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数字声频和数字视频答案 1采用二进制数字系统来表示机器内部器件的物理状态是最简单、最可靠的。反过来说计算机只能识别二进制，及各种数据信息，汉字、图形、图象等在计算机处理中均使用二进制进来处理的。 21000000000，1011，11111110，10000000.01，110.001，1000000000000 3 01001101 11001101 反码 10110010 00110010 补码10110011 00110011 4八进制：13.3，577，1605，1754000，121，255； 十六进制： B.3， 17F， 385， FB00， 51， AD 5 0010 1111 1011 1110 2 F B E 如例所示对16位的M进制数字可以象图示的那样化成十六进制，把它折成4位数字一段，再逐一化成十六进制数字。 6（1）模拟信息由连续值组成，这些值随时随刻都是在系统上下限之间的某个位置。 （2）数字信息则是离散的，在两个值之间不能取其它值。 （3）由二进制数字组成的数字信号比模拟信号在对付噪声和干扰万面具有突出的优势。（4）数字信号的时基可在一定范围内校正，这是数字信号优于模拟信号的另一优点。7. 8当以适当的时间间隔对模拟声频信号的幅度采得样值，就可得到在时间轴上不连续的脉冲序列，每个脉冲的高度反映了采得样值时刻的信号振幅大小。 下面画图说明，例如：电压与时间的关系 上图中，采样间隔时间为T，采得样值如图中标示。（要求标准准确） 9采样器是一种具有记录、音调置换处理以及从RAM中直接重放数字化音频的设备，常可在系统中装入大量样本，然后及时地在任意点上访问它们，通常是多音重放。可以在好几个八度范围内向上或向下地对样本进行音调置换。大多数采样器包括多方面的编辑功能，它允许声音像在合成器中那样地进行电子修正。 10采样频率通常选 32kHZ、44IkHz和 48kHz 确定采样频率的主要因素有：（l）声频信号的最高频率；（2）采样定理；（3）硬件的实现。 11量化是指模拟信号采样值的幅度以一定单位进行度量，并以其整数倍的数值来表示的过程。 例如在第 1题图中，若量化级=1伏，则时刻 0、T、2T、3T7T对应的均匀量化值为2，3，4，4，4，3，2，2量化后用图表示如下：（要求量化图示准确） 12量化信噪比是指量化信号功率与量化噪声功率的比值。量化动态范围是指最大输入信号时的量化信噪比。 13在量化过程中，由于是用有限个量化单位的整数值来替代每一采样时刻的幅度值，因而不可能完全精确地替代原模拟信号，使量化值与原始值之间有了差别，这种差别称量化误差，量化误差对人耳的听觉来讲如同一种噪声，因此又称为量化噪声。 14若量化噪声功率谱密度为。采样频率为，量化级为，则有如下关系： =常数 说明：人增加，则、降低，即采样频率越高，量化噪声分布频带越宽，功率谱密度越小，落入某频段的量化噪声功率也越小。 15高频颤动对普通的转换器实施线性化的作用（有效地将每一个量化间隔均匀化），同时它可将量化失真转化为一种随机都有的类似随机噪声的信号（即白噪声）。 首先，白噪声在低电平的情况下不象失真让人讨厌，其次它允许信号平缓地衰减至无声；再即使在信号的电平降至系统的本底噪声之下的时候，通常也可将信号重新恢复。 16模拟信号经过时间上采样和幅度上量化形成了离散信号，再按照预先规定的方法把量化了的采样值表示为二进制代码，这一过程称为编码。常用的二进制码有：自然二进制码、偏移二进制码、2的补码和1的补码等。 17数码传送的速率称为数码率，它是指单位时间内传送或记录的二进制数据。 例如： CD唱片是用44.1kHz采样和 16比特量化位数来把信号数字化的，这就是说，1秒中内采样值有44100个，把各个采样点的采样值振幅移到时间轴上，并用在时间轴，上相继出现的6位“0”和“ 1”的组合来编码，这样对于一个通路来讲，其码率为 16bit 44110000.7056bit/s。 18D/A变换器是将输入的数字信号变换成模拟电压或电流信号的装置。