第三章 數字聲頻記錄技術

2。1數字錄音帶

數字錄音帶是一種可以大規模生產的數字聲頻記錄介質。在DAT格式中，利用螺旋掃描帶儲存器來記錄和重放聲頻訊號，其支援3種取樣頻率，即32kHz、44。1kHz和48kHz，在某些模式下，也支援96kHz的取樣頻率。因為DAT記錄器具有數字訊號輸入和輸出埠，所以可以將兩臺記錄器互連，實現高質量的磁帶複製，且子碼資訊也跟隨數字聲頻資料傳輸。數字聲頻磁帶易於獲得很寬的訊號動態範圍、很小的畸變和很高的信噪比，特別是數字訊號具有靈活的變換與處理特性和極高的複製特性，使其明顯地優於模擬記錄方式。

2。1。1DAT盒式磁帶的構造

對於DAT記錄格式，專門設計有DAT盒式磁帶，並對其進行了標準化。盒式磁帶的尺寸為73mm×54mm×10。5mm，如圖2-1所示，比半個模擬錄音帶稍大一點。磁頻寬度為3。82mm，與模擬C-90磁帶厚度相等。在一個大約60m的長度上，DAT可錄製2h的聲音。透過減緩磁帶速度、降低取樣頻率、減小輪盤直徑或者使用更薄的磁帶，記錄時間可長達4～6h。磁帶介質是一種具有高矯頑力的金屬氧化物微粒。

DAT磁帶盒用以保護內部磁帶。只有當一盒磁帶被放入DAT錄音機後，滑板才收縮，露出磁帶的輪轂，保護罩才打開，允許對磁帶進行操作。如圖2-2所示，磁帶導架牽引出磁帶，並將磁帶卷繞在旋轉磁鼓上。一個磁帶盒內部的輪閘機構保證磁帶的鬆弛度最小。另外，還提供光學檢測的措施，利用透射光或反射光來確定磁帶的末端。前者的方法是使光折射透過磁帶盒的頂角，後者是利用放置在磁帶盒中透明視窗上的稜鏡體來實現。

在DAT的標準位置上都有4個識別孔，用來幫助錄音機確認磁帶型別。前面的3個孔組成一個編碼，標誌不同厚度和磁軌間距的4種狀態。孔1、2、3構成下列編碼：000到磁帶盒的邊緣。另外兩個朝向磁帶中心的基準孔用於磁帶位置的校準。磁帶頂部的一個槽口用來作為裝載夾使用。

2。1。2DAT模式的分類與特點

表2-1中總結了DAT的4種記錄/重放。標準模式可提供16bit的線性數字轉換和44。1kHz或48kHz的取樣頻率。絕大多數客戶的DAT錄音機同時有模擬和數字輸入和輸出。錄音機中包含一個SCMS電路，當任何數字源的位元流中的禁止複製標識處於工作狀態時，它可以防止複製磁帶。

其他3種記錄/重放模式使用32kHz的取樣頻率，分別稱為選項1、選項2、選項3。選項1提供16bit的線性數字轉換下的2h記錄時間；選項2提供12bit非線性數字轉換下的4h記錄時間，磁帶的線速度和磁鼓的轉速減半；選項3同樣使用12bit的非線性數字轉換，提供四通道的記錄和重放功能。某些廠商的DAT錄音機工作在96kHz的取樣頻率下，使磁帶速度加倍，記錄時間減半；另一種改進型錄音機的取樣頻率為48kHz，可進行24bit記錄。這兩種錄音機與傳統的DAT錄音機都不相容。

2。1。3DAT硬體設計的基本方案

DAT技術同樣借鑑了旋轉磁頭影片技術和CD技術。要在磁帶上記錄大量的資料，必須應用大量精密的記錄技術來提高記錄效能。另外，子碼覆蓋等使用者特性要求資料記錄具有靈活性。在任何數字聲頻系統中，調製碼和糾錯在決定系統性能中均具有重要地位。

在DAT錄音機中使用的許多硬體與CD機一樣，但增加了一些編碼電路。其主要硬體單元如圖2-3所示，包括A/D和D/A轉換器、調變解調器、糾錯編碼器和解碼器。聲頻訊號以數字形式輸入，模擬聲頻訊號透過A/D轉換器轉換為數字形式，同時還實現了糾錯編碼和交織功能。如同任何一個螺旋掃描系統一樣，在記錄之前，必須透過時域壓縮把輸入的聲頻訊號分割成離散的段：重放時，再用時域擴充套件把這些離散段結合起來，形成連續聲頻輸出訊號。記錄用的輸出快取時鐘頻率高於資料輸入的時鐘頻率，以滿足時域壓縮的需要。位元流中加入了子碼資訊，並將資料從並行形式轉換為序列形式。數字訊號經過8-10調製編碼後，透過記錄放大器、旋轉變壓器和旋轉磁頭等記錄到磁帶上。

