音频技术与应用发展趋势

本文介绍了近年来音频技术的发展趋势

音频技术与应用发展趋势2010年 2010年3月

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提纲1.调音台 2.功放 3.音箱 4.数字音频编码 5.数字音频传输 5. 6.数字音频处理

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调音台调音台(Audio MixingConsole)在扩声系统和影音录音中是 调音台(Audio MixingConsole)在扩声系统和影音录音中是 一种经常使用的设备。它具有多路输入，每路的声信号可以 单独进行处理，例如：可放大，作高音、中音、低音方面的 音质补偿，给输入的声音增加韵味，对该路声源泉作空间定 位等；还可以进行各种声音的混合，混合比例可调；拥有多 种输出(包括左右立体声输出、编辑输出、混合单声输出、 监听输出、录音输出以及各种辅助输出等)。 调音台在诸多系统中起着核心作用它既能创作立体声、美化 声音，又可抑制噪声、控制音量，是声音艺术处理必不可少 的一种机器。

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数字调音台“再来看看数字调音台吧。下面两张图左边的是YAMAHA出品的01V96 “再来看看数字调音台吧。下面两张图左边的是YAMAHA出品的01V96 数字调音台，右边的是TASCAM出品的DM24数字调音台： 数字调音台，右边的是TASCAM出品的DM24数字调音台：

从调音台的原理上来说，它们和模拟台子没什么区别，所不同的是：加 入了很多效果器，且参数是可视化参数调整；总线及内部走线也可在屏 幕上看着来设置；有场景记忆功能，可把自己的设置记录下来下次调入 使用；有多种数字音频接口，一般为和电脑音频工作站连接，采用ADAT 使用；有多种数字音频接口，一般为和电脑音频工作站连接，采用ADAT 接口的较为常见；带MIDI接口，可和软件同步等。上面的这两种数字台 接口的较为常见；带MIDI接口，可和软件同步等。上面的这两种数字台 子都是电动推子。

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数字调音台

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数字调音台

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第一代功放电子管功放。20世纪60年代。音质好：温暖、甜润的音色， 电子管功放。20世纪60年代。音质好：温暖、甜润的音色， 重播音乐时比较耐听、不刺耳。转换效率低 10%,体积、发 10%,体积、发 热大。

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第二代功放晶体管功放。转换效率最高可达60%( 类最高，A/B, 晶体管功放。转换效率最高可达60%(C类最高，A/B,A次 之),转换速率低(10~15v/us),偶次谐波失真大，音质低于 ，转换速率低(10~15v/us),偶次谐波失真大，音质低于 电子管功放。不如电子管逼真、细腻。尤其是在表现瞬态变 化快而清脆的打击乐、悦耳细腻的弦乐和浑厚回荡的钢琴曲 方面最为明显。

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第三代功放开关(场效应管MOSFET)功放。20世纪90年代，集电子管 开关(场效应管MOSFET)功放。20世纪90年代，集电子管 和晶体管两者优点。频率响应宽，信号动态范围大、转换速 率高(最高可达10

0V/us)。音乐的细腻度和层次感提高。 率高(最高可达100V/us)。音乐的细腻度和层次感提高。

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第四代功放数字功放。模拟功放技术成熟、音质良好，但是难以与数字 化设备配接，难以远距离监控和较低的电源转换速率。数字 功放优点：1.动态范围高 ≥95dB 1.动态范围高 2.远距离监控 2.远距离监控 3.不需A/D转换，配接数字音源 3.不需A/D转换，配接数字音源 4.可连接的最低负载阻抗 1欧 4.可连接的最低负载阻抗 5.长距离传输不会引起信噪比下降 5.长距离传输不会引起信噪比下降 6.发热量小 6.发热量小 7.体积小 7.体积小 8.电源利用率达到90% 8.电源利用率达到90%

