影碟机原理与维修(九)数字音频信号处理原理
CD、VCD、DVD视盘机都是数字信号处理器,VCD和DVD在数字信号处理的基础上,还要进行数据压缩。本节讨论数字音频信号处理的基本原理,它是各种视盘机的理论基础。
一、模拟信号的数字化
在处理数字化音频信号时,编码过程中需要把模拟信号转变为数字信号,然后进一步加工处理;解码过程中则需要把数字信号转变为模拟信号。解码是编码的逆过程,编码过程主要进行信号的取样、量化和数字编码等处理。
1、取样
所谓“取样”,是将具有连续波形的信号按一时间间隔Ts(称取样周期),取得脉冲性信号,即将图2.1.1(a)所示信号波形,转变为2.1.1(b)之信号波形。此时所得脉冲波形称为PAM信号(脉冲幅度调制信号)。
理论证明:取样信号的取样频率fs(Ts周期的倒数)应为该模拟信号上限频率的2倍以上,才能确保解码重放时得到不失真的复原;若取样频率fs值过低,在重放信号时将发生频率重叠效应,即取样频谱与被取样频谱出现重叠频率区。如果这样对音频信号进行取样的话,音频取样信号的频谱将与原音频信号频谱发生混叠区,它将造成在重放该声音时会引入干扰。
模拟音频信号的上限频率取20kHz,在数字音频技术中,取样频率fs应大于该值2倍以上。经研究选取fs=44.1kHz。若取样频率取该值,则重放声音信号的最高频率允许达到22kHz,这对提高声音的保真度非常有利。为了防止发生频率重叠现象,在数字信号处理系统的输入端、输出端,经常设置上限频率为20kHz的低通滤波器,输出端滤波器还兼有平滑滤波作用。
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