数字音响技术重点试题及答案

1.数字音响系统前处理中利用的几种方法及模拟-数字转换的过程。(a)强化高频分——预加重：信号中高频分量的峰值电平要比低频分量的低许多，从而，把高频分量按其所低值提升起来加以记录，大电平的非线性失真也不会变大多少，有助于相应地降低该频段的系统噪声。所以预先起提升作用的操作成为预加重。(b)截去通带外的分量——低通滤波器：又称为抗混叠滤波器，可以用来截取所要频带以上的频率成分。(c)减轻失真感——加以高频脉动噪声(dither)：由于二进制数来表示PAM波的振幅值时，都会产生量化误差，作为改善的一个方法，可以预先加上适量的噪声（高频脉动噪声）以减轻这种噪声所造成的失真感。模拟数字转换的过程包括：采样——保持——量化——编码。2.交织与去交织的概念及意义。由于误码有随机性错误和连续性错误之分，如果发生了连续性错误，则会集中地发生于某一局部而是该局部的信息大量丧失，因而极难纠错。为此而采用了交织。所谓交织是对一连串的数据集中地加以记录而把他们分散开来记录时所用的方法，通过先对数字信号进行交织处理再记录，连续性错误在解除了交织的状态下将变成一些个小的随机性错误，于是容易纠错或插补了。去交织就是把交织后的信号恢复成没有交织前的顺序记录的信号。3.尼奎斯特采样定理及量化噪声是如何产生的如果信号带宽小于采样频率（即奈奎斯特频率的二分之一），那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。高于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。量化是指振幅值的离散化，把振幅轴分为一个一个小区间，每个小区间指定一个代表值，而用它代表该小区间的所有振幅取值。于是就实现了振幅值得离散化。代表值和实际振幅值之差称为量化误差，表现为量化噪声。4.四种有效的量化噪声处理的方法，并简述其原理(a)高频脉动噪声：如果有不止一个采样进入了同一个量化小区间之内，量化噪声频谱就会受到信号频谱的影响而失去平顺性，成为令人不快的声音，在信号进入量化器之前对它加上振幅以均匀概率发生、且大于量化跨度的噪声(dither)。这样可使量化噪声频谱平顺化。此法的缺点是，它给量化噪声又加上了高频脉动噪声，因而提高了主观噪声电平。(b)噪声整形：对量化噪声的频谱加以控制的技术成为噪声整形。可以用以下三种方法来实现：预加重与去加重，误差反馈，频域中的比特分配。(c)过采样：在奈奎斯特频率以下的频带上发生的量化噪声总能量是由字长决定的，因而如果提高奈奎斯特频率，则在单位频段上的量化噪声电平就会变小。(d)超级比特映射：以对通带内的量化噪声频谱进行控制的噪声整形技术来降低主观量化噪声电平的超级比特映射方式有两种：一种是利用了等限度特性，另一种是除了等响度特性外，还利用了掩蔽效应。5.高效率音响编码？列出几种高效率编码的方法高效率音响编码是在尽量不使音质下降的情况下减小所使用的比特数，以使数字系统实现小型化、多信道化、多媒体化与低廉化。高效率音响编码不仅改变量化噪声频谱，对于信号本身也加以改变。高效率音响编码的几种方法：差分PCM，线性预测PCM，立体声编码，不等长码，矢量量化，非均匀量化。6.数字音响系统进行记录/重放的流程框图。模拟-数字变换编为可纠错码追加子码调制追加同步信号记录|重放接收|发出提取同步信号解调子码解读检错、纠错数字-模拟变换7.CD用的纠错码是哪种？简述它的编码器的六个组成部分。CD所用的纠错码称为交叉交织里德索罗门码（CIRC）。编码器由6个部分组成：(a)2码元延时：对偶数采样实施，一遍及是对应的序列地序列全部出错时也能通过C2编码器的编码加以检错而可以根基其前后字来进行插补。(b)分散化：为了取得最大的连续性错误插补长度。(c)C2编码器(d)交织：把连续性错误变成随即错误。(e)C1编码器(f)1码元延时：使相邻的码元离开，以避免发生在码元与码元交界处的错误成为两码元错误。8.采样保持电路是AD变换器的前级，但不是所有的AD变换器都要用到这个电路，逐级比较式AD和过采样式AD变换器哪个要用到采样保持电路？简述对采样保持电路的三个性能指标。逐级比较式AD需要用到采样保持电路。过采样式AD不需要用到采样保持电路。三个性能指标：(1)失调误差：也成为偏移误差，主要发生在输入输出缓冲放大器处。(2)捕捉时间：指从采样保持电路接到采样指令起、到输出电压已能对输入信号加以跟踪为止的一段时间，捕捉时间取决与缓冲放大器的响应速度、瞬态响应特性、模拟开电路的切换时间等。(3)平顶降落：指采样保持电路在对采样的电压值加以保持的过程中所产生的电压降落。9.CD重放的原理是什么？它被称为什么效应？