一、声音的基本概念
声音是通过一定介质传播的连续的波。
重要指标:
- 振幅:音量的大小
- 周期:重复出现的时间间隔
- 频率:指信号每秒钟变化的次数
声音按频率分类:
二、声音的数字化
1.声音信号的类型
- 模拟信号(自然界、物理)
- 数字信号(计算机)
2.声音数字化过程
3.声音数字化过程示意图
4.声音数字化三要素
采样频率 | 量化位数 | 声道数 |
每秒钟抽取声波幅度样本的次数 | 每个采样点用多少二进制位表示 数据范围 | 使用声音通道的个数 |
采样频率越高 声音质量越好 数据量也越大 |
量化位数越多 音质越好 数据量也越大 |
立体声比单声道的表现力丰富, 但数据量翻倍 |
11.025kHz | 8 位=256 | 单声道 |
22.05 kHz | 16 位=65536 | 立体声(双声道) |
44.1 kHz |
为什么是44.1,22.05,11.025?这几个数都是11.025的倍数
在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率大于信号中最高频率的2倍时,采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。也就是说,数字信号可以恢复成原先的模拟信号!
例如用44.1KHZ的采样频率进行采样,则可还原为最高22.05KHZ的频率——这个数值略高于人耳的听觉极限
5.声音数字化的数据量
音频数据量=采样频率×量化位数×声道数/8(字节/秒)
三、音频的文件格式
1.WAV 文件
WAV 是 Microsoft/IBM 共同开发的 PC 波形文件。
- 因未经压缩,文件数据量很大。
- 特点:声音层次丰富,还原音质好
2.MP3 文件
MP3(MPEG Audio layer3)是一种按 MPEG 标准的音频压缩技术制作的音频文件。
特点:高压缩 (11:1),优美音质 比
3.WMA 文件
WMA(Windows Media Audio)是 Windows Media 格式中的一个子集(音频格式)。
特点:压缩到 MP3 一半
4.MIDI 文件
MIDI(乐器数字接口)是由一组声音或乐器符号的集合。
特点:数据量很小,缺乏重现自然音
四、数字音频压缩标准
1.音频压缩方法概述
压缩编码技术是指用某种方法使数字化信息的编码率降低的技术 音频信号能压缩的基本依据:
- ①声音信号中存在大量的冗余度;
- ②人的听觉具有强音能抑制同时存在的弱音现象。
音频信号压缩编码的分类:
①无损压缩:(熵编码) 霍夫曼编码、算术编码、行程编码
②有损压缩:
- 波形编码--PCM、DPCM、ADPCM 、子带编码、矢量量化
- 参数编码--LPC
- 混合编码--MPLPC、CELP
2.音频压缩技术标准
五、声卡
1.声卡的主要功能 声卡是负责录音、播音和声音合成的一种多媒体板卡。
其功能包括:
- ①录制、编辑和回放数字音频文件
- ②控制和混合各声源的音量
- ③记录和回放时进行压缩和解压缩
- ④语音合成技术(朗读文本)
- ⑤具有 MID 接口(乐器数字接口)
2.芯片类型
- CODEC 芯片(依赖 CPU,价格便宜)
- 数字信号处理器 DSP(不依赖 CPU)