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第48章 数字音频传播(5)

1.放大信号,提高信噪比和灵敏度。常用的数字调音台能同时接受8-24路声音信号,各种不同节目源的信号进入调音台后,所需的增益和音量也不尽相同,如线路输入和话筒输入的阻抗不同,各种乐器的音乐信号与人声信号的输入幅度不同,调音台可以分别对其进行处理。与模拟调音台相比,数字调音台的信噪比和动态范围更高。

2.分别对各路输入信号进行频率均衡。不同的信号,由于其频谱分布、谐波成分等方面的原因,形成不同的音色。进入调音台的声音信号被分为高频、中频、低频几部分,音响师根据不同的需要分别进行调整,如使低沉的声音更响亮、使单薄的声音更丰满,或变化成人声音为童音等等。

3.操作过程的可存储性。数字调音台可以将所有的操作指令存储在磁盘上,从而方便地再现原来的操作方案。

4.信号合并。调音台将各路信号调整后,要将它们合并成标准的左右声道(立体声)形式输出,作为下一级设备的输入信号使用。除立体声的主输出外,调音台还能提供两路以上的辅助输出信号,这类信号有两种用途,一是音响室监听或舞台返听;二是做效果器的输入信号。

5.内置效果器、延时器、压缩器、滤波器、限幅器、选通器等多种数字信号处理器。

如效果器是提供各种声场效果的音响周边器材,主要有声场效果、特殊效果和声源效果三大类,原用于录音棚和电影伴音效果的制作,现在已广泛应用于现场扩声系统。

数字调音台可以储存几十种或数百种特殊效果:金属板效果、镀边效果、模拟各种乐器效果等等,使用者可根据需要选择相应的效果类型。举例如下:

(1)Plate金属板效果。模拟板式混响器的声音效果。它的特点的是声音清脆嘹亮、爽朗有力,给人以生机勃勃的感受。一般用来处理对白、打击乐和吹奏乐的声音。

(2)Flange镀边(法兰)效果。对延迟时间进行调制(延时按一定规律变化)时所产生的效果。这种效果可以循环往复地夸张声音中的奇次谐波量或偶次谐波量,使声音的频谱结构发生周期性的变化,从而出现“空洞声”、“喷流声”和“交变声”等富有幻觉色彩的声音效果。Flange效果的调节参数有调制频率、调制深度和反馈率,主要用于特殊声音处理场合。

(3)混响效果。混响又称为“回响”,使人产生处于实际物理空间的感觉。混响持续的时间可以很短——使其听起来好像处于家中一个普通大小的房间——或很长,使其听起来像是大的音乐礼堂。混响时间大都可以自由选择。

(4)延时效果。延时是将原始声音重复一遍或多遍,但每重复一遍声音越来越小。

由于数字调音台在总谐波失真和等效输入噪声两项指标上可以达到很高的水平,并且所有功能单元的调整动作都可以方便地实现全自动化,因此数字调音台常被用于音质要求很高的系统。

实际上,很多数字调音台已经超出调音台的范畴,除了可以实现大型模拟调音台的功能外,还具有功能丰富的操作软件和直观的显示界面、完备的数字录音接口、支持第三方效果处理插件、环绕声处理等,数字调音台和数字音频工作站的界限已经越来越模糊了。

三、数字音频设备接口

目前,把数字音频数据分配给不同的设备或把系统用数字方式连接起来已非难事。数字信号与模拟信号频谱的分布不同,与低带宽的模拟音频信号相比,利用数字方式传输音频信号的带宽已接近视频信号,传输中的阻抗必须匹配良好,否则会引起反射,影响信号传输。为此,国际相关组织在音频信号传输方面制定了多个标准,最常用的标准是S/PDIF和AES/EBU。

1.S/PDIF

S/PDIF(Sony/Philips Digital Interface)是一种民用数字设备之间传输数字音频信号使用的接口。就传输载体来说,S/PDIF分为同轴电缆和光纤两种,它们传输的信号是相同的,只是使用的线路不同,连接头(或称插头,Connector)和连线外观也有差异。同轴电缆S/PDIF接口通常使用单导体的非平衡式RCA或BNC连接头,峰值电压大约1V。因为信号不强,所以传输距离不长,典型的传送距离在10米左右,和专业标准相比信号也容易受到干扰。很多计算机声卡都支持该数字接口,如数字CD音频输入接口CD-S/PDIF(用来接收来自光驱的数字音频信号)、音频扩展接口S/PDIF-EXT(连接到数字I/O子卡,实现数字信号的输入和输出,并可输出AC-3信号等)。

