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1、声音的数值化 李俊华 模拟量与数字量 时间 速度 2 数值量 在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。 例如： 用电子电路记录从自动生产线上输出的零 件数目时，每送出一个零件便给电子电路 一个信号，使之记1，而平时没有零件送 出时加给电子电路的信号是0，所以能记 数。可见，零件数目这个信号无论在时间 上还是在数量上都是不连续的，因此它是 一个数字量。最小的数量单位就是1个。 1 模拟量 在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟 量。把表示模拟量的信号叫模拟信号。 例如：汽车在刹车过程中，速度是 从某个值减速到零，在变化过程中 时间上和速度上的值是连续变化的。 时间 数量 思考2? 人们听到
2、的声音是由振动产生的波通过介质（空气） 传到人耳的结果，是模拟信号。而计算机中是用二进制存 储数据，只能识别两个值，0和1，计算机中所用信息是数 字量。但我们计算机经常要处理声音信号，我们怎样把自 然界里的声音这种模拟量转换成计算机里数字量呢？ 思考1？ 我们计算机只能存储和识别“0”和“1”，那么我们 计算机存储的数据是模拟量还是数值量呢？ 传感器 传感器：作用是进行能量方式的转换,将各种物理量的变化 转换成电流或电压的变化形式. 常见的传感器有声音传感器（话筒）、温度传感器(空调 )、光敏传感器(数码相机自动感光设备)、红外传感器(报警 器)、距离传感器(倒车雷达)等.通过对它们获得的电流
3、或电 压形式的模拟信号进行采样和量化,变为数字形式的数值信 号,计算机就可以存储和处理这些信息了. 录制声音的过程 话 筒 ADC模数 转换器 计算机 存储器 电信号数字量 过程：采样 量化 声波电信号 （模拟量形式转换） 存储数字量信息 ADC模数转换器转换过程 过程：音频信号通过 和 实现模拟量的数字化 （1）采样 ：把时间域或空间域的连续量转化成离散量的过 程。一般都是每隔相等的一小段时间采样一次，其时间间隔 称为采样周期。 采样点 采样频率：每秒钟采样点的次数。（单位：HZ） 采样频率越大，声音越真实，自然。但数据量 就越多。 采样 量化 8,000 Hz - 电话所用采样率, 对于人
4、的说话已经足够 22,050 Hz - 无线电广播所用采样率 32,000 Hz - miniDV 数码视频 camcorder、DAT (LP mode)所 用采样率 44,100 Hz - 音频 CD, 也常用于 MPEG-1 音频（VCD, SVCD, MP3）所用采样率 47,250 Hz - 商用 PCM 录音机所用采样率 48,000 Hz - miniDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音 频所用的数字声音所用采样率 50,000 Hz - 商用数字录音机所用采样率 96,000 或者 192,000 Hz - DVD-Audio、一些 LPCM DVD 音 轨、BD-RO
5、M（蓝光盘）音轨、和 HD-DVD （高清晰度 DVD）音轨所用所用采样率 ADC模数转换器转换过程 （2） 量化：把幅度上连续取值（模拟量）的每一个样本转换 为离散值（数字值）表示，因此量化过程又是也称为A/D转换 （模数转换） 量化级数越大，量化位数也就越大，声音的质 量越好,占电脑的存储空间也越多。 1001 声道 声道(Sound Channel) 是指声音在录制或播放 时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号， 所以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应 的扬声器数量。 常见的有单声道，双声道（立体声），四声 道环绕和5.1声道环绕。 数字化声音存储量计算： 声音存储量=
6、 采样频率量化位数声道数时间8 单位 ：字节 1. 录制声音的过程如图所示 话 筒 ADC模数 转换器 计算机 存储器 其中ADC模数转换器的作用是（ ） A将模拟信号转换为数字信号 B将数字信号转换为模拟信号 C对模拟信号进行放大 D对数字信号进行压缩 2. 小王通过Windows附件中的“录音机”程序录制自己的 声音，这一过程实现了（ ） A.图像识别 B.模数转换 C.语音识别 D.格式转换 想一想：哪个声音文件音质佳 ，哪个声音文件占的存储空间更大 ？ sound1.wav sound2.wav 3以下硬件设备中,能完成声音数字化的设备为( ) 耳机话筒 声卡音响 声道数 量化位数 采
7、样频率 / 8 (单位：字节B) 22 * 1000 存储量= * 16* 2* 10 (单位：位bit) 10秒钟如下的声音文件 存储量=16 * 1000 * 16 * 2 * 10 / 8 (单位：字节B) 10秒钟如下的声音文件，请问所占的存储空 间是多少？ 请你算一算 声道数 量化位数 采样频率 5 小王将5秒的单声道音频“朗诵wav”和10秒的单声道音频“配乐 wav”合成为10秒的双声道音频“配乐诗朗诵wav”，三个音频均使用相同 采样频率和量化位数，关于3个文件的存储容量，下列描述正确的是( ) A“配乐诗朗诵wav”与“配乐wav”相同 B“配乐诗朗诵wav”与“朗诵wav”
8、相同 C“配乐诗朗诵wav”约等于“配乐wav”的2倍 D“配乐诗朗诵wav”约等于“朗诵wav”与“配乐wav”之和 【解析】 本题考查音频文件存储空间与各参数之间的关系。三个音频均使 用相同采样频率和量化位数，故存储容量与时间和声道数有关。配乐诗朗诵 wav为双声道，时间为10秒，因此存储容量关系为：“配乐诗朗诵wav” 2倍“配乐wav”4倍“朗诵wav”。 【答案】 C 6 声音的数字化通过采样与量化来实现,如图,其中图a和图b分别表示 的是对同一段声音采用不同频率进行采样的示意图。下列叙述正确的 是( ) A.图a的采样频率高,数字化后的数据量大 B.图b的采样频率高,数字化后的数据量大 C.图a的采样频率低,数字化后的音质好 D.图b的采样频率低,数字化后的音质好 声音的质量只取决于采样频率和量化位数.采样频率越高,量化 位数越高,所得声音的保真程度也越好,但数据量会越大.声音的音 质与音量的高低、效果的设置、时间的长短等因素无关.
