大一数字媒体技术第三章

1、第三章第三章 数字广播数字广播 广义的广播指通过无线电波或导线向人们广义的广播指通过无线电波或导线向人们播送声音节目，或图像和声音节目的传播播送声音节目，或图像和声音节目的传播媒介和传播活动。媒介和传播活动。 狭义的广播专指声音广播。狭义的广播专指声音广播。 本章介绍的数字广播指狭义广播。本章介绍的数字广播指狭义广播。第一节 数字广播 一、广播一、广播 广播是广播是通过无线电波或导线传送声音的具有通过无线电波或导线传送声音的具有多种功能的现代化传播工具多种功能的现代化传播工具。 从传播手段看，广播分为两大类：从传播手段看，广播分为两大类：无线广无线广播播，通过无线电波传送节目；，通过无线电波传

2、送节目；有线广播有线广播，利用金属导线或光导纤维所组成的传输分配利用金属导线或光导纤维所组成的传输分配网络，将广播节目直接传送给用户接收设备网络，将广播节目直接传送给用户接收设备的区域性广播。但是的区域性广播。但是有线传输不具备技术优有线传输不具备技术优势，势，进行进行有线传输将丢失广播的移动媒体特有线传输将丢失广播的移动媒体特征，所以有市场开发价值的是无线广播。征，所以有市场开发价值的是无线广播。 1 1、广播的出现与发展、广播的出现与发展 进入进入2020世纪后，无线电技术的研究和实验取世纪后，无线电技术的研究和实验取得了长足的进展，具备了广播电台的物质技得了长足的进展，具备了广播电台的物

3、质技术条件。术条件。19201920年年1010月，美国匹兹堡市私人经月，美国匹兹堡市私人经营的营的KDKAKDKA广播电台取得政府发放的营业执照，广播电台取得政府发放的营业执照，开始播音，成为美国也是世界上第一家正式开始播音，成为美国也是世界上第一家正式广播的私营商业广播电台。广播的私营商业广播电台。19221922年，美国、年，美国、英国、德国、苏联开办广播。到英国、德国、苏联开办广播。到19251925年，正年，正式开办广播的国家超过式开办广播的国家超过2020个。此后，由调幅个。此后，由调幅到调频，由国内广播到国际广播，广播事业到调频，由国内广播到国际广播，广播事业在全世界迅速发展起来

4、。在全世界迅速发展起来。 初期的无线广播只是简单的初期的无线广播只是简单的播出和接收播出和接收两个两个环节，环节，20世纪世纪60年代后，从播出到接收已经年代后，从播出到接收已经形成一条多环节的链路，它包括形成一条多环节的链路，它包括节目采编制节目采编制作、节目串联播出、节目传送、节目发射分作、节目串联播出、节目传送、节目发射分配、受众接收配、受众接收5大环节大环节，每一环节内又有若，每一环节内又有若干单元。造成这种多环节结构的原因，不仅干单元。造成这种多环节结构的原因，不仅在于广播形态和节目的多样性，还在于规模在于广播形态和节目的多样性，还在于规模大、涉及面宽的广播工作要求有精细的专业大、涉

5、及面宽的广播工作要求有精细的专业化分工和多方面的社会化协作。化分工和多方面的社会化协作。 2、无线电电磁波波段的划分、无线电电磁波波段的划分波段名称波段名称 波长范围波长范围 电磁波名称电磁波名称 频率范围频率范围 极长波极长波 1 110105 5m m以上以上 极低频（极低频（ELFELF） 3KHz3KHz超长波超长波 1 110105 5-10-104 4m m 甚低频（甚低频（VLFVLF）3-30 KHz3-30 KHz长波长波 1 110104 4-10-103 3m m 低频（低频（LFLF） 30-300 KH30-300 KH中波中波 1 110103 3-100m -10

6、0m 中频（中频（MFMF）300-3000 KHz300-3000 KHz短波短波 100-10m 100-10m 高频（高频（HFHF） 3-30 MHz3-30 MHz 波段名称波段名称 波长范围波长范围 电磁波名称电磁波名称 频率范围频率范围超短波超短波 米米 波波 10-1m10-1m甚高频（甚高频（VHFVHF） 30-300 MHz30-300 MHz分米波分米波 1-101-10-1-1m m特高频（特高频（UHFUHF） 300-3000 300-3000 MHzMHz 微波微波 厘米波厘米波 10-1cm10-1cm 超高频（超高频（SHFSHF）3-30 GHz3-30

7、GHz毫米波毫米波 10-1mm10-1mm 极高频（极高频（EHFEHF） 30-300GHz30-300GHz 亚毫米亚毫米波波1-10-10-1-1mmmm 至高频至高频 300-3000 300-3000 GHzGHz 高频波段细分：3 3、调幅广播和调频广播、调幅广播和调频广播无线电波中的无线电波中的中波和短波中波和短波在技术上是最容易实在技术上是最容易实现的，它们载送声音的方式也是比较简单的现的，它们载送声音的方式也是比较简单的调调幅方式幅方式，所以最初无线电广播有中波和短波调，所以最初无线电广播有中波和短波调幅广播两种方式。中波可幅广播两种方式。中波可沿着地球表面传播沿着地球表面

8、传播（地波），如果功率较大，能够覆盖半径为（地波），如果功率较大，能够覆盖半径为100100多公里的地区，也可多公里的地区，也可依靠地球外层空间的依靠地球外层空间的电离层反射电离层反射（天波），可以到达几百以至上千（天波），可以到达几百以至上千公里以外。公里以外。短波主要依靠电离层的反射短波主要依靠电离层的反射，功率，功率较大的短波能够传播到几千公里以外，但短波较大的短波能够传播到几千公里以外，但短波的音质较差。的音质较差。 如果两个电磁波信号以同样或极相近的频如果两个电磁波信号以同样或极相近的频率发出，便会相互干扰。率发出，便会相互干扰。 使载波振幅根据调制信号改变的调制方式使载波振幅根据调

