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科学的信号信息传真理论与方法
长期以来，人们在视听方面不断追求传真效果，理论技术指标已达致极限，但是现实中电声与真实声乐还是相距甚远，传真行业存在许多违背科学常理的玄学现象，音视频信号数字化已提高至所谓高清格式但音画质却始终存在缺陷，技术进步与实际效果产生背离的现象，人们为了提高声乐品质不计成本、事倍功半但收效甚微，倾尽洪荒之力都实现不了电声人声还原。所谓的失真度、平衡度、分辨率等技术指标无法准确衡量音画器材的品质表现，许多技术指标缺乏参考价值，工程师依照教科书理论设计制造出具备“理想”技术指标的器材，却达不到相应的理想传真效果，传统传真理论说不清楚什么是符合人体感官需求的声音与画质，技术层面与品质提升均出现瓶颈，理论与实际表现不相符以及品质提升出现的瓶颈需要通过科学理论的提升来突破。
首先澄清一下当前关于“主观”听感和“客观”技术指标的误导性问题，听感是人对声乐的切身感受，通常非常敏感与全面，特别是现场切换对比感受，只要听力没有缺陷都可以轻松感觉到不同信号线在高端音响系统上声乐表现的差异（大众化的低端系统因为各环节失真太大，导致不容易感受到相对较小的线材失真）。人类器官的信息感应方式采用的是神经细胞级并行感应方式，与仪器测量的单讯号扫频的串行测量方式比较，完全不是一个层面，仪器检测不出的导线失真，人却可以轻松通过切换试听感知其（失真）差异，如果百分之九十以上听者有相同的感受，或经长期实践确认的听感就应该被认为是客观的。实践中我们可轻易地检测到功率放大器在实际扬声器（非纯电阻）负载端方波的严重变形失真，现实中通常可以找到两台功率相近，频率响应特性都非常平直（无故障）的音频功率放大器来分别推动低灵敏度扬声器，其中有一台频响表现相对正常，而另一台频响平衡感可能糟糕得一塌糊涂，有的甚至感觉不到低音成分的情况，由此可以说明平衡失真的客观存在与传统频率特性指标存在的偏差与误导。因此可以证明专业的久经磨练的针对性听感更全面更符合客观更科学，传统的失真度理论及许多技术指标与实际不符，误导成为“教科书自信”的主观意识。当今市场流行的所谓发烧视听技术就是由一帮坚守（视）听感的发烧友引领的，许多（视）听多识广久经音（像）场的资深发烧友，可以堪称如品酒师的品音、品像师，因此此类专家的听（视）感客观成分是居多的。
传统信号传真设计理论是建立在电声基础理论之上的，电声理论创立伊始重点旨在实现语音的辨识度，对声乐传真还没有特别高的要求，信号还原是以正弦波为标的，电路的设计、检测均以相对强电平的单正弦波还原为基准，假设单个正弦波的信息量为一个信息单位，那么实际声乐信号中所包含的信息量就可能是无穷个单位，而电路实际需要处理的是宽频、强弱悬殊多讯号信息复合而成的声乐信号，其中所蕴含的信息量远非单正弦波讯号能够比拟的，传统理论依赖单信息的技术指标往往是片面的，对于多信息讯号传真存在误导性。人的耳、眼信息接收是利用分布在不同空间位置的神经元传感细胞并行接收相应信息，每一个神经元可以各司其职同时接收不同的信息，以巨量的神经元空间数量（弥补人脑反应速度的不足），用来接收、分辨无穷的巨量音画信息，是大自然为接收巨量音画信息而量身创造的完美器官。综上所述，由于人类器官采用同时无穷多点信息检测工作方式，能客观全面感知信息，具备超高的信息分辨能力，非传统仪器单时、单点测量手段所能比拟，因此用传统单信息传真原理的技术指标来衡量实际的信息失真，是不科学的。（画质失真原理与音质失真类似，眼睛的眼底色彩感应细胞结构同样具有接收分辨无穷色彩信息的能力，视觉具有超高的色彩信息失真敏感度，高于灰度失真的敏感度，画质的失真包括微弱的色彩信息缺失，因此LCD、LED、CRT、等离子显示屏存在色彩还原差异是客观存在且可被感知的）。
