一、音頻
? ? ? ? 指人耳可以聽到的聲音頻率在20Hz~20kHz之間的聲波堡赔。
? ? ? ? 如果在計(jì)算機(jī)加上相應(yīng)的音頻卡—就是我們經(jīng)常說的聲卡廓啊,我們可以把所有的聲音錄制下來,聲音的聲學(xué)特性如音的高低等都可以用計(jì)算機(jī)硬盤文件的方式儲(chǔ)存下來牛曹。反過來,我們也可以把儲(chǔ)存下來的音頻文件用一定的音頻程序播放醇滥,還原以前錄下的聲音黎比。
二、采樣頻率
? ? ? ? 指每秒鐘取得聲音樣本的次數(shù)鸳玩。聲音其實(shí)是一種能量波阅虫,因此也有頻率和振幅的特征,頻率對(duì)應(yīng)于時(shí)間軸線不跟,振幅對(duì)應(yīng)于電平軸線颓帝。波是無限光滑的,弦線可以看成由無數(shù)點(diǎn)組成窝革,由于存儲(chǔ)空間是相對(duì)有限的购城,數(shù)字編碼過程中,必須對(duì)弦線的點(diǎn)進(jìn)行采樣虐译。
? ? ? ? 采樣的過程就是抽取某點(diǎn)的頻率值瘪板,很顯然,在一秒中內(nèi)抽取的點(diǎn)越多漆诽,獲取得頻率信息更豐富侮攀,為了復(fù)原波形,采樣頻率越高厢拭,聲音的質(zhì)量也就越好兰英,聲音的還原也就越真實(shí),但同時(shí)它占的資源比較多蚪腐。由于人耳的分辨率很有限箭昵,太高的頻率并不能分辨出來税朴。22050 的采樣頻率是常用的回季,44100已是CD音質(zhì)家制,超過48000或96000的采樣對(duì)人耳已經(jīng)沒有意義。這和電影的每秒24幀圖片的道理差不多泡一。如果是雙聲道(stereo)颤殴,采樣就是雙份的,文件也差不多要大一倍鼻忠。
? ? ? ? 根據(jù)奈奎斯特采樣理論涵但,為了保證聲音不失真,采樣頻率應(yīng)該在40kHz左右帖蔓。這個(gè)定理怎么得來矮瘟,我們不需要知道,只需知道這個(gè)定理告訴我們塑娇,如果我們要精確的記錄一個(gè)信號(hào)澈侠,我們的采樣頻率必須大于等于音頻信號(hào)的最大頻率的兩倍,記住埋酬,是最大頻率哨啃。
? ? ? ? 在數(shù)字音頻領(lǐng)域,常用的采樣率有:
? ? ? ? 8000 Hz - 電話所用采樣率写妥, 對(duì)于人的說話已經(jīng)足夠
? ? ? ? 11025 Hz?-?電話所用采樣率
? ? ? ? 22050 Hz - 無線電廣播所用采樣率
? ? ? ? 32000 Hz - miniDV 數(shù)碼視頻 camcorder拳球、DAT (LP mode)所用采樣率
? ? ? ? 44100 Hz - 音頻 CD, 也常用于 MPEG-1 音頻(VCD,SVCD珍特,MP3)所用采樣率
? ? ? ? 47250 Hz - 商用 PCM 錄音機(jī)所用采樣率
? ? ? ? 48000 Hz - miniDV祝峻、數(shù)字電視、DVD扎筒、DAT呼猪、電影和專業(yè)音頻所用的數(shù)字聲音所用采樣率
? ? ? ? 50000 Hz - 商用數(shù)字錄音機(jī)所用采樣率
? ? ? ? 96000 Hz或者 192000 Hz - DVD-Audio、一些 LPCM DVD 音軌砸琅、BD-ROM(藍(lán)光盤)音軌宋距、和 HD-DVD (高清晰度 DVD)音軌所用所用采樣率
二、采樣位數(shù)
? ? ? ? 采樣位數(shù)也叫采樣大小或量化位數(shù)症脂。它是用來衡量聲音波動(dòng)變化的一個(gè)參數(shù)谚赎,也就是聲卡的分辨率或可以理解為聲卡處理聲音的解析度。它的數(shù)值越大诱篷,分辨率也就越高壶唤,錄制和回放的聲音就越真實(shí)。而聲卡的位是指聲卡在采集和播放聲音文件時(shí)所使用數(shù)字聲音信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)棕所,聲卡的位客觀地反映了數(shù)字聲音信號(hào)對(duì)輸入聲音信號(hào)描述的準(zhǔn)確程度闸盔。常見的聲卡主要有8位和16位兩種,如今市面上所有的主流產(chǎn)品都是16位及以上的聲卡琳省。
? ? ? ? 每個(gè)采樣數(shù)據(jù)記錄的是振幅, 采樣精度取決于采樣位數(shù)的大小:
? ? ? ? 1 字節(jié)(也就是8bit) 只能記錄 256 個(gè)數(shù), 也就是只能將振幅劃分成 256 個(gè)等級(jí);
? ? ? ? 2 字節(jié)(也就是16bit) 可以細(xì)到 65536 個(gè)數(shù), 這已是 CD 標(biāo)準(zhǔn)了;
? ? ? ? 4 字節(jié)(也就是32bit) 能把振幅細(xì)分到 4294967296 個(gè)等級(jí), 實(shí)在是沒必要了.