9、制信号改变的调制方式叫调幅叫调幅（AMAM）。它保持高频载波的频率特）。它保持高频载波的频率特性，但包络线的形状则和信号波形相似。性，但包络线的形状则和信号波形相似。调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定。定。 从从2020世纪世纪4040年代起，陆续产生了新的广播形年代起，陆续产生了新的广播形态，主要是态，主要是米波调频广播米波调频广播的出现。与中波广的出现。与中波广播相比，具有明显播相比，具有明显优越性优越性：可以做高保真广：可以做高保真广播，声音优美动听；具有较高的抗干扰能力；播，声音优美动听；具有较高的抗干扰能力；广播频段可以播出多套节目；在使用同等

10、功广播频段可以播出多套节目；在使用同等功率发射机时，调频广播发射台的服务范围比率发射机时，调频广播发射台的服务范围比中波发射台大得多；可以比较容易地实现立中波发射台大得多；可以比较容易地实现立体声广播。体声广播。 因此目前各国都已把调频广播作为对国内因此目前各国都已把调频广播作为对国内广播的主要收听覆盖手段。广播的主要收听覆盖手段。调频立体声广调频立体声广播播是在单声道调频广播的基础上发展来的，是在单声道调频广播的基础上发展来的，它用它用几个位置不同的传声器拾取一个广播几个位置不同的传声器拾取一个广播节目节目，形成多声道信号在同一个广播频道，形成多声道信号在同一个广播频道中播送，使收听者在使用

11、多个扬声器（或中播送，使收听者在使用多个扬声器（或耳机）接收从几个声道传来的声音中产生耳机）接收从几个声道传来的声音中产生立体感，由于立体感，由于声音的方位、层次分明声音的方位、层次分明，所，所以在听觉上有较强的临场感，比单声道广以在听觉上有较强的临场感，比单声道广播更具逼真性。播更具逼真性。 使载波频率按照调制信号改变的调制方式使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频（叫调频（FM）。已调波频率变化的大小由）。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。 调频立体声

12、广播的缺陷：对多路径传播抵抗调频立体声广播的缺陷：对多路径传播抵抗能力较弱能力较弱、快速移动时不利接收、射频易受、快速移动时不利接收、射频易受干扰、发射功率影响广播品质、副载波无法干扰、发射功率影响广播品质、副载波无法配合广播电台提供信息服务配合广播电台提供信息服务等。等。 以数字技术为基础的以数字技术为基础的数字音频广播数字音频广播（Digital Audio BroadcastingDigital Audio Broadcasting，简称，简称DABDAB） 具有很多优点，代表了信息时代广播发展的具有很多优点，代表了信息时代广播发展的方向。方向。 二、数字广播二、数字广播 DABDAB是

13、继传统的是继传统的AMAM和和FMFM之后的第三代声音之后的第三代声音广播。它可以通过卫星或地面发射站，以广播。它可以通过卫星或地面发射站，以发射数字信号来进行广播。发射数字信号来进行广播。 数字音频广播有数字音频广播有卫星、地面卫星、地面等等传输方式传输方式，它们，它们之间并不排斥，而是之间并不排斥，而是互相补充、协调发展互相补充、协调发展。地。地面广播层层接力的发射方式无法实现有效覆盖，面广播层层接力的发射方式无法实现有效覆盖，而而卫星广播覆盖面广卫星广播覆盖面广，尤其是边远地区和人烟，尤其是边远地区和人烟稀少地区。但受卫星直播特性的制约，移动接稀少地区。但受卫星直播特性的制约，移动接收、

14、室内接收在无遮拦的情况下，效果令人满收、室内接收在无遮拦的情况下，效果令人满意，在城市高密度建筑物环境下，甚至在同一意，在城市高密度建筑物环境下，甚至在同一座建筑物内不同方位的房间中，接收效果就会座建筑物内不同方位的房间中，接收效果就会受到不同程度的影响。相反，受到不同程度的影响。相反，DABDAB地面广播移地面广播移动性能好，容易开发数字多媒体业务动性能好，容易开发数字多媒体业务，可大大，可大大节省发射功率，对本地业务特别适合。节省发射功率，对本地业务特别适合。 1 1、数字广播制式、数字广播制式 目前的数字广播制式有目前的数字广播制式有10种左右，包括尤种左右，包括尤里卡里卡147、WOR

15、LD SPACE、IBOC、ISDB等，但是国际电讯联盟等，但是国际电讯联盟ITUITU认可同时认可同时也是世界上影响最大的制式是欧洲开发的也是世界上影响最大的制式是欧洲开发的尤里卡尤里卡147系统系统（1988年）年）。 除除“尤里卡尤里卡147”147”系统以外，美国系统以外，美国Project Project AcornAcorn和和AmatiAmati Communications Communications研发的研发的带带内同频（内同频（IBOCIBOC）是另一主要数字音频广播是另一主要数字音频广播系统系统。2 2、数字音频广播的工作频段、数字音频广播的工作频段 粗略地分，粗略地分

16、，DAB是是30MHz以上的广播以上的广播，具体来说，具体来说，DAB的工作频率范围是的工作频率范围是47MHz3GHz（甚高频、甚高频、特高频）特高频） ，地面广播最佳的工作频段是，地面广播最佳的工作频段是FM广播广播占用的占用的87108MHz。等到。等到DAB发展到一定阶段、发展到一定阶段、模拟模拟FM广播退役以后，目前的广播退役以后，目前的DAB电台都要搬迁电台都要搬迁到到87108MHz频段工作。频段工作。 现今现今DAB的工作频率分为的工作频率分为VHF（375MHz以下）、以下）、UHF（750MHz以下）、以下）、1.5GHz和和3GHz四个频段，四个频段，前两者用于地面较大范

