(shí)只需一鍵調(diào)用，同時(shí)，在需要?jiǎng)?chuàng)意場合可以隨時(shí)提前改變設(shè)置并重新定義系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1.2 數(shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的特性 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用79(4)節(jié)能節(jié)約性：數(shù)字系統(tǒng)的輸出設(shè)備選用D類放大器或由D類放大器組成的有源音箱，可提高使用的能效，因其傳輸特性的線材選用5類或6類網(wǎng)線，

53、遠(yuǎn)距離傳輸選用光纜，耗材大幅下降，節(jié)能節(jié)約性顯著。數(shù)字音頻系統(tǒng)的特性決定了系統(tǒng)集成的簡便性，它改變了以往總線控制設(shè)計(jì)的方法，使得設(shè)計(jì)中的功能與系統(tǒng)布線的關(guān)聯(lián)減小。也就是說，可以將數(shù)字音頻系統(tǒng)當(dāng)作設(shè)計(jì)平臺(tái)，簡化了集成的工作，擺脫了總線設(shè)計(jì)的自動(dòng)化專業(yè)知識要求。1.2 數(shù)字音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的特性 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用80數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)概述 當(dāng)前數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化給人們的生活帶來了翻天覆地的變化，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)已成為當(dāng)今科技研究和發(fā)展的方向。在專業(yè)音響領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化也是其發(fā)展方向，使用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊惑w化數(shù)字處理系統(tǒng)正逐步取代傳統(tǒng)的均衡器、壓限器、分頻器等一大堆分立的模擬設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)音頻平

54、臺(tái)是一種將硬件和軟件以及通信協(xié)議集成為一體化的專業(yè)音響設(shè)備，是集矩陣切換、音頻傳輸、綜合音頻處理、遠(yuǎn)程控制、多功能于一體的應(yīng)用平臺(tái)，它由多種不同的傳輸功能模塊和音頻處理模塊，及操作軟件組成，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的要求靈活選擇。網(wǎng)絡(luò)音頻平臺(tái)已被業(yè)界廣泛認(rèn)知和接受，正成為大型音響擴(kuò)聲的優(yōu)先選擇。 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用812. 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)解決方案數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)，采用國際音頻設(shè)備制造行業(yè)公認(rèn)的CobraNet標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)，完全依從IEEE802.3EtherNet標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，是一種全新的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)音頻信號傳輸手段，音頻的數(shù)據(jù)流和控制信號可以通過雙絞線以快速以太網(wǎng)100BASE

55、-T標(biāo)準(zhǔn)格式的方式入網(wǎng)，每條網(wǎng)線可傳輸64路48KHz/24bit優(yōu)于CD標(biāo)準(zhǔn)音質(zhì)的數(shù)字音頻流，即經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡捷，又可利用廉價(jià)的CAT5 100Mbps雙絞線，傳輸多路高質(zhì)量的音頻信號。一般情況下的傳輸距離為100米；采用光纖傳輸接口，其最大傳輸距離可以達(dá)到60公里，沒有任何衰減，徹底杜絕了普通擴(kuò)聲系統(tǒng)遠(yuǎn)距離傳輸信號衰減過大，線路鋪設(shè)復(fù)雜，電磁干擾大的難題。 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用822. 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)解決方案1）、C-MARK AUDIONET數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻平臺(tái)的組成C-MARK AudioNet數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸器、網(wǎng)絡(luò)音頻處理器、網(wǎng)絡(luò)音頻接口、網(wǎng)絡(luò)音

56、頻數(shù)字功放、矩陣數(shù)字功放、網(wǎng)絡(luò)有源音箱等組成。系統(tǒng)設(shè)備通過CobraNet網(wǎng)口與網(wǎng)絡(luò)音頻接口(EtherNet Switches)進(jìn)行連接，具有相當(dāng)高的靈活性。在已經(jīng)搭建好的CobraNet音頻網(wǎng)絡(luò)中，無須手動(dòng)拔插改變硬件設(shè)備的連接方式，我們要做的只是使用C-MARK RS1200軟件，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下各模塊間所需要的連線，然后點(diǎn)擊編譯就代替了設(shè)備間的音頻連接線。同樣的，如果您需要一臺(tái)均衡器，只需按動(dòng)鼠標(biāo)將均衡模塊拖放到C-MARK RS1200軟件桌面，其他功能模塊的添加也時(shí)這樣。 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用832.1 以C-MARK AUDIONET全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)為例如此

