音频信号的种类及其质量特性

音频信号的种类及其质量特性

作者:辽宁广播电视传输发射中心二O三台赵军

数字技术的发展突飞猛进，电视伴音的数字技术也有了长足发展，现就声音方面所涉及的技术知识做一简要介绍。

目前，大部分使用的电声器件都是以模拟方式工作的。传声器输出的是模拟音频信号，扬声器需要的激励信号同样是模拟音频信号。器件的客观情况，决定了音频信号的数字化只能是其传输系统的中间环节。但由于其具有极好的保真度和极强的抗干扰性，所以在数字音频没有进入数字电视之前，就开始了探索研究，并取得了一定成果，已经在传统的音响系统领域得到了广泛应用。现就两方面做一介绍：

一、音频信号的种类

1.按声音传递信息内容区分

人耳可以听到的声波信号的频率范围为20~20KHZ。按声音传递信息的内容不同，音频信号可分为3种类型。

(1)波形声音

波形声音是指声波振动产生的声音。显然，波形声音实际上已经包含了所有的声音形式。

它可以成为人们理解声音的最一般形态，就好像可以把各种类型图像都理解成像素点阵图一样。

(2)语音

语音就是指人讲话的声音，特点就是包含有丰富的语言内涵。传送语音信号的基本要求是既能听清语音的内容，又能辨认出讲话者是谁。

(3)音乐

音乐与语音相比内容更丰富、所占频带更宽，同时表现形式更为规范，也可以说是符号化了的声音，乐谱就是音乐的规范表达形式。也就得出，传输音乐信号对系统的要求有多高，难度有多大。也是最高、难度最大的。

2.按声音所占的频带区分

从音频信号所占的频带、数字化时的抽样频率及量化的比特数不同，音频信号可以分为4类。

（1）窄带语音

窄带语音又称电话频带语音，信号频带为300~3.4KHZ,带宽为3.1KHZ,既能听清语音的内容，也能分辨出讲话人是谁，主要用于各类电话通信。数字化时抽样频率常用8KHZ，每个样值以8bit量化，数码率为64bit/s。

（2）宽带语音

信号频带为54~7KHZ,能提供比窄带语音更好的音质，常用于电话会议、视频会议等。

数字化时抽样频率多为16KHZ。

（3）数字音频广播（DAB）信号

信号频带为20~15KHZ，有较好的音质，主要用于声音广播和电视伴音广播。数字化时抽样频率常用32KHZ。

（4）高保真立体声音频信号

信号频带为20HZ~20KHZ，为人耳听觉的全部频带故称为高保真，用于DVD、VCD、CD、HDTV伴音等。数字化时抽样频率用44.1KHZ或48KHZ，每个样值16bit量化，

数码率最高为768bit/s（单声道）。

二、声音的质量特性

目前，对音频的质量评价主要在音调、音强和音色三个方面。

1．音调

音调是指声音的频率。频率高则音调高，频率低则音调低。另外，声音的质量高低还与频率范围紧密相关。一般来说，频率范围越宽，声音的质量越高；对语音来说，其可懂度清、晰度和自然度越好；对比音乐来说，其保真度空间感和音响效果越好。

2.音强

音强即音量，又称响度。它与声波的振动幅度有关，反映了声音的大小和强弱。声波的振动幅度越大，声音的强度越高，声音越大。

3.音色

音色体现了声音听起来的优美程度。自然界中的大部分声音一般都不是纯音也就是单一频率的声音，大多是由不同频率和不同振幅的声波组合起来的一种复音。在复音中最低的频率成分称为该复音的基音或基频，是决定音调最基本的因素；复音中的其他频率成分称为泛音或谐音。基因和泛音组合起来，就决定了特定声音的音色或音质。人耳朵辨别不同声音的能力相当强，其主要根据就是各种声音的音色不同。如果某个特定的声音中的谐波成分在传播过程中有所损失或彼此之间的幅度发生变化，就有可能改变原声音的特征，导致走调或称畸变，影响声音的听觉效果。

顺便指出，电视中的伴音在传输中不能有中断现象。因为图像在传输过程中如果出现中断，就可以一直保持静态画面。如果时间短暂观众就注意不到。但是，声音如果出现停顿，可能就会产生信息的突变甚至丢失，或者出现声音和图像不同步的现象。观众对声音的停顿往往是灵敏的。

参考书籍：《数字电视原理、传输与技术》《数字电视原理与应用》