梯形电阻或DAC的原理图如下所示： 从 R到 2R构成的电阻网络来看，总电流2I，从左到右每经过一个节点就要被一分为二，这样使得从高位到低位流入，模拟开头的电流分别为、求和点之处电流为： 19在转换器中，它通过比特的状态转变为电流源的开和关，并通过这些电流源的每一个输出来构成所需的脉冲振幅。通过重建滤波器将采样点连接起来形成一个平滑的波形。 20，在D/A转换的情况下，插入的采样必须处在奈奎斯特速率采样中间，以使转换可以在较高的采样速率下进行。是通过PCM数据的采样率转换来实现的，这些样本随后以较高的速率转化到模拟状态，再次避免使用陡峭的模拟滤波器。21A/D变换器是将输入信号变成数字信号的装置。逐次比较型ADC是由DAC、比较器、锁存器、移位寄存器等部分构成，如下图所示： 22（1）模拟信号的采样，即对声音波形的振幅在规定的间隔上及时进行测量或采样。 （2）对采样后的高敬信号进行量化，即将采样的振幅转换成一些阶梯状态变化的值。 （3）高频颤动、过采样以及噪声整形的使用。 23在川D转换的情况下，插入的采样必须处在奈奎斯特速率采样中间，以使转换可以在较高的采样速率下进行。是通过PCM数据的采样率转换来实现的，这些样本随后以较高的速率转化到模拟状态，再次避免使用陡峭的模拟滤波器。 24（1）采样率的选择决定了最大有效声频带宽。 （2）量化分辨率决定数字声频系统的信噪比或动态范围。 25（1）能提高量化信噪比；（2）降低对模拟低通滤波器的设计要求。 26在采样技术中，常常使用数字滤波器来提高采样频率，由于数字滤波器的工作性能，诸如移位、乘系数。相加等运算必然会引起计算过程中的舍入误差，这种误差的影响被称为“再量化噪声”。 27对音频信号进行数字编码时，如果高于12采样频率的成份进入转换过程，这些成份将转换成可听的频率成份，与音频信号相混叠，产生混叠噪声。为了消除混叠所带的影响，在模数转换之前必须设置一个低通滤波器，使高于12采样频率成份不能进入转换过程。 28一般地讲，量化噪声具有白噪声的性质，即其功率谱均匀分布在整个频域范围内，如下图所示（A），但是如果对它进行整形就会变成图（B）那样，即量化噪声功率谱被重新分布，因而使可听频带内的噪声功率减小，最终改善了量化信噪比。 29.量化器的输入量化器的输出误差信号0.610.40.6-0.4=0.20-0.20.6-（-0.2）=0.810.20.6-0.2=0.40-0.40.6-（-0.4=1）10 平均0.60 30调制在调幅广播或调频广播中是指更高频载波的振幅或频率按照声音信号改变的过程。在数字声频系统中，为传输或记录信号“0”或“l”，必须归定其相对应的波形，我们把这种变换也称为调制，比如 CD中采用了 8 14调制，DAT中采用了 8 10变换器等。 31（l）最小翻转间隔；（2）最大翻转间隔；（3）窗口裕度；（4）约束长度；（4）位同步；（6）直流分量。 32（1）容易取出位同步信号；（2）不应受直流特性的影响；（3）传输带宽应窄；（4）对噪声和抖动有较强的抗御能力。 33所谓数字滤波器，通常是指一种算法或一种数字处理设备，它的功能是将一组输入的数字系列通过一定的运算后变换为另外一组输出的数字序列。 34FIR是指有限冲激响应或非递归型数字滤波器，其输出当前值仅仅取决于输入的过去值。所谓非递归是指输出对输入无反馈，就其布局而言又称为数字横向滤波器。IIR是指无限冲激响应或递归型数字滤波器，其输出的当前值不仅取决于输入的当前值与过去值，而且还取决于输出的过去值。所谓递归是指输出对输入有反馈。 35随机误码是指误码出现的位置是随机的、离散的，一般是指一位出错，但有时也把位数比较少的误码也称为随机误码。突发误码是指连续地、成群地、许多位出错的情况。 36我们把两个码字之间对应位上取值不同的位的个数称为这两个码字间的码间距，又称为汉明距离。最小码距与检错、纠错能力之间的关系如下： （1）为了检错e个码元，则要求最小码距满足 el （2）为了纠错t个码元，则要求最小码出满足 2t十 l （3）为了纠错t个码元，同时检错e个码元，则要求最小码距满足 e t 1（et） 37在数字系统中，信号误差比表示由于量化采用有限阶梯级而影响到对信号动态范围进行编码的精确程度。