一、聲音的基本概念
聲音是通過一定介質傳播的連續的波。
圖1 聲波
重要指標：
- 振幅：音量的大小
- 周期：重復出現的時間間隔
- 頻率：指信號每秒鐘變化的次數
聲音按頻率分類：
圖2 聲音的頻率(語音信號頻率范圍：300Hz-3kHz)
聲音的傳播攜帶了信息，它是人類傳播信息的一種主要媒體。 聲音的三種類型：
- 波形聲音：包含了所有聲音形式
- 語音：不僅是波形聲音，而且還有豐富的語言內涵(抽象→提取特征→意義理解)
- 音樂：與語音相比，形式更規范。音樂是符號化的聲音。
二、聲音的數字化
1.聲音信號的類型
2.聲音數字化過程
圖3 聲音數字化過程
3.聲音數字化過程示意圖
圖4 聲音數字化過程示意圖
4.聲音數字化三要素
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采樣頻率
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量化位數
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聲道數
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每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數
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每個采樣點用多少二進制位表示數據范圍
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使用聲音通道的個數
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采樣頻率越高
聲音質量越好
數據量也越大
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量化位數越多
音質越好
數據量也越大
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立體聲比單聲道的表現力豐富，但數據量翻倍
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11.025kHz
22.05 kHz
44.1 kHz
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8位＝256
16位＝65536
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單聲道
立體聲
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5.聲音數字化的數據量
音頻數據量＝采樣頻率×量化位數×聲道數/8(字節/秒)
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采樣頻率
(kHz)
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量化位數
(bit)
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數據量(KB/s)
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單聲道
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立體聲
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11.025
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8
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10.77
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21.35
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16
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21.53
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43.07
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22.05
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8
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21.53
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43.07
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16
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43.07
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86.13
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44.1
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8
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43.07
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86.13
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16
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86.13
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172.27
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三、音頻的文件格式
1.WAV文件
WAV是Microsoft/IBM共同開發的PC波形文件。因未經壓縮，文件數據量很大。
特點：聲音層次豐富，還原音質好
2.MP3文件
MP3(MPEG Audio layer3)是一種按MPEG標準的音頻壓縮技術制作的音頻文件。
特點：高壓縮比(11:1)，優美音質
3.WMA文件
WMA(Windows Media Audio)是Windows Media格式中的一個子集(音頻格式)。
特點：壓縮到MP3一半
4.MIDI文件
MIDI(樂器數字接口)是由一組聲音或樂器符號的集合。
特點：數據量很小，缺乏重現自然音
四、數字音頻壓縮標準
1.音頻壓縮方法概述
圖5
壓縮編碼技術是指用某種方法使數字化信息的編碼率降低的技術
音頻信號能壓縮的基本依據：
①聲音信號中存在大量的冗余度；
②人的聽覺具有強音能抑制同時存在的弱音現象。
音頻信號壓縮編碼的分類：
①無損壓縮(熵編碼)
霍夫曼編碼、算術編碼、行程編碼
②有損壓縮
波形編碼--PCM、DPCM、ADPCM 、子帶編碼、矢量量化
參數編碼--LPC
混合編碼--MPLPC、CELP
2.音頻壓縮技術標準
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分類
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標準
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說明
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電話語
音質量
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G.711
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采樣8kHz，量化8bit，碼率64kbps
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G.721
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采用ADPCM編碼，碼率32kbps
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G.723
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采用ADPCM有損壓縮，碼率24kbps
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G.728
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采用LD-CELP壓縮技術，碼率16kbps
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調幅廣
播質量
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G.722
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采樣16kHz，量化14bit，碼率224(64)kbps
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高保真
立體聲
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MPEG
音頻
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采樣44.1kHz，量化16bit，碼率705kbps (MPEG三個壓縮層次，384-64kbps)
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五、聲卡
1.聲卡的主要功能
聲卡是負責錄音、播音和聲音合成的一種多媒體板卡。其功能包括：
①錄制、編輯和回放數字音頻文件
②控制和混合各聲源的音量
③記錄和回放時進行壓縮和解壓縮
④語音合成技術(朗讀文本)
⑤具有MIDI接口(樂器數字接口)
2.芯片類型
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