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POWERSOF 数字功放

K20 K10 K8 K6 K4 K3

2 双通道 9000W 6000W 4800W 3600W 2600W 2800W

4 双通道 5200W 4000W 3000W 2500W 1700W 2600W

8 双通道 2700W 2000W 1500W 1300W 900W 1400W

4 桥接 18000W 12000W 9600W 7200W 5200W 5600W

8 桥接 10400W 8000W 6000W 5000W 3400W 5200W

16 桥接 5400W 4000W 3000W 2600W 1800W 2800W

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扬声器技术发展方向随着新材料、新技术、新结构、新工艺的发展，立体声技术、数字技术的应用、CD及 随着新材料、新技术、新结构、新工艺的发展，立体声技术、数字技术的应用、CD及 VCD的流行，专业扬声器及其系统也取得了很大的发展，新产品不断涌现。美国JBL, VCD的流行，专业扬声器及其系统也取得了很大的发展，新产品不断涌现。美国JBL,EV ,BOSE公司；英国KEF,TONNY公司；日本松下、先锋、三菱、TOA、YAHAMA公司， BOSE公司；英国KEF,TONNY公司；日本松下、先锋、三菱、TOA、YAHAMA公司， 近年来都相继推出了各式各样专业扬声器及扬声器系统。它们鲜明的特点是，承受功率大 ，均在200W以上；效率高，一般均在98-100dB;指向性宽。为了实现上述特点，世界著 ，均在200W以上；效率高，一般均在98-100dB;指向性宽。为了实现上述特点，世界著 名扬声器厂家八仙过海，各显神通。主要采取了以下几种做法： 第一，采用新型磁性材料，运用新的磁路设计方法。如JBL公司采用的SFG磁路设计 第一，采用新型磁性材料，运用新的磁路设计方法。如JBL公司采用的SFG磁路设计 ，其中包含有磁通平衡、降低驱动源电感量和热传导的新型结构设置。使用的磁性材料其 磁能积达3.6MGsOe以上。这就使扬声器承受功率的容量增大，重放低音强劲、有力度。 磁能积达3.6MGsOe以上。这就使扬声器承受功率的容量增大，重放低音强劲、有力度。 第二，采用新材料，如高音扬声器振膜使用航天钛材，由于钛金属的EP比侣材料优越 第二，采用新材料，如高音扬声器振膜使用航天钛材，由于钛金属的EP比侣材料优越 ，适合制造高素质的高音振膜。使用钛振膜的高音扬

声器，高频得到较大的延伸，功率容 量也有大幅度提高。低音扬声器采用层压高密度复合纸盆。音圈采用扁线，由于扁线占空 系数高，磁路间隙利用率高，可获得较高的灵敏度。该技术由JBL公司发明，其他各大公 系数高，磁路间隙利用率高，可获得较高的灵敏度。该技术由JBL公司发明，其他各大公 司纷纷仿效。

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扬声器技术发展方向第三，采用新型号筒，在专业扩声中长期使用的指数式号 筒扬声器已被新型等指向性号筒所取代。等指向性号筒的关 键技术在于号筒采用不同形状的侧壁，由于过去单纯的直线 式、指数式变成复杂的、不连续的函数式，以达到恒定的指 向性。 第四，广泛采用计算机CAD、CAM和CAT技术，利用现代 第四，广泛采用计算机CAD、CAM和CAT技术，利用现代 技术挖掘传统扬声器的潜力，使专业扬声器产品精益求精。 代表性的产品，如JBL公司的MR专业扬声器音箱系列、SR 代表性的产品，如JBL公司的MR专业扬声器音箱系列、SR 专业扬声器音箱系列。

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杜比AC杜比AC-3音频编码杜比数码Dolby Digital(俗称AC-3)环绕声技术也是由美国杜 杜比数码Dolby Digital(俗称AC-3)环绕声技术也是由美国杜 比实验室发明并推广的，但其技术特点已由原来的杜比定向 逻辑的模拟电路形式彻底转变成全数码系统。该系统采用了 高压缩率的数码音频压缩系统，使得在有限的范围内竟可以 把5+1个声道的音频数据全部囊括在合理的频率带宽之内。 5+1个声道的音频数据全部囊括在合理的频率带宽之内。 5+1个声道就是左 (L)右(R)主声道，中置声道(C),左后 5+1个声道就是左 (L)右(R)主声道，中置声道(C),左后 (Ls)、右后(Rs)环绕声道以及一个独立的超低音声道。由于 (Ls)、右后(Rs)环绕声道以及一个独立的超低音声道。由于 超低音声道仅提供100Hz以下的超低音信号，以弥补低音的 超低音声道仅提供100Hz以下的超低音信号，以弥补低音的 不足，因此该声道只作0.1声道计，故而杜比数码又简称为 不足，因此该声道只作0.1声道计，故而杜比数码又简称为 51声道环绕声系统。 51声道环绕声系统。