音视频信号处理是跟随时间的单线程操作，在带宽（速度）被限制状况下，必须提高信号处理的精准度才能还原更多的信息。传统传真理论设计缺乏控制精度、准度的概念，没有考虑到输出阻抗在处理非线性电流时会出现电压错位失真，只关注处理大幅值单正弦波讯号还原，无法兼顾处理实际声乐信号同时包含宽频的弱讯号信息，电路容易出现顾此失彼、捉衿见肘、频响失衡、弱讯号信息被强讯号覆盖淹没等问题，无法满足人类视听觉分辨容纳巨量信息的需求。
笔者通过大量实践在无数实验中，对不同实验中产生的声乐、影视传真效果的差别进行对比，确认失真的存在，通过抽丝剥茧的分析，查找产生失真的机理，发现传统传真理论的传真目标标的错位（单正弦波讯号而非声乐信号），深入分析人体视听器官接收信息的机理，针对视听感官具有信息高容纳度、对信息失真具有高敏感度、对单正弦波失真不敏感的特性，通过实验反向推导理论，引用《信息论》创新提出了音视频信号信息传真理论，即提升音画质就是尽可能多地还原音视频信号的时空信息，经反复正向应用证明了其完全符合人的视听觉特性需求，实验装置可轻松秒杀传统的顶级音视频器材，是不断地实验从技术创新层面逐步升华至科学层面的研究成果，为音像传真指明了正确方向，可以用来升级、取代传统的讯号传真理论。
音视频信号的信息是时间和空间的函数，立体声音频是时间和左、右声道三变量可组成三维声场信息，彩色视频信号是时间和R、G、B四变量可组成场景、丰富的色彩等信息，变量之间的任何空间错位将导致信息失真，传真信息就必须保证各变量之间空间定位的精准，就如卫星定位的时间准度和定位精度越高，可包容的定位信息就越丰富。实践证明音像器材被“发烧友”们诟病的音画质失真是客观存在的，音视频带宽下的信息还原程度决定音画品质的优劣。我们可以将音视频信号比喻成薄膜气球，将其中的空气比喻成信息量，当空气充足饱满时气球是不容易受外力影响而产生变形的。音视频信号在建立之初信息量是最充足饱满的，随着信号处理过程中信息不断损失，信息形态就容易受外界因素影响而变形失真，因此音视频信号信息传真就是保证信号原始信息的还原。实现方法：模拟讯号处理-将音视频模拟信号按照绝对输入、输出比例原则处理；数字信号处理-将模数转换产生的锯齿空间缺失数字信号通过空间填补信息补偿处理。
音视频信号是拾取于信号源输出端的电压信号，信息还原是以还原电压信号为原则，每一时间与之对应电压幅值构成一个信息单元（时间和幅值精度可无穷细分就会有无穷的信息），传真信息就是保证每一时间的准度与电压幅值的精度，其理想精准度需要符合人类的感官极限。根据信息传真理论，所有电流信号产生的电压信息都被视为失真信息，因此要求信号放大器其工作频段内的输入阻抗接近无穷大，输出阻抗必需具备趋近于零的平直特性，且信号处理不得出现相位失真。
欲实现音视频信号传真必须抛开传统的单讯号传真理念，而采用还原信号信息的信息传真理念。声乐信息传真测量失真采用真实的声乐信号作为测试信号，将输入与输出信号进行测量对比，能够观察到信号的动态失真，虽无法获得固定值的失真度指标，但可以此对比观察到实际失真的存在形态，可作为完善设计的依据，当捡测观察不到失真信号就可认定无失真存在。在听感鉴别方面，信息传真理念采样更准确更高水准的鉴别声乐情感表现力的方法及透明听感法，信息还原越充足声乐情感（音乐的精气神）表达就越丰富，如果器材没有任何信息损失就感觉不到电路及器材的存在，就是完美的透明听感。传统音响器材始终存在听感缺陷（无精打采），各种听感需求（优点）难以兼容。情感表达能力优异的器材，可更多兼顾听感需求，当今依照传统理论设计的最顶级音响系统传真能力只能达到60分的及格程度。采用信息传真理念设计可使音响器材、系统的表现有跳跃式提升，更符合人们的听感需求，完全可以设计制造出具有透明感、零听感缺陷满分的音响器材，实现人们对品质的终极追求（同理视频器材的设计也可以达至完美的效果）。
信息传真理论的应用犹如打开通往影音传真新世界的一扇大门，随之会产生层出不穷的新技术，底层基础理论的创新将带来技术的巨变,相关教科书都需要重新修订，应用软件包括仿真、测试应用软件等都需要重新规划设计。