在重放時，透過磁頭和磁帶的移動，將訊號匯入磁頭，激勵出所記錄的波形。磁軌尋跡訊號從磁帶上被讀出，用來自動調整磁軌。8-10調製編碼將資料重新轉成並行的位元流形式。子碼資料分離出來以後，用於作業系統和伺服控制。暫存器允許執行和解交織時域擴充套件，並用來消除速度不均勻性。解交織在糾錯操作後進行。最後，聲頻訊號以數字訊號的形式輸出，或者透過D/A轉換器轉換成模擬訊號。

DAT所能達到的資料密度是很高的。每個磁軌的資料位佔據0。67μm，總的資料記錄密度為17。7Mbit/cm2。在48kHz取樣頻率和16bit數字轉換下，聲頻資料速率是1。536Mbit/s。糾錯編碼在原始資訊量上增加了大約37。5%，使資料速率達到2。46Mbit/s。最後，加上子碼使整個資料速率增加到2。77Mbit/s。

旋轉磁頭在獲得較高的記錄頻寬的同時，允許較低的磁帶線速度。磁帶透過一個同方向高速旋轉的帶有傾角的磁鼓，其每個磁軌的記錄都是不連續的。一個30mm轉速為2000r/min的DAT磁鼓具有2個分開180°的磁頭或4個分開90°的磁頭，其中4個磁頭可同時對偏離磁帶進行檢測。磁帶與一個30mm磁鼓的纏繞角為90°。從圖2-4所示的物理結構關係可以看出，記錄/重放訊號只佔50%的時間，而另外50%的時間是間斷的。這樣的磁頭間隙同樣用於記錄和重放。

從旋轉磁頭輸出的射頻在時間軸上被壓縮到原來的1/3，達到7。5Mbit/s的速率。這個過程允許不連續記錄，易於使用小直徑的磁鼓和小尺寸的旋轉變壓器，並提高磁頭的信噪比。

通常磁鼓直徑為30mm，也可採用其他直徑的磁鼓。如15mm的小直徑磁鼓用於行動式DAT錄音機。使用60mm直徑的專業磁鼓時，磁帶卷繞角度只有45°，易於提高磁帶速度，實現高速存取。不同直徑的磁頭產生的磁軌長度是相等的，這確保了相容性。

磁帶的機械運轉系統如圖2-5所示。兩個輥輪導軌均稍向前傾斜，並低於磁帶透過的路徑，以維持磁帶在旋轉磁鼓作用下的高度。進口和退口傾斜導軌把磁帶放置在平行於磁鼓表面的位置。跟蹤的穩定性優於錄影系統中的M型卷繞和W型卷繞。這種較少的接觸減小了磁帶和磁頭的磨損，允許在磁頭和磁鼓接觸時的高速轉帶和查詢。另外，磁頭壽命在磁帶張力低的情況下能夠得到延長。儘管磁帶的速度只有8。15mm/s，卻可以得到3m/s的相對速度，這就使得在一盤帶子上記錄2。2GB資訊成為可能。

2。1。4磁軌上的記錄格式

如圖2-6所示，用旋轉磁頭記錄的結果可產生對角形式的磁軌，與水平線大約成6。5°。每個磁軌的寬度是13。591μm，長度為23。501mm。螺旋掃描磁軌對用來記錄資料，每個磁頭對應一個磁軌。除了磁軌外，磁帶的兩邊有兩個額外的垂直區域並不記錄訊號，因為磁帶的邊緣容易受到損傷。每個螺旋磁軌分成一系列的資料域。PCM聲頻資料記錄在每個磁軌的中間，構成磁軌上資料的主體。子碼和ATF佔據了磁軌的重要區域。

在圖2-7中顯示了DAT磁軌格式。每個磁軌包含16個域，共分196個聲頻塊。在磁軌中央128個塊記錄聲頻資料。子碼資料被寫入兩個域中訊號確保對舊磁軌的覆蓋，以防止資料區域之間的相互干擾。當新資料覆蓋舊資料時，資料區域的重寫與IBG定位保持一致。另外，定時可以由ATF訊號得到，以得到精確的記錄。

