3.1 数字音频硬件

数字音频技术中显而易见的是硬件部分，这是与技术有关的物理装置，硬件技术是数字音频技术中有形的部分，数字化技术的诞生都是从硬件的开发与发展开始的。数字音频制作系统的硬件包括拾音设备、模拟/数字信号转换设备、数字音频工作站、监听回放设备，以及相关的其他设备、MIDI设备等。

3.1.1 拾音设备

拾音设备是指传声器，俗称话筒。话筒是一种换能设备，它的主要功能是将声音的振动信号转换为电信号。

拾音是整个数字音频制作过程的第一环节，拾音质量的高低直接决定最终完成作品的质量，后期的各类信号处理手段只能对声音质量起到一定程度的提升，但并不能弥补前期拾音造成的缺陷。因此，拾音设备的品质至关重要。

话筒的种类繁多，根据声电换能的方式不同可分为动圈式、电容式、压电式、半导体式和碳粒式等；根据话筒输出的信号类型可分为模拟信号和数字信号两种；根据话筒的指向性不同可分为心形指向、超心形指向、8字指向、全指向和超指向话筒等。在专业领域使用最为广泛的是动圈式和电容式两种。

1.动圈式传声器

动圈传声器的优点是结构简单，稳定可靠，无须电源供电，使用方便，输出阻抗低，固有噪声小，价格便宜。缺点是灵敏度较低，容易产生磁感应噪声，其频响和音质一般也要比电容传声器差一些。因此，它常被用于现场人声和大声压级声源的拾取。常用的动圈话筒如图3-1和图3-2所示。

2.电容式传声器

电容传声器的最大优点是灵敏度高，频率响应宽，动态范围大，音质优美，是音乐和语言录音中最常用的传声器类型。缺点是价格偏高，使用时比较娇气，工作时需外加48V～200V幻象供电，在野外作业时不方便且价格较贵。目前比较著名的电容话筒品牌有：Neumann、AKG、Rode、Sennheiser、Schoeps和DPA等。常见的电容话筒如图3-3～图3-5所示。

话筒的指向性是指由入射声波与传声器主轴角度的不同而产生的频率响应及电平变化特性。只有在传声器的指向范围内，声音的频响和电平才是良好的。5种话筒指向性示意图如图3-6所示。

3.USB数字信号话筒

与传统模拟话筒不同的是数字话筒，它能够直接输出数字脉冲信号，使得计算机可以直接处理音频信号，这无疑大大方便了声音的处理与制作。USB话筒其实就是在普通话筒的内部增加了一个模/数转换的电路，将原来由声卡完成的模/数转换工作转移到了由话筒的内部芯片来完成，再由USB接口通过USB连线直接将数字信号送至计算机。

USB数字话筒结合了USB设备即插即用、热插拔和可供电等优势，又继承了数字话筒不易受干扰的特征，且价格低廉，成为了录音爱好者的新宠。常见的USB数字话筒如图3-7所示。

3.1.2 模拟/数字信号转换设备

模拟/数字音频信号转换设备主要是指声卡。声卡的主要功能是实现模拟信号与数字信号的互换，一方面，它可以把来自传声器、磁带和合成器等的外部模拟音频信号转换为数字信号传输到计算机中去，另一方面，它也可以将存储在计算机硬盘上的音频数据转换为模拟信号输出到耳机、扬声器和磁带等外部模拟设备中去。声卡的模/数转换质量直接决定了数字音频的质量，因此，拥有一块品质优良的声卡对于数字音频编辑制作来说十分重要。

专业声卡可分为板卡式和外置式两种。板卡式声卡采用PCI或者PCI Express插槽安装在计算机内部，而外置式声卡则采用USB、IEEE 1394等接口与计算机连接，有的外置声卡还集成了话筒幻象电源和话筒放大器。几种常见的专业声卡如图3-8和图3-9所示。

3.1.3 调音台

调音台是模拟时代最常见的大型音频处理设备，它的主要功能是对声音信号进行放大、调整、修饰、混合、分配、输出，以及对讲联络、话筒供电等，但它不具备音频信号的记录存储功能，所以要与录音机配套工作。现代的数字调音台除了具备模拟调音台的一切功能外，还具备频率处理、动态处理和时间处理等外部音频处理硬件的功能，有的甚至可以录制存储音频数据信号，变成了一种专用音频工作站。