17、围的覆盖，前两者用于地面较大范围的覆盖，1.5GHz用于地用于地面小范围覆盖及地面与卫星的混合覆盖，面小范围覆盖及地面与卫星的混合覆盖，3GHz主主要用于卫星覆盖。要用于卫星覆盖。 3 3、地面数字音频广播的发展、地面数字音频广播的发展 19951995年年9 9月月2727日日，英国广播公司（英国广播公司（BBCBBC）首先进行首先进行了地面了地面DABDAB广播，欧洲一些国家瑞典、丹麦、法国、广播，欧洲一些国家瑞典、丹麦、法国、德国、荷兰紧随其后，至此，德国、荷兰紧随其后，至此，DABDAB广播正式投入运广播正式投入运营。截至营。截至20002000年年9 9月，英国的数字音频广播发射网月

18、，英国的数字音频广播发射网络覆盖全国人口已超过络覆盖全国人口已超过60%60%，而公众使用的数字音，而公众使用的数字音频广播接收机的数量约在频广播接收机的数量约在1000010000到到1500015000台之间。台之间。截至截至20002000年年3 3月，德国超过月，德国超过30%30%的人口可接收数字的人口可接收数字音频广播，而广播服务超过音频广播，而广播服务超过100100项，至项，至20002000年年9 9月，月，德国已售出约德国已售出约50005000台数字音频广播接收机。台数字音频广播接收机。美国美国却因为技术标准统一较晚，在数字广播技术的实却因为技术标准统一较晚，在数字广播技

19、术的实际应用上落在了欧洲国家后面。际应用上落在了欧洲国家后面。 而而重电视、轻广播的产业政策和数字广播的标准重电视、轻广播的产业政策和数字广播的标准的未确定，使中国的数字广播还主要限于技术实的未确定，使中国的数字广播还主要限于技术实验层面验层面。19901990年代初，国家立项研究年代初，国家立项研究DABDAB；“九五九五”期间，建成珠三角期间，建成珠三角DABDAB先导网和京津塘先导网和京津塘DABDAB先导网；先导网；19991999年，珠三角年，珠三角DABDAB先导网与欧共体合作，随后出先导网与欧共体合作，随后出现了广东粤广数字广播公司和北京悦龙数字广播现了广东粤广数字广播公司和北京

20、悦龙数字广播公司两个专门的数字广播运营实体。现在，数字公司两个专门的数字广播运营实体。现在，数字广播终于进入了实施阶段。据悉，北京、上海、广播终于进入了实施阶段。据悉，北京、上海、广东、天津、河南等地的电台、电视台正在筹划广东、天津、河南等地的电台、电视台正在筹划建立建立“中国数字音频中国数字音频/ /多媒体产业联盟多媒体产业联盟”，目的是，目的是使全国的电台、电视台相互沟通，完善产业链各使全国的电台、电视台相互沟通，完善产业链各个环节。个环节。 与模拟音频广播相比，数字音频广播有很与模拟音频广播相比，数字音频广播有很多优势多优势。 尽管模拟广播将逐渐被尽管模拟广播将逐渐被DABDAB广播所代

21、替已广播所代替已是人们的共识，但是人们的共识，但DABDAB广播在发展中也遇广播在发展中也遇到了不少难题到了不少难题。4 4、卫星数字音频广播的发展、卫星数字音频广播的发展 世广卫星集团数字音频广播系统世广卫星集团数字音频广播系统 世广卫星集团公司，成立于世广卫星集团公司，成立于19901990年，总部年，总部位于美国华盛顿特区，是一家提供数字音位于美国华盛顿特区，是一家提供数字音频和多媒体广播业务的新媒体跨国公司。频和多媒体广播业务的新媒体跨国公司。 美国国内美国国内卫星数字音频广播卫星数字音频广播系统系统 卫星数字音频广播的卫星数字音频广播的原理原理 卫星数字音频广播系统由地球同步卫星、卫

22、星数字音频广播系统由地球同步卫星、广播上行站、数字接收机及地面控制运营广播上行站、数字接收机及地面控制运营网络组成。网络组成。广播流程广播流程如下：如下： （1）电台的信号上行可以通过传统的）电台的信号上行可以通过传统的“总总站站”方法来实现，即方法来实现，即各电台将信号传给一各电台将信号传给一个中心站进行处理个中心站进行处理，然后再从这里统一传，然后再从这里统一传输给卫星的透明转发器部分。另一种方案输给卫星的透明转发器部分。另一种方案是选择采用更小、更方便的是选择采用更小、更方便的上行馈送站上行馈送站。（2）卫星转发器向地面发送数字广播信号，）卫星转发器向地面发送数字广播信号，实现覆盖。无论

23、使用实现覆盖。无论使用“总站总站”还是还是“分站分站”上行方式，传输到用户端的信号都是完全一上行方式，传输到用户端的信号都是完全一样的。样的。 （3）地面广播接收机接收、播放节目。）地面广播接收机接收、播放节目。 就流程而言，卫星数字音频广播与卫星电视就流程而言，卫星数字音频广播与卫星电视基本相同。基本相同。不同的是不同的是：卫星数字音频广播接：卫星数字音频广播接收机无需大型抛物形天线，只要用小型便携收机无需大型抛物形天线，只要用小型便携式接收机就可以收听广播节目。接收机上带式接收机就可以收听广播节目。接收机上带有直径为有直径为10cm左右的圆形天线。左右的圆形天线。5、从、从DAB到到DMB

