为使计算机能处理该模拟音频信号,必须对其进行数字化处理

来源:武汉科技报 | 2021-05-14 14:49:07 |

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声音信号,以模拟电压的幅度来表示声音的强弱,它是一个能连续变化的模拟信号。为使计算机能处理该模拟音频信号,必须对其进行数字化处理。

声音的数字化处理过程是一种模数转换,同样包括采样、量化及编码等基本过程。

当麦克风将声音转换成电压变化的模拟音频信号后,对其进行采样处理,即在某些特定时刻对该信号进行测量得到离散时间信号。采样后得到的离散信号再进行量化处理,先将离散信号幅度值划分为若干份,获得量化等级,一般为2的整数次幂,实际离散信号经四舍五入归为其中的一个量级,得到一个量化值。把量化后得到的数值采用二进制数来表示,就是二进制编码,通过编码得到计算机能存储和处理的数字音频信号。采用不同的编码方案可以得到不同的数字音频格式。

取样的离散音频要转化为计算机能够表示的数据范围,这个过程称为量化。量化的等级取决于量化精度,也就是用多少位二进制数来表示一个音频数据。一般有8位,12位或16位。量化精度越高,声音的保真度越高。

对音频信号取样并量化成二进制,但实际上就是对音频信号进行编码,但用不同的取样频率和不同的量化位数记录声音,在单位时间中,所需存贮空间是不一样的。波形声音的主要参数包括:取样频率、量化位数、声道数、压缩编码方案和数码率等。未压缩前,波形声音的码率计算公式为:波形声音的码率=取样频率×量化位数×声道数/8波形声音的码率一般比较大,所以必需对转换后的数据进行压缩。

小朋友们快来武汉科技馆信息展厅,一睹声音的数字化处理技术吧!通过按下按钮,对着麦克风任意说一句话,释放按钮,然后通过右侧显示器观看声音信号到数字信号的转换过程,其后通过观看短片进一步了解声音信号是如何转换为数字信号的。


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