由于数字调音台从设计思想上就是一种基于硬件的封闭系统，所以软件升级困难，更新换代缓慢，且价格十分昂贵，面对日新月异的计算机技术，它逐渐变得落伍了。现在的数字声卡加上数字音频工作站大都已经具备调音台的全部功能，并可以存储海量数据，操作更为方便，所以，小型的数字音频制作系统完全可以不配备调音台，但在某些大型的制作中，调音台还是系统的主要设备之一。常见的数字调音台如图3-10所示。

3.1.4 数字音频工作站

数字音频工作站是一种用来处理和交换音频信息的计算机系统，是数字音频软件与计算机技术结合的产物。数字音频工作站的出现实现了数字音频信号记录、储存、编辑和输出一体化高效的工作环境，具有强大的功能和良好的人机交互界面，是声音制作由模拟走向数字的必由之路。目前，用于数字音频制作的工作站主要有基于PC平台和基于Mac平台两大类型。

PC平台本身是一种开放的系统，普及程度高，有丰富的硬软件支持，用户可进行第二次开发扩展其功强，且具有较好的性能价格比，在专业领域和教学中得到了广泛应用。PC平台如图3-11所示。

Mac平台是一种封闭的系统，苹果公司卓越的技术确保了Mac音频工作站高质量的声音制作和极强的系统稳定性。但技术升级慢，价格比较昂贵，主要用在专业音频制作领域。Mac一体机平台如图3-12所示。

计算机平台加上数字音频软件和其他必备的硬件，即可搭建一套数字音频工作站。除了台式计算机外，手提式计算机性能的迅速发展使其也可以作为个人便携式音频工作站。其他还有形形色色的各种专用的音频工作站，用户选用哪种音频工作站需要根据自己的工作要求和经费预算来决定。

3.1.5 监听设备

由于监听回放是数字音频制作过程中验证声音质量的重要环节，是制作者进行音质评价和声音监测的主要参照，因此，监听设备所回放声音的准确与否将直接关系到作品在制作各环节中的品质。常用的监听设备包括监听耳机和监听音箱。

1.监听耳机

耳机是一种超小功率的电声转换设备，由于它直接贴合于人耳，于耳道空腔内产生声压，因此耳机的重放基本不受外界的影响。优质的监听耳机具有低失真、频率响应宽且平直、瞬态响应良好、佩戴舒适，以及不易产生听觉疲劳等优点，因此适合于长时间的监听使用。

耳机的类型有很多，根据其换能原理可分为动圈式、静电式和电磁式等。目前常用的监听耳机大多为动圈式和静电式的头戴式耳机。几种常见的监听耳机如图3-13～图3-15所示。

监听耳机在大多数情况下只能作为辅助监听使用，更多时候还是要依靠专业监听音箱来完成数字音频处理工作。

2.监听音箱

监听音箱的种类也有很多，按照换能原理可分为电动式、电磁式、静电式和压电式等，按照工作频率可分为全频带、低音、中音和高音扬声器等。

专业的监听音箱与民用音箱在声音品质的取向上有很大不同。监听音箱是用于专业录音与音频制作的，注重体现声音的细节与层次，追求声音的真实再现，而民用音箱更多倾向于声音的修饰美化，会掩盖声音的缺陷，其结果可能给音频制作者产生误导。

目前，专业监听音箱多为有源音箱，这样也避免了功放与音箱不匹配的问题。著名的专业监听音箱的品牌包括Genelec、JBL、Dynaudio和Mackie等，如图3-16～图3-19所示。

3.1.6 MIDI设备

MIDI制作设备包括MIDI键盘、MIDI接口、MIDI合成器和MIDI音源等。尽管当前软件音源已逐步占据了音源和素材的主体，但外部MIDI控制还必须通过MIDI硬件设备完成。MIDI设备如图3-20～图3-22所示。

3.1.7 其他音频处理设备

其他常见的音频处理硬件设备还包括频率均衡器、激励器、压缩器、扩展器、混响器、延时器和多重效果器等。随着数字技术的发展，这些设备都可以用数字音频软件中相应的功能来代替，在此就不一一介绍了。