RCA、BNC等非平衡式连接头使用一个信号端和一个参考端(地线)。而平衡式使用两个信号端,分别传输一个正相信号和一个反相信号,即热端和冷端。另外还有一条地线。

声音信号在传输中都会有损耗和干扰,而平衡式传输中的正相信号和反相信号都会受到相同的干扰。如果在信号接收端用正相信号减去反相信号,由于两端的干扰信号是相同的,于是干扰声就被减掉了,而原信号得到加强。此外,平衡式传输的地线是悬浮独立的,所以,平衡式接口的抗干扰能力强,噪音低,在长距离传输时仍具有高信噪比的优点。而非平衡线的长度就不宜过长。不过,在连接线不超过10米的情况下,两者并没有明显区别。所以很多专业声卡也使用非平衡连接头。

2.AES/EBU

AES/EBU(音频工程师协会/欧洲广播联盟)多用于专业音频设备之间传输数字音频。其中AES是指AES3-1992标准——双通道线性表示的数字音频数据串行传输格式,EBU是指数字音频接口标准EBU3250,两者的内容在实质上是相同的,统称为AES/EBU数字音频接口。AES/EBU音频码流可以嵌入数字视频码流一同传输。

相对于S/PDIF民用接口,AES/EBU通过一条三芯XLR话筒电缆传输两个声道的数字音频信号(时分多路复用)。这是一种平衡接法,连接时1脚接地,2、3脚用来传输数据。AES/EUB标准传输数据时阻抗低,信号强度大,波形振幅在3~10V之间,抗干扰能力很强,因此适合远距离的传输,可以达到数百米,传送速率为6Mb/s。AES/EBU输出的数据带有自己的时钟,因此整体抑制时基误差的能力比S/PDIF接口好得多。综合来看,AES/EBU减小了通道间的极性偏移、通道间的不平衡、噪音、高频衰减和增益漂移等问题造成的影响。

AES/EBU提供两个通道的音频数据(最高24bit量化),也提供了传输控制的方法和状态信息的表示及一些误码的检测能力,它的3个标准采样率是33KHz、44.1KHz、48KHz。

MADI即AES10标准,是AES3标准的延伸,全称“多通道数字音频接口(Multi-channel Audio Digital Interface)”。它可以在50米的距离内通过一根带有BNC插头的电缆串行传输56个通道的线性量化(PCM)音频数据。量化比特数可以达到24bit。MADI采用的是异步工作方式,即音频信号的时钟不是和数据一起被传输的。

MADI接收机要从传送来的数据中抽取时钟信息,为了保证这一点,MADI协议规定每帧至少传送一次10bit的同步标志。

四、数字音频软件简介

常用的音频编辑软件可以分为多类:

1.单轨音频处理软件

Gold Wave:文件小巧,即拷即用,内含Lame Mp3编码插件,直接制作高品质、多种压缩比率/采样频率的MP3,除了附有多种效果处理功能,还可以输出.WAV、AU、.SND、.RAW、.AFC等多种文件格式。

Sound Forge:一个单轨双声道音频编辑软件,9.0版本曾获国际大奖。其主要用途是录音和音频效果制作,Sound Forge的录音功能完全达到甚至超过了专业硬件录音设备,尤其是降噪效果很好。它内置支持视频及CD刻录的功能并且可以保存为多种声音格式,包括WAV、WMA、RM、MP3等。Sound Forge提供了几乎所有的音频编辑功能、丰富的效果器并且支持插件,可作为外挂音频软件与Cakewalk配合使用。

Steinberg Wavelab:功能与Sound Forge不相上下,各有优势。Sound Forge的优势是功能丰富,对各种音频格式的支持很好,操作方便;而Wavelab的优势是处理速度快,能够进行实时效果处理。目前最高版本是6.0。

2.多轨音频处理软件(可以进行多路音轨混音,效果更丰富)

