数字文化中的视觉信息，表现形式一般包括字符、图形、图像、动画、视频等。数字文化的再现通过各种显示器件、显示设备、显示系统完成，其质量优劣通过视觉感受因素的各种参数衡量。大画面、多彩色、高亮度、高分辨率的大屏幕显示越来越多地应用在数字文化再现中。数字文化中的图像、符号等内容也可通过打印的方式再现。尤其是最近快速发展的3D打印技术，为数字文化的再现提供了一种生动的方式。......
2023-10-17
声音的再现与文化与科技融合初探
【摘要】：非线性失真是由于振动系统的振动和信号的波动不完全一致造成的，在输出的声波中增加一新的频率成分。普通双声道立体声有左、右两侧声音，环绕立体声可产生围绕感和扩展感的音响效果。Digital Theater Sound标准采用线形预测和自适应小波编码，减少声音数据冗余度的同时保留了尽可能多的原声，压缩比可达4∶1。声学设计[2]在声音的真实再现中地位重要，可以在声学方面对声音再现环境给予规划和建设。
早期的声音再现是通过喇叭状腔体放大声音实现的，如留声机，后来通过简单的扬声器来完成声音的再现，随着立体声概念的出现，能够通过扬声器表现出声音的方向和深度，获得更真实的声音再现。
《电声辞典》中将扬声器解释为能将电信号转换为声信号并辐射到空气中的电声换能器件。依据扬声器工作原理，分为动圈式（电动式）、电容式（静电式）、压电式（晶体或陶瓷）、电磁式（压簧式）、电离子式和气动式等类型。动圈式扬声器使用最广泛，如纸盆扬声器和号筒扬声器等。其工作原理基于法拉第定律，在交变音频电流产生的磁场作用下，音圈受力并带动纸盆震动，推动空气发声。
动圈扬声器由振动系统、磁路系统以及辅助系统组成。锥盆截面有直线、抛物线和指数形，其中抛物线形锥盆适用低频声音，指数形锥盆适用中高频声音。折环对振动系统进行轴线定位，其形状直接影响扬声器的性能，和定心支片一起决定谐振频率。
扬声器的主要性能指标[1]有声压级、有效频率、功率、额定阻抗、指向性以及失真度等。其中声压级用于标明扬声器的效率，日本工业标准JIS C553系列标准中，通过在自由场中输入1瓦特的信号，在参考轴线1米处测量200Hz、250Hz、300Hz、400Hz的声压级平均值。有效频率通过扬声器的频率响应曲线决定，通常的有效频率是20Hz至20 000Hz。扬声器的功率有额定噪声功率、长期最大功率、短期最大功率等指标，具体定义可参考国家标准《扬声器主要性能测试方法标准GB－T9396（1996）》。扬声器的额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗，一般是音圈直流电阻的1.2倍至1.5倍，动圈式扬声器的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。指向性用来表示扬声器在自由空间各方向辐射的声压分布特性，频率越高指向性越狭，纸盆越大指向性越强。失真指不能把原来的声音重放出来，包括频率失真和非线性失真，会破坏原来高低音响度的比例，改变原声音色。频率失真指对某些频率的信号放音较强，对另一些频率的信号放音较弱。非线性失真是由于振动系统的振动和信号的波动不完全一致造成的，在输出的声波中增加一新的频率成分。
另外，采用偶极磁路结构的带式扬声器，在高保真领域广泛应用，具有宽的水平指向性、相位失真小、平坦的频率响应等特点。
进行声音再现时，录制的声音经处理放大后，各种声音如从一个扬声器发出，由于人类有能通过双耳间的音量差、时间差和音色差判别声音方位的能力，原声的空间感不复存在，若恢复原声的空间感，需要立体声技术。立体声技术不仅是声音的重放，也包括声音的记录。(www.chuimin.cn)
立体声使用两个或多个独立的音效通道，直达声、混响声和有效反射声相互作用。普通双声道立体声有左、右两侧声音，环绕立体声可产生围绕感和扩展感的音响效果。通过环绕立体声，能够区分前、后、左、右的声音，可使空间声源由线扩展到整个水平面。
环绕立体声的形成可以通过四声道或多声道系统，把原声信号不加任何改变地传送和重放，如在声源的前、后、左、右四个方向上进行四声道声源采样，分别在前、后、左、右四个扬声器上播放，以重现环绕声音响效果。环绕立体声也可通过环绕声处理电路对双声道立体声进行加工处理，通过多个扬声器播放进行模拟，有模拟式延迟混响技术和数字式延迟混响技术。另外，编解码环绕声是将原多声道采样信号编码到两声道信号中，重放时通过解码器还原出原声道，经多只扬声器放音，形成环绕立体声场。
环绕立体声标准有Dolby AC－3、Dolby Pro LogicⅡ、Digital Theater Sound等标准。Dolby AC－3标准将5个全频段（3Hz～20 000Hz）的音轨和一个低频段（3Hz～120Hz）的音轨通过压缩编码为一个数据流，其压缩算法将人耳不敏感的声音删除，为有损压缩，压缩比可达10∶1。Digital Theater Sound标准采用线形预测和自适应小波编码，减少声音数据冗余度的同时保留了尽可能多的原声，压缩比可达4∶1。
用于声音再现的设备统称为音响设备，包括播放设备、拾音设备、模拟调音台、数字调音台、数字音频媒体矩阵、AV数字管理中心、处理器、均衡器、压限器、分频器、激励器、延时器、效果器、反馈抑制器、音箱或扬声器、功率放大器、连接线、电源等。
声学设计[2]在声音的真实再现中地位重要，可以在声学方面对声音再现环境给予规划和建设。声学设计需要考虑多种因素，经过多次测试和修改才能达到要求。需要考虑的有混响时间的长短、环境的频率响应、驻波、颤动回声、声聚焦等声学问题。声学计算机仿真可以通过输入准确的建声数据，对厅堂建筑进行声场分析和音质参量计算，得到声场的声学特性。
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