三迎吵、通道數(shù)
? ? ? ? 即聲音的通道的數(shù)目躲撰。常見的單聲道和立體聲(雙聲道),現(xiàn)在發(fā)展到了四聲環(huán)繞(四聲道)和5.1聲道击费。
1.單身道
? ? ? ? 單聲道是比較原始的聲音復(fù)制形式拢蛋,早期的聲卡采用的比較普遍。單聲道的聲音只能使用一個(gè)揚(yáng)聲器發(fā)聲蔫巩,有的也處理成兩個(gè)揚(yáng)聲器輸出同一個(gè)聲道的聲音谆棱,當(dāng)通過兩個(gè)揚(yáng)聲器回放單聲道信息的時(shí)候,我們可以明顯感覺到聲音是從兩個(gè)音箱中間傳遞到我們耳朵里的圆仔,無法判斷聲源的具體位置垃瞧。
2.立體聲
? ? ? ? 雙聲道就是有兩個(gè)聲音通道,其原理是人們聽到聲音時(shí)可以根據(jù)左耳和右耳對(duì)聲音相位差來判斷聲源的具體位置坪郭。聲音在錄制過程中被分配到兩個(gè)獨(dú)立的聲道皆警,從而達(dá)到了很好的聲音定位效果。這種技術(shù)在音樂欣賞中顯得尤為有用截粗,聽眾可以清晰地分辨出各種樂器來自的方向信姓,從而使音樂更富想象力,更加接近于臨場(chǎng)感受绸罗。
? ? ? ? 雙聲目前最常用途與兩個(gè)意推,在卡拉OK中,一個(gè)是奏樂珊蟀,一個(gè)是歌手的聲音菊值;在VCD中,一個(gè)是普通話配音,一個(gè)是粵語配音育灸。
3.四聲環(huán)繞
? ? ? ? 四聲道環(huán)繞規(guī)定了前左腻窒、前右,后左磅崭、后右四個(gè)發(fā)聲點(diǎn)儿子,聽眾則被包圍在這中間。同時(shí)還建議增加一個(gè)低音音箱砸喻,以加強(qiáng)對(duì)低頻信號(hào)的回放處理(這也就是如今4.1聲道音箱系統(tǒng)廣泛流行的原因)柔逼。就整體效果而言,四聲道系統(tǒng)可以為聽眾帶來來自多個(gè)不同方向的聲音環(huán)繞割岛,可以獲得身臨各種不同環(huán)境的聽覺感受愉适,給用戶以全新的體驗(yàn)。如今四聲道技術(shù)已經(jīng)廣泛融入于各類中高檔聲卡的設(shè)計(jì)中癣漆,成為未來發(fā)展的主流趨勢(shì)维咸。
4.5.1聲道
? ? ? ? 5.1聲道已廣泛運(yùn)用于各類傳統(tǒng)影院和家庭影院中,一些比較知名的聲音錄制壓縮格式,譬如杜比AC-3(Dolby Digital)癌蓖、DTS等都是以5.1聲音系統(tǒng)為技術(shù)藍(lán)本的瞬哼,其中“.1”聲道,則是一個(gè)專門設(shè)計(jì)的超低音聲道费坊,這一聲道可以產(chǎn)生頻響范圍20~120Hz的超低音倒槐。其實(shí)5.1聲音系統(tǒng)來源于4.1環(huán)繞旬痹,不同之處在于它增加了一個(gè)中置單元附井。這個(gè)中置單元負(fù)責(zé)傳送低于80Hz的聲音信號(hào),在欣賞影片時(shí)有利于加強(qiáng)人聲两残,把對(duì)話集中在整個(gè)聲場(chǎng)的中部永毅,以增加整體效果。
? ? ? ? 目前很多在線音樂播放器人弓,比如說QQ音樂沼死,已經(jīng)提供5.1聲道音樂試聽和下載。
四崔赌、幀
? ? ? ? 音頻的幀的概念沒有視頻幀那么清晰意蛀,幾乎所有視頻編碼格式都可以簡單的認(rèn)為一幀就是編碼后的一副圖像。但音頻幀跟編碼格式相關(guān)健芭,它是各個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)自己實(shí)現(xiàn)的县钥。因?yàn)槿绻訮CM(未經(jīng)編碼的音頻數(shù)據(jù))來說,它根本就不需要幀的概念慈迈,根據(jù)采樣率和采樣精度就可以播放了若贮。比如采樣率為44.1kHZ,采樣精度為16位的雙音頻痒留,你可以算出比特率是44100*16*2bps谴麦,每秒的音頻數(shù)據(jù)是固定的44100*16*2/8 字節(jié)。