一个给定系统，若其字长是N比特，则信号误差比为 S/E6N 1.8（dB） 38抖动是时基误差，它是由两个设备之间数字音频电路时间延迟的改变造成的。常见的原因是锁相电路使设计不完善以及信号通道上不匹配的阻抗和反射造成的波形失真。其后果是增加了噪声，虚假音调或信号失真。为减少其影响，在连接数字音频设备时要注意阻抗匹配。 39所谓分组码是指首先把信息码序列分成一系列长度为K的信息码组，再按一定的规则由这K产生监督码元，组成新的码长为nkr的码组。这种监督码元只监督本组内的信息码的编码方法叫做分组码。用符号（n、k）表示，其中符号中的第一个数字n为分组码的码长，第M个数字k为信息位的码无数，故监督码无数rn一k。 40在一个（n、k）分组码中，n为分级码的码长，k为信息位的码长，则监督码长为rn一k，由于监督码在分级码中没有信息量，即它不是传送的目的，所以它是多余的，故被称为冗余码。因此，我们定义冗余度w为w=r/n，定义编码效率r为r=k/n。 41奇偶校验码是一种（n、n一1）分组码，即在信息码后附加一个校验位（监督位），成为奇校验或偶校验，可用下列公式来表示。 奇校验：（模2加） 偶校验：（模2加） 例如：一个8位信息码01000101，若构成偶校验，则应在LSB后加1，若构成奇校验则在其后加0，以满足相应的校验条件。 42所谓交织就是在记录时按某种有意改变或打乱数字声频信号的排列顺序，而在重放时，再按照既定的规律，将数字信号恢复成正确的排列顺序。 交织是为了把突发性误码变成随机性误码，然后再用适当的纠错码来进行纠错。 43首先根据信息位（1001）写出信息多项式M（X）为M（X） 向左移n-k7-43位后的多项式为： 用上式除以G（X），得商式Q（X）和余式R（X） 即 Q（X）G（X）R（X） 其中 R（X） 对应的CRCC码级为1001110 44（1）哑音法或零值替代法 （2）前值保持法或零价插补法 （3）平均值插补或一阶插补法 （4）n阶插补法 45光盘记录信号的基本原理是利用微细聚焦激光束将记录介质局部加热至接近居里点 180时，再从外部施加微弱磁场可使该处磁畴取向改变，当激光束去掉后，该区立即冷却，其磁畴方向便固定下来。如在光盘上加了适当的反射磁场，当地下降至偏磁场以F时，录音点外部磁场强度可发生反转磁光层的磁性。 46光盘的记录密度较高，它与结构的关系主要取决于每位记录尺寸。激光头的聚集能力是决定记录位尺寸的最重要因素，聚集能力是受光衍射极限限制的，并与激光束波长密切相关。目前每位记录尺寸为08，实际中还应考虑伺服系统的精度。 47（1）存储容量大；（2）精度高、误码率低；（3）快速检索、随机读取；（4）抗干扰能力强、可靠性高；（5）无损复制；（6）适应性强、应用范围广；（7）非接触式记录；（8）不怕尘埃；（9）加工精度要求低；（10）存取时间长。 48激光唱机主要由激光拾音器、转动控制机构、D/A变换器、显示等部分组成。 49 （1）通道数： 2路（立体声）；（2）频率范围： 20Hz 20kHz；（ 3）动态范围：90dB；（ 4）失真率005；（5）通道隔离度：90dB；（6）抖晃率低于测量仪器原界限值；（7）最大放音时间75分左右。 50在 CD唱片上，直径从 46mm至 56mm范围刻录有该唱片的目录表，即 T（X，包括有该唱片上曲目数、各曲目的首尾地址、各曲目的时间、相对时间。绝对时间。总时间等。 上述区域又称为引入区，所起的作用是当把 CD唱片放入 CD唱机后，CD唱机立即扫描引入区并显示出该唱片上包含的曲目数和放音总时间。 51采样频率：44.1kHz；量化精度：16bit线性；纠错方式：CIRC；调制方式：EFM；预加重： 50s 15Ps；数码率：20338 Mbs；子码容量；约 60kbs;冗余度： 25 52激光唱机的光束必须始终聚焦在坑面上，因为在实际生产中不可能使唱片翘曲小于坑深0.11m，所以聚集透镜必须跟随唱片上下移动，以保持适当的聚集。圆柱透镜是这样影响激光束的。当聚集不合适时，将产生椭圆形光点，而且光点是落在四片光电检测器、表面上。相对的两部分光电检测器的电压相加，再与另一对相减即，所得的结果即为聚集误差电压，并用它来驱动聚集透镜到达正确的聚集点。 53CD子码信息的P通道仅表示节目的有无，每曲的开始23秒钟内Pl。