24、 欧洲开发欧洲开发DABDAB的初衷主要是提高声音播出的初衷主要是提高声音播出质量和提供高速移动接收性能。和模拟广质量和提供高速移动接收性能。和模拟广播技术相比，基于数字技术的特点及播技术相比，基于数字技术的特点及DABDAB采用的独特的信道编码技术，确实使采用的独特的信道编码技术，确实使DABDAB的播出质量可以达到的播出质量可以达到“CD”CD”水平，同时兼水平，同时兼有较强的移动接收能力。但对有较强的移动接收能力。但对DABDAB而言，而言，没有突破传统单一声音广播业务的瓶颈没有突破传统单一声音广播业务的瓶颈。 数字多媒体广播数字多媒体广播DMBDMB 从从DAB到到DMB的跨越不仅仅是

25、简单的技术的跨越不仅仅是简单的技术进步。它提供了一个数字化的平台，使广进步。它提供了一个数字化的平台，使广播这种单一的播这种单一的“听觉听觉”媒体媒体成为了成为了集视觉、集视觉、听觉通道为一体的综合媒体听觉通道为一体的综合媒体，原有的，原有的“RADIO STATION（电台）（电台）”成为成为“BROADCASTING STATION（广播（广播台）台）” 。中国政府在佛山开展的数字广播中国政府在佛山开展的数字广播实验已经完成了从实验已经完成了从DAB到到DMB的系统升级。的系统升级。 DMB示意图 DAB技术升级到技术升级到DMB技术之后，有技术之后，有两种两种应用方式应用方式：除了传递声

26、音之外，还可除了传递声音之外，还可以利用节目辅助数据（以利用节目辅助数据（PAD）通道进行）通道进行数据传输，暂称为数据传输，暂称为“数据广播数据广播”；将将数字广播的全部通道用于一套数字广播的全部通道用于一套可移动接可移动接收的电视节目收的电视节目，这种电视被称作，这种电视被称作LoCoMo TV（移动电视）。（移动电视）。 由于技术原因，这两种工作模式的接收机由于技术原因，这两种工作模式的接收机目前不能互换使用：数据广播接收机比较目前不能互换使用：数据广播接收机比较简单，而且数据服务功能潜力巨大，但数简单，而且数据服务功能潜力巨大，但数据传输方的技术开发尚不成熟；移动电视据传输方的技术开发

27、尚不成熟；移动电视的技术比较简单，但是接收机体积大，构的技术比较简单，但是接收机体积大，构造复杂，而且不能进行数据传输。造复杂，而且不能进行数据传输。 这两大应用类型的技术特征决定了它们这两大应用类型的技术特征决定了它们面向不同的市场。数据广播适用于私家面向不同的市场。数据广播适用于私家车、年轻人或特殊需求阶层（股民汇民、车、年轻人或特殊需求阶层（股民汇民、出租车司机）等，主要开发的是个人用出租车司机）等，主要开发的是个人用户。户。 模式二可以针对交通网铺设广播网路，模式二可以针对交通网铺设广播网路，重点开发公共交通市场（比如全国公路重点开发公共交通市场（比如全国公路网、铁路网）。网、铁路网）

28、。 DMBDMB的出现，使数字广播有了挑战地面数的出现，使数字广播有了挑战地面数字电视和电信业务的实力，手机、电脑、字电视和电信业务的实力，手机、电脑、随身听、随身听、PDAPDA等移动接收设备都可以成为等移动接收设备都可以成为DMBDMB的终端的终端，手机电视将成为其中最普遍，手机电视将成为其中最普遍的应用。凭借广电足够的带宽，数据广播的应用。凭借广电足够的带宽，数据广播可以实现实时信息接收，如财经资讯、交可以实现实时信息接收，如财经资讯、交通和实用消费信息等，这和目前电信运营通和实用消费信息等，这和目前电信运营商提供的增值服务很相似。商提供的增值服务很相似。 更为微妙的是更为微妙的是DMB

29、DMB与地面数字电视的关系，与地面数字电视的关系，由于频谱资源不同，由于频谱资源不同，DMBDMB主要针对主要针对7 7英寸英寸以下的屏幕，而现在公共交通工具上的以下的屏幕，而现在公共交通工具上的移动电视都是大屏幕的；二者的区别仅移动电视都是大屏幕的；二者的区别仅在于大小之分。但两者却同处于广电系在于大小之分。但两者却同处于广电系统中，对于统中，对于DMBDMB所看中的手机电视，地面所看中的手机电视，地面数字电视也早就认定是它们未来最大的数字电视也早就认定是它们未来最大的市场。市场。 目前，在全球范围内，目前，在全球范围内，DMBDMB还是一项新兴业务。还是一项新兴业务。20042004年年3

30、 3月月，韩国电信公司（，韩国电信公司（SKTSKT）和日本移动广）和日本移动广播公司（播公司（MBCMBC）联合发射了全球第一颗用于移动终）联合发射了全球第一颗用于移动终端的广播电视通信卫星端的广播电视通信卫星MBSat1MBSat1，其两个波，其两个波束分别覆盖韩国和日本。束分别覆盖韩国和日本。20042004年年1010月，日本正式月，日本正式开始卫星数字多媒体广播（开始卫星数字多媒体广播（S SDMBDMB）服务。）服务。20052005年年5 5月，韩国在已有的月，韩国在已有的S-DMBS-DMB和和CDMACDMA网络基础上，网络基础上，T-DMBT-DMB（地面数字多媒体广播）（

31、地面数字多媒体广播）正式开播，三大网正式开播，三大网络都可以提供手机电视传输通道。络都可以提供手机电视传输通道。DMBDMB最大的优势最大的优势是便宜，电信的网络要按流量收费，而广播的收是便宜，电信的网络要按流量收费，而广播的收费则要低很多。费则要低很多。20082008年韩国的年韩国的DMBDMB市场规模达到市场规模达到8 8亿美元。亿美元。20052005年，欧洲多个国家的年，欧洲多个国家的DMBDMB也陆续试验也陆续试验播出。播出。 6、中国广播数字化的进展、中国广播数字化的进展7、数字音频广播有待解决的问题、数字音频广播有待解决的问题第二节 数字广播原理 一、声道的概念一、声道的概念1

