音頻數(shù)字化研究

孫童真

摘要：

音頻記錄保存著我們的文化并讓我們享受著各種藝術靈感和娛樂，在記錄人類創(chuàng)造力的所有介質(zhì)中，音頻記錄經(jīng)歷著顯著的激進變化。而“數(shù)字化革命”給消費者和圖書館藏帶來了新的音頻格式，圖書館和檔案館都同時面臨著機遇和挑戰(zhàn)。

關鍵詞：音頻數(shù)字化；生產(chǎn)流程

一、模擬音頻原理

聲音信號可以分解為各種頻率正弦信號的疊加，這種信號稱作模擬信號，其信號的幅度或頻率，隨時間作連續(xù)變化。音頻信號可以分解為在時間和幅度上都是連續(xù)的模擬信號。模擬音頻技術是將音頻信號通過模擬方式記錄、傳輸和重放，即利用電流（或電壓）的大小變化來“模仿”聲音波形。早期的錄音設備，如滾筒錄音機，就是將聲波壓強刻錄在石蠟滾筒的聲槽里以對聲波的高壓和低壓或音波的振幅進行模擬，因此我們稱之為模擬錄音設備。

二、音頻數(shù)字化生產(chǎn)流程

（一）數(shù)字化的基本流程

一個基本的數(shù)字格式轉換過程通常包括四種設備：一個模擬音頻重放設備、一個模數(shù)轉換設備（AD）、一臺處理數(shù)字信號的電腦和一個數(shù)字文件存儲設備。一個混合設備，例如音頻混合板，可以用在模擬音頻重放設備和模數(shù)轉換器之間，用來連接系統(tǒng)的多個模擬音頻重放設備。然而，這對保存音頻是不利的，因為信號通路上的任何多余設備都可能給音頻信號帶來負面影響。

音頻軟件程序，例如Pro Tools， Sound Forge， 或者 Adobe Audition（以前的Cool Edit Pro），還有其它一些，它們可以使用戶對音頻文件進行如下處理：調(diào)節(jié)音量、跟蹤、頻率均衡處理、降低噪音處理和壓縮處理。這些處理都有助于加強原始文件并創(chuàng)建文件的副本。數(shù)字音頻文件可以以很多格式存儲，通常有WAV、AIF和MP3等音頻格式。應該注意到WAV和AIF是非壓縮文件格式，而MP3是一種壓縮格式，非壓縮的格式可確保最高的音頻保真度。在通常使用過程中，另外應該考慮到WAV、AIF和MP3音頻格式并不開放源代碼，它們的格式分別歸屬于微軟，蘋果，以及弗朗霍夫?qū)W會。

最后一步是將數(shù)字音頻文件寫入數(shù)字存儲器。通常利用的存儲介質(zhì)一般包括CD/DVD的組合；外部硬盤、包括RAID硬盤存貯系統(tǒng)；和磁性數(shù)據(jù)磁帶備份系統(tǒng)。

（二）生成數(shù)字化錄音

隨著數(shù)字化音頻技術的迅速進步，數(shù)字化錄音開始出現(xiàn)。對生成數(shù)字化文件有許多的優(yōu)勢，包括高端系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)聲音質(zhì)量，使數(shù)字音頻文件立即使用的能力。

在過去幾年里已有三種類型的數(shù)字化音頻生成系統(tǒng)涌現(xiàn)于市場上，每種都有各自的優(yōu)缺點。高端式模塊化的系統(tǒng)通常包括配有CD/DVD刻錄機的便攜式電腦；一種外部緊湊的模數(shù)轉換器可做混音器或高品質(zhì)內(nèi)部聲卡來使用；存儲文件用的硬盤；還有麥克風等其它輸入設備。中層系統(tǒng)是獨立的單元，所有的組件都安裝在一個裝置中。起初主要用于音樂表演現(xiàn)場的現(xiàn)場錄音和音樂CD制作，現(xiàn)在用于播客。低端系統(tǒng)是典型的小型手提式記錄裝置，雖然nagra和索尼都制作手提式裝置但卻生產(chǎn)中層系統(tǒng)。

檔案機構進行數(shù)字化時推薦使用模塊化的高端系統(tǒng)。這些對16bit和24bit的量化位數(shù)，44.1or96kHz的采樣率的音頻文件都是有好處的——通過數(shù)字生產(chǎn)系統(tǒng)提供高品質(zhì)音頻；作為音頻編輯工作站，以及可以輕松更新的軟件；基于其模塊化的性質(zhì)，可以較為容易地更新硬件；同時還可以作為一個獨立的電腦工作站。其缺點是成本高，體積大；在組裝、運轉和維護中需要專門技術；由于專業(yè)化的出現(xiàn)，可能會對主題（subjects）有影響。

中層綜合錄音系統(tǒng)有先發(fā)優(yōu)勢，具有較小的自成一體的錄音系統(tǒng)，許多還有CD刻錄硬件；而且價格也比模塊化高端系統(tǒng)便宜。其不利的一面是：他們只能提供有限的采樣頻率和量化數(shù)據(jù)位數(shù)，大多數(shù)記錄只在16-bit的位數(shù)；文件存儲在專有的媒體上；而且硬件和軟件很難更新。請注意，隨著高采樣率和高量化數(shù)據(jù)位數(shù)的發(fā)展和在市場上的發(fā)布，隨著存儲媒體的發(fā)展，這種可寫式的中層錄音技術正在迅猛發(fā)展。

低端小型手提式數(shù)碼錄音設備是不建議用于生成數(shù)字化音頻的。它們有很多缺點，包括文件以壓縮方式存儲，往往是專有的格式；用戶經(jīng)常采用的內(nèi)置麥克風質(zhì)量極差；它們很容易快速老化；而且它們的音質(zhì)不能與高端和中層的系統(tǒng)相比。它們的優(yōu)點是價格便宜；小而輕便；無需安裝時間；而且容易學習。據(jù)我們了解使用這種設備已經(jīng)是很普遍的。建議從這些設備得到的音頻文件及時轉換成標準的WAV或AIF文件，這樣就可以納入標準組織的數(shù)字存儲系統(tǒng)。

三、結論

在新的音頻技術的發(fā)展和取代舊技術的過程中，我們可能失去近十年的語言和音樂記錄，這些記錄不僅有巨大的商業(yè)價值而且是記錄我們是誰、我們的感受、以及我們?nèi)绾误w驗世界的文化試金石。目前，無論是音頻工程師還是設備方面都適宜進行音頻轉換，以及陳舊的模擬錄音都可以進行數(shù)字化。但是，這不會真正的長久。如果關鍵的技術知識不能傳承下來，在未來的二三十年中將有上千份的音頻記錄從人們的生活中消失。無論是現(xiàn)在還是將來，能夠把在音頻歸檔和音頻工程方面的經(jīng)驗與同行共享是至關重要的。

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【作者單位：鄭州大學西亞斯國際學院】