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消費性設備音效技術的應用與發展

時間:2019-06-10 17:57來源:網絡整理 作者:管理員 點擊:

消費性設備音效技術的應用與發展


一般被籠統地解釋是聲音的質量,其實在眾多技術中,音質包含了三方面的內容,分別為:聲音的音高(音效的強度和幅度)、聲音的音調(音效的頻率或每秒變化的次數)、聲音的音色(音效泛音或諧波成分),這么解釋對許多人來說,還是非常空洞的概念。

兼具個人化與獨特性的聲音技術

在過去幾年中,由于消費性及家庭用相關電子產品表現與成長,在市場中受到相當程度的矚目,進而造就了包括:數字訊號處理技術、音效編碼技術、數字內容儲存,甚至是無線通訊等技術的表現受到矚目,藉以滿足消費者日益提升的期望。而不論新的產品、新的服務、新的技術,或者是新的市場商機陸續涌現,雖然聲音內容與收聽方式,尚在未定之天的市場混戰中,不過其中的幾項音效技術與市場已漸漸顯露出耀眼的光芒。

甚至,有越來越多的消費者為了追求獨特性,已經開始要求個人所使用的音效設備能具有自行創建獨特性的多媒體娛樂音效,因此商業化的媒體及節目將受到巨大的影響,新興的音效設備與功能便孕育而生,包括:可隨時連結無線、有線網絡,甚至在小型語音郵件、電話會議等設備的應用,能進一步將顯示屏幕整合為具有聲音效果的揚聲設備及麥克風的附加功能。

在多聲道音效與視頻等多娛樂系統中,其揚聲設備數組設計將可取代過去線材的不便性,甚至揚聲設備的數組化設計技術,還將促使真正的雙顯示電視系統的誕生,也就是在收看電視時,左右兩側收視者更可以收聽到不同聲道所播放出來的音效。另外,數字高畫質電視也將有機會整合到視訊會議及顯示等特性,并結合波束形成麥克風或揚聲設備數組,為1個到多個用戶提供最佳化的音效清晰度。

一般來說,在視聽設備中分布2個或多個麥克風,其數組效果不旦能夠提升音效清晰度,還可降低背景噪音可能造成的干擾,若將該技術大量應用到消費設備,如:手機、個人計算機、家庭音效系統與視頻系統中。而揚聲設備的數組設計方面,還可以用在小型而集中區域里,就像展場中的展示室、說明室中建構聲音錐區,同時,使用者還可以透過此數組建構一個安靜錐區,藉以降低集中區域中的干擾噪音。

從聽見聲音到享受聲音

這幾年來,數字訊號處理器(Digital Signal Processor;DSP)在消費市場中的電子產品應用,其影響力大舉進入人們的生活。由于生活質量的提升,對于音效的需求,已漸漸從單純的聲音聆聽升級為聽覺上的享受。其中,由于DSP所具備的強大功能,且具備彈性化設計、精確、抗干擾強、設備尺寸小、低成本與高效率的音效技術,讓眾多消費性等音效設備提升到另一個更高的層級。這都是因為日以精進的技術,不但可以讓產品性能獲得提升,更使得未來的數字訊號處理器,除了能夠支持多聲道,達到精密級的處理演算技術之外,更可以整合揚聲器與麥克風設備,再經過持續改善使其成為具有高效能的演算技術,將可自動搭載到不同的收聽環境;換句話說,就是在不同場所的應用,加強音響的音效功能與提高效果。比方說,在舒適、具臨場感的家庭視聽中,可以讓最真實的聲音效果呈現在獨立性較高的家庭劇院中;又或者可以透過耳機設備讓使用者感受到有如劇場般的真實效果。

因此,以上述的應用角度來看,數字訊號處理器便能依照收聽區域的大小變化,便可自動進行調整的功能,并廣泛地支持自動調整音效效果,例如:背景聲音、回聲、聲音反饋(Feedback),以及實體揚聲器與transducer的實時調整,藉此改善聲音環境中多項音效等娛樂設備,使該產品的播放音質獲得最佳化狀態,而在音效訊號部分也具有修正功能,提供數字擴大器高質量、高穩定性及可重復之執行效能。相信在不久的將來,數字訊號處理器能夠針對特定的應用環境,自由地選擇揚聲設備還是耳機設備,再經過精密的演算之后,根據所得到的數據實時調整播放音效的聽覺效果。