其它时间为P0。引入区内PC，但在引出区为“0”和“1”构成的方波信号，频率为2H，号码信息的Q通道在引入区为目录表（TOC），记录了各曲目开始的绝对时间，最初和最后的曲目号，引出区的时间，而在节目区和引出区则记录了曲目经过的时间等。 54（1）开孔方式；（2）合金方式；（3）相变化方式；（4）凸起方式。 55（1）热致效应记录，包括光磁材料的居里点记录或补偿点记录； （2）晶态与非晶态相变记录； （3）光致变色和光折射等光子导致效应记录； （4）利用光子激活效应的热塑材料和铁电体一光电导记录。 56被磁化的磁性材料，当加热到一定的温度时，磁性就会消失，这一温度被称为这种材料的居里温度或居里点。若在居里点以上温度范围内的材料在磁场中被冷却，它在与所加磁场的同一方向中变为磁饱和，直到在自然磁场中被再加热或受到一个足够程的消磁场的影响之前，它都保持原来的受磁状态。 57（1） ATRAC压缩编码技术 （2）缓冲存储技术 （3）双功能激光拾音技术 （4）磁场重写（MMO）技术 5 8 MD的最大特点是：（1）用了自适应变换听觉编码 ATRAC技术，并利用人耳“最小可听限特性”和“掩蔽效应”把信号中的有效频率抽出，使信号量降低到 300 K bt+/s，可以获得较好的音响效果。（2）使用可录可抹磁光盘，方便、可靠、寿命长。 59MD可录可抹光盘是由保护层、反射膜。磁性层、两层介质膜和透明膜基底所组成。其中保护层用来保护记录层不受外界环境影响，同时由于它含有润滑剂，记录信号时可使位于唱片上下的记录磁头保持最佳滑动状态，并保证这种唱片的高温、高湿F有足够的稳定性和可靠性。反射膜可使人射的激光束反射出去，介质膜共分两层，分别位于磁性层的上下方，对此起防潮保护作用。磁性层由铁和钻等为主要成分的材料组成，这一层是可以记录信号的非晶质垂直磁化膜，最后一层是聚碳酸脂透明基座。 60MD录放机有极强的抗震能力。因为它采用了非接触式读取音频数据，一般地受震动后光电拾音头会脱离轨迹而造成声音中断或抖动，因此MD机内设有一个抗震动的存储器，利用ATRAC编码后，其中的DRAM可储存3秒的音频数据，一旦当光点拾音头脱离原轨迹，只要在3秒内复位，并锁定在原轨迹上，就不会产生任何声音失真。 61（1）合并：能把任意两个不同的节目合并成一个； （2）分开：把一个节目分成两个部分或多个部分； （3）移动：重新排列节目的序号； （4）消去：快速消去某个节目，实际上仅消去LITOC中相应的地址，而不是消去光盘上该节目的所有数据。 62相变型光盘是利用激光束与半导体介质薄膜相作用时，激光的热和光效应使介质在晶态与非晶态二种状态之间的可逆相变作为二进制的两种记录状态并实现反复擦写。 63由于 DAT磁鼓上的两个磁头的方位角不同，所以在重放DAT时，A、B两个磁头只能分别拾取自己记录下的磁迹信号，而对非自己磁头记录的磁迹，拾取到的信号很微弱，这样就省去相邻两条磁迹间的隔离防护带，提高了磁带的记录密度，因此称为无防护记录方式。 64在R一DAT磁迹中，主码区由128个字块构成，而每个字块包括32个字节的主数据、2个字节的主识别码、l个字节的主识别码奇偶校验以及1个字节用YU 2提取重放时的同步信号，共 288bit。所以整个王码区段有28812836864bit。 65ATF由四种频率不同的信号组成，它们分别是： （1）引导信号 （2）同步信号 （3）同步信号 （4）消除信号 66（1）间断方式的记录重放及数据的时间压缩 （2）8一10变换句无消磁头重写技术 （3）隔行扫描方式的交织 （4）高速搜索技术 67DAT的手码有两种，第一种是用来决定为重放主信号所必带的控制信号，如采样频率、声道数、量化比特数等都二种是用来表示曲目序号、时间以及附属图像信号等副声道信号，两者统称识别码（ID）码。68（1）时间搜索；（2）自动音乐搜索重放（AMS）；（3）号码键+AMS搜索；（4）号码键+放音（play）搜索；（5）终端搜索；（6）随意音乐搜索重放（RMSPIAR）。 69RDAT的识别功能有： （1）起始识别：用来标志第一个节目或磁带上某一部分的起始点。 （2）跳越识别：用来标明重放时一个跳越的开始点。 （3）终端识别：标志磁带实际上的结束。 