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1、第二章音訊媒體聲音的基本原理 l當介質（如空氣、水）中產生了震動，此震動 對介質造成壓力，而此壓力會以波的形式藉由 介質向外擴散，當這些波傳到人的耳朵且頻率 範圍在人耳可感應的範圍內(20Hz20kHz)， 耳膜會因感應而聽見聲音，這就是聲音的產生 各種分貝與功率之範例 分貝（dB）功率（W）範例100.000000001農村的靜夜200.00000001樹葉落地300.0000001耳邊輕聲低語500.000001普通說話聲600.00001百貨公司內800.0001公共汽車上900.001捷運呼嘯聲1000.01高速公路汽車 聲 1100.1電鋸旁邊140-150100-1000飛機旁邊A
2、nalog to Digital 的流程l首先聲音經過麥克風輸入到電腦l這些聲音波動轉換成一連串高低變化的電壓波l將此波透過一低通濾波器濾除其高頻雜訊l透過類比數位轉換器(Analog Digital Converter，ADC）將聲音 波型數位化l將數位化音訊存入記憶體Digital to Analog 的流程l將數位化音訊讀出記憶體l透過數位類比轉換器(Digital Analog Converter,DAC）將數位 訊號還原l還原波再經過一低通濾波器將高次諧波濾除，聲音就會比較平 滑。l輸出至揚聲器取樣頻率 l聲音數位化最重要的就 是將類比訊號取樣 l取樣頻率越高，亦即取 樣間隔時間越短
3、，所擷 取後的數位音訊資料也 就越準確 取樣頻率(續)l 一般我們常見的取樣頻率為11.025kHz、 22.05kHz、44.1kHzlCD音質則為44.1kHz、16bits位元深度(解析度 )l越高的取樣頻率與越高的位元深度會有越好的 音質。 量化位元深度(解析度 )l取樣在每一個上升邊緣時，ADC (Analog Digital Converter) 會將當時的值紀錄下來， 而此紀錄的値稱為樣本，單位為bit(或稱為解 析度)，此動作即為量化。雜訊產生的原因l當一輸入波形範圍從010V時，採用4bits位元深度 做為樣本，而4bits為015，扣除0有15種區間，所 以：l輸入的值為(
4、2/3)V時，樣本值為0001，而(4/3)V時 ，樣本值為0010，我們可發現，如果當輸入值為 1V時，將被四捨五入成為0010=(4/3)V，因為位元 深度造成的誤差，就造成了數位還原為類比時的不 連續，雜訊就是這樣產生的。 修剪 l量化過程中如果位元深度不 足，輸入的類比訊號最大值 超過此位元深度可使用的區 間時，就會將振幅超出最大 值的部分修剪為可用區間的 最大值l被修剪掉的部份就成為了失 真或是雜音，因此輸入的聲 音過大時，錄製起來的聲音 會爆音即是此原因。 原始波形修剪後波形音訊檔案容量 l容量計算公式：取樣率(Hz) * 時間(s) * 位元深度(bit) / 8 * 聲道數量l
5、【其中位元深度 / 8 的8是因為一個位元組(byte)有8個bit 】l 例: 30秒的CD音質錄製下的立體聲檔案大小 為5292000bytes44100 * 30 * 16 / 8 * 2 = 5292000bytes(位元組)常用的音訊設定格式與容量 取樣率(Hz)解析度(bit)聲道容量(位元組 每秒) 44100162172kbytes4410016186kbytes441008286kbytes2205016286kbytes2205016143kbytes220508243kbytes1102516243kbytes1102516121kbytes110258221kbytes
6、最小聽覺門檻：l 最小聽覺門檻是一種用來減少資料流的方法 ，因為人耳對於2kHz 5kHz的敏銳度與察覺 度最高，所以它利用人耳的這項特性，將其他 頻率的紀錄容量減少，甚至將微小不易察覺的 高頻與低頻訊號刪除，以達到資料容量減少的 目的遮蔽效應l遮蔽效應是一種運用人類聽覺神經特性的技術。l在心理學中這是一種聽覺模型，它是說當一個感覺非 常強烈時，同時間人類不太容易覺察到其他的感覺。l舉例來說：當眼睛注視強烈光源時，視線會被光線遮 蔽，不容易看見其他物體；對聲音而言，在一場震耳 欲聾的演唱會中，人耳很難去注意到五公尺以外傳來 的微小咳嗽聲。l遮蔽效應就是利用刪除或適當分配較低的取樣頻率給 這些被
7、別的較突出的聲音遮蔽後變的較不易被察覺的 聲音來減少其容量大小。 音訊檔案格式 l未壓縮的波形音訊格式l破壞性壓縮格式lMIDIl網路串流格式 未壓縮的波形音訊格式l.wav由微軟制定，採PCM編碼的未壓縮波形格式，主要 用於Windows PC中，副檔名為.wavl.auAU是UNIX下一種常用的格式，為昇陽(SUN)所開 發，其副檔名為.au l.aiffAIFF是Apple的標準格式，其副檔名為.aiff，平時我 們熟知的QuickTime就是使用aiff作為音訊的軟體 破壞性壓縮格式l.mp3MP3(MPEG Audio Layer 3)屬於MPEG標準的一環 ，其副檔名為.mp3，由
8、於MP3其高效率的資料壓縮與 音質效果，再加上便利的播放程式以及編碼程式支援 ，使得MP3的使用者越來越多，有逐漸成為多媒體影 音標準的趨勢l.wmaWMA就是Windows Media Audio，由微軟開發，其 副檔名為.wma，其最大特色就是比MP3容量還要小一 半，且音質不輸mp3MIDI（Musical Instrument Digital Interface）樂器數位界面l1983年世界著名電子音樂製造廠商共同制訂MIDI標準 ，使各種與電子音樂有關的設備能相互連接與訊息交 流。l從字義上可以了解，以MIDI是一種數位化的界面，對 於電子設備該如何發音訂出了一套統一的規格，所以 不同廠商所設計製造的軟、硬體，只要符合MIDI的規 格，便具有互通性。l自Window 3.1起，把MIDI列為支援的規格之後，使得 MIDI成為電腦音樂軟體必須遵循的標準格式。網路串流格式WMA在只有64kbps的位元速率下，WMA可以達到接近 CD的音質(相當於128kbps的MP3)。 WMA支援串 流技術可邊讀邊播，因此WMA可以很輕鬆的完成 線上廣播Real Audio普遍應用於網際網路上的聲音格式，必須安裝 Real Player播放程式，才能播放。