2。1。5DAT的方位記錄與自動磁軌跟蹤

1。方位記錄

DAT資料磁軌的錄製方法是方位記錄，有時指無保護帶記錄或鋸齒形記錄。利用方位記錄，磁軌可以一個接一個無間隔地進行記錄而不留縫隙。這不僅增加了記錄密度，而且讀磁頭的縫隙可以寬於記錄磁軌，在連續記錄的磁軌中具有±20°的方位角。這個方位角意味著當A磁頭讀取A磁軌時，相鄰的B磁軌的強度由於相位不同而有很大衰減，從而減弱了相鄰磁軌間的互動干擾。

相鄰磁軌的訊號可用於自動磁軌跟蹤。±20°的方位角使得互動干擾比磁帶噪聲低了一個數量級，而訊號電平只減弱了1dB。磁帶速度也變慢了，而且跟蹤磁軌的容錯性也增強了。因為當某個磁軌的互動干擾增大時，相對磁軌的互動干擾就會減小。

消磁是簡單地在向磁帶中寫入新資料時自動實現的。透過降低磁帶相對於磁鼓角速度的線速度，可以連續地在先前的部分磁軌中寫入資料。這樣，磁頭縫隙多了50%，結果方位記錄降低了相鄰磁軌的互動干擾，實現了自動磁軌跟蹤。

2。自動磁軌跟蹤

為了實現磁軌跟蹤，以得到高質量的重放訊號，可用一套複雜的跟蹤糾錯系統。因為每個掃描磁軌包括兩個由自動磁軌跟蹤脈衝串訊號組成的脈衝串，使之在相鄰磁軌上的ATF訊號互用成為可能，亦即A磁頭可以利用相鄰的B磁軌上ATF訊號來跟蹤一個A磁軌，B磁頭也可利用A磁軌上的ATF訊號來跟蹤一個B磁軌。

如圖2-8所示，ATF使用130。67kHz作為IBG擦除訊號。當每個磁軌被讀取時，依據f2或f3同步訊號的定時，相鄰磁軌的ATF可以被探測到。導頻訊號佔據A磁軌的前端和B磁軌的後端。另外，ATF模式每隔4個磁軌就出現重複，相互間的差異只是定時上的不同，以此來防止磁頭跟蹤錯誤的磁軌。磁頭對整個磁軌寬度進行掃描，然後在相鄰磁軌上讀取導頻訊號f1的一小部分。對於隨後的磁頭，由於相鄰磁軌上的導頻訊號並不是同時的，所以訊號有延遲，以便於比較。

2。1。68-10調製碼記錄方式

DAT格式中使用了8-10調製碼，這在方位記錄系統中是有效操作。因為採用低頻方位記錄時不能將互動干擾衰減得足夠小，所以設計了8-10調製碼，以消除直流分量，並普遍地降低低頻分量。另外，由於磁帶消磁是在短波長下得到最佳化，為了幫助磁帶的記錄覆蓋，8-10調製碼透過限制最大的執行波長，提供了最短波長和最長波長之間的一個較小的比率。最後，8-10調製碼支援高的資料記錄密度。在這種編碼中應用了轉換機制，使得8bit的資訊字轉換成10bit的通道字。

理想的8-10調製碼不含純直流分量，在調製後的波形中，高、低振幅具有同樣的持續時間。然而，沒有足夠數量的10bit通道字可以用來表示編碼8bit輸入資料所需的256種狀態，而且，在給定最長的執行波長限制後，只有153個通道碼滿足兩者的需要。因此103個密語必須有直流分量，或者是非零的數字累積值。DSV用來指示直流成分。DSV記錄了在NRZI編碼下，高振幅通道位週期和低振幅通道位週期之間的比值。103個非零DSV密語中，每一個都定義了兩種模式，一個具有+2DSV，另一個具有-2DSV。為了得到這樣的模式而反轉了第一個通道位。這兩種模式的選擇是基於累積的DSV。例如，如果DSV在負數範圍中變動，則選擇+2的字，以趨向於零直流狀態。表2-2給出一部分8-10調製碼的查詢表，以及一個不需要替換的密語和一個需要替換的密語。圖2-9所示為DSV由NRZI訊號的極性確定。

為了便於轉換，8-10調製碼的關係式使用計算機最佳化，一個程式化的邏輯陣列實時地產生8-10調製碼。因為DSV不需要計算，所以編碼過程相對來說容易實現。8-10編碼中一個單通道位的錯誤可以產生另一個合理的通道字，這增加了對糾錯的需要。8-10調製碼允許相鄰通道為1，而在1狀態之間，不允許存在多於3個通道為0狀態。

