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声音数字化过程(声音信息的数字化采样频率)

2022-11-04 17:11:49

  数字音频基础

  我们都知道,声音是由振动而产生的一种波,传统的声音处理方法都是模拟方法,其一般过程是通过声音录入设备把声音的振动转化为电流,通过一定的模拟电路进行放大和处理,再经磁设备记录到磁带上或送到音箱。传统的模拟方法存在消除噪声难、易失真、不易修改等缺点。数字化方法能有效的克服模拟方法的缺陷,声卡正是用数字化方法来处理声音,包括数字化录音、编辑、播放等方式。

  把模拟音频转成数字音频,在电脑音乐里就称作采样,其过程所用到的主要硬件设备便是模拟/数字转换器(Analog to Digital Converter,即ADC)。采样的过程实际上是将通常的模拟音频信号的电信号转换成许多称作“比特(Bit)”的二进制码0和1,这些0和1便构成了数字音频文件。

  获取数字化声音的过程实际上就是声音的模数转换(D/A)过程,采样频率(Sampling Rate)和采样大小(Sampling Size)是数字化录音时的两个基本指标。采样频率是单位时间内的采样次数。采样频率越大,采样点之间的间隔越小,数字化得到的声音就越逼真,但相应的数据量就越大,处理起来就越困难。根据硬件的支持不同,采样频率可以从8KHz(8000次/s)到96KHz。44.1KHz就是通常所说的CD音质的采样频率。

  采样大小即是记录每次采样值大小的数值的位数,决定采样的动态变化范围。采样大小通常有8-Bit、16-Bit、24-Bit、32Bit等。按8-Bit进行的采样能描述2的8次方,即256种变化,按16-Bit进行采样则能描述2的16次方,即65536种变化。

  声道一般有单声道(MONO)、立体声(Stereo)。数字化声音的播放过程就是数字化声音的数模转换。数字化声音的采集(AD)和播放(DA)是由音频卡的数字信号处理芯片DSP来完成的。

  电脑上常见的音频格式通常分为midi文件和声音文件两大类。其中,Midi文件是一种音乐演奏指令的序列,就像乐谱一样,可以利用声音输出设备或与电脑相连的电子乐器进行演奏,由于不包含具体声音数据,所以文件较小。而声音文件则是通过录音设备录制的原始声音,直接记录了真实声音的二进制采样数据。

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