例如：
一、传统理论普遍认为未经压缩的数字信号为无损信号，视为传真信号，而信息传真理论却认为，拾音（像）原始的模拟信号才可称为无损信号，是数字信号之母，信号在数字化转换过程中必定产生固有的锯齿波信息空间缺失，无论采用多高的采样格式，传统数字音视频信号都存在空间信息缺失，极易产生空间信息失真（时空变形），CD光盘刻录与母盘出现音质差异就可以证明，这就是为什么模拟的黑胶唱片和胶片电影、相片音画质受到青睐的原因。根据信息传真理论，可以通过软件在数据中增加锯齿波信息空间补偿数据（空间填补）来解决信号空间信息缺失的问题（效果优于倍频），不必无止境地去提高数字高清信号格式，是一种低至接近零成本的高效方案，可以彻底解决不同格式信号的音质与画质问题（如彻底解决LCD、LED、DLP、等离子等不同显示屏存在的色彩失真问题，使得不同的显示屏都有正确的色彩还原，实现理论值的色彩还原能力）。
二、模拟放大器设计理念的改变：1、传统理论只要求放大器的前端控制放大单元工作在线性区间模式，而信息传真理论则要求前端放大单元其工作频段内始终在恒点模式，放大器输入与输出电压必须保持绝对的比例关系，由于现实中放大元件非理想器件，前端放大单元需要工作在恒定电流、恒压状态，才能满足放大单元在工作频段内始终处在恒定的点工作状态，实现绝对比例输入输出，由此可以有高效恒（点）A类放大器及数字模拟混合功放设计。因此需要采用具有无穷电压放大能力的恒流负载电路+纯电压缓冲驱动电路架构以实现恒点模式，而非传统的电压放大能力低下的电阻负载电路架构。
传统的模拟音频放大器采用不同的器件会产生不同的声乐失真特性，有所谓的 “真空电子管声”、“ 场效应管声”、“ 晶体管声”等声音风格，信息传真理论认为真空管和场效应管都是电压控制放大器件比较适合电压信息还原，所以受青睐。由于场效应管存在非线性极间电容，信息传真性能逊于电子管，而双极晶体管采用电流控制放大（电流信号会通过线路阻抗产生电压失真信息）且同样存在非线性极间电容，电压信息传真能力欠佳，导致“晶体管声”受到诟病，如果采用信息传真的恒流负载无穷电压放大电路架构，妥善利用元器件特性扬长避短灵活设计，双极晶体管同样可以具备完美的传真性能，如最简单的射极跟随架构电路，只需通过设计外围辅助电路使得射随控制管在其工作频段下始终处在恒流、CE极恒压状态，完全可获得完美的电压跟随性能，彻底杜绝器件缺陷带来的音染。传统音频功率放大器一般采用闭环大电压增益设计，信息传真理论则要求电流输出端采用闭环零电压增益设计，实践中用以上理念设计理想声乐信号0DB跟随器及理想直流电源，效果卓越。2、传统理论对于电路产生相位失真是可宽容的，而信息传真理论则要求相位失真必须趋近于零，是非常重要的技术指标，可采用反向低通放大电路来解决。
三、现实应用中存在太多影响音响声音品质的因素，如导线线材、变压器、电源、震动、零部件、电路架构等等，传统理论无法彻底解释产生失真的机理，缺乏指导根本解决问题的方法，信息传真理论就可以完美解释及解决所有存在的问题。例如信号传输导线线材影响声音的问题，传统理论无法解释其失真机理，根据信息传真理论与实践证明，在导线电阻足够低的情况下，信号传输导线的失真是由放大器将导线的物理谐振（声学）特性调制进入声乐信号而产生失真，只需将导线纳入负反馈网络即可解决问题。
有了科学的基础理论指导，音视频传真领域存在的诸多问题便可迎刃而解，由此可更精准指导设计制造高性能的音画传真器材，在不增加成本的前提下大幅提高产品的音画品质，包括扬声器、显示器等设备与器材，从根本上解决技术指标无法衡量器材实际表现的问题，可成为音视频传真技术的终极理念，从而避免盲目设计导致人力及材料资源的浪费，让人们获得完美的音画享受。由于涉及相关内容太多就不在此赘述。借此文来引起大家的共鸣共识，以推动人类音视频传真的科技进步，欢迎交流、探讨。

本文指出了发烧技术的正确方向，希望能对大家有所帮助！