70数据在斜轨上以突发性数字的形式进行编码的优点是：（1）同一时刻，只有很短一段磁带与磁鼓接触，这将减少磁带损伤，并且磁带与磁头接触时能进行高速搜索；（2）较低的磁带强力可以确保磁头的寿命增长。 71（l）TOC一ID表示目录表（TOC）的有无。 （2）跟踪ID，表示若为1，则快进至下一个起始ID处。 （3）起始ID表示乐曲的开始或分隔点。 （4）优先ID，表示曲目号后期记录的有无。 72（1）自动方式，只要记录的信号出现3秒以上的间断，子码区上就会记录下一个起始ID信号。 （2）手动方式，在录音你所需的位置上写入一个起始ID信息。 （3）后期记录，起始ID不仅可以在录音时直接记录于子码区，而且还可以在已经录制好的磁带上重新改写子码区数据，即可以随时用手动方式记入新的起始识别信息。 73所谓串行复制是指对一个数字声频信号进行第一代复制，再用第一代复制带作为信号源，复制出第二代，以此一代一代地相继复制，即由母带 子带 孙带 串行复制管理系统（SCMS）的作用是：该系统对有版权的软件（CD唱片或DAT预录带）仅可以进行一代的数字复制，即不允许用它的复制带再进行第二代以后的数字复制。 74在磁性记录时，波长越长（即频率越低）的信号，在磁性涂层中的记录深度就越深，反之，波长越短（即频率越高）的信号，记录深度就越法。比如在模拟录音中，被记录信号的频率范围为 20Hz 20kHz，即最大波长与最小波长相差1000倍，在这种情况下，磁性涂层中的记录深度也相差 1000倍，所以若在有声磁带上重新记录新的信号，则高频信号是无法掩盖低频信号的，因此必须首先用超声频抹音头对磁带消磁，然后再记录新的信号。对于DAT，欲记录的数字信号经810变换后，最大波长仅为最小波长的四倍，相差如此小的高频信号完全可以将它视为同一磁性层深度上的浅层记录，因此在记录时，遵循的信号直接覆盖在原有的信号上就可以了，既不需要消磁头，这样就实现了无消磁头的直接重写。 75V正确性，表示子帧的数据是正确的还是经过校对处理后的（即其可靠性有问题），数据正常时为“0”，不可靠时为“1”。 U用户位，用来传送各种附加信息，例如CD中的静止图像信息等子码。 C通道状态，加重的有无或禁止复制等控制信号W奇偶校验位，常被规定为偶校验76. （1）时间码（TC）记录；（2）修整存储和排练功能；（3）跟踪同步；（4）编辑功能；（5）瞬时启动功能和变速放音功能。 77，RDAT为旋转磁头，它与磁带相对运动形成螺旋扫描磁迹，磁迹间距为零，属于单面记录。S DAT为固定薄膜磁头，沿磁带长度方向近记录磁迹，磁迹间有防护空间则“供磁带行走时上下移动，磁带格式以中心分割成两米，往复走带。 78 （1）声频输入输出部分；（2）精密自适应子带编码和解码电路 ；（3）磁带驱动部分。 79DCC的特点是不仅能记录和重放数字音乐磁带外，还能重放现有的模拟盒式磁带。 80 DCC磁带上数据记录信息有声迹、声迹时间、索引数、物理记录段数、声迹、磁带的残留长度和每段的起始信号、终止信号等。 81数字盒式磁带录音机（DCC）除能进行高质量的数字录放音外，还能插入目前流于世界的模拟盒式磁带，而普通模拟盒式磁带录音机则不能播放DCC记录的磁带，即DCC具有单向兼容性。 82ATRAC和PASC的共同点是利用了人耳的“掩蔽效应”。压缩了声频数据，以适合不同媒体的记录。 83采样频率与磁带速度间的关系如表所示：采样频率 磁带速度快速中速 慢速48kHz76.20cm/s38.1cm/s19.05cm/s44.1kHz70.01cm/s35.00cm/s17.50cm/s 84纠错能力极高，因为在复式DASH格式中，相同的数据用两种不问的排列被写入两次，结果每一个采样在磁带上分别记录在两上不问的位置，因此，复式DASH格式对长达39mm的突发误码可以完全地纠正过来，表明其纠错能力非常好，这是它的最大优点。 85 DASH格式数字磁带录音机具有三种带速：即快速（DASH、F ）、中速（ DASH、 M）和慢速（DASH、S）。对于不间带速的格式，录制一个声道所需的数据是相同的，但是所使用的滋迹将根据带速而有所不同，具体分为： 快速：l条磁迹对应一个声道 中速：2条磁迹对应一个声道 慢速：4条磁迹对