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DTS数字音频编码 DTS数字音频编码继杜比AC- 之后，由德利贝乐格开创的DTS公司为从杜比公司所垄断的影院音响业中争夺 继杜比AC-3之后，由德利贝乐格开创的DTS公司为从杜比公司所垄断的影院音响业中争夺 一席之地而全力推出了另一种 “数码剧场系统 (Digtal Theater System)。 System)。 这就是近年来倍受音响玩家们关注的DTS环绕声技术。该技术从概念上讲与杜比数码有诸 这就是近年来倍受音响玩家们关注的DTS环绕声技术。该技术从概念上讲与杜比数码有诸 多相同点，如声道结构同为51

声道等，但两者却互不兼容。两者的主要区别在于DTS系统 多相同点，如声道结构同为51声道等，但两者却互不兼容。两者的主要区别在于DTS系统 的数据压缩是将重放频率范围划分得更精细且量化的比特率更高，这种更高的比特率使 DTS在编码压缩过程中丢失的音乐细节极少，几乎可以认为是一种" DTS在编码压缩过程中丢失的音乐细节极少，几乎可以认为是一种"线性的无损失编码方式 "。因此，在理论上DTS应该拥有更高的音色潜质和更出色的音乐解析力。然而不幸的是杜 。因此，在理论上DTS应该拥有更高的音色潜质和更出色的音乐解析力。然而不幸的是杜 比数码和DTS都是依赖心理声学规则来对音轨进行编码，故用传统的信噪比测试和失真度 比数码和DTS都是依赖心理声学规则来对音轨进行编码，故用传统的信噪比测试和失真度 测试等方法都无法确定哪一种系统的表现更好一些。 鉴别的唯一办法可能就是凭耳朵去听，可惜这唯一的方法又无法做到公正和科学，以至于 当DTS公司以"编码方案比杜比数码更优秀"为由企图说服DVD小组改变DVD音频录制方案 DTS公司以"编码方案比杜比数码更优秀"为由企图说服DVD小组改变DVD音频录制方案 时却末被采纳，最后只争取到了一个"可选"的地位。事实上，DTS和杜比数码在音频听感 时却末被采纳，最后只争取到了一个"可选"的地位。事实上，DTS和杜比数码在音频听感 上的差别非常之小，未经专门训练的耳朵几乎无法区分。另外，DTS光盘在国内极为少见 上的差别非常之小，未经专门训练的耳朵几乎无法区分。另外，DTS光盘在国内极为少见 ，好像就见到过《侏罗纪公园》 ,好像就见到过《侏罗纪公园》、《宝莲灯》、《天崩地裂》、《龙出生天》等十几部影 宝莲灯》 天崩地裂》 龙出生天》 碟。即使在国外，DTS光盘也比杜比数码光盘少很多，而且价格至少要贵5 10美元。 碟。即使在国外，DTS光盘也比杜比数码光盘少很多，而且价格至少要贵5- 10美元。

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高清音频编码格式特性 编码方式： 是否无损编码： 最大声道数量： 支持采样频率： 支持采样精度： 音频最高码率： HDMI规范支持： 等响及智能动态： 向前兼容性： 多样化7.1方案： DTS-HD DTSPCM 是 8/32/或以上 48/96/192kHz 16/24bit 24.5Mbps Rev1.3 无 支持 有 Dolby TrueHD PCM 是 8/或以上 48/96kHz 16/24bit 18Mbps Rev1.3 有 支持 无

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AES/EBU数字音频传输 AES/EBU数字音频传输AES/EBU是一种通过基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传 AES/EBU是一种通过基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传 输协议，其全称是Audio 输协议，其全称是Audio Engineering Society/European Broadcast Union(音

