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数字采样及其副作用
  在经过采样的音频系统中,我们必须对所需音频的带宽做出规定和限制,以保证其正常工作——对系统可以容纳什么样的频率不能容纳什么样的频率要做出严格的限制。这是与传统的模拟系统最显著也是最重要的区别。  
 

  赛因技术:采样的过程其实和广播中AM波段的调幅非常相似。在此我们不必过多讨论细节,只需明白这两个过程都会产生副产品,在广播中叫做旁带。这些就是原始音频信号的精确复制品,主要反映载波的上下和采样频率。在数字音频领域中,这些旁带通常叫做镜像。上部镜像是原始音频信号的精确复制品,下部镜像是一个颠倒的复制品,最低音频与载波接近,而原始音频频率的最高值则会翻转到下面。

  这些镜像是采样或调幅过程自带的一部分,但区别就在于,在广播中,接收器检测到的是旁带;而在数字音频应用中,旁带并没有什么实际的作用,只是一个不受欢迎的副产品。但需要注意的是,镜像并不会影响音频信号,而且它们必须与原始音频信号相分离,这样才能在不影响所需音频的情况下去掉它们。这就意味着必须选择采样频率,这样才能保证低一些的镜像不会和原来的音频信号重叠。

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  采样的这个原则是由瑞典的工程师Harry Nyquist(在美国贝尔电话实验室工作)提出的,后来被称为“Nyquist定理”。这个定理的内容简单地说就是,为了保持所需音频信号的最高部分和它的镜像之间的分离(要想去掉不需要的镜像,这种分离是必不可少的),采样频率至少要为音频信号最高值的2倍。换句话说,如果一个采样的音频系统所需要的信号是从20Hz到20kHz(即理论上人耳听力的上限和下限),那么采样率必须至少是2倍——也就是说应为40kHz。 这里有很重要的一点,在经过采样的音频系统中,我们必须对所需音频的带宽做出规定和限制,以保证其正常工作——对系统可以容纳什么样的频率不能容纳什么样的频率要做出严格的限制。这是与传统的模拟系统最显著也是最重要的区别。

告诉您一个真理——价格与质量

  无论是普通消费者还是专业人士,都认为数字音频系统无论是在音频质量、使用的便捷性还是音质的改变方面,都比以前的模拟系统有过之而无不及。数字音频的动态范围宽广,频响有规则而且平滑,没有走音和颤音,而且所有的材料都录制在紧凑的媒介上,这样就节省了大量的读取时间,也延长了媒介的寿命。但是,数字音频系统能在短短的时间内迅速打败它的模拟对手,其中真正的原因则在于数字音频系统的性能更加卓越而价格却更为低廉。

  十多年前,像电唱机和磁带录音机这样的模拟音频设备的性能差不多已经发挥到了极致。收益递减规律起了作用:再想对它们做进一步的改进,既没有什么实际的用处,从成本方面来看也不合算。现在一个同等标准的录音设备也许要花费大约50000元,一个Studer A80立体声磁带录音机也许要花费大约120,000元。与此相比,一个专业的CD播放器不到5000元,一个工作室时间编码的DAT录音机不到10000元。所以,模拟音频行业在短时间内就衰落也不足为奇了。

  反之,最好的模拟音频录音机和播放器使用一些相对简单的电子元件,它们对机械传输的工艺要求很高,因此价格也非常昂贵。数字技术所需要的是带有数字数据的精密电子元件,但机械工艺相对简单一些,所以成本也不高,而且能够提供高质量的回放,消除了音质的降低。设计和开发数字元件的成本很高,但大规模生产意味着单件设备的成本就很低了。因此数字音频设备比起模拟设备的价格优势就很明显了,特别是在普通用户的市场,产品的数量很大。

  这种情况所产生的一个必然结果就是,在过去家用的音频设备都是由专业的设计转变而来的,而如今更多的研发项目都集中在高效益的消费市场之中,因此,现在家用的设计已经成为了专业的设备的灵感和源头——DAT就是最明显的例子之一。

  当然了,这种科技的进步并不只局限于音频行业。如果你在20世纪30年代想要一辆速度快一些的轿车,发动机可能有16个缸,力量很大,可耗油量也大得惊人。可如今,一个小小的1.1升涡轮增压发动机就能产生2倍的力量,耗油量也降了下来,它最关键的部分只是一个非常精密的数字发动机管理系统。


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