編解碼左右聲音優劣好壞

MP3格式可能是目前最主流的數字式音效編碼與播放格式,其基本原理是依據人類耳朵對音效失真的敏感程度來進行最佳化的壓縮,再進一步過濾人耳聽不到的訊號成分,最后編碼成為「MP3」檔案格式。另外,其它還包括,MP3Pro、AAC、ePAC、AC-3、Ogg-Vorbis,以及WMA等音效編譯碼,大都是采用類似的perceptual subband技術,這與MP3在數據壓縮比及改善音效質量方面有很大的不同,因此這更需要快速的處理器,以及更為復雜化的編碼技術。

基本上,設計者為了加強光盤片音效式收音機的音效質量,大都是采用編碼器達成12:1至 24:1的大小壓縮比,并將輸入的仿真視音頻訊號轉變成MPEG-IV格式的實時IP數據流的設備,可以實現高質量的視音效編碼,滿足使用者對于音效的要求。另一方面,使用者通常將這些編/譯碼器的質量與 CD 播方質量進行相互比較。編碼器制造商將光盤級質量定義為—聽者無法將其與光盤音頻區分的質量。

在合成音效編碼部分,也就是結構音頻(structured audio;SA),但實際上則為電子樂器的數字接口 (MIDI),用在控制樂器(如:合成器)的業界標準通訊協議,并結合數字音效與使用結構音效記分語言的命令(Simple Authentication and Security Layer;SASL)。音效結構管弦樂器合成引擎支持播放大多數(若非全部)樂器聲音。聲音內容進行分別壓縮后,在回放過程中利用合成管弦樂進行同步處理,繼而播放音樂。

由于大多數聲音數據為合成數據(SA管弦樂文件指令與MIDI 文件指令類似),SA 文件大小以及壓縮比接近100:1。由于回放設備將歌曲重混音,設備還能根據收聽環境選擇理想的混音方式。比方說,運用在家庭環境中的音響設備,大多采用 5.1 杜比數位訊號或DTS音效,若是攜帶式屬于個人收聽的設備則運用了耳機混音器,在車內則使用4聲道混音器。由此可見,不同的應用場所有不同的音效設計。

個人3C等消費品也要有杜比音效

在電影市場奉為音效龍頭的杜比(Dolby)除了在電影市場中叱咤風云之外,近來在消費性產業中也頗有斬獲,具有杜比標志的解決方案,將有助消費性產品開發具有終極杜比音效功能的產品,優化消費者的娛樂體驗。由于「數字Plus」及 「MLP無耗損」的壓縮技術,不僅可以提供更優異的性能,進一步廣泛地應用在消費市場中的音效、汽車、個人計算機以及游戲市場中。

Dolby Digital Plus作為Dolby Digital次世代的拓展技術,也是一項復雜度且適用性較高的音效編譯碼技術,專為音效與視頻廣播及音效存儲系統而設計。由于Dolby Digital Plus廣播具有高效的傳輸速率,在5.1 聲道音頻傳播速率小于 320kbps,并能夠搭載至少 8 個多聲道音效節目,同時Dolby Digital Plus還能夠在單一編碼位流支持多種語言。因此,可以杜比 MLP無耗損壓縮技術稱之為多聲道、立體聲 DVD音效的核心技術之一。

當使用者的音樂儲存在MP3播放產品中,而影音是大眾行動裝置的主流,由于儲存成本逐年降低,各式儲存媒介的容量不斷提高,而朝向小型化與高容量發展。在儲存的數字訊號內容方面,如:家用DVD錄像機及 MP3 播放器能夠協助使用者建構屬于個人化的內容,不受任何商業廣告打擾的無線電臺,而因特網的應用也將依照使用者的需求,進而傳遞所需的數字內容,以及提供與目前廣播媒體性能相當的數字音效/視頻系統。

理論上音效信號的編碼技術是根據心理聲學原理為基礎,運用人類聽覺上的心理特性,讓人們能夠感受到的聲音訊號完整的記錄下來,進一步達到減少數據儲存量避免降低音質為最主要目的。雖然MP3的聽覺效果無法與CD、MD相比,但已經開始有越來越多的使者者對MP3的音質還是相當要求的。因此,不僅在購買時要選擇音質較好的機器,更喜歡在購買后對產品內置的音效加以細化的調節。

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