CD重放的原理是，当照射到记录面的激光光束被反射时，反射光的偏振角会随着在磁性膜中记录的磁化方向而改变。称为克尔磁效应，其偏振角的改变量只有0.4左右。因此，所用的光学系统使用了偏振光束分离器，把偏振角的变化变换成与CD同样的光强变化后输出。10.数字化带来的四个特点。(a)二值的特点：以0，1这两个值来表现模拟信号的特点(b)把模拟信号变为不连续的编码的特点(c)能够忠实地传输的范围与不能够这样做的范围都很明确的特点(d)最后仍需变为模拟的特点11.数字音响系统后处理中利用的几种方法及模拟-数字转换的过程。(a)添加识别比特：必须加上表示头尾的识别信号。(b)添加纠错、补偿所需的检验比特：在使用过程中，磁带或唱片容易划伤，在放音时使所读取得数字信号产生误码，所以必须把误码所在的位置与长度检查出来加以纠错或补偿。(c)交织：为了防止连续性错误，把信号的顺序以一定的方法重排后记录，放音时再恢复成原来的顺序，重排的操作称为交织，复原的操作成为解交织，这样就可以把连续性错误给分成随机性错误。(d)调制：如果直接记录0和1，就有可能遇到连续的0和1，这样磁带的带数和唱片的转速会产生抖动，容易使0和1的数目被读错。有必要对所得出的脉冲波形以一定的变换规则进行改造，使1和0的持续时间不超过某一限度。模拟数字转换的过程包括：采样——保持——量化——编码。12.简述人耳听觉的三个性质，及如何利用这些性质来量化噪声。(a)等响度特性：使人听来声音的大小（响度）相同的声音的强弱（声强）的频率特性。(b)最小可闻阈：当声强不断地减弱时，最后就听不到了，这时的声级称为最小可闻阈，噪声的声级在最小可闻阈以下，就当然听不出来了。(c)掩蔽现象：当同时存在强弱不同的两种声音时，人耳听到的往往只是其中较强的一种声音而难于听到较弱的另一种声音。这种现象就称为掩蔽现象。把掩蔽效应用于缓解量化噪声时，利用的就是音乐信号可对量化噪声起掩蔽作用的这一点。要想使量化噪声不易被听出，可把量化噪声集中到(1)：信号能起良好掩蔽作用的频带，(2)：从等响度特性上看灵敏度低的频带中去，以减少它们以外的频带的量化噪声。13.什么是双重编码？简述双重编码的优点？将两种码结合起来使用称为双重编码，CD和DAT也采用了这一技术（都是对里德索罗门码加以双重化）。通过巧妙地选择两码（C1，C2）的序列，可以生成与出错情况相适应的、使用上能力很强的编码。双重编码就有以下优点：(a)码的最小距离为两码之积，纠错能力非常强。(b)两码能够相互提供表示出错位置的标志，从而使消失纠错成为可能，有助于连续性错误的纠正。(c)在纠错上，是只通过分别对C1、C2译码就取得了足够纠错能力的，而C1、C2本身则是码间距离小、从而是易于译码的，所以硬件可以做得较为简单。14.数字音响系统引入数字滤波器的理由是什么？数字滤波器按结构可以分为哪两类？数字音响引入数字滤波器的理由主要有两个：一个是为了减轻模拟滤波器的负担，改善音质与改善相位特性，二是因为如果没有滤波器，则过采样式AD、DA变换器也就不存在了。按照数字滤波器的结构可以分为两个类型：有限窄脉冲响应(FIR)和无限窄脉冲响应(IIR)滤波器。FIR滤波器能够做到绝对的稳定与理想的线性相位特性，滤波因素与窄脉冲响应为一一对应的关系。IIR滤波器的特点是能够以远低于FIR滤波器的阶数给出陡峭的滤波特性。15.列出几种常见的DA变换器。权电阻式DA变换器，权电流源式DA变换器，等电流源+输出R-2R梯形网络式DA变换器，分段译码器式DA变换器，DEM式DA变换器，级联积分式DA变换器。16.说明非均匀量化技术？解释瞬时压扩和准瞬时压扩的概念？非均匀量化技术是在量化时利用了信号的性质与听觉的性质：作为信号性质利用的是信号以取小振幅时居多这一点；作为听觉性质利用的是信号振幅很大时即便量化噪声较大也会因掩蔽效应而难于听出这一点。非均匀量化的基本做法是振幅越小就把量化跨度也取得越小，由此可以做到，信号电平越低，量化噪声就越小。瞬时压扩：对每一个采样都改变一次量化跨度。准瞬时压扩：分别把不止一个采样归在一起改变一次量化跨度。17.数字音响系统的特点有哪些？(1)形小体轻化：数字信号能够以很高的密度记录在唱片与磁带上，所用的电路又易于LSI化，从而实现了唱片、盒式磁带与唱机的形小体轻化。（2）操作性的改善：通过在数字信号的间隙插入控制信号使得唱机的自动操作以及快速的访问成为可能，从而改善了操作性。（3）低价格化：只要进行必要的标准化工作、确立了一个系统的地位，就能够通过LSI化来实现低价格化。（4）多功能化：由于除音响信号外还能够把图像、数据等信号同时记录到同一媒体上，从而可以渗透到计算机外存、电子出版等新的领域中去。