频工程师协会/欧洲广播联盟),其中AES是指AES3-1992标 Union(音频工程师协会/欧洲广播联盟),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EBU 准：《双通道线性表示的数字音频数据串行传输格式》,EBU是指EBU 发表的数字音频接口标准EBU3250,两者内容在实质上是相同的，统称 发表的数字音频接口标准EBU3250,两者内容在实质上是相同的，统称 为AES/EBU数字音频接口。带宽为6Mbps,可传输24bit /96KHz立体声 AES/EBU数字音频接口。带宽为6Mbps,可传输24bit /96KHz立体声 音频。下图是雅马哈8 AES输出卡和雅马哈2 音频。下图是雅马哈8路AES输出卡和雅马哈2进6出音频分配器

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S/PIDF数字音频接口 S/PIDF数字音频接口Sony/Philips Digital Interface Format。以AES/EBU(也称为 Format。以AES/EBU(也称为 AES3)专业用数字接口为参考然后做了一些小变动而成的家 AES3)专业用数字接口为参考然后做了一些小变动而成的家 用版本。普遍使用光纤和同轴线输出，把音讯输出至解码器 上(如AC-3 5.1声道),能保持高保真度的输出结果。 AC- 5.1声道)

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MADI多通道数字音频技术 MADI多通道数字音频技术Multichannel Audio Digital Interface, MADI. MADI 的AES 目前的标准版本是AES10Interface, MADI. 目前的标准版本是AES102003. MADI 标准定义了一个与两通道AES3相同特点的比特位的规范。 MADI 标准可以在 标准定义了一个与两通道AES3相同特点的比特位的规范。 同轴电缆或者光纤上传输 28, 56, 或 64 个通道。分辨率可达到24 bits /96 kHz 每通道. 个通道。分辨率可达到24 每通道.

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CobraNeT网络音频传输 CobraNeT网络音频传输CobraNet是通过以太网传输高质量数字音视频流的技术。CobraNet以其良好的互通性、 CobraNet是通过以太网传输高质量数字音视频流的技术。CobraNet以其良好的互通性、 低成本的造价、可靠性、稳定性、可预见的发展速度和良好的商业运作机制迅速的占领了 以太网音视频传输市场。自从PeakAudio公司发布第一块CobraNet模块以来，到现在为止 以太网音视频传输市场。自从PeakAudio公司发布第一块CobraNet模块以来，到现在为止 ，得到了包括Peavey、Crestaudio、QSC、Crown、Bose、BOSCH、YAMAHA、EAW等 ，得到了包括Peavey、Crestaudio、QSC、Crown、Bose、BOSCH、YAMAHA、EAW等 超过四十家国际一流音视频设备公司的支持。CobraNet已经是事实上的行业标准。 超过四十家国际一流音视频设备公司的支持。CobraNet已经是事实上的行业标准。

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CobraNeT网络音频传输 CobraNeT网络音频传输自从1997年开始，CobraNet技术已经应用在很多大型的项目，包括机场、大型体育场馆 自从1997年开始，CobraNet技术已经应用在很多大型的项目，包

括机场、大型体育场馆 主题公园、智能化大厦、会议中心、火车站、城市地铁等系统。 目前版本的CobraNet在音频采样速率上支持48kHz和96kHz,分辨率支持16、20和24bit三 目前版本的CobraNet在音频采样速率上支持48kHz和96kHz,分辨率支持16、20和24bit三 种，默认是48kHz 20bit。 种，默认是48kHz 20bit。 CobraNet协议把音频信号打成数据包，以便在以太网上传输，这种数据包被称为Bundle。 CobraNet协议把音频信号打成数据包，以便在以太网上传输，这种数据包被称为Bundle。 一个Bundle的数据量可以包含8 20比特的音频信号(或者7 24bit)。 一个Bundle的数据量可以包含8路20比特的音频信号(或者7路24bit)。 CobraNet的音频PCM数据量在一个通道时是48kHz×20Bit=0.96MBit/s,再加上通道的控 CobraNet的音频PCM数据量在一个通道时是48kHz×20Bit=0.96MBit/s,再加上通道的控 制数据和其它公共数据，使得每个Bundle(包含8个音频通道)的实际数据流接近9Mbit/s 制数据和其它公共数据，使得每个Bundle(包含8个音频通道)的实际数据流接近9Mbit/s 左右，而使用100M快速以太网交换机时，每个端口最大吞吐量为单向8 Bundle,也就是 左右，而使用100M快速以太网交换机时，每个端口最大吞吐量为单向8个Bundle,也就是 72Mbit的带宽 72Mbit的带宽

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