音频信号是一个连续变化的信号,所以它是模拟信号,将模拟信号(音频信号)处理成数字信号的过程称为模拟信号的数字化。
各种音频节目源的电信号变化是连续的,对这种连续变化的信号进行数字式记录之前,必须先将模拟信号转换成数字信号,所以记录在CD光碟上的音频节目源是数字式音频信号,记录在VCD、超级VCD和DVD光碟上的音频节目源也是数字式的信号。
1.数字记录系统方框图
下图所示是一个音频数字式记录系统方框图。对模拟信号进行数字化记录时,首先就是要将模拟信号转换成数字信号。将连续的模拟信号转换成离散的数字信号有各种各样的方法,在数字音响中采用称之为的方法。
数字音响中要实现模拟信号的数字记录,必须将模拟信号转换成数字信号,这个过程称为PCM。PCM方法主要有3步:一是采样和保持;二是量化;三是。
(1)采样。所谓采样就是以适当的时间间隔检测和得到模拟信号波形在采样点的幅值,这一过程称为采样。
(2)量化。所谓量化就是在采样的基础上,将各个时刻(采样点)波形的幅值(称为采样值)用数码进行表示,这一过程称之为量化。
(3)编码。所谓编码就是在量化的基础上,将这些量化后的二进制数码组按一定规则排成顺序的脉冲列,这一过程叫做编码。
2.数字化过程
从下图的方框图中可以看出,音频信号首先加到预处理中进行预处理,采用低通限制频带宽度,将高频段信号(例如20k以上信号)滤除。因为不这样做原信号频谱与数字化后的频谱相互间产生重叠,后主原信号会产生,这种现象称为混叠现象。输入信号到预处理这一步信号仍然是模拟信号。
预处理后将信号加到采样、保持电路中,开始对模拟信号进行实质性的数字化处理,通过(模拟/数字)变换器后的信号,已经是数字化后的音频信号。
通过A/D变换器后的数字音频信号并不能直接进行记录,还要进行一系列的处理。先加到纠错、检错编码器中,然后对输出信号经过交织、,随后才能送入光盘刻录机对光碟进行刻录,完成模拟信号的数字式记录。
3.调制
PCM将模拟信号变成了由“1”和“0”组成的码脉冲序列,这一码脉冲序列还不能直接用于传输或记录,这是因为音频信号在低频时可以低到20Hz,甚至达到数赫兹,若将这样低的信号变换成数字信号,数字信号"1”就可能连续很长,成为“1111…”。
另外,出现长时间无信号时,数字信号将成为很多的“0”信号串,这两种长时间“1”或“0”的信号大小没有变化,就变成了接通直流的状态,增加了重放设备的难度。
数字重放系统中,必须准确无误地识别数字信号“1”和“O”,一个也不能差错,否则还原的模拟信号将产生很大的失真。为了避免发生这种现象,通常不是直接记录A/D变换后的PCM信号(是“1”和“O”组成的一连串脉冲序列),而是将这些数字信号“1”和“0”去对应一种规定的波形。这就是所谓的调制。
对脉冲码调制的方式常见有下列5种:
(1)不归零(NRZI)调制方式:
(2)不归零倒相(NRZI)调制方式;
(3)编码(PE)调制方式;
(4)改进型调(M)调制方式:
(5)CD格式中的EFM调制方式。