2。1。7DAT的糾錯編碼

在記錄、重放和搜尋過程中，磁帶是與旋轉磁頭相接觸的，磁帶的磨損引起資訊脫落，需要採取比較複雜的糾錯措施。糾錯的設計主要是針對糾正隨機錯誤和突發性錯誤。前者由相鄰磁軌的互動干擾、不完全跟蹤或者磁帶拉力的不穩定性造成，後者是由塵埃、磁帶上的擦痕或者汙垢使磁頭阻塞而引起的資訊丟失。DAT的糾錯必須允許編輯，因此資料不能在許多磁軌之間交織，而且必須限制在一對磁軌之間。這樣，記錄新的資料時可以抹掉原有的資料。DAT格式需要一個大的資料快取，以便於實現旋轉磁頭儲存所需要的時域壓縮，並在消除跳動的同時完成交織。

DAT格式是假定的符號錯誤率是10-5所示。同樣，當一個磁帶缺陷在兩個通道中引起資訊丟失時，也只有偶樣本或者奇樣本會同時損失。48kHz、44。1kHz和32kHz取樣頻率的交織如圖2-11所示。

所有資料都是在雙重編碼RS糾錯碼下編碼，該糾錯碼基於使用多項式x8+x4+x3+x2+1的伽羅瓦域。內碼C1是一個最小距離為5的RS碼，並在逆交叉儲存之前將錯誤消除。這樣，突發性的錯誤可以被檢測到，並被標識。經過逆交叉儲存之後，突發性錯誤則被分散，因而更容易得到糾正。

2。1。8DAT的時間碼

SMPTE/EBU時間碼在諸如電影、錄影和放映、聲音柔化、需要訊號同步的CD預讀取等應用中都很重要。在最初的使用者DAT標準設計中並不支援時間碼。SMPTE時間碼訊號能以2。4kbit/s的資料速率編碼。然而，在保持與現存DAT標準相容的前提下，加入時間碼很困難，因為SMPTE/EBU時間碼的時鐘與任何一種DAT記錄格式都沒有整數倍的關係。

DAT磁帶格式在兩個外部磁帶邊緣都有可選擇的縱向磁軌。但是，在慢的磁帶線速度下記錄完整的時間碼很困難，而且對短的錄製波長以及記錄和回放間的一致性要求很高，而對於靜止的記錄/重放磁頭之間必須對齊的要求也極為苛刻。

DAT在記錄中磁軌以資料塊的形式記錄，每個資料塊包含360個通道位。一個磁軌包含196個數據塊，其中的16個數據塊屬於子碼。子碼ID分成兩個區域，每個區域有8個數據塊。加上ID標識如跳轉ID和開始ID，將子碼資料分為7種不同的包。每個包有64bit，可用於不同的用途。例如，在使用者DAT標準中，一些包中有持續增加的執行時間。其他的包，包含程式時間、絕對時間、TOC、分類數、ISRC等。有16種可能的包，但是在任何一個雙資料塊中，最多隻能記錄7種包。

在前DAT格式中，將使用者執行時間。ProR-Time以33。33Hz的頻率記錄在與R-Time相同的結構中，稱為ProR-Time包。11bit的時間碼標誌小時、分、秒和幀，如圖2-12所示。SPI0/SPI1標誌IEC時間碼、AES3取樣地址碼或者AES3日期碼，F1/F0標誌輸入取樣頻率，T2/T1/T0顯示原始時間碼的比率。前執行時間在回放時轉換成執行時間。除了幀數目轉換外，要保持DAT幀邊緣和輸入的時間碼幀邊緣之間的絕對相位關係。差別是以取樣的數目來表示的，並作為11bit時間碼標識與前執行時間一起記錄。這樣，在重放過程中，可以重建聲頻和時間碼之間的相位準確性。

這個系統本質上是由實時轉換為實時，這雖然比較複雜，但很有益處。錄製的前DAT碼是唯一的。任何專業的儀器都可以讀取並把它轉換回SMPTE/EBU幀速率。原始的時間碼幀速率可以忽略。重放的時間碼幀速率可以由重放硬體來選擇，通用的時間碼轉換方法是前DAT系統固有的特徵。使用前DAT格式中定義的標準演算法，不同的SMPTE/EBU時間碼可以成功地轉錄在DAT上。在理論上，任何型別的時間碼都可以轉換為前DAT時間。另外，時間碼和介面標準還包括輔助資料。例如，AET3介面包含通道狀態資料塊的資訊，而SMPTE/EBU介面同樣包括使用者位元。前DAT標準使用一個前二進位制包來記錄這個資料。IEC批准了在原始R-DAT標準中這一對時間碼的修改。