Vegas、Audition、Internet Audio Mix、Samplitude等多轨音频软件十分专业,而且功能非常复杂。

Samplitude:一般简称为SAM2496,是一个功能强大的编辑软件。它支持各种格式的音频文件,能够任意切割、剪辑音频,主要功能有:①支持24Bit/96KHz,多轨录音,最大音轨数999个;②具有数字影像和模拟视频录制编辑功能,支持视频文件逐帧同步和图示化的5.1环绕立体声制作功能;③MIDI音序功能;④CD音轨抓取和CD刻录功能;⑤强大的编辑功能:淡入淡出、切割、拷贝、循环复制,自动穿插录音,音量和声像包络线,多层取消和重做等等;⑥自带频率均衡、动态效果器、混响效果器、降噪、变调、嘶声消除器、移调、波形伸缩等多种音频效果器;⑦方便的插入式效果器,支持DirectX插件;⑧功能强大的调音台:4段全参数均衡,动态,延时,辅助输出,全自动混音功能,支持鼠标滚轮的实时控制;⑨辅助线路可以实时使用外置硬件效果器为各个音轨添加效果。目前最高版本是9.0。

Audition:Adobe公司于2003年5月从Syntrillium软件公司购买了Cool Edit的非共享版Cool Edit Prov2.1,并将其改名为Adobe Audition,但两者的操作方式和界面没有多少改变。2007年的11月Adobe发布了Audition的最新版Adobe Auditionv3。

Adobe Audition是一个集录音、混音、编辑于一体的多轨数字音频编辑软件,可以用来“绘制”声音:音调、歌曲的一部分、声音、弦乐、颤音、噪音或是调整静音。它还提供丰富的音频特效:放大、降低噪音、压缩、扩展、回声、失真、延迟等。其他功能包括:支持可选的插件;崩溃恢复;支持多文件;自动静音检测和删除;自动节拍查找;CD播放器等。另外,它还可以在AIF、AU、MP3、Raw PCM、SAM、VOC、VOX、WAV等文件格式之间进行转换,并且能够保存为Real Audio格式。

3.MIDI音乐制作软件

Cubase:德国Steinberg公司开发研制的专业音乐制作软件,具有全面、强大的功能和人性化的操作界面,从录音到MIDI的编辑到整首歌的缩混全程服务。

Cake Walk:具有MIDI制作和音频录音、混音功能,是一个综合性的音乐工作站软件。Cake Walk的MIDI功能十分完备,操作方便,对各种专业硬件的支持较好,还能进行视频配音配乐工作。Cake Walk自带一系列完备的音频效果器,像均衡、混响、合唱、动态等,同时也支持第三方的DirectX插件式效果器。Cake Walk从9.0版本以后更名为Sonar,在Cake Walk强大的MIDI编辑功能基础上,完善了录音、混音以及软件合成器等音频处理和编辑功能,目前最高版本是6.0。

Logic:功能非常强大的MIDI音乐制作工作站,5.0版本以后不再支持PC机。

目前在国外还是主流的音乐制作软件。

4.抓音轨工具软件EAC、Win DAC32

EAC使用BITTOBIT原理检验捕捉后的信号与原始信号的差异,带数次检验,保证信号在捕捉过程中不会损失。同时也可以外挂编码器实现CD到MP3的转换。

EAC提供了非常全面的功能设置,可以捕捉单曲和曲集,或者曲子的片段,也可以将CD做成镜像保存到硬盘。EAC抓轨的速度比一般抓轨工具要慢很多,如果CD有点磨损,EAC的速度更加慢得惊人,但这是以质量为前提的。

Win DAC32是Windows下的抓轨工具,对不同的光驱有不同的效率,有8X、16X的,也有达到32X的。Win DAC32的抓轨速度快,捕捉质量也不差,很难分辨出Win-DAC32捕捉的信号与EAC有什么不同。

很多音频编辑、播放软件也已经兼容了抓音轨工具软件的功能。

除了上面介绍的音频编辑软件,还有音频播放软件,如Windows自带的Windows Media Player、Realplayer、Winamp、Yamaha Syxg、超级解霸、暴风影音、东方影都等等,这是普通用户接触最多的音频软件,此处不再赘述。