57、這樣的方便，就可對CobraNet音頻網(wǎng)絡(luò)中的所有音頻信號的音頻處理方案和參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或?qū)崟r(shí)控制，實(shí)現(xiàn)音頻信號傳輸、處理的全數(shù)字化。它將數(shù)字處理器和計(jì)算機(jī)平臺(tái)進(jìn)行了最合理與優(yōu)化的組合。將音響設(shè)計(jì)和應(yīng)用集于一身來完成，使得音響工程設(shè)計(jì)師在進(jìn)行音響工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，充分享受了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶來的便利。2）、C-MARK AUDIONET網(wǎng)絡(luò)音頻平臺(tái)硬件工作原理C-MARK音頻網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的硬件包括處理器（DRB設(shè)備）和傳輸器（DRC設(shè)備）。處理器為音頻網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供一個(gè)對信號進(jìn)行操作和處理的環(huán)境；傳輸器就是音頻的輸入輸出接口，也就是能夠進(jìn)行A/D、D/A 的數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備。寶業(yè)恒公司就是通過這兩種設(shè)備來完成

58、對模擬和數(shù)字音頻信號的一切處理的。 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用842.1 以C-MARK AUDIONET全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)為例在處理器中存有各種不同種類的信號混音器、信號路由器、信號顯示器、參量均衡器和圖示均衡器、2 分頻至多分頻的分頻器、延時(shí)器、壓縮限幅器、擴(kuò)展器、噪聲門、信號發(fā)生器、等100余種音頻信號處理模塊，這些處理模塊通過軟件將它們集成在一臺(tái)處理器之中。也就是說，一臺(tái)處理器可以代替百余種音頻處理器。讓我們想象一下，如果你要將十幾乃至幾十個(gè)模擬音頻周遍處理設(shè)備連接到系統(tǒng)當(dāng)中，光是它的信號線就能把你弄的頭昏眼花，何況還要再去調(diào)試，而網(wǎng)絡(luò)音頻平臺(tái)的出現(xiàn)，使你只需要將電腦接入

59、網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)中，便可以輕松而簡單的實(shí)現(xiàn)所有你想要的功能。系統(tǒng)通過傳輸器把音頻信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，以便可以在處理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對音頻信號的處理，處理后的信號還要轉(zhuǎn)化成模擬信號，以便輸出。音頻網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的硬件系統(tǒng)可以完成從音源輸出到功放輸入之間的所有聲音處理。 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用852.1 以C-MARK AUDIONET全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)為例3）、RS1200軟件的工作原理軟件是網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)的靈魂，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)音頻平臺(tái)系統(tǒng)和整個(gè)音響系統(tǒng)全依賴于軟件而存在。其中C-MARK RS1200 軟件是針對DRC傳輸器和DRB 處理器而設(shè)計(jì)的，RS1200軟件為DRC傳輸器、DRB處理器與網(wǎng)絡(luò)

60、功放、網(wǎng)絡(luò)有源音箱等硬件設(shè)備提供了圖型化數(shù)字操作平臺(tái)，使用C-MARK RS1200軟件配合硬件設(shè)備使用，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻信號的處理、分配與控制。C-MARK RS1200軟件分別由兩種不同的圖型化模塊組成：硬件路由關(guān)系設(shè)置模塊與DSP處理模塊，可分別保存為.rs文檔與.dsp文檔。路由關(guān)系設(shè)置模塊用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻信號的分配與控制功能，. DSP模塊用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻信號處理功能的圖型化操作與實(shí)時(shí)控制。 數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)字音頻系統(tǒng)及應(yīng)用862.1 以C-MARK AUDIONET全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)為例在路由關(guān)系設(shè)置模塊中可以進(jìn)行設(shè)備管理和設(shè)備的路由設(shè)置等操作，包括增加刪除設(shè)備、建立設(shè)備間連