所有的專業錄音機都與使用者DAT標準相容。儘管通常採用的是一個四磁頭格式，專業的錄音機使用標準的DAT螺旋掃描。在錄製和配音過程中，先寫後讀功能提供了磁帶偏移的聲頻監測。在編輯中，可以檢測錄音機或播放器。聲頻資料和時間碼可以在集合模式中同時記錄，或者在插入模式中單獨記錄。啟動ID和程式數可以用先寫後讀取功能加入，能達到一幀的準確度。重放速度可以在±12。5%範圍內變化。插入是在穿梭模式下使用一個搜尋刻度盤，以高於或低於正常速度完成。數字的輸入/輸出，包括AES3、S/PDIF和SDIF-2介面。模擬連線透過平衡的XLR型別連線得到。時間碼和字同步輸入/輸出的連線，用於外部的同步。

SMPTE/EBU時間碼讀取/生成器，可使得錄音機能與外部影象同步訊號同步工作。錄音機能完成時間碼的同步跟蹤。在通常模式下，當接收到的時間碼鎖定時，重放自動開始。在穿梭模式下，錄音機連續地跟蹤，保持同步，而不受主時鐘變化的影響。錄音機可以鎖定參考訊號，例如SMPTE/EBU下降或非下降幀、EBU時間碼和影象同步訊號。當不使用影象裝置時，可以透過字時鐘從數字聲頻系統中得到同步訊號。錄音機可以有一個4Mbit的儲存器，使錄音機可以從零增長時間啟動。這個直接啟動特性在廣播和掃描中得到應用，可以透過RS-232C介面將錄音機置於計算機的控制之下。

2。2DVD

光碟記錄方式由於記錄密度高、訊號質量好，所以發展迅速，已從LD、CD、VCD逐步發展為DVD。DVD所採用的技術比所有其他資料儲存媒質更能讓電影製片商、程式設計師表達他們的創造性思維，讓使用者更能體會到前所未有的境界。對資訊記錄媒體而言，DVD在資料儲存方面具有其他媒質所無法比擬的容量和靈活性。

2。2。1概述

1。DVD的標準格式

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若按類別來分，DVD的標準格式共有6種，如圖2-13所示。其中BookA是DVD-ROM。

每種格式又進一步分為幾個部分：第一部分定義物理特性，第二部分定義檔案系統，其餘的部分定義各種特殊的應用和擴充。例如，第三部分定義影片應用，第四部分定義聲頻應用，第五部分定為VAN擴充。DVD-ROM、DVD-Video和DVD-Audio盤、ISO9660和ISO13346的有關內容。DVD-Video採用MPEG影片編碼標準和杜比數字聲頻編碼標準，DVD-Audio使用了多種聲頻編碼標準。

2。DVD的物理引數

DVD標準的第一部分定義了DVD光碟的物理標準，DVD-ROM、DVD-Video和DVD-Audio的光碟是一樣的，因此該部分適用於這3種格式。這些只讀格式有著相同的光碟結構、編碼、錯誤校驗等，對120mm和80mm的盤均適用。DVD盤使用凹坑結構來儲存資料，軌道間距為0。74μm，單面CLV軌速為3。49m/s，雙面為3。84m/s，最小凹坑長度只有0。4μm，最小/最大孔長為0。40/1。87μm。

DVD盤使用兩層0。6mm厚的基片，它們壓在一起，資料層夾在中間，使資料得到更好的保護。同時採用薄的基片，可以減少鐳射束跟蹤的錯誤，如圖2-15所示。當然，由於薄基片使資料面更靠近光碟表面，表面汙染不像CD那樣離聚焦很遠，這就要使用更有效的糾錯手段來補償。雙層結構使製造多樣化，產生了4種只讀光碟：DVD-5、DVD-9、DVD-10和DVD-18。當平均資料讀取速度為4。8Mbit/s時，它們大致的播放時間分別為133min、241min、266min和482min。4種光碟的容量分別為4。7GB、8。5GB、9。4GB和17GB。

單層單面的DVD-5盤只有一個數據層的面和一個空面。將兩個帶有資料面的層壓在一起形成一個雙面單層的DVD-10盤，需要翻轉光碟才能讀到另一面。DVD標準允許在一個面中有兩個層，一層貼在另一層下面形成一個只從一面讀取的雙層盤，這就是DVD-9。將兩個雙層面合在一起，即形成一個DVD-18盤。兩層之間由一種純淨的樹脂和一層極薄的半透明金膜和銀膜分開。

