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1、声音信号的数字化,1、模拟信号,在时间和幅度上都是连续的信号称为模拟信号。,数字信号,在时间和幅度上都是离散的信号称为数字信号。,声波是随时间而连续变化的物理量，通过 能量转换装置，可用随声波变化而改变的电压或电流信号来模拟。以模拟电压的幅度来表示声音的强弱。 为使计算机能处理音频，必须对声音信号数字化。,2数字音频,采样,模拟音频是连续的；数字音频是离散的数字序列。把模拟音频转化成数字音频，需要进行“采样”。 采样在一定的采样周期的模拟音频波形上取点（幅度值）。 采样周期采样时所使用的时间间隔。,量化,量化位数:量化位数叫采样精度或采样位数,量化位数是对模拟音频信号的幅度轴进行数字化所采用的
2、位数。,借助于A/D或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转换,(1). 采样和量化,数字化音频的过程如下图所示。,(a) 模拟音频信号,(b) 音频信号的采样,(c) 采样信号的量化,模拟信号的数字化过程,采样与量化过程示例 以图4-1所示的原始模拟波形为例进行采样和量化。假设采样频率为1000次/秒，即每1/1000秒A/D转换器采样一次，其幅度被划分成09共10个量化等级，并将其采样的幅度值取最接近0 9之间的一个数来表示，如图4-2所示。图中每个长方形表示一次采样。,当D/A转换器从图4-2得到的数值中重构原来信号时，得到图4-3中蓝色(直线段)线段所示的波形。从图中可以看出，蓝色
3、线与原波形(红色线)相比，其波形的细节部分丢失了很多。这意味着重构后的信号波形有较大的失真。,左图为采样率2000Hz，量化等级为20的采样量化过程 右图为采样率4000Hz，量化等级为40的采样量化过程 当采样率和量化等级提高一倍，从图中可以看出，当用D/A转换器重构原来信号时（图中的轮廓线），信号的失真明显减少，信号质量得到了提高。,(2). 影响数字音频质量的技术参数,对模拟音频信号进行采样量化编码后，得 到数字音频。数字音频的质量取决于采样频率、 量化位数和声道数三个因素。,1). 采样频率 采样频率是指一秒钟时间内采样的次数。 在计算机多媒体音频处理中，采样频率通常采 用三种：11.
4、025KHz(语音效果)、22.05KHz(音 乐效果)、44.1KHz(高保真效果)。常见的CD唱 盘的采样频率即为44.1KHz。,2). 量化位数 量化位数也称“量化精度”，是描述每个采样 点样值的二进制位数。例如，8位量化位数表示每 个采样值可以用28即256个不同的量化值之一来表 示，而16位量化位数表示每个采样值可以用216即 65536个不同的量化值之一来表示。常用的量化位 数为8位、12位、16位。,3). 声道数 声音通道的个数称为声道数，是指一次采 样所记录产生的声音波形个数。记录声音时，如 果每次生成一个声波数据，称为单声道；每次生 成两个声波数据，称为双声道（立体声）。
5、随着 声道数的增加，所占用的存储容量也成倍增加。,(3). 数字音频文件的存储量,以字节为单位，模拟波形声音被数字化后 音频文件的存储量(假定未经压缩)为： 存储量=采样频率量化位数/8声道数时间,例如，用44.1KHz的采样频率进行采样，量 化位数选用16位，则录制1秒的立体声节目，其 波形文件所需的存储量为：,4410016821=176400(字节),练习：,1、在数字音频信息获取过程中，哪种顺序是正确的？,A、采样、量化、压缩、存储 B、采样、压缩、量化、存储 C、采样、量化、存储、压缩 D、量化、采样、压缩、存储,5分钟立体声32位采样位数、44.1KZ采样频率的声音,不压缩的数据容量为多少MB?,5*60*32*44.1/1024/1024=0.4M,