? ? ? ? amr幀比較簡單伸头,它規(guī)定每20ms的音頻是一幀匾效,每一幀音頻都是獨(dú)立的,有可能采用不同的編碼算法以及不同的編碼參數(shù)恤磷。
? ? ? ? mp3幀較為復(fù)雜一點(diǎn)弧轧,包含了更多的信息,比如采樣率碗殷,比特率精绎,等各種參數(shù)。
五锌妻、周期
? ? ? ? 音頻設(shè)備一次處理所需要的幀數(shù)代乃,對(duì)于音頻設(shè)備的數(shù)據(jù)訪問以及音頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),都是以此為單位。
六搁吓、交錯(cuò)模式
? ? ? ? 數(shù)字音頻信號(hào)存儲(chǔ)的方式原茅。數(shù)據(jù)以連續(xù)幀的方式存放,即首先記錄幀1的左聲道樣本和右聲道樣本堕仔,再開始幀2的記錄擂橘。
七、非交錯(cuò)模式
? ? ? ? 首先記錄的是一個(gè)周期內(nèi)所有幀的左聲道樣本摩骨,再記錄所有右聲道樣本通贞。
八、比特率
? ? ? ? 比特率也叫碼率恼五,指音樂每秒播放的數(shù)據(jù)量昌罩,單位用bit表示,也就是二進(jìn)制位灾馒。 bps就是比特率茎用。b就是比特(bit),s就是秒(second)睬罗,p就是每(per)轨功,一個(gè)字節(jié)相當(dāng)于8個(gè)二進(jìn)制位。也就是說128bps的4分鐘的歌曲的文件大小是這樣計(jì)算的(128/8)*4*60=3840kB=3.8MB容达,1B(Byte)=8b(bit)古涧,一般mp3在128比特率左右為益,也大概在3-4 BM左右的大小董饰。
? ? ? ? 在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中蒿褂,能夠達(dá)到最高保真水平的就是PCM編碼,被廣泛用于素材保存及音樂欣賞卒暂,CD啄栓、DVD以及我們常見的 WAV文件中均有應(yīng)用。因此也祠,PCM約定俗成了無損編碼昙楚,因?yàn)镻CM代表了數(shù)字音頻中最佳的保真水準(zhǔn),并不意味著PCM就能夠確保信號(hào)絕對(duì)保真诈嘿,PCM也只能做到最大程度的無限接近堪旧。
? ? ? ? 要算一個(gè)PCM音頻流的碼率是一件很輕松的事情,采樣率值×采樣大小值×聲道數(shù) bps奖亚。一個(gè)采樣率為44.1KHz淳梦,采樣大小為16bit,雙聲道的PCM編碼的WAV文件昔字,它的數(shù)據(jù)速率則為 44.1K×16×2 =1411.2Kbps爆袍。我們常見的Audio CD就采用了PCM編碼首繁,一張光盤的容量只能容納72分鐘的音樂信息。
? ? ? ? 雙聲道的PCM編碼的音頻信號(hào)陨囊,1秒鐘需要176.4KB的空間弦疮,1分鐘則約為10.34M,這對(duì)大部分用戶是不可接受的蜘醋,尤其是喜歡在電腦上聽音樂的朋友胁塞,要降低磁盤占用,只有2種方法压语,降低采樣指標(biāo)或者壓縮啸罢。降低采樣指標(biāo)是不可取的,因此專家們研發(fā)了各種壓縮方案无蜂。最原始的有DPCM伺糠、ADPCM蒙谓,其中最出名的為MP3斥季。所以,采用了數(shù)據(jù)壓縮以后的碼率遠(yuǎn)小于原始碼累驮。