3。光碟的製作

在DVD光碟製造過程中，記錄鐳射將使用更短的波長。DVD基片較薄，在製造過程中需要精細的製造工藝。

製造雙面光碟時，兩層基片是獨立形成的，用熱熔黏合劑或紫外線-黏合劑粘在一起。也可以在單層基片塗上一層半透明物質，然後覆蓋上一層光聚合物，光聚合物由第二層基片製成並用紫外線照射使其硬化，當該層硬化後，再附上一層反射材料，這時便可以與第一層黏合在一起了，如圖2-17所示。該技術可用於製造另一些DVD-9盤和DVD-18盤。

2。2。2DVD-Video

DVD-Video是最早規定的DVD格式，可儲存一部5。1聲道的電影節目。DVD格式的設計符合StudioAdvisoryCommittee的建議，包括133min的數字影片節目、接近D1的廣播圖片質量、立體聲或多聲道數字聲頻、不同影面比例、多至8種的語言聲道、32種字幕、父母管理選項和版本保護特徵。

1。影片編碼

要將一部電影儲存在直徑只有120mm的光碟中並不是輕而易舉的事。為了能夠儲存一部電影節目，DVD-Video光碟需要有更高的儲存容量和輸出位元速率，以及更好的資料壓縮技術。雖然DVD-Video光碟資料層容量是CD的7倍可填滿整個單面單層的DVD盤。為了儲存133min的聲頻和影片節目，需要的壓縮率大約為60：1。為了達到這一要求，除了採用先進的壓縮演算法外，還要預先對資料進行一些過濾操作。

NTSCCCIR-601規定每線858點、每幀525線。

這些措施將位元率減小54%，當編碼電影時，還可以更有效一些，電影為24幀每秒，而DVD-Video為30幀每秒，這意味著轉換之後，每30幀中有6幀重複，它們不需單獨編碼。加起來，這種前處理使訊號位元率減小63%。儘管位元率只有100Mbit/s，還是需要進一步壓縮，例如，將一個133min的電影置於一個單層單面盤上時，平均壓縮率仍需達到21：1。

MPEG-2影片壓縮演算法充分利用了人的視覺特性，將冗餘的、不能感知的資訊丟棄，不進行編碼。對單獨的幀以及一系列的幀之間作精確的分析，將大於95%的影片資料忽略掉，而對影象並沒有明顯的影響。

MPEG-2編碼的一個重要方面是它變化的位元率，有些影象資訊比其他的影象資訊量大，因此MPEG-2允許不同的位元率。編碼運動影象資料所需要的位元率在不同的場景下有很大的不同。例如編碼一個在靜止的背景中運動的物體，只需比較低的位元率，編碼一個快速運動的場景，複雜變化的影象需要更高的位元率。

DVD-Video最大輸出位元率。影片節目以4：2：0分量逐行掃描形式儲存，影象解析度為720×480。在MPEG-2演算法設計中已經考慮到，只要稍微改變解碼演算法就可以與現有的解碼器相容。DVD-Video的特性如表2-3所示。

2。聲頻編碼

DVD-Video標準的聲頻部分，同時提供多聲道和立體聲聲道。DVD-Video可使用8個獨立的聲頻資料流。它們可以是1～8個聲道的線性PCM，這對光碟而言是可選的，而對播放器而言是必需的。DVD-Video光碟上最大線性PCM位元率為6。144Mbit/s。當然，增加聲頻位元率就要減少影片位元率。

3。播放特點

DVD-Video格式最多支援32個子影象流。子影象是加在影象上的圖片檔案，一般用於字幕、專題或其他文字。子影象可以捲起、放入，並在不同的影象域變化。調色盤有16種顏色和對比度值，每個子影象流一次可以顯示4種顏色和4種對比度值。子影象資料是遊程編碼的每點2bit的點陣圖，每個位元速率為10kbit/s，子影象資訊可以由時間碼或使用者按鈕得到，可以產生圖片和簡單的動畫。

光碟和播放器中包含有地區碼標記，因此用播放器只能播放具有正確地區碼的光碟。例如2區的光碟，這樣可以使影片製造商對全球不同市場影片的上映進行控制。盤上的地區碼是可選的，播放器上也有相應的電路。光碟可以有多個地區碼，或者沒有地區碼，沒有地區碼的光碟可以在所有的播放器上播放。地理區域共分6個：加拿大和美國；日本、歐洲、南非及中東；東南亞及東亞，包括中國香港地區；澳大利亞、紐西蘭、太平洋島、中美洲、墨西哥、南美洲及哥倫比亞；俄羅斯、印度、非洲、朝鮮和蒙古；中國。此外，區域7保留，區域8用於國際區域。