32、 1、单声道、单声道 早期的广播采用的比较普遍早期的广播采用的比较普遍 钥匙孔效应钥匙孔效应 ，在单声道系统上体现得最为在单声道系统上体现得最为明显。明显。 设想一个这样的场景：我们去听一场音设想一个这样的场景：我们去听一场音乐会，但并不是坐在音乐厅中，而是乐会，但并不是坐在音乐厅中，而是站站在音乐厅门外在音乐厅门外。这时，音乐厅中乐器的。这时，音乐厅中乐器的直达声、反射声、混响声等都是直达声、反射声、混响声等都是通过门通过门上的钥匙孔到达我们的耳中上的钥匙孔到达我们的耳中，我们只能，我们只能通过这个钥匙孔来欣赏厅内的乐队演奏，通过这个钥匙孔来欣赏厅内的乐队演奏，因此我们因此我们不可能感受到音

33、乐厅中的空间不可能感受到音乐厅中的空间感和临场感感和临场感。我们听到的声音也是贫乏。我们听到的声音也是贫乏无味、单薄肤浅的，声音的清晰度不足，无味、单薄肤浅的，声音的清晰度不足，层次感不强，这就是单声道系统重播声层次感不强，这就是单声道系统重播声音的音的钥匙孔效应钥匙孔效应。 单声道录音使用单声道录音使用一只话筒一只话筒录音，信号录在一条轨迹上，录音，信号录在一条轨迹上，放音时使用一路放大器和放音时使用一路放大器和一只扬声器一只扬声器，所以重放出来，所以重放出来的声音是一个的声音是一个点声源点声源。无论扬声器的音色多么明艳动。无论扬声器的音色多么明艳动人，多么丰润饱满，给人的感觉是所有声音都是

34、从一人，多么丰润饱满，给人的感觉是所有声音都是从一个点发出的。这些声音以及它们在实际环境中的混响个点发出的。这些声音以及它们在实际环境中的混响声、反射声等都来自一个方向，即扬声器所处的位置，声、反射声等都来自一个方向，即扬声器所处的位置，因而只能重现声音的强度和音调，而因而只能重现声音的强度和音调，而不能再现声音的不能再现声音的方位和空间感方位和空间感，更不能精确地再现不同声源在不同位，更不能精确地再现不同声源在不同位置上的方位感。置上的方位感。 当通过两个扬声器回放单声道信息时，当通过两个扬声器回放单声道信息时，左右两个音箱发出的声音完全一样左右两个音箱发出的声音完全一样，可可以明显感觉到声

35、音是从两个音箱的中间以明显感觉到声音是从两个音箱的中间传递到耳朵里的，传递到耳朵里的，听者会感觉单调、没听者会感觉单调、没有空间感有空间感。2 2、双声道立体声、双声道立体声 立体声技术是利用立体声技术是利用听觉的方位感听觉的方位感，在放音，在放音时时重现各种声源的方向及相对位置重现各种声源的方向及相对位置的技术。的技术。 立体声技术的生理基础：立体声技术的生理基础：当某一声源至两只当某一声源至两只耳朵的距离不同时，此时两只耳朵虽然听到耳朵的距离不同时，此时两只耳朵虽然听到的是同一声波，但却存在着的是同一声波，但却存在着时间差（相位差）时间差（相位差）和强度差（声级差）和强度差（声级差），它们

36、成为听觉系统判，它们成为听觉系统判断断低频声源方向低频声源方向的重要客观依据。对于频率的重要客观依据。对于频率较高的声音，还要考虑较高的声音，还要考虑声波的绕射性能声波的绕射性能，由，由于头部和耳廓对声波传播的遮盖阻挡影响，于头部和耳廓对声波传播的遮盖阻挡影响，也会在两耳间产生也会在两耳间产生声强差声强差和和音色差音色差。总之，。总之，由于到达两耳处的声波状态的不同，造成了由于到达两耳处的声波状态的不同，造成了听觉的方位感和深度感听觉的方位感和深度感。即。即“双耳效应双耳效应”。 正是通过对这种声像定位原理的正是通过对这种声像定位原理的逆向运逆向运用用，人们发明了最早的也是最简单的双，人们发明

37、了最早的也是最简单的双声道立体声系统，即在录制声音时，在声道立体声系统，即在录制声音时，在不同的位置用两只话筒不同的位置用两只话筒（或一只（或一只立体声立体声话筒话筒）进行录音，而在重放时则使用两进行录音，而在重放时则使用两路独立的放大器和两个扬声器，从而使路独立的放大器和两个扬声器，从而使听者可以较准确地判断出录音中不同音听者可以较准确地判断出录音中不同音源的准确位置。源的准确位置。 不同方向上的声源会使两耳处产生不同不同方向上的声源会使两耳处产生不同的（但是特定的）声波状态，从而使人的（但是特定的）声波状态，从而使人能能由此判断声源的方向位置。由此判断声源的方向位置。 双声道立体声系统双声

38、道立体声系统是最基本的能给人的双耳是最基本的能给人的双耳造成立体声像的系统。造成立体声像的系统。声音在录制过程中被声音在录制过程中被分配为两个独立声道，分配为两个独立声道，从而达到很好的声音从而达到很好的声音定位效果。定位效果。 单声道音乐单声道音乐也可以也可以用用音频编缉软件音频编缉软件转换成立转换成立体声音乐体声音乐。3 3、四声道环绕、四声道环绕 尽管双声道立体声的音质和声场效果大大好于单尽管双声道立体声的音质和声场效果大大好于单声道，但在声道，但在家庭影院应用方面家庭影院应用方面，有很大的局限性。，有很大的局限性。双声道立体声系统只能再现一个双声道立体声系统只能再现一个二维平面的空间二

