數(shù)字技術(shù)用于語音信號高效多路傳輸

欣賞聲音、喜愛音樂，這是音響的源點。為了滿足這一需要，音響系統(tǒng)需由兩個系統(tǒng)組成。其一是對音樂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)上信號的強弱范圍（動態(tài)范圍）。范圍的上限受失真的制約，下限受噪聲的制約。當然希望這個既聽不出有失真、又聽不出有噪聲的范圍越寬越好。

對原有模擬系統(tǒng)進行調(diào)查的結(jié)果表明，其很窄的動態(tài)范圍限制了整個音響系統(tǒng)，這種傾向在低音域與高音域時表現(xiàn)得更為顯著。此外，當我們來看代表著頻帶內(nèi)的 失真、抖晃、串音等品質(zhì)惡化因素的動態(tài)失真時（測試用聲源采用的是音樂與人聲本身），也可看出基本上是同樣的傾向。對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說，它們的特性是依賴于所用的材料與部件的性質(zhì)、形狀的。雖然可以通過在這萬面加以改善來謀求品質(zhì)的提高，但要想實現(xiàn)這一點，所需費 用會隨品質(zhì)水平的提高以幾何級數(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的手段就是本書所介紹的數(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，記錄到唱片或磁帶上，或者是用廣播或電纜來加以傳送，在接收、重放時恢復成原信號的操作。數(shù)字音 響技術(shù)的目的就在于通過把這種技術(shù)運用到系統(tǒng)中品質(zhì)顯著惡化的環(huán)節(jié)上，以提高整個音響系統(tǒng)的品質(zhì)。其實，很早就進行了把數(shù)字技術(shù)應用于通信的嘗試。遠在有 線、無線技術(shù)尚未完成的18世紀至19世紀初，為了把發(fā)報人的意思確確實實地傳達給收報人，就采取了對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)報機、收報機或傳輸線路不理想而使信號音失真或者是混入了噪聲，只要收報方能判斷出“長”、“短”的區(qū)別，就可以由此組成報 文而正確地讀取發(fā)報人的意思。不過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)幾十個字。因此，隨著設備與傳輸線路的改善，就開始更多地采用能傳遞 更多信息、可簡便地直接使用的、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傳輸速度與延長記錄時間方面都取得了現(xiàn)實的改善。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”、“短以”0‘、1’來把信息變成代碼加以記錄或傳送的脈沖編碼調(diào)制（簡稱脈碼調(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用化，則系統(tǒng)的可靠性會顯著提高，其傳輸速率應該是莫爾斯電碼的幾百萬倍。

數(shù)字技術(shù)于20世紀60年代在美國首次實際用于電話線路的語音信號高效多路傳輸，并在同一時期，其高速處理與可靠性高的優(yōu)點被用于計算機的信號授受。日 本廣播協(xié)會技術(shù)研究所進行了運用數(shù)字技術(shù)來改善音響系統(tǒng)特性的嘗試（這是由于已可看出靠模擬技術(shù)來改善其特性時是有一個限度的），時間在20世紀60年代 后半期。契機是，當時（1965年）調(diào)頻立體聲廣播正值由實驗階段向正式開播過渡，為了改善音質(zhì)，對于從節(jié)目制作到發(fā)射、接收的整個調(diào)頻立體聲系統(tǒng)進行了 重新估價。結(jié)果判明，發(fā)射機與傳輸線路等環(huán)節(jié)固然也會使品質(zhì)惡化，但對所制作的節(jié)目最終加以收錄的原版錄音機卻是改善品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當時的原版錄音機是 帶幅6毫米、磁跡數(shù)2、帶速38～19厘米/秒的磁帶錄音機，當然是模擬式。對它是從兩個方面來加以改善的：

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