2。2。3DVD-Audio

1。DVD-Audio格式

DVD-Audio格式定義了一種高質量聲頻儲存格式，它可提供範圍很廣的聲道、取樣頻率、字長及其他引數。儘管只是一個聲頻標準，它還提供了與影片及其他方面的協作。

DVD-Video格式可提供高質量聲頻，其最高的聲頻位元率為6。144Mbit/s，不支援最高質量級別。而DVD-Audio格式的最高位元率為9。6Mbit/s，可提供更高的質量。當然6聲道96kHz、24bit聲頻超過了這一最大位元率，並且使播放時間減少，因此需要選擇有損和無損的壓縮演算法來降低位元率，增加播放時間。

DVD-Audio與其他DVD光碟格式相容，與CD格式向後相容，提高了聲音質量，引入多聲道播放。另外，DVD-Audio採用了嚴格的反盜版措施。為了增大容量，DVD-Audio還提供無失真壓縮聲頻資料，可在單層資料面上儲存超過74min的高質量多聲道音樂。所有的DVD-Audio光碟必須包含節目的一個無壓縮或MLP壓縮的LPCM聲頻版本。為了有更好的靈活性以及與現有的DVD-Audio播放器相容，DVD-Audio光碟也可使用包括含有杜比數字、DTS或LPCM音道的影片節目。

DVD-Audio光碟有兩種：一種是AudioOnly光碟，它只包含音樂資訊，可以有靜止圖片光碟，它包含運動影片資訊，其格式為DVD-Video的子集。

2。編碼和聲道選項

DVD-Audio格式支援多種不同的編碼方法和記錄引數時只能播放兩個聲道。另外，對不同的聲道可設定不同的聲頻引數，如取樣頻率、字長等。

不同的編碼選項、取樣頻率範圍、字長、節目聲道，使播放時間很不相同。另外，光碟的層數也決定了播放時間。例如，在不同的記錄引數下，一個立體聲LPCM節目在具有一個數據層的光碟上可能播放422min或65min。與此類似，多聲道記錄的不同方法給出了不同的播放時間，見表2-5。MLP無失真壓縮使播放時間變長。MLP的壓縮率取決於被編碼的音樂，一般的壓縮比為1。85：1，差不多能使資料傳輸速率減半，在不影響聲頻質量的情況下使播放時間加倍。有失真壓縮演算法同樣也能增加播放時間。

高取樣頻率如96kHz和192kHz看起來似乎不必要，因為只有極少數人能聽到24～26kHz的聲音，遠低於48～96kHz的截止頻率，而大多數人聽到的最高頻率低於20kHz。因此，對平穩的音調，採用高取樣頻率的確沒有什麼作用。但是有人認為高取樣頻率可以提高雙耳的時間響應，使印象更明顯。例如，如果對每隻耳朵施以短脈衝，可以聽到15μs的時間差，這個時間差比48kHz兩個取樣點的時間差要小。一些人可聽出5μs的時間差，這與192kHz取樣的兩個取樣點之間的時間差一致。理論上，高取樣頻率可提高空間印象。因此，需要使用兩隻耳朵分辨48kHz和192kHz的兩個取樣記錄。設計者希望DVD-Audio標準能夠在保真度上有所改進，並在任何情況下，該標準不成為一個限制因素。

DVD-Audio光碟上的其他附加內容，包括藝術家名字、歌名、註釋、藝術家說明、傳記、影片以及因特網主頁。非實時的資訊記錄在資料區。支援兩個字符集，對歐洲語言為ISO8859-1，對日本語言為MusicShiftJIS，並可支援多種語言。在每一個磁軌上可附加一幅靜止影象，它們在播放音樂時可以產生像幻燈片一樣的效果。文字和聲音效果可以實時播放。其他的資訊對光碟是可選項，而通用的播放器則必須能對它們解碼。在一些情況下，播放器使用文字資訊來構成一個文字選單。

活動影象訊號也可以作為一個獨立的影片部分加入到DVD-Audio光碟中，它被定義成DVD-Video標準的一個子集。其限制條件是最多有兩個聲頻流，其中至少有一個為LPCM，而LPCM流最多隻能有6個聲道，並有嚴格的聲道指定。另外，沒有多故事、多角度、父母控制或區域控制功能。在DVD-Video中，PCM聲頻不是必需的，必需的是杜比數字。