39、维平面的空间感感，即整个声场是平平地摆在我们面前，并不能，即整个声场是平平地摆在我们面前，并不能让我们有置身其中的现场感。当然，由于在音乐让我们有置身其中的现场感。当然，由于在音乐会现场，观众原本就是坐在台下的，而乐队演奏会现场，观众原本就是坐在台下的，而乐队演奏人员则位于舞台之上，立体声所能再现的这种简人员则位于舞台之上，立体声所能再现的这种简单的声场方位感与现场音乐会的方位感是基本符单的声场方位感与现场音乐会的方位感是基本符合的，因而它仍能满足欣赏需求。但是，合的，因而它仍能满足欣赏需求。但是，在欣赏在欣赏影片时，整体声场全方位的三维空间感无疑可以影片时，整体声场全方位的三维空间感无疑可以

40、给观众一种鲜活的，置身于其中的临场感给观众一种鲜活的，置身于其中的临场感，因此，因此，多声道技术也开始发展起来。多声道技术也开始发展起来。 四声道立体声四声道立体声，俗称，俗称环绕立体声环绕立体声。在立。在立体声电影中还采用体声电影中还采用5 5声道，声道，7 7声道。一般声道。一般来说，声道数量越多，现场感越强。来说，声道数量越多，现场感越强。 三维音效三维音效为人们带来一个为人们带来一个虚拟的声音环虚拟的声音环境境，通过特殊的，通过特殊的HRTF（头部相关传输函（头部相关传输函数）技术可以营造一个趋于真实的声场。数）技术可以营造一个趋于真实的声场。 在四声道环绕立体声系统中，将四个传声器在

41、四声道环绕立体声系统中，将四个传声器分别放置在声源的分别放置在声源的前左、前右，后左、后右前左、前右，后左、后右四个方向上进行四声道声源采样，然后，通四个方向上进行四声道声源采样，然后，通过四声道传输，分别送到置于视听者过四声道传输，分别送到置于视听者前左、前左、前右，后左、后右前右，后左、后右的四个扬声器上，以重现的四个扬声器上，以重现环绕声音响效果。环绕声音响效果。 四声道环绕规定了四声道环绕规定了4个发音点：个发音点：前左、前前左、前右，后左、后右右，后左、后右，听众则被包围在这中间。，听众则被包围在这中间。同时还可以增加一个同时还可以增加一个超低音声道超低音声道，主要负，主要负责传送低

42、音信息（责传送低音信息（120Hz），其目的是），其目的是为了补充其他声道的低音内容，使一些包为了补充其他声道的低音内容，使一些包含爆炸、撞击等低音的场景的声效更好含爆炸、撞击等低音的场景的声效更好（即（即4.1声道声道）。四声道技术已经广泛应用。）。四声道技术已经广泛应用。 这种方案因传输通道过多，没有应用在电视机这种方案因传输通道过多，没有应用在电视机电路中。电路中。 模拟环绕声系统模拟环绕声系统采用特定的环绕声处理电路，采用特定的环绕声处理电路，对立体声的两路信号进行加工处理，根据人耳对立体声的两路信号进行加工处理，根据人耳听觉生理上的两大特点，即掩蔽效应和哈斯效听觉生理上的两大特点，即

43、掩蔽效应和哈斯效应，利用电子电路模拟出一个环绕声场，并用应，利用电子电路模拟出一个环绕声场，并用多个扬声器进行放音，营造出丰富的三维空间多个扬声器进行放音，营造出丰富的三维空间音响效果，使视听者产生极强的临场感。音响效果，使视听者产生极强的临场感。 目前，目前，多数大屏幕彩色电视机的环绕声处理电多数大屏幕彩色电视机的环绕声处理电路，正是采用模拟环绕声技术路，正是采用模拟环绕声技术，将立体声左右，将立体声左右两路信号，经专用的环绕声处理器，进行延迟、两路信号，经专用的环绕声处理器，进行延迟、移相等处理，再通过环绕声扬声器发声，来模移相等处理，再通过环绕声扬声器发声，来模拟环绕声效果。拟环绕声效果

44、。4 4、5.15.1和和7.17.1声道声道 5.1声道声道已广泛运用于各类传统影院和家庭已广泛运用于各类传统影院和家庭影院中，一些比较知名的声音录制压缩格影院中，一些比较知名的声音录制压缩格式，如杜比式，如杜比AC-3（Dolby Digital）、）、DTS等都是以等都是以5.1声音系统为技术蓝本的。其实声音系统为技术蓝本的。其实5.1声音系统来源于声音系统来源于4.1环绕，不同之处在于环绕，不同之处在于它增加了一个中置单元（前中置）它增加了一个中置单元（前中置）。 6.1声道，在原有的声道，在原有的5个主声道的基础上，个主声道的基础上，又增加又增加1个独立的个独立的Back Surro

45、und声道（后声道（后环绕或后中置）。环绕或后中置）。 7.17.1系统在系统在5.15.1的基础上又增加了中左和中的基础上又增加了中左和中右两个发音点，右两个发音点，以求达到更加完美的境界。以求达到更加完美的境界。19921992年年CCIRCCIR（ITU-RITU-R）以建议的形式约定了）以建议的形式约定了多声道声音系统的结构多声道声音系统的结构及及向下兼容变换向下兼容变换的的标准，即标准，即CCIR Recommendation 775CCIR Recommendation 775，其中，其中主要约定了主要约定了5.15.1声道形式及声道形式及7.17.1声道形式。声道形式。 目前，双

46、声道的目前，双声道的Hi-Fi系统（高保真系统）系统（高保真系统）与多声道的与多声道的AV系统（家庭影院系统）是系统（家庭影院系统）是音响器材市场的两大阵营。音响器材市场的两大阵营。 音轨音轨：软件中看到的一条一条的平行：软件中看到的一条一条的平行“轨轨道道”。每条音轨分别定义了该条音轨的属。每条音轨分别定义了该条音轨的属性，如音轨的音色，音色库，通道数，输性，如音轨的音色，音色库，通道数，输入入/输出端口，音量等。和输出端口，音量等。和层层的概念类似的概念类似 如歌手在录音棚里录音如歌手在录音棚里录音 一起录音一起录音 乐队单独演奏，并用录音设备录在单独一条乐队单独演奏，并用录音设备录在单独

