多媒体技术/音频的数字化

数字化音频技术就是把表示声音强弱的模拟信号(电压)用数字来表示。通过采样量化等操作,把模拟量表示的音频信号转换成许多二进制“1”和“0”组成的数字音频文件,从而实现数字化,为计算机处理奠定基础。数字音频技术中实现A/D(模/数)转换的关键是将时间上连续变化的模拟信号转变成时间上离散的数字信号,这个过程主要包括采样(Sampling)、量化(Quantization)和编码(Encoding)3个步骤。

采样编辑

每隔一定时间间隔不停地在模拟音频的波形上采取一个幅度值,这一过程称为采样。而每个采样所获得的数据与该时间点的声波信号相对应,称为采样样本。将一连串样本连接起来,就可以描述一段声波了。

量化编辑

经过采样得到的样本是模拟音频的离散点,这时还是用模拟数值表示。为了把采样得到的离散序列信号存入计算机,必须将其转换为二进制数字表示,这一过程称为量化编码。
量化的过程是:先将整个幅度划分成有限个小幅度(量化阶距)的集合,把落入某个阶距内的采样值归为一类,并赋予相同的量化值。
量化的方法大致有两类:

  • 均匀量化:均匀量化采用相等的量化间隔来度量采样得到的幅度。这种方法对于输入信号不论大小一律采用相同的量化间隔,其优点在于获得的音频品质较高,缺点在于音频文件容量较大。
  • 非均匀量化:非均匀量化对输入的信号采用不同的量化间隔进行量化。对于小信号采用小的量化间隔,对于大信号采用大的量化间隔。虽然非均匀量化后文件容量相对较小,但对于大信号的量化误差较大。

编码编辑

编码即编辑数据,就是考虑如何把量化后的数据用计算机二进制的数据格式表示出来。实际上就是设计如何保存和传输音频数据的方法,例如MP3、WAV等音频文件格式就是采用不同的编码方法得到的数字音频文件。