3。光碟上的內容分佈

DVD-Audio光碟的內容分佈如圖2-18所示。卷描述一個盤面的全部內容。一個卷可以有9個組，一個組可以包括99個磁軌，一個音軌可有99個目錄。

表2-6為採用DVD-Audio格式的只記錄聲頻的光碟結構示例。此光碟共有2個組，組1有5個磁軌，組2有2個替代的磁軌。另外，每個組有2個選擇，磁軌3、4、5可使用向下混音。在該例中，組2的#2使用可選的編碼方式，每個組有一個或多個ATS，磁軌即ATS內的物件。

表2-7是DVD-AudioAV光碟的一個示例結構。在這裡，卷中只有一個組。它有5個只有聲頻的磁軌和2個AV磁軌。磁軌1和磁軌2有2個選擇。例如，磁軌1中#1為立體聲混音，#2為多聲道混音，磁軌6和7含有影片成分，磁軌是ATS和VTS內的物件。

DVD聲頻播放器類似的光碟，並將其作為一個可選格式。因此，一些播放器可同時播放DVD和SACD光碟。通用DVD播放器可播放DVD-Audio和DVD-Video光碟，規定必有的播放器功能有使用者轉換控制、組和磁軌的選擇以及磁軌搜尋，可選的功能有組搜尋、目錄搜尋、視覺化選單、隨機播放、高亮顯示。可視選單是DVD-Video選單標準的一個子集，用來選擇組與磁軌，並用於檢視多種語言及其他註釋與影象等靜止資訊。可視選單對聲頻播放器是可選項，而對通用播放器是必需項。

2。3MP3

MP3是國際影檢視像與聲音的編碼壓縮標準MPEG-1的第3層最佳特性的混合演算法。

2。3。1MP3播放機的特點與主要效能

MP3播放機最主要的特點是具有極高的資料壓縮率，可將聲頻資料壓縮到原來的1/10～1/12，音質基本與CD機的相似。MP3這種壓縮格式最初是在網際網路上被採用的，原因是經過WAV格式錄製的音樂節目，下載一首歌曲需要半個多小時，而MP3播放機由於壓縮比為1：10～1：12，所以下載一首歌曲只需要4～5min就可以。每分鐘的MP3播放檔案大小隻有1MB左右，對於與普通CD片容量相同的640MB的MP3音樂光碟，可以儲存十幾個小時的聲音檔案。如果採用256MB的FLASH儲存器，也可以儲存大約60首歌曲，播放5個多小時的聲音檔案。

此外，採用FLASH快快閃記憶體儲器的MP3隨身聽，由於沒有體積龐大的電動機、磁頭、鐳射讀寫機構等部件，所以可隨心所欲地做成各種形狀，使之具有極小的體積和重量、非常美觀的外形，並且使用方便、便於攜帶、不怕震動、無機械故障等。

MP3播放機的功能主要有兩種：一是播放功能，具有多種播放選擇，如順序播放、隨機播放、單曲迴圈播放、全部迴圈播放等；二是錄音功能，包括內建/外接傳聲器錄音、MP3/WAV格式的數碼錄音轉換等。除此之外，有些MP3播放機還具有某些特殊功能，如FM收音機、日記簿、電話簿、各種EQ模式等。

另外，MP3播放機都有USB介面，利用USB介面與計算機連線，可從網上下載MP3音樂或其他格式的音樂；也可以將CD片等各種音樂格式的檔案轉變為MP3格式的檔案傳送到MP3播放機中；並且可利用計算機按個人的意願進行MP3音樂的編輯、轉錄、製作等。

2。3。2MP3播放機的工作原理

1。MP3播放機的編碼器和解碼器

MP3播放機具有1：10～1：12的聲頻資料壓縮比，使位元速率下降為128～112kbit/s，其原因是採用了MUSICAM和ASPEC最佳特性的混合演算法，根據人耳的聽覺特性，去除了聲音中人耳本來就聽不到的聲頻資訊和冗餘，使聲頻資料得到了極大的壓縮，並且聽音的質量基本與CD機的相似。有關MUSICAM和ASPEC的編碼和解碼的具體演算法可參考有關書籍，而在聲音的音源PCM資料壓縮編碼中，採用的主要方法如下。

高階音響師速成實用教程（第3版）

中國錄音師協會教育委員會， 中國傳媒大學資訊工程學院，北京恩維特聲像技術中心

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