47、一条音轨上，然后让歌手带上耳机，听着乐队的音轨上，然后让歌手带上耳机，听着乐队的伴奏录音演唱，录在另一条和伴奏音轨平行伴奏录音演唱，录在另一条和伴奏音轨平行的音轨上，即双音轨技术的音轨上，即双音轨技术 如卡拉如卡拉OK二、声音信号的数字化二、声音信号的数字化和图像一样，声音信号是连续变化的模拟信和图像一样，声音信号是连续变化的模拟信号，要转换成数字信号，需要经过号，要转换成数字信号，需要经过采样、量采样、量化和编码化和编码。 1 1、采样：、采样：对模拟信号每隔一个固定的时间取一对模拟信号每隔一个固定的时间取一个样本值个样本值。采样频率采样频率是一秒钟内对模拟声波信号采样的是一秒钟内对模拟声波

48、信号采样的次数，单位次数，单位HZ（赫兹）。（赫兹）。奈奎斯特（奈奎斯特（Harry Nyquist）采样理论）采样理论对采样频率做了明确规定：对采样频率做了明确规定：采样频率必须高于输入信号最高频率的两倍，采样频率必须高于输入信号最高频率的两倍，才能根据采样信号重构原始信号才能根据采样信号重构原始信号。 采样频率越高，声音保真度越好，声音的采样频率越高，声音保真度越好，声音的还原越真实自然，但产生的数据量也就越还原越真实自然，但产生的数据量也就越大，占用存储空间越多。大，占用存储空间越多。 按照对声音的不同要求，按照对声音的不同要求，目前常用的采样目前常用的采样频率有频率有22.05KHz、

49、44.1KHz、48KHz三个三个等级等级，22.05KHz能达到能达到FM广播的声音品广播的声音品质，质，44.1KHz则是理论上的则是理论上的CD音质界限，音质界限，48KHz则更加精确一些，高保真效果。数则更加精确一些，高保真效果。数字广播节目可以根据不同音质的播出需要字广播节目可以根据不同音质的播出需要进行选择。进行选择。 2 2、量化编码、量化编码 在实际过程中量化和编码是同时进行的，即在实际过程中量化和编码是同时进行的，即把各个时刻的采样值用二进制数来表示的过把各个时刻的采样值用二进制数来表示的过程程。 量化精度量化精度指指每个采样值二进制数据的位数每个采样值二进制数据的位数，对声

50、音的音质也有很大影响，对声音的音质也有很大影响，位数越多，还位数越多，还原的音质越细腻原的音质越细腻。由于人耳对声音幅度比较。由于人耳对声音幅度比较敏感，所以音频信号量化级常取敏感，所以音频信号量化级常取16比特，甚比特，甚至至32比特。编码后的信号称为比特。编码后的信号称为脉冲编码调制脉冲编码调制（PCM）信号）信号。 3、数字化波形声音与、数字化波形声音与MIDI音乐音乐（1 1）数字化波形声音）数字化波形声音 来自自然界的声波通常来自自然界的声波通常由话筒采集由话筒采集，按声波波形，按声波波形的变化规律，转换成电模拟信号，并记录下来的变化规律，转换成电模拟信号，并记录下来(例如记录在磁带

51、上例如记录在磁带上)。若要通过计算机处理或存。若要通过计算机处理或存储或回放这些波形声音的模拟信号，必须先用模储或回放这些波形声音的模拟信号，必须先用模数转换器把它们转换成数字信号；回放时，则须数转换器把它们转换成数字信号；回放时，则须用数模转换器把数字信号还原成波形声音的模拟用数模转换器把数字信号还原成波形声音的模拟信号。信号。（2 2）数字音乐）数字音乐 数字音乐又称数字音乐又称MIDI(Musical Instrument Digital Interface)，即，即乐器数字接口乐器数字接口，是数字音乐的一个国，是数字音乐的一个国际标准。人工创作的数字音乐被写在一个文件中，际标准。人工创

52、作的数字音乐被写在一个文件中，这些文件里的数据这些文件里的数据不是声波数字化的那种数据，而不是声波数字化的那种数据，而是纯粹符号化的音乐是纯粹符号化的音乐：将电子乐器键盘的弹奏信息：将电子乐器键盘的弹奏信息记录下来，包括记录下来，包括键名、通道号、键名、通道号、键的键的力度、持续时力度、持续时间间等，这些信息称之为等，这些信息称之为MIDI消息消息，是，是乐谱的一种数乐谱的一种数字式描述字式描述。当需要播放时，只需从相应的。当需要播放时，只需从相应的MIDI文件文件中读出中读出MIDI消息，生成所需要的乐器声音波形，经消息，生成所需要的乐器声音波形，经放大后由扬声器输出。放大后由扬声器输出。

53、三、数字音频的压缩三、数字音频的压缩 声音信号数字化后，信息量也很大，声音信号数字化后，信息量也很大，以以CDCD为例，采样频率为为例，采样频率为44.1KHz44.1KHz，量化级为，量化级为1616比特，则比特，则1 1分钟的立体声音频信号需占约分钟的立体声音频信号需占约10M10M的存储容量的存储容量（字节数秒字节数秒= =（采样频率（采样频率* *采样数据位数采样数据位数* *声道数）声道数）8 8）。）。为了更为了更好的存储和在好的存储和在相对较窄的带宽上更有效地相对较窄的带宽上更有效地传输尽可能多的数字信号传输尽可能多的数字信号，必须进行压缩，必须进行压缩，降低数字信号中的冗余部分

54、。降低数字信号中的冗余部分。 音频信号的压缩编码主要利用了音频信号的压缩编码主要利用了人耳的听觉人耳的听觉特性特性，即，即人耳对信号频率、时间等具有有限人耳对信号频率、时间等具有有限分辨能力分辨能力：（1）听觉的掩蔽效应听觉的掩蔽效应，即一个，即一个声音的存在可以掩蔽另一个声音的存在，掩声音的存在可以掩蔽另一个声音的存在，掩蔽效应是一个较为复杂的心理和生理现象，蔽效应是一个较为复杂的心理和生理现象，包括人耳的包括人耳的频域掩蔽效应频域掩蔽效应和和时域掩蔽效应时域掩蔽效应。（2）人耳对声音的方向特性人耳对声音的方向特性。对于。对于2KHZ以上的高频声音信号，人耳很难判断其方向以上的高频声音信号，

55、人耳很难判断其方向性。性。 频域掩蔽效应频域掩蔽效应是是当频率接近、强度有明显当频率接近、强度有明显区别的两个信号同时出现时，区别的两个信号同时出现时，人耳的听阈人耳的听阈声级值上升，声级值上升，强度低的信号将被遮蔽强度低的信号将被遮蔽。时时域掩蔽效应域掩蔽效应分为前期掩蔽和后期掩蔽。分为前期掩蔽和后期掩蔽。前前期掩蔽期掩蔽是指人耳感觉到强信号之前的短暂是指人耳感觉到强信号之前的短暂时间，听阈已经发生变化（提高），感觉时间，听阈已经发生变化（提高），感觉不到弱的声音。不到弱的声音。后期掩蔽后期掩蔽是指当强信号消是指当强信号消失后，人耳的听阈声级值需经过稍长时间失后，人耳的听阈声级值需经过稍长时

56、间才能恢复到静听阈状态。在这段较长的时才能恢复到静听阈状态。在这段较长的时间内，逐渐才能听到由强到弱的声音。间内，逐渐才能听到由强到弱的声音。 压缩原则压缩原则是：是：凡是人耳感觉不到的成分凡是人耳感觉不到的成分不编码、不传送；对人耳感觉到的部分，不编码、不传送；对人耳感觉到的部分，允许有较大的量化失真，并使其处于可允许有较大的量化失真，并使其处于可听阈以下。听阈以下。 由于数字音频压缩技术具有广阔的应用范围由于数字音频压缩技术具有广阔的应用范围和良好的市场前景，因而一些著名的研究机和良好的市场前景，因而一些著名的研究机构和大公司都积极开发自己的专利技术和产构和大公司都积极开发自己的专利技术和

57、产品。品。音频压缩技术的标准化音频压缩技术的标准化工作就十分重要。工作就十分重要。 1 1、音频压缩技术标准和、音频压缩技术标准和MPEG-1MPEG-1 在音频压缩标准化方面取得巨大成功的是在音频压缩标准化方面取得巨大成功的是MPEG-1MPEG-1音频（音频（ISO/IEC11172-3ISO/IEC11172-3）。）。MPEG-1MPEG-1按复杂程度规定了三种模式即按复杂程度规定了三种模式即层层、层、层（即（即MusicamMusicam，又称，又称MP2MP2）、）、层层（又称（又称MP3MP3）。 目前广泛使用的目前广泛使用的VCDVCD的音频压缩方案为的音频压缩方案为层层。层层

58、（MusicamMusicam掩蔽模式通用子带集成编码掩蔽模式通用子带集成编码与多路复用）复杂度属于中等，与多路复用）复杂度属于中等，广泛应用于广泛应用于数字音频广播、数字演播室等数字音频专业数字音频广播、数字演播室等数字音频专业的制作、交流、存储和传送的制作、交流、存储和传送。层层是综合是综合MusicamMusicam和和AspecAspec( (自适应谱分析听觉熵编码自适应谱分析听觉熵编码) ) 的优点提出的的优点提出的混合压缩技术混合压缩技术，MP3MP3的复杂度的复杂度最高，编码不利于实时传输，在低码率下有最高，编码不利于实时传输，在低码率下有高品质的音质。高品质的音质。 MPEG-

59、1MPEG-1的压缩编码采用的压缩编码采用子带压缩技术子带压缩技术。子子带编码的基本思想是带编码的基本思想是将信号分解为若干子将信号分解为若干子频带内的分量之和，然后对各子带分量根频带内的分量之和，然后对各子带分量根据其不同的分布特性采取不同的压缩策略据其不同的分布特性采取不同的压缩策略。 具体压缩过程：具体压缩过程：首先，将输入的首先，将输入的PCMPCM数字声数字声音信号通过时频映射实现音信号通过时频映射实现子带分割子带分割，将宽，将宽带音频信号分成带音频信号分成3232个子频带个子频带。同时，通过。同时，通过快速傅里叶变换快速傅里叶变换（FFTFFT）运算，）运算，对信号进行对信号进行频

60、谱分析，得出各子带的掩蔽特性频谱分析，得出各子带的掩蔽特性。由于。由于掩蔽特性的存在，减少了对量化比特率的掩蔽特性的存在，减少了对量化比特率的要求，这样，要求，这样，不同的子带可以分配不同的不同的子带可以分配不同的量化比特数量化比特数。另外加上。另外加上CRCCRC校验码，就可以校验码，就可以得到标准的得到标准的MPEGMPEG码流。在解码端进行相反码流。在解码端进行相反过程即可输出原过程即可输出原PCMPCM码流。码流。2 2、多声道音频信号压缩多声道音频信号压缩与与杜比杜比AC-3AC-3 环绕声技术发展至今已相当成熟，在对环绕声技术发展至今已相当成熟，在对环环绕声压缩绕声压缩的研究上也产