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电声知识

动态余量解决超载问题

时间:2012-5-25 13:52:29  作者:www.fsdiansheng.com  来源:丰顺网  查看:117  评论:0
内容摘要:    在模拟环境中,剪切是完全可以接受的;但在数字系统中,由超过电平的量化引起的剪切就会导致严重的问题!如果一个模拟输入信号过大,超过现有的测量范围怎么办?一旦原始的音频信号超过了最大量化电平,量化器唯一能做的就是把每个采样都标成最大值,...

    在模拟环境中,剪切是完全可以接受的;但在数字系统中,由超过电平的量化引起的剪切就会导致严重的问题!如果一个模拟输入信号过大,超过现有的测量范围怎么办?一旦原始的音频信号超过了最大量化电平,量化器唯一能做的就是把每个采样都标成最大值,直到它减到范围内。当数字信号经过重组达到模拟输出时,所有超过范围的采样大小都一样了(都是最大值)。如果原始波形是正弦曲线,那么现在它就像经过了“剪切”一样。

  在模拟环境中,剪切是完全可以接受的——事实上它是产生失真吉他效果常用的技巧之一。几个剪切会使音频信号看起来像方形波,所以虽然一个纯粹的正弦曲线信号只包括一个频率,当剪切成方形波时,它就会带有大范围的奇数谐波——一个经过剪切的10kHz正弦波带有频率30kHz、50kHz、70kHz等等——在一个性能良好的模拟系统中这些都是听不到的。但在数字系统中,由超过电平的量化引起的剪切就会导致严重的问题!

  由一个经过剪切的数字信号引起的奇数谐波会远远大于采样频率的一半,因为它们是在量化中产生的,出现在反混淆滤波之后,它们难免会引起严重的混淆。这种混淆会使数字超载听起来非常明显而且刺耳,特别是在任何一种有明显谐波结构的音频材料上,比如人声或原声乐器。

  如果你使用数字格式进行录音,你也许会发现在某些种类的素材上可能没有短暂的数字超载。任何没有明显谐波结构的声音都不会受到剪切后混淆部分的反向影响。最明显的两个例子就是钗和小军鼓——它们基本上都是由噪声组成的(但带有一个特征频率曲线)。混淆的噪声只不过是更多的噪声,所以在小军鼓的瞬变信号或钗碰撞时的短暂剪切肯定不会被察觉——最糟糕的是,虽然只发生在剪切的短暂瞬间,但是我们仍然能够听到这种相关乐器在音调特征上的任何一个细微的改变。

  有关于量化的理论已经介绍得差不多了。用于描述单个量化电平的比特数越多,间隔就越小,自带的量化噪声就越小(每多使用1比特就减少6dB)。抖动是将整个量化过程线性化不可缺少的一部分,此外还需要一个合适的动态余量来处理超载,因为剪切引起的